聚氯乙烯的生产基本工艺Word格式文档下载.docx

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国内PVC生产公司在引进国外先进生产技术同步，开始了消化、吸取、创新国产化工作，通过十几年技术攻关、技术发行获得了较大成绩，使国内悬浮法PVC生产技术和产品质量水平迈进了一种新台阶，但与国外水平相比，仍有差距，且引进国外不同公司装置水平也不尽相似，各有长处和短处，国内技术也有先进处，为进一步提高国内悬浮法PVC生产技术和产品质量水平，依照化生化（1995）44号“关于印发PVC树脂行业组长单位和专家组会议纪要”中规定，咱们将对国内既有VCM聚合反映计算机控制技术、防粘技术、聚合排气回收技术、PVC浆料中残留VCM脱除技术、PVC浆料脱水干燥技术、成品包装技术和聚合釜、汽提塔、离心机、干燥器等重要设备进行全面观测、分析对比，择其优者在“九、五”期间，创出国内特有先进VCM聚合（涉及后解决）生产装置及技术，且具备建设大型PVC装置能力，为新建PVC生产公司和既有PVC生产公司扩产、技术改造提供技术和设备，以避免此后再发展PVC生产时重复引进，为国家节约大量外汇。

　　PVC树脂可以采用各种办法加工成制品，悬浮聚合PVC树脂可以挤出成型、压延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或压塑成型。

分散型树脂或糊树脂普通只采用糊料涂布成型，用于织物涂布和生产地板革。

糊树脂也可以用于搪塑成型、滚塑成型、蘸塑成型和热喷成型。

　　发达国家PVC树脂消费构造中重要是硬制品，美国和西欧硬质品占大概2/3比例，日本占55%；

硬质品中重要是管材和型材，占大概70～80%。

PVC软制品市场大概占所有PVC市场30%，软制品重要涉及织物压延和涂层、电线电缆、薄膜片材、地面材料等。

硬质品PVC树脂近年来增长比软制品快。

　　在全世界范畴内一半以上PVC树脂用于与建筑关于市场，使PVC行业容易受到经济波动影响。

建筑领域是PVC树脂增长最快市场，1986～1996年美国PVC树脂在建筑市场增长率为6%/年, 

在其他市场中增长率仅为1.4%/年。

1986年美国PVC树脂在建筑市场中分额为64%，1996年增长到73%，预测将增长到76%， 

增长最快用途是管材、板壁、和门窗等。

　　近几年国内聚氯乙烯硬制品应用份额也有增长趋势，管材、型材和瓶类所占份额由1996年25%增长到1998年40%，但至今国内聚氯乙烯应用还是软制品份额较多。

1998年软制品占PVC总用量51%（其中薄膜为20%，塑料鞋10%，电缆料5%，革制品11%，泡沫和单板等5%），硬制品占40%（其中板材16%，管材9%，异型材8%，瓶3%，其他4%），地板墙纸等占9%。

第二章生产工艺简述

第一节悬浮法生产工艺

悬浮聚合通过不断进行搅拌使单体液滴在水中保持悬浮状态，聚合反映在单体小液滴中进行。

使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用油溶性引起剂则溶于单体中，聚合反映就在这些微滴中进行，聚合反映热及时被水吸取，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。

引起剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物，如过氧化二碳酸二异丙酯过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。

聚合是在带有搅拌器聚合釜中进行。

聚合后，物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。

然后流入混合釜，水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。

聚合反映结束后浆料普通呈中性或弱酸性，这样浆料在后系统汽提中受热放酸，PH值会更低，影响树脂白度。

在生产装置中通过向出料槽中加入氢氧化钠提高浆料PH值，破坏树脂中低分子物，提高树脂白度。

新鲜单体进入界区后，一方面通过一种过滤器FIL-1B，过滤后新鲜单体储存在卧式储槽TK-8B中。

新鲜单体储槽液位是自动控制。

当实际液位低于设定液位上限时，TK-8B进口管上自动截止阀就会自动打开，新鲜单体流入储槽，当实际液位达到设定液位上限时该阀门就会自动关闭。

停止向储槽运送单体。

整个储存系统总是维持一定量新鲜液体，以被聚合加料用。

在新鲜单体储槽底部装有一根蒸汽管，伸到储槽内，用于排空置换。

通过一种手动阀门开与关，可以向槽内喷射蒸汽。

在蒸汽进口对面，即槽顶部装有回收管线，当单体储槽需要维修时，可以使用蒸汽对储槽进行彻底吹扫，使用回收管线将具有VCM蒸汽导入回收系统，回收单体。

但聚合加料时，由DCS启动新鲜单体泵PU-3B，通过单体过滤器FIL-2B和VCM流量计计量后，向釜内加料。

聚合反映结束后，未聚合单体，即回收单体通过冷凝和收集两个过程，储存在回收单体储槽中，可直接用于聚合反映。

聚合后，未反映VCM以气体形式排出，经第一冷凝器CN-1F，及第二冷凝器CN–2F冷却后，液化为VCM液体，靠自身重量流入回收单体储槽TK-3B或TK-8B。

回收单体和新鲜单体按一定比例再次加入到聚合釜中进行回收。

普通来说回收单体和新鲜单体比例大概为1:

3.5。

为了避免单体自聚，回收单体储槽温度应控制在15.5摄氏度。

正常运营压力普通为0.18-0.42Mpa，随第二冷凝器压力变化而变化。

本装置供水系统可以满足如下用途：

反映釜加料用水，冲洗，密封，注水以及各种与操作关于工作所需水。

反映釜加料用水由热水储槽TK-6B和冷水储槽TK-5B来供应冷水和热水分别由PU-6B和PU-7B输送，混合后预期温度后送往聚合釜。

每台泵再将多余水循环返回水槽。

入釜水温度可自行控制。

常温无离子水由界区外送至界区内储存在无离子水储槽TK-5B中，其液位控制器可以调节储槽进口管线上液位调节阀，依照规定向槽内打入无离子水，当TK-5B液位降到不够一釜次用水时，控制室内液位低限液位就会报警。

这个无离子水槽能为整个装置提供密封水，冲洗水，注入水和某些加料水。

常温无离子水由界区外送至界区内，通过蒸汽加热器HE-3B加热后储存在热无离子水储槽TK-6B中，控制温度普通在95摄氏度左右其液位控制器可以调节储槽进口管道上液位调节阀，依照规定向槽内打入热无离子水。

如果液位调节阀关闭，蒸汽加热器HE-3B上蒸汽控制阀也会关闭，这样在没有水流时，防止蒸汽进入加热器。

本套装置采用等温水入料工艺。

这种入料办法使得在各个组分入料完毕时，聚合釜温度等于或不不大于所设定温度，这可通过同步向釜内加入热和冷无离子水来实现。

离子水入料系统由一台冷水泵和一台热水泵（PU-6B，PU-7B）构成，每台泵出口都设立一种温控阀和一条返回储槽循环管线，再水入料时，DCS检测混合后水温，通过控制冷和热无离子水流量，达到预期温度。

将热和冷无离子水混合，不但仅是在热水储槽内控制水温及热水入料需要。

并且还要满足氯乙烯温度变化和不同聚合配方变化调节。

第二节工艺指标及设备

1.本工艺生产树脂分子量靠聚合温度进行控制。

如果要减少分子量，就要减少聚合温度。

聚合温度每变化1摄氏度，树脂特性黏度变化0.029。

每釜料所用引起剂量对树脂分子量影响很小。

树脂分子量随着每釜引起剂用量增长而下降。

本生产装置做法是运用温度变化对树脂特性黏度有较大影响这一特点，通过变化聚合温度来控制树脂分子量。

2.颗粒度工艺控制

树脂颗粒度，在很大限度上取决于每批料中所用分散剂数量和聚合釜内搅拌限度。

本生产装置悬浮PVC生产工艺中，搅拌速度是恒定。

搅拌器速度，叶片和叶片位置，聚合釜内挡板形态被设计成是不可调。

树脂颗粒度通过变化每批料所用分散剂总含固量进行控制。

搅拌因素变化，对颗粒度，颗粒形态，树脂孔隙率均有影响。

本工艺聚合釜搅拌已为提供良好树脂均匀性，悬浮稳定性，热传导性能而得到最佳化设计。

悬浮胶体稳定性是指聚合系统在反映过程中，使VCM在持续水相中，保持分散状态能力。

如果VCM和水相发生分离，就会导致浮现粗料。

导致粗料因素诸多。

恢复分散剂在聚合胶体稳定性最佳办法是提高水与VCM比例，如果再短期内浮现几次粗料，又找不出任何因素，便可采用这种办法，在以高水比例继续进行生产同步，继续查找产生粗料因素。

待解决了稳定性问题后来，恢复配方规定原则水比例。

现已经懂得导致粗料因素有如下几种：

（1）引起剂加料不及时。

这是指分散剂加料和引起剂加料之间时间延迟过长，最长容许时间为45分钟。

（2）分散剂加入量少。

分散剂加入量少。

分散剂基本作用是包VCM液滴表面，防止在聚合期间发生暴聚。

如果分散剂用量局限性，VCM将具结成大块。

（3）聚合釜内留下涂釜液过多。

如果残留在聚合釜中涂釜液量过大，树脂颗粒度增大，或导致粗料。

（4）缓冲剂与分散剂再加入聚合釜之迈进行预热。

3.孔隙率及视重比工艺控制

颗粒孔隙率或称空隙空间，重要是通过聚合终端转化率来控制。

在单体转化率达到82%--85%之前，树脂孔隙率随着转化率提高而下降。

聚合反映一旦达到了这一点，孔隙率变化变非常小。

而增塑剂吸油率也是随着转化率提高而下降，其她某些因素，如配方对树脂孔隙率也有影响。

减少水与VCM比例会减少孔隙率。

变化某些分散剂在聚合配方中配比量，对树脂孔隙率也略有影响。

PVC树脂视比重受配方、机械因素和树脂其她性能影响，树脂视比重随着配方中水与单体比率下降而增长。

并且随着树脂孔隙率下降和颗粒度增大而增长。

这阐明为调节颗粒度或孔隙而变化配方对视比重也会导致影响。

3.树脂中残留VCM及鱼眼工艺控制

树脂中残留VCM含量取决与PVC浆液汽提系统操作。

汽提塔设计能满足将所有牌号树脂残留VCM含量降到规定可接受水平。

“鱼眼”是一种塑化树脂颗粒，留在聚合釜中或重新加入聚合釜中树脂是导致“鱼眼”常用因素聚合釜冲洗不干净，或由于误操作，回收VCM中带有大量PVC粒子，都会导致“鱼眼”形成。

这是由于PVC粒子在聚合釜中与VCM混合，树脂孔隙构造中会被VCN饱和，VCM在树脂孔隙中聚合，“再聚合”树脂颗粒，会大大减少颗粒增塑剂吸取率。

4.聚合添加剂

（1）缓冲剂缓冲剂作用是在反映期间使浆液PH值保持近似中性。

这有助于树枝聚合时胶体稳定性。

本工艺所采用缓冲剂是碳酸氢氨。

与水混合后加入聚合釜。

（2）分散剂70.5m聚合釜及生产技术采用88%醇解度PVA具备较强保胶能力，可有效防止VCM液滴聚并。

72.5%PVA分散能力好，生产出PVC孔隙率高，规整度好，流动时间短，易加工。

配合少量羟丙基甲基纤维素，可得形态规整、孔隙适中、密度大、易加工PVC。

分散剂重要作用是控制PVC树脂颗粒大小。

多数分散剂是水溶性，与水混合后加入聚合釜。

各种溶液可复合使用一种或各种分散剂。

（3）引起剂引起剂作用是引起VCM聚合。

为使反映温度保持恒定，通过变化加入聚合釜内引起剂用量控制反映速率。

VCM聚合是一种自动加速反映，在这种反映中，引起剂用量是一种重要参数。

为了便于加入聚合釜内，各种引起剂分别配制成分散液，纯引起剂分解速度不久但配制成分散液后变相称安全，消除了迅速分解也许性。

当前普遍使用EHP（过氧化二碳酸一二乙基己酯）活性高（47℃时半衰期10h），反映放热均匀，水溶性小，因而粘釜轻，自身为液体可配成溶液和乳化液，便于加料，有助于实现密闭人料。

随着对PVC研究不断进一步和人们对既有聚合釜生产能力追求，当前普遍采用复合引起剂，以缩短聚合时间，充分运用釜换热能力，依照釜换热能力和循环水温，不断调节各种引起剂用量之比，以求最大限度获得最短反映时间。

当前，生产SG-5如下PVC，多采用EHP与CNP复合。

本工艺所采用两种引起剂，过氧化二碳酸二，代号EHP；

过氧化葵酸异丙苯酯，代号CNP用于生产SG-5或SG-3树脂。

（4）终结剂本工艺所采用两种终结剂ATSC和a-甲基苯乙烯，ATSC是惯用终结剂，通过有效与引起剂反映，破坏引起剂，终结聚合反映。

ATSC用于聚合反映结束时聚合终结。

a-甲基苯乙烯属于事故终结剂。

这种终结剂只有在别无她法解决聚合反映状况下才使用。

（5）涂釜剂涂釜剂EVICAS90或GBM。

涂在聚合釜内表面及内部构件表面，用以抑制聚合反映时粘壁，这是一种化学解决工艺，如果使用得法，聚合釜内壁表面通过釜次持续聚合后也不粘壁，再每次加料之前，将防粘釜药剂喷涂在聚合釜内表面。

在喷吐过程中，聚合釜内表面保持冷却，以便使防粘药剂冷却，再涂釜期间，聚合釜内压力必要接近大气压力。

（6）阻聚剂阻聚剂为a-甲基苯乙烯，聚合反映由终结剂终结后来，PVC浆液中具有未反映VCM，未反映VCM中具有引起剂自由基，再回收系统罐和管线中引起聚合反映，最后产品成珊瑚状物，导致管道堵塞。

因而往回收系统中注入很少量a-甲基苯乙烯以抑制自由基聚合反映。

A-甲基苯乙烯是一种溶液。

（7）碱液聚合反映结束后浆料普通呈中性或弱酸性，这样浆料在后系统汽提中受热放酸，PH值会更低，影响树脂白度。

5.聚合釜

本文生产工艺中所采用聚合釜是一种具备恰当混合搅拌性能间歇式聚合釜。

这种聚合釜装料体积是恒定。

采用恒定体积反映目在于最大限度运用聚合釜有效传热面积。

本聚合釜主体某些由釜体、传动机构及辅件构成．构成一种完整操作单元设备上设有温度口、压力测量接口、喷淋口等。

釜体由内筒、夹套及内冷管构成，其表面及内件都是用特殊办法抛光，釜体与夹套之间设有螺旋异流板。

冷却水由夹套底部通入，通过螺旋异流板进入隔板下四根内冷却管，通过冷却后由隔板上夹套出水管集中排出，去除水垢。

釜顶盖上设有人孔。

人孔是外压强制密封式，釜内通入高压水管密封圈顶起并涨紧，可有效防止介质外漏。

采用二层三叶后掠式搅拌器。

该搅拌器设计是通过搅拌冷模实验，运用搅拌放大技术进行优化设计，从而保证了最佳树脂产品质量（颗粒型态与粒径分布）和最低能量消耗。

通过实际运营，此釜配以优良配方及工艺。

生产PVC树脂具备如下特点：

生产能力较高；

传热均匀效果好；

所产PVC树脂颗料形态规整；

料径分布相称集中；

分子量分布均匀；

吸油率适当；

表观密度高等长处。

釜良好电化抛光和辅以较佳喷淋效果使釜壁粘釜物少，设备运营稳定，再配以DCS按制系统。

釜温可控制在±

0.1℃之间，为生产优质树脂提供了保障。

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由于PVC比重是1。

4，而VCM比重是0。

92，因此在聚合反映过程中釜内物料体积会收缩，通过持续不断向釜内注水，可以达到釜内物料体积恒定目。

5.注水泵及注水泵冲洗

注水泵PU-8B和PU-9B可将水从TK-5B中抽出，将水压增到2.12Mpa。

需要该水压设备有：

聚合釜搅拌密封，釜下浆料泵密封。

从注水泵分出第二股水在一种压力传感器和调节阀作用下，压力降到1.63Mpa。

由于所有低压注水设备具备用量小而稳定特点，故不会由于每个设备用水量过大而导致其她设备中断供水现象。

使用该水压设备有：

（1）聚合反映期间注入水（PLY-XE）

（2）浆料泵密封冲洗水（PU-8G，PU-9G，PU-10G）

（3）离心机进料泵密封冲洗水（PU-11H，PU-12H）

（4）气提塔泵密封冲洗水（PU-3G，PU-4G，PU-6G）

（5）和真空泵密封冲洗水（CM-1F，和CM-2F，CM-1E）

冲洗水泵PU-10B和PU-11B出口供应，将水压力1.12Mpa供应每个低压冲洗水设备。

使用低压冲洗水设备有：

（1）聚合釜顶部管道和低部管道

（2）出料槽和回收分离器管道冲洗水（TK-1G，TK-2G，SE-1F，SE-2G）

（3）浆料气提塔（CL-1G）

（4）离心机供料槽（TK-3H）

第三节悬浮法PVC技术要点

1、聚合单元

当前绝大某些PVC公司都采用了聚合釜全密闭技术，它不但能大大缩短聚合辅助时间，不需要开关人孔、真空脱氧，更大大减少了VCM对环境污染，减少了PVC装置VCM单耗，节约了生产成本。

采用全密闭技术核心在于水洗和防粘釜技术，水洗和涂布要不存在死区，防粘釜剂必要高品质，水洗和涂布应采用双位对称布置，水洗喷头和涂布喷头特别重要。

缩短聚合反映时间，提高聚合釜生产强度是PVC装置技术发展水平一种重要标志。

对通用PVC产品采用后添加脱盐水、使用回流冷凝器和冷冻水、采用高效引起剂复合使反映速度均匀和采用扩链剂提高聚合反映温度等办法都能大幅度缩短聚合反映时间。

选用引起剂要易于贮存和配制，对聚合PVC产品白度和鱼眼等质量指标影响要极小，同步要配套加聚合用pH值调节剂加入时间要相应提前，加入流速恰当加大，聚合终结剂用量也要恰当增长。

采用扩链剂要考虑扩链效率和用量，这样才干保证聚合PVC产品质量。

同步要注意，对于高型号PVC合成比低型号PVC合成加聚合用pH值调节剂加入时间要相应提前，加入流速恰当加大。

要获得高质量PVC产品，5万吨／年以上规模PVC装置应设立冷冻机，用80℃左右冷冻水取代冷却水或深井水，由于冷却水或深井水随季节变化温度变化比较大，为保证聚合强度，就必要不断调节聚合油水比和分散剂配比，这样会使PVC产品塑化性能很不稳定，PVC后加工时就不得不不断调节加工配方和加工艺参数，这是很麻烦分散剂分为主分散剂和辅助分散剂。

分散剂影响PVC全面质量性能，主分散剂重要有高醇解度PVC和HPMC等；

辅助分散剂用来精练PVC颗粒某些特性，如颗粒分布、孔隙率等，辅助分散剂当前用得比较多是低醇解度油溶性PVC。

当前惯用分散体系有复合PVA和PVA与HPMC复合两大体系。

复合PVA以．采用两元PVA复合效果较佳，三元PVA复合效果不如二元PVA复合，而PVA与HPMC复合体系普通使用三元以上复合效果较佳，以获得良好PVC产品热稳定性、高孔隙率颗粒和良好脱VCM性能、更好树脂塑化后加工性能。

普通来讲，PVA复合体系成本较低，但生产出PVC产品塑化性能不及PVA与HPMC三元以上复合体系。

在聚合反映中，分散体系在保证聚合VCM液滴稳定分散状况下用量应越少越好，反之，用量偏多，生产出PVC尽管依国标分析质量较好，但因树脂皮膜厚塑化性能差而难后来加工，仍难觉得顾客所承认。

许多国内PVC生产厂家由于生产树脂热老化白度不好而在聚合反映中添加液体热稳定剂加以改进，这并不是抱负办法，由于这些添加液体热稳定剂只是改进树脂外在质量某些表面性能，并不能从主线上改进PVC树脂内在质量性能，这些添加液体热稳定剂尚有也许与PVC后加工助剂互相作用产生不良反映，反而有也许影响PVC树脂使用性能。

因而，抱负办法应从改进聚合配方和工艺着手，特别是优化分散体系和引起体系来获取。

有PVC厂家在聚合过程中添加消泡剂，这不是一种好办法，由于生产消泡剂中具有分散剂和表面活性剂，会增长PVC粒子皮膜，增长PVC树脂后加工塑化难度，此外还也许影响PVC脱残留VCM难度。

悬浮VCM聚合使用引起剂是油溶性，可使用乳液型引起剂代替溶剂型引起剂，并将引起剂从聚合釜釜顶加入改为釜底加入，这能大大减少PVC树脂鱼眼，减少引起剂加料管道堵塞机会。

小体积聚合釜通过配方优化生产出PVC尽管也许与大体积聚合釜生产出PVC质量上用国标分析相差无几，但塑化性能永远无法和大釜竞争，因此国内采用体积为45立方米如下厂家应尽快裁减，应争取采用体积为70立方米以上大型聚合釜。

脱盐水质量问题国内许多厂家关注不够，pH应控制在6.5—8.0之间范畴，对于采用聚合釜全密闭技术厂家应对脱盐水预先进行抽真空、升温或化学脱氧解决。

2、VCM回收运用单元

对于规模较小PVC厂家（5万吨／年）可采用两级水环抽真空、压缩冷凝流程，对于规模较大PVC厂家（10万吨／年）应采用有气柜流程工艺比较经济。

第四节其她生产工艺流程（VCM聚合工艺）

1.配方管理

各牌号各种助剂及原料配制涉及温度压力、配比以及配方计算机集中管理。

它长处是个性配方以便，同步可进行同一牌号用不同助剂配方个性在和自动加料控制结合时，可实当前线进行配方个性全自动加料控制系统。

2.全自动加料控制

由计算机控制实现自动入料。

按照所编制加料程序，计算机自动将所需各种助剂以及水和VCM单体加入釜内，其加入量配比完全按照各种型号配方自动进行控制，加料过程中，按预估数字模型进行控制，使加料完毕后，釜内物料温度下为反映温度它长处是：

减少操作量、计量精确，减少助剂损失和环境污染，安全可靠同步因无升温过程，缩短了聚合反映周期，提高了釜运用率。

3.聚合反映控制

它涉及聚合反映温度控制，注入水控制、反映压力控制和迅速终结控制。

在聚合反映温度控制上由于采用了独特计算办法，使反映温度控制值波动<

±

0.2℃。

同步，温度控制与冷却水流量构成一种选取性控制。

在达到最大经济流量时，实行流量控制以节约能源。

注入水控制是在聚合反映中进行。

依照转化率增长而补入一定量水，以保证总物料体积不变，减少由于聚合反映产生体积收缩而导致传热率减少。

反映压力控制，一是按照计算出单体蒸汽压以及测得实际釜压，来拟定反映与否达到终点；

二是依照所获得两种压力对反映与否正常进行监测，它对保证聚合釜安全和避免满釜是非常重要。

迅速终结反映技术由两个终结系统构成。

它可以完毕正常反映迅速终结，非正常反映和非停电状况下紧急终结以及停电等紧急事故状况下迅速终结。

本终结反映控制系统，使用安全、迅速，从而保证了PVC生产稳定、安全。

4.化学反映模型控制

此控制技术是运用计算机对所采集几十个工艺参数，为各种助剂加入量，密封水量、冷却水量等进行计算，其计算成果得到反映速率、反映加速率、转化率、生产热、移出热等参数从而进一步去控制聚合反映过程。

5.粗料预测