【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ............................ 75 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 77 謝 辭 ................................................................................................................................. 79 引 言 聚氯乙烯是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的塑料品種之一 。 由于其具有難燃 、 抗化學(xué)腐蝕 、 耐磨 、 電絕緣性?xún)?yōu)良和機(jī)械強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn) ， 廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè) 、 石油化工 、輕工 、 紡織 、 化學(xué)建材 、 電力 、 冶金 、 國(guó)防軍工 、 建材 、 食品加工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各命脈部門(mén) ， 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位 。 氯堿工業(yè)是我國(guó)基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè) ，產(chǎn)品種類(lèi)多 、 關(guān)聯(lián)度大 ， 下游產(chǎn)品達(dá)上千個(gè)品種 ， 具有較高的經(jīng)濟(jì)延伸價(jià)值 ， 據(jù)統(tǒng)計(jì) ，每萬(wàn)噸氯堿產(chǎn)品所帶動(dòng)的一次性經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值在 10 億元人民幣以上 。 另外 ， 氯產(chǎn)品也是生活飲用水處理和日用化學(xué)品生產(chǎn)的主要原料 ， 與人民生活息息相關(guān) 。 由于氯堿工業(yè)具有的特殊地位 ， 建國(guó)以來(lái) ， 一直將主要氯堿產(chǎn)品產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)和考核的重要指標(biāo) 。 聚氯乙烯是一種重要的熱塑性樹(shù)脂。他經(jīng)過(guò)成型加工、改性，可以制成軟 質(zhì)、 硬質(zhì)、泡沫、纖維等塑料制品，性能優(yōu)良，用途很廣。聚氯乙烯是從 1930年才開(kāi)始作為內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸 PVC 精餾工段工藝設(shè)計(jì) 6 工業(yè)材料的，但現(xiàn)在年產(chǎn)量已逾 1100萬(wàn)噸，約占世界塑料總產(chǎn)量的五分之一，僅次于聚乙烯居第二位。同時(shí)生產(chǎn)設(shè)備不斷向大型化發(fā)展 。據(jù)報(bào)道目前最大的氯乙烯生產(chǎn)裝置達(dá) 36萬(wàn) 噸每年。我國(guó)于 1958年開(kāi)始大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)在是發(fā)展最快的通用樹(shù)脂之一。 以氯乙烯 樹(shù)脂為基料和增塑劑、填料、穩(wěn)定劑、著色劑、改性劑等多種助劑混合后經(jīng)塑化、成型加工而成的聚氯乙烯塑料應(yīng)用相當(dāng)廣泛。通用型 懸浮法聚氯乙烯樹(shù)脂可以加工成軟制品和硬質(zhì)品。日常生活中常見(jiàn)的電纜外皮、防水卷材、農(nóng)用膜、密封材料等屬于軟制品，塑鋼門(mén)窗、上下水管、硬紙板材、管件等一般為硬質(zhì)品。 氯乙烯聚合的基本方法有四種：懸浮聚合、乳液聚合、本體聚合及溶液聚合。樹(shù)脂產(chǎn)品的物理形態(tài)有粉狀、糊狀、溶液和清漆等。他們各自適應(yīng)一定的加工工藝或使用范 圍。目前主要用懸浮法生產(chǎn)，成品為某種粗細(xì)的粒狀樹(shù)脂，適宜于壓延、擠出、注射、吹塑等成型加工工藝。 最近有關(guān)專(zhuān)利報(bào)道，對(duì)懸浮法做適當(dāng)改進(jìn)，可生產(chǎn)代糊用樹(shù)脂。 在聚氯乙烯生產(chǎn)中，單體氯乙烯的合成是關(guān)鍵。其合成工藝路線(xiàn)，按基本原料來(lái)源，可分為電石路線(xiàn)和石油路線(xiàn)。 電石路線(xiàn)以電石為原料，先水解得乙炔，然后把乙炔和氯化氫混合，通過(guò)氯化汞催化劑合成氯乙烯，這是生產(chǎn)單體氯乙烯的老方法。它具有設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝成熟，投資低，能小規(guī)模經(jīng)營(yíng)的特點(diǎn)。但存在耗電量大，原料成本高，因安全問(wèn)題生產(chǎn)規(guī)模受到限制，和鋼鐵工業(yè)爭(zhēng)焦炭 ，同時(shí)會(huì)引起汞 的污染問(wèn)題，因而不能適應(yīng)聚氯乙烯大發(fā)展需要的缺點(diǎn)。 氯乙烯的 合成、精餾、聚合一直就是氯乙烯生產(chǎn)的熱點(diǎn)問(wèn)題。我國(guó)有非常豐富的電石資源 ，以電石為原料生產(chǎn)氯乙烯自然成為國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)氯乙烯工廠(chǎng)的共同選擇。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸 PVC 精餾工段工藝設(shè)計(jì) 7 第一章 緒 論 聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況 聚氯乙烯樹(shù)脂，即常說(shuō)的 PVC樹(shù)脂，是一個(gè)用來(lái)表示一類(lèi)由氯乙烯單體衍生的聚合物和共聚物的敘述性名稱(chēng)。 1930 年 ～ 1933 年實(shí)現(xiàn)了聚氯乙烯工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，但大規(guī)模的發(fā)展還是在解決了增塑加工方法之后才成為一 種用途廣泛的樹(shù)脂。 1958 年聚氯乙烯在我國(guó)開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)，現(xiàn)在已成為發(fā)展最快的通用樹(shù)脂之一。 從世界范圍來(lái)看， PVC 第二大合成樹(shù)脂，消費(fèi)量?jī)H次于聚乙烯。近幾年，全球 PVC的總產(chǎn)能一直持續(xù)擴(kuò)張，但其增長(zhǎng)點(diǎn)主要集中在中國(guó)。 由于世界經(jīng)濟(jì)非平衡式發(fā)展，各地區(qū) PVC 市場(chǎng)的供求和發(fā)展?fàn)顩r存在一定的差異，歐洲和北美市場(chǎng)對(duì) PVC 需求的擴(kuò)張主要依賴(lài)對(duì)下游高端產(chǎn)品的需求增長(zhǎng)，亞洲經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展帶動(dòng) PVC 市場(chǎng)的產(chǎn)銷(xiāo)依然旺盛。此外，從生產(chǎn)工藝路線(xiàn)看，除中國(guó)和極少幾個(gè)國(guó)家以電石法工藝路線(xiàn)生產(chǎn)，絕大部分國(guó)家都是采用石油天然氣路線(xiàn)，生產(chǎn) 工藝的差別導(dǎo)致了世界 各主要地區(qū) PVC的市場(chǎng)價(jià)格和生產(chǎn)成本也不盡一致。 2020 年全球 PVC 產(chǎn)能約 萬(wàn)噸，較 2020 年的 萬(wàn)噸，增長(zhǎng)了 %，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸 PVC 精餾工段工藝設(shè)計(jì) 8 受 2020 年全球經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)好的影響， 2020 年是 PVC 產(chǎn)能增加最多的一年，增長(zhǎng)率由 2020年的 %增加到 %，尤其僅中國(guó)產(chǎn)能就增加了 280 萬(wàn)噸，增長(zhǎng)率達(dá)到 %之多。中東地區(qū) PVC 產(chǎn)能長(zhǎng)期短缺，為了適應(yīng)需求增長(zhǎng)，一些廠(chǎng)家也開(kāi)始擴(kuò)大產(chǎn)能， 2020年產(chǎn)能增幅也達(dá)到了 29%。近兩年北美 PVC 產(chǎn)能并沒(méi)有增長(zhǎng)，但 2020 年以后北美 PVC產(chǎn)能增 加將接近 100 萬(wàn)噸，增幅達(dá)到 %。 聚氯乙烯工業(yè) 聚氯乙烯化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，中性無(wú)毒，同時(shí)既輕又堅(jiān)固，適應(yīng)性強(qiáng)且價(jià)格便宜。近幾年來(lái)聚氯乙烯發(fā)展的很快，在很大范圍上替代了其它有較少問(wèn)題的材料，如玻璃、金屬、紙、陶瓷和樹(shù)木等，在建筑材料、消費(fèi)用品、醫(yī)療汽車(chē)行業(yè)等都有著廣泛的應(yīng)用。 近年來(lái)，我國(guó) PVC 表觀消費(fèi)量以年均 10%～ 15%左右的速度增長(zhǎng)， PVC 制品一直以薄膜、人造革、電纜料和鞋類(lèi)四大系列的軟制品為主。目前在各領(lǐng)域的應(yīng)用比例正在不斷變化，軟制品消費(fèi)比例逐年下降，而異型材、管材、板材等 主要用作建筑材料的硬制品的消費(fèi)比例不斷提高。預(yù)計(jì)到 2020 年僅化學(xué)建材業(yè)對(duì) PVC 樹(shù)脂的需求量將達(dá)到 200 萬(wàn) t；電子電器工業(yè)中 PVC 電纜料、電器連接件以及儀器設(shè)備殼體等對(duì) PVC的需求量也將有較大幅度的增長(zhǎng)，將達(dá) 100萬(wàn) t。此外，包裝、農(nóng)業(yè)、汽車(chē)、醫(yī)療、日常生活用品等領(lǐng)域?qū)?PVC 的需求量也將不斷增長(zhǎng)。 從近幾年我國(guó)聚氯乙烯 (PVC)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，聚氯乙烯消費(fèi)高速的增長(zhǎng)，同時(shí)也引發(fā)了我國(guó)聚氯乙烯 (PVC)的建設(shè)熱潮，聚氯乙烯 (PVC)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。同時(shí)，近年我國(guó)環(huán)保、節(jié)能、減排、差別電價(jià)、出口退 稅調(diào)整、加工貿(mào)易調(diào)整等政策措施不斷出臺(tái)，執(zhí)行力度也比以往任何一年都要來(lái)得更猛烈。傳統(tǒng)的 PVC生產(chǎn)格局正面臨新的形勢(shì)和沖擊，傳統(tǒng)企業(yè)如不能盡快通過(guò)技改、創(chuàng)新、改制等手段降本增效、化劣勢(shì)為優(yōu)勢(shì)，將有被淘汰的危險(xiǎn)。 國(guó)外聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展 自從 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家根據(jù)聚氯乙烯市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇和能源結(jié)構(gòu)情況，開(kāi)發(fā)了新的平衡氧氯化工藝。到目前為止，全球有 93%以上的單體采用 氧氯化法生產(chǎn)。但是，在少數(shù)國(guó)家，由于電石來(lái)源廣泛，乙炔法氯乙烯生產(chǎn)成本比采用石油的氧氯化法低，所以，乙炔法和聯(lián)合法仍占有一些 市場(chǎng)。 世界聚氯乙烯工業(yè)中，美國(guó)的生產(chǎn)能力和實(shí)際產(chǎn)量均居首位，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，產(chǎn)品更新快，各國(guó)較多地引進(jìn)美國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)，所以說(shuō)，美國(guó)是了解世界聚氯乙烯的窗口。 1991 年，美國(guó)的生產(chǎn)能力為 萬(wàn)噸，占世界聚氯乙烯生產(chǎn)能力 23%，產(chǎn)量?jī)?nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸 PVC 精餾工段工藝設(shè)計(jì) 9 萬(wàn)噸，消費(fèi)量 萬(wàn)噸。 1992 年以來(lái)，美國(guó)的聚氯乙烯市場(chǎng)供不應(yīng)求，使之產(chǎn)量增加 9%，其中管件消費(fèi)量上升 28%，護(hù)墻板提高 35%，門(mén)窗型材提高 38%，電線(xiàn)電纜增長(zhǎng) 16%，地板增長(zhǎng) 8%。 1993 年美國(guó)的 PVC 產(chǎn)量比 1992 年增長(zhǎng) %， 1994年，美國(guó)的 PVC 生產(chǎn)能力為 523 萬(wàn)噸，到 2020 年，美國(guó)聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達(dá)到 萬(wàn)噸，產(chǎn)量 萬(wàn)噸。 西歐聚氯乙烯工業(yè)開(kāi)發(fā)較早，目前生產(chǎn)技術(shù)已比較成熟。 1990 年，生產(chǎn)能力達(dá) 萬(wàn)噸，占世界總生產(chǎn)能力的 27%，產(chǎn)量 550 萬(wàn)噸，占世界產(chǎn)量的 30%。西歐每年消費(fèi)聚氯乙烯 500~520 萬(wàn)噸，其消費(fèi)結(jié)構(gòu)為硬制品占 64%，軟制品占 36%。近年來(lái)，由于受 ―綠色和平 ‖運(yùn)動(dòng)的影響，使西歐的 PVC 產(chǎn)量、消費(fèi)量和價(jià)格都有所下降。1992 年總消費(fèi)量下降 4%。 1993 年有所回升， 1994 年，西歐的 PVC 生產(chǎn)能力可達(dá)大約 739 萬(wàn)噸，其中歐共體國(guó)家生產(chǎn)能力年增長(zhǎng)水平為 %，非歐共體國(guó)家為 %，產(chǎn)量約為 ~ 萬(wàn)噸；到 2020 年，生產(chǎn)能力達(dá)到 萬(wàn)噸，產(chǎn)量 ~萬(wàn)噸，市場(chǎng)需求在 659 萬(wàn)噸以上。 日本聚氯乙烯工業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速， 1991 年聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)能力已達(dá) 萬(wàn)噸 ,占世界總生產(chǎn)能力的 9%，產(chǎn)量 萬(wàn)噸，占世界的 11%，是亞洲地區(qū)目前生產(chǎn)能力和產(chǎn)量最大的國(guó)家。在 1992~2020 年間，日本 PVC 產(chǎn)品需求量年增長(zhǎng)率在 7%以上。東歐：東歐地區(qū) 1990 年聚氯乙烯生產(chǎn)能力為 萬(wàn)噸，產(chǎn)量 萬(wàn)噸。 1992 年，東歐地區(qū)產(chǎn)量?jī)H為 萬(wàn)噸， 1985~1992 年間 PVC 年平均減產(chǎn) %。1994 年有所增加，產(chǎn)量達(dá)到 萬(wàn)噸。到 2020 年，生產(chǎn)能力的年增長(zhǎng)率為 %，人均消費(fèi)量為 ，消費(fèi)水平仍然很低。 中國(guó)的聚氯乙烯工業(yè) 我國(guó) PVC 樹(shù)脂是伴隨著氯堿工業(yè)而發(fā)展起來(lái)的， 是燒堿廠(chǎng)主要以氯為主料的產(chǎn)品，也是燒堿廠(chǎng)平衡氯氣的主要手段。由于我國(guó)燒堿廠(chǎng)規(guī)模小而分散，致使 PVC 工業(yè)的發(fā)展先天不足，一直采用電石乙炔為主要原料組織生產(chǎn)，能耗高、污染嚴(yán)重 和產(chǎn)品成本無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力是其三大致命弱勢(shì)。我國(guó) PVC 生產(chǎn)廠(chǎng)生產(chǎn)每噸 PVC 樹(shù)脂的能耗高達(dá) 500kWh(含電石用電 )；每噸 PVC 樹(shù)脂生產(chǎn)時(shí)要排出 2t干電石渣，污染環(huán)境； 制造成本一般要比乙烯氧氯化法高出 1000 元／ t PVC 以上。目前電石乙炔為原料的 PVC生產(chǎn)企業(yè)仍占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)量約占 PVC 總生產(chǎn)量的 2／ 3(包括伺機(jī)進(jìn)口 EDC 或VCM 為原料生產(chǎn) FVC 的企業(yè) )。企業(yè)集中度低，大于 20 萬(wàn) t／ a 生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)僅 3家，占裝置總規(guī)模的 24％； 10 萬(wàn) ～ 20 萬(wàn) t／ a 規(guī)模為 5 家，占總規(guī)模的 21％； 5 萬(wàn) ～ 萬(wàn) t／ a 規(guī)模 14 家，占總規(guī)模的 26％；小于 5 萬(wàn) t／ a 規(guī)模 47 家， 占總規(guī)模的內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸 PVC 精餾工段工藝設(shè)計(jì) 10 29％。 由此可見(jiàn)，我國(guó)有 68％的 PVC 生產(chǎn)企業(yè)小于 5 萬(wàn) t／ a 規(guī)模，并以 1 萬(wàn) ～ 2萬(wàn) t／ a 為主。而在國(guó)際上氯乙烯單體一般是大規(guī)模以商品基地組織生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)?？蛇_(dá)百萬(wàn)噸或以上， PVC 生產(chǎn)規(guī)模一般也在 30 萬(wàn) t／ a 以上。 我國(guó)臺(tái)灣省的臺(tái)塑集團(tuán)在美國(guó)和臺(tái)灣分別擁有 萬(wàn) t／ a 和 萬(wàn) t／ a 兩個(gè) PVC 生產(chǎn)基地，年總產(chǎn)量 萬(wàn) t， 位居世界生產(chǎn)商的首位。 但是幾十年來(lái) ，我國(guó) PVC 樹(shù)脂生產(chǎn)有了 很大發(fā)展 ，無(wú)論是樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)還是產(chǎn)品質(zhì)量都有很 大提高，原料路線(xiàn)已開(kāi)始從乙炔路線(xiàn)向乙烯路線(xiàn)方向轉(zhuǎn)換，產(chǎn)品品種不斷增加，生產(chǎn)能力也迅速增加，質(zhì)量不斷提高，已基本能滿(mǎn)足制品生產(chǎn)的需要。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì) PVC 的需求量將不斷增加， PVC 行業(yè)要進(jìn)一步提高產(chǎn)品的專(zhuān)用化和市場(chǎng)化水平，加快我國(guó) PVC 工業(yè)的發(fā)展步伐， 變劣勢(shì)為優(yōu)勢(shì)，為成為 PVC 世界強(qiáng)國(guó)而努力 。 聚氯乙烯工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要意義 在 20 世紀(jì) 80年代人類(lèi)步入了高分子時(shí)代。聚氯乙烯樹(shù)脂作為五大合成高分子材料之一，在我們的當(dāng)今世界起到了非常重要的作用。合成高分子材料在現(xiàn)代生活中 的地位越來(lái)越重要，人們 的生活一天也離不開(kāi)塑料制品。 聚氯乙烯是非常重要的大宗塑料，可作為鋼鐵、有色金屬、木材、玻璃、紙張等傳統(tǒng)材料的替代品， 1噸 PVC可以替代 、 1噸 PVC 管材可以替代 噸鋼材或 10 噸鑄鐵管，因此 PVC 工業(yè)的發(fā)展，有利于資源優(yōu)化配置和節(jié)省社會(huì)能源， PVC加工業(yè)是中國(guó)塑料工業(yè)中企業(yè)最多的行業(yè)，與上游的氯堿行業(yè)、電石行業(yè)和乙烯行業(yè)，下游的加工企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)度極高，因此， PVC 工業(yè)的發(fā)展，可以帶動(dòng)和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多行業(yè)的發(fā)展，可以改善人民生活條件，提高人民生活水平。 PVC 工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì) 中擔(dān)負(fù)了重要角色 。 聚氯乙烯的分類(lèi) PVC 塑料制品種類(lèi)繁多， 具體 分類(lèi) 簡(jiǎn)介如下： 按生產(chǎn)方法分類(lèi)，分為懸浮法，溶液法，本體法，乳液法； 按 柔軟性可分為硬質(zhì) (未增塑 )和軟質(zhì) (增塑 )兩大類(lèi) ； 按單體種類(lèi)分為均聚物和共聚物； 按樹(shù)脂特性分類(lèi)，可分為通用樹(shù)脂和特種樹(shù)脂； 按應(yīng)用角度分有板材， 管 材，異型材 ，粘接密封材料，皮革，薄膜薄片，鞋料，發(fā)泡制品等。 按成型方法分，有單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)擠出制品 ， 注塑制品；壓延膜、板、彈內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸 PVC 精餾工段工藝設(shè)計(jì) 11 性地板、多層結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)塑料板等；燒結(jié)