聚氯乙烯生产工艺

刁香

[摘要]从国内外聚氯乙烯生产现状、聚氯乙烯生产的装置类型、聚氯乙烯清洁文明生产等方面分析了聚氯乙烯的生产，聚氯乙烯生产的乙烯原料路线占有较大比例。

[关键词]聚氯乙烯 氯乙烯 乙炔

聚氯乙烯（PVC）是通用型热塑性树脂，以氯乙烯（VC或VCM）为单体，在一定温度和压力下进行聚合而得。PVC外观为一种白色的无定形粉末，密度1.35-1.45g/cm3。工业生产可通过悬浮法、乳液法、本体法和溶液法以及衍生发展的微悬浮法等方法而实现聚合，生产方法不同得到的树脂颗粒大小不同。一般悬浮法PVC树脂颗粒大小为60～150um，本体法PVC树脂颗粒大小为30～80um，乳液法PVC树脂颗粒大小为1-50um，微悬浮法PVC树脂颗粒大小为20～80um。

1聚氯乙烯的用途

PVC具有较好的机械性能、抗化学腐蚀性能和难燃性，广泛应用于工业、农业、建筑以及人们的日常生活之中。以PVC树脂为基料和增塑剂、填料、稳定剂、着色剂、改性劑等多种助剂混合后经塑化、成型加工而成的聚氯乙烯塑料应用相当广泛。通用型悬浮法聚氯乙烯树脂可以加工成硬制品和软制品，硬聚氯乙烯具有强度高、质量轻、耐磨性能好等特点，软聚氯乙烯具有坚韧柔软、耐挠曲、有弹性、耐寒性高等特点。本体法聚氯乙烯树脂的应用领域与悬浮法PVC基本相同，由于生产过程不含有分散剂，制作透明片材的优点较为突出。国外PVC一般以硬制品为主，我国一直以软制品为主，经过近几年的发展，硬制品的应用比例逐年提高，也逐步向以硬制品为主的方向发展。

石油化工的迅速发展给氯乙烯工业带来很大的影响，1955年～1958年，把电石乙炔为原料的工艺路线转为以乙烯为原料的工艺路线，采用固定床反应器建成一套氧氯化法生产氯乙烯工业装置;1964年B.F.Goodrich公司也建立了一套氧氯化法流化床工业装置，由于氧氯化法较其他方法生产氯乙烯经济合理，因此，世界上从70年代初期新建工厂，均是以乙烯原料的氧氯化法为基础，同时采取措施对老厂进行技术改造。迄今，乙烯平衡氧氯化生产工艺仍是已工业化的、生产氯乙烯单体最先进的技术。在世界范围内，93%的聚氯乙烯树脂都采用平衡氧氯化法生产的氯乙烯单体经聚合而成;该法具有反应器能力大、生产效率高、生产成本低、单体杂质含量少和可连续操作等特点。国外估算表明：使用平衡氧氯化法生产氯乙烯单体的生产价格比乙炔法降低约27.5%，而且三废污染少，能源消耗低。

2国内外聚氯乙烯生产现状

西欧国家硬质聚氯乙烯型材发展速度加快，不但广泛用于聚氯乙烯内门和窗户，而且还用于浴室内的间壁和装饰材料。东欧地区在最近几年经济恢复之后，聚氯乙烯树脂需求量也有所增加。波兰现在是全球除北美以外第二个在全国推广使用聚氯乙烯护墙板的国家。我国的聚氯乙烯工业起步于50年代末，1954年沈阳化工研究院开始聚氯乙烯研究，1958年在锦西化工厂建成了我国第一套年产3kt规模的生产装置。1959年国内建成4套年生产能力为6kt的聚氯乙烯生产装置（分别是北京化工厂、天津化工厂、天津大沽化工厂和上海天原化工厂）。到1970年已发展到20家。1976年10月，北京化工二厂引进的年产80kt由乙烯氧氯化生产氯乙烯装置建设投产，从此开辟了乙烯路线，改变了我国电石乙炔法生产氯乙烯一统天下的局面。目前，我国PVC生产的乙烯原料路线占的比例提高到50%左右，但与世界先进的工业化国家90%以上的比例还有很大的差距。

3聚氯乙烯生产的装置类型

3.1氯乙烯单体生产装置

3.1.1乙烯氧氯化法制氯乙烯生产技术

目前国内比较流行的乙烯氧氯化生产工艺共分为七个单元，分别为：乙烯直接氯化单元、乙烯氧氯化单元、二氯乙烷（EDC）精馏单元、二氯乙烷裂解单元、氯乙烯精馏单元、废水处理单元、残液焚烧单元。平衡乙烯氧氯化法生产原料为石油裂解生产的乙烯和烧碱装置产生的氯气，在三氯化铁催化剂的作用下，在反应器中反应生成二氯乙烷，二氯乙烷精馏后进入裂解炉进行裂解，裂解气中主要成分为氯乙烯、二氯乙烷和氯化氢，经两塔或三塔流程精馏分离，得到纯净的氯乙烯单体供聚合得到聚氯乙烯产品，分离出的二氯乙烷回二氯乙烷精馏单元，氯化氢作为乙烯氧氯化单元的原料与乙烯、氧气在氯化铜催化剂作用下进行反应生成二氯乙烷，两个单元生成的二氯乙烷去精馏，精馏单元产生的高、低沸残液去焚烧单元，各单元产生的废水去废水处理单元。

3.1.2乙炔法制氯乙烯生产技术

电石乙炔法是使用煤和石灰石制备电石，电石与水反应生产乙炔，乙炔与氯化氢在汞催化剂作用下生成氯乙烯。电石乙炔法是世界上最早PVC工业化的生产方法，其工艺流程简单，原料易得，相对投资较少，生产成本相对较低，但由于电石法聚氯乙烯单套生产装置规模小、产品和原料运输量大，废弃物处理量大，现世界大部分国家均采用乙烯氧氯化工艺路线。

3.2氯乙烯单体聚合生产装置

氯乙烯单体聚合生产聚氯乙烯，主要有悬浮法、乳液法、本体法和溶液法制备。世界（国内）采用各种方法生产PVC树脂所占的比例大约是：悬浮法80%（94%），乳液法10（4%），本体法10%（2%），溶液法则几乎为零。

悬浮法聚氯乙烯生产装置一般由单体储存、原料配制、聚合、脱气、汽提、混合、离心、干燥和包装等单元组成。其简单生产工艺过程如图1所示。

4聚氯乙烯清洁文明生产

环境保护是我国的一项基本国策，安全生产又是我们应当时刻牢记的头等大事。国家的各项关于安全问题的政策、法规，是聚氯乙烯项目建设及生产过程的指导方针，必须切实学习领会、普及宣传并贯彻落实到建设及生产的全过程。在聚氯乙烯工厂的建设和生产中，我们必须落实“三同时”原则，即劳动安全和环保设施必须与主装置同时设计、同时施工、同时投产，使我们的工厂从建设源头就在安全、清洁、文明的状态下运行，从而实现经济、社会的可持续发展，造福子孙后代，推动社会文明进步。