PVC是聚氯乙烯塑料,简单地说,盐的水溶液在电流作用发生化学分解。这一过程会产生氯、苛性钠和氢气。精炼、裂化石油或汽油能产生乙烯。当氯和乙烯混合后,就会产生二氯乙烯;二氯乙烯又可以转换产生氯化乙烯基,它是聚氯乙烯的基本组成部分。聚合过程将氯化乙烯基分子连接在一起组成了聚氯乙烯链。以这种方式生成的聚氯乙烯呈白色粉末状。它是不能单独使用的,但是可以与其它成分混合生成许多产品。
氯化乙烯基最初是在1835年在Justus von Liebig实验室合成出来的。而聚氯乙烯是由Baumann在1872年合成的。但是直到20世纪20年代才在美国生产出了{dy}个聚氯乙烯的商业产品,在接下来的20年内欧洲才开始大规模生产。
PVC的生产方法主要有两种,分别是电石法和乙烯氯化法。其中电石法以电煤为主要原料,乙烯氯化法以石油为原料。
电石法生产聚氯乙烯工艺流程示意图:
乙烯氯化法生产聚氯乙烯工艺流程示意图:
(二)聚氯乙烯工艺技术的进展
除基本的两种生产方法之外,PVC在工业上采用氯乙烯单体(VCM)通过悬浮、乳液、本体和溶液法四种方法聚合生产,悬浮法聚合工艺成熟、操作简单、生产成本低、经济效益好、应用领域宽,一直是生产PVC树脂的主要方法。
目前,悬浮工艺的聚氯乙烯产量占80%以上,品种之多,产量之大是其他工艺所无法相比的。悬浮法聚氯乙烯产品既有一般的通用型树脂,也有特殊用途的专用树脂,如球型树脂;既有特高、特低聚合度的树脂,也有一般聚合度的树脂;既有疏松型树脂,也有紧密型树脂。悬浮法PVC生产工艺1941年由美国Geon公司开发成功,经过世界发达国家十几年不断改进,在聚合配方、汽提技术、防粘釜技术、聚合釜开发等方面都已相当成熟。
主要技术介绍如下:
、OXYVINYLS公司的PVC生产工艺
工艺技术特点:典型聚合釜容积70.5m3,半圆管夹套和内冷管除热,无外回流式冷凝器,顶伸式两层后掠式搅拌器,釜高径比大,使用冷却水,无需冷冻水,采用热水进料等技术,单釜强度达2.5万t/a。采用高活性、高配比引发体系,反应速率快,聚合周期4~4.5小时,采用高效终止剂ATSC,使反应后期终止快,捕提残留引发剂彻底。采用塔式汽提,汽提浆料含VCM为5~10μg/g,干燥树脂含VCM在1μg/g以下。回收单体经压缩液化后储存,不用VCM气柜。采用DCS控制,产品质量稳定。
OXYVINYLS公司生产的悬浮PVC商品有七个系列30多个牌号。该工艺总生产能力253万t/a。
2、EVC公司PVC生产工艺
工艺特点:该工艺集英国ICI公司和意大利的Enichem公司的先进技术为一体,采用独特的组合型高效防粘釜系统和喷涂技术,采用水溶性复合过氧化物引发剂(含高活性和低活性)并“一步法”加料,自原料配制至汽提结束的全部工艺过程使用DCS控制,特殊的安全阀设计和紧急终止系统,形成完善的安全体系。该技术已应用于6套装置,总能力超过110万t/a。
3、Vin Tec公司生产PVC的Vinnolit工艺
工艺特点:无回流式冷凝器,内冷管有挡板,采用内冷式高效反应器,尺寸可大达150m3。密闭和清洁的反应器技术,使之无需打开反应器。近几年开发了一种提高聚合釜传热系数的结构,其改进的冷却方式是用半管式的冷却外套装在釜内壁,此传热系数比通常聚合釜的传热系数高2.6倍以上。聚氯乙烯干燥采用气流旋风式。PVC浆料汽提采用筛板塔,汽提后浆料中含VCM≤5ppm采用DCS控制,产品质量稳定。世界上采用Vinnolit工艺的能力约100万t/a。
4、智索公司PVC悬浮聚合工艺
利用悬浮聚合从VCM生产各种等级PVC:通用级、高K值、低K值、无光泽型和共聚体PVC。采用80、117m3聚合釜;产品质量高,具有独特的物理性质,如极好的透明性,高热稳定性等;产品成本低:xx回收VCM,节约大量能源,对原料和公用工程的消耗降到{zd1}。
智索公司VCM的去除技术PVC浆液从反应器放出,甚至在初步闪蒸后仍含有大量VCM(高于3×10-2)。有效地去除剩余VCM,回收利用,可使PVC产品中剩余VCM含量减少到小于1×10-6,某些情况下可小于1×10-7。该VCM去除技术采用过程全自动的蒸汽汽提密闭体系,藉助先进设计和专用塔器,占地少,投资低。耗用蒸汽为130kg/(t•PVC)。
近年来,世界PVC生产技术发展趋势主要是开发简化节能的新工艺,{zd0}限度地降低生产成本和操作费用。同时采用大型聚合釜,优化聚合体系,缩短反应时间,改进防粘釜技术,提高设备利用率,进一步完善生产工艺。
从氯碱工业的发展趋势看,今后中国氯碱工业将逐步与石油化工紧密结合,PVC生产工艺发展的重点是乙烯氧氯化法,限制并逐步淘汰电石乙炔法。国内悬浮法PVC生产技术取得一定进展,如防粘釜技术、连续汽提、开发出135m3大型聚合釜,但在生产规模、产品牌号、质量性能指标、自动化控制水平、能耗等方面与国外先进技术相比有一定差距。因此,新建生产装置应具备规模化,技术含量高附加值化,产品性能专业、优质,品牌多样化,经营理念现代化,才能提高PVC生产企业的效益,发展PVC工业。
一般均是按国标( GB/T5761-1993 )优等品或一等品质量标准,部分厂家采用GB/T5761-2006。