年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计(6)
据中国氯碱工业协会统计，截至2013年6月底，国内聚氯乙烯（含糊树脂）产能为2392万吨/年。其中今年上半年聚氯乙烯新增产能为86万吨/年，退出35万吨/年，净增51万吨/年，退出产能全部为电石法生产装置。行业整体产能扩张速度已有明显放缓，但产能稳中有增的趋势仍在延续。
出口方面，1～5月份我国聚氯乙烯累计出口量较去年同期大幅增长152.4%。从流向来看，最大出口消费市场是印度；出口至俄罗斯的货源数量则增速放缓，居第二 [5]。
1.2 聚氯乙烯合成方法
1.2.1 聚氯乙烯（PVC）工艺简介
聚氯乙烯(PVC)由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，也是世界上最早实现工业化的塑料品种之一。在世界众多的塑料品种中，PVC 以其优良的综合性能，便宜的价格以及与氯碱工业关系密切，自30年代工业化以来，一直受到各工业国的普遍重视，保持着长盛不衰的发展势头，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大宗塑料品种。
到目前为止，世界上PVC生产的聚合工艺主要有5种，即悬浮、本体、乳液、微悬浮及溶液聚合工艺[7]。在实际生产中，旺旺根据产品用途、对性能的要求以及经济效益，选用其中一、二种方法进行工业生产，因而也造成了各种方法生产树脂产量的很大不同，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[6]。PVC树脂生产方法比例见表1.3。
表1.3 PVC树脂生产方法比例
方法 世界 国内
悬浮法
乳液法
本体法
溶液法 80%
10%
10%
≈0 94%
4%
2%
≈0
尽管有不同的聚合工艺, 但通常所说的PVC的生产方法实质上是根据氯乙烯的生产方法来划分的, 主要有电石法和乙烯法。目前, 国外基本上以乙烯法生产PVC, 我国是以电石法为主、乙烯法为辅, 并且电石法所占比例越来越高。2010年, 我国PVC产能中, 81%为电石法, 19%为乙烯法[4]。国内氯乙烯生产方法比例见表1.4。
表1.4 国内氯乙烯生产方法比例
电石法 乙烯法
81% 19%
1.2.2典型聚合工艺概述
（1） 悬浮聚合
悬浮聚合是一种成熟的工艺，它的反应机理是：单体以小液滴状悬浮在水中的聚合方法。单体中溶有引发剂，一个小液滴就相当于一个小本体聚合单元。从单体液滴转变为聚合物固体粒子，中间经过聚合物一单体粘性粒子阶段，为了防止粒子粘并，需加入分散剂，在粒子表面形成保护层。
在常温下，氯乙烯（VC）为气体，在密闭、自压下气-液共存，氯乙烯悬浮聚合是将液态VCM在搅拌作用下分散成液滴、悬浮在溶有分散剂的水介质中，每个液滴相当于一个小本体聚合体系，溶于氯乙烯单体中的引发剂在聚合温度（45—65℃）下分解成自由基，引发VCM聚合。
目前为止，VC悬浮聚合容采用间歇方式进行以确保树脂质量的均一性和设备使用效率。
通常，VC悬浮聚合的操作过程如下：先将去离子水加入聚合釜内，在搅拌下继续加入分散剂水溶液和其他聚合助剂，再加入引发剂，上入孔盖密闭，充氮试压检漏，抽真空或充氮排除釜内空气，最后加入VCM；将釜温升至预定温度进行聚合，反应至预定压降（转化率）即加入终止剂，回收未反应单体；PVC浆料经汽提脱除残留单体、离心洗涤分离、干燥等工序，即包装成PVC树脂产品[6]。
（2） 本体聚合
本体聚合分2步进行，第1步在预聚釜中加人定量的VCM单体、引发剂和添加剂，经加热后在强搅拌(相对第2步聚合过程)的作用下，釜内保持恒定的压力和温度进行预聚合。当VCM的转化率达到8%-12%停止反应，将生成的“种子”送人聚合釜内进行第2步反应。聚合釜在接收到预聚合的“种子”后，再加人一定量的VCM单体、添加剂和引发剂，在这些“种子”的基础上继续聚合，使“种子”逐渐长大到一定的程度，在低速搅拌的作用下，保持恒定压力进行聚合反应。当反应转化率达到60%一85%(根据配方而定)时终止反应，并在聚合釜中脱气、回收未反应的单体，而后在釜内汽提，进一步脱除残留在PVC粉料中的VCM，最后经风送系统将釜内PVC粉料送往分级、均化和包装工序。
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