【文章內(nèi)容簡介】 .......................... 77 謝 辭 ................................................................................................................................. 79 引 言 聚氯乙烯是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的塑料品種之一 。 由于其具有難燃 、 抗化學腐蝕 、 耐磨 、 電絕緣性優(yōu)良和機械強度較高等優(yōu)點 ， 廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè) 、 石油化工 、輕工 、 紡織 、 化學建材 、 電力 、 冶金 、 國防軍工 、 建材 、 食品加工等國民經(jīng)濟各命脈部門 ， 在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有舉足輕重的地位 。 氯堿工業(yè)是我國基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè) ，產(chǎn)品種類多 、 關(guān)聯(lián)度大 ， 下游產(chǎn)品達上千個品種 ， 具有較高的經(jīng)濟延伸價值 ， 據(jù)統(tǒng)計 ，每萬噸氯堿產(chǎn)品所帶動的一次性經(jīng)濟產(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 ， 建國以來 ， 一直將主要氯堿產(chǎn)品產(chǎn)量及經(jīng)濟指標作為國民經(jīng)濟統(tǒng)計和考核的重要指標 。 聚氯乙烯是一種重要的熱塑性樹脂。他經(jīng)過成型加工、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年才開始作為工業(yè)材料的，但現(xiàn)在年產(chǎn)量已逾 1100萬噸，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。同時生產(chǎn)設(shè)備不斷向大型化發(fā)展 。據(jù)報道目前最大的氯乙烯生產(chǎn)裝內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 置達 36萬噸每年。我國于 1958年開始大規(guī)模 工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)在是發(fā)展最快的通用樹脂之一。 以氯乙烯 樹脂為基料和增塑劑、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)用相當廣泛。通用型 懸浮法聚氯乙烯樹脂可以加工成軟制品和硬質(zhì)品。日常生活中常見的電纜外皮、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 種粗細的粒狀樹脂，適宜于壓延、擠出、注射、吹塑等成型加工工藝。 最近有關(guān)專利報道，對懸浮法做適當改進，可生產(chǎn)代糊用樹脂。 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，按基本原料來源，可分為電石路線和石油路線。 電石路線以電石為原料，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)備簡單，工藝成熟，投資低，能小規(guī)模經(jīng)營的特點。但存在耗電量大，原料成本高，因安全問題生產(chǎn)規(guī)模受到限制，和鋼鐵工業(yè)爭焦炭 ，同時會引起汞的污染問題，因而不能適應(yīng)聚氯乙烯大 發(fā)展需要的缺點。 氯乙烯的 合成、精餾、聚合一直就是氯乙烯生產(chǎn)的熱點問題。我國有非常豐富的電石資源 ，以電石為原料生產(chǎn)氯乙烯自然成為國內(nèi)大部分生產(chǎn)氯乙烯工廠的共同選擇。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 第一章 緒 論 聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況 聚氯乙烯樹脂，即常說的 PVC 樹脂，是一個用來表示一類由氯乙烯單體衍生的聚合物和共聚物的敘述性名稱。 1930 年 ～ 1933 年實現(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脂。 1958 年聚氯乙 烯在我國開始大規(guī)模生產(chǎn)，現(xiàn)在已成為發(fā)展最快的通用樹脂之一。 從世界范圍來看， PVC 第二大合成樹脂，消費量僅次于聚乙烯。近幾年，全球 PVC的總產(chǎn)能一直持續(xù)擴張，但其增長點主要集中在中國。 由于世界經(jīng)濟非平衡式發(fā)展，各地區(qū) PVC 市場的供求和發(fā)展狀況存在一定的差異，歐洲和北美市場對 PVC 需求的擴張主要依賴對下游高端產(chǎn)品的需求增長，亞洲經(jīng)濟的迅速發(fā)展帶動 PVC 市場的產(chǎn)銷依然旺盛。此外，從生產(chǎn)工藝路線看，除中國和極少幾個國家以電石法工藝路線生產(chǎn)，絕大部分國家都是采用石油天然氣路線，生產(chǎn)工藝的差別導致了世界 各主要地區(qū) PVC的市場價格和生產(chǎn)成本也不盡一致。 2020 年全球 PVC 產(chǎn)能約 萬噸，較 2020 年的 萬噸，增長了 %，受 2020 年全球經(jīng)濟轉(zhuǎn)好的影響， 2020 年是 PVC 產(chǎn)能增加最多的一年，增長率由 2020年的 %增加到 %，尤其僅中國產(chǎn)能就增加了 280 萬噸，增長率達到 %之內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 多。中東地區(qū) PVC 產(chǎn)能長期短缺，為了適應(yīng)需求增長，一些廠家也開始擴大產(chǎn)能， 2020年產(chǎn)能增幅也達到了 29%。近兩年北美 PVC 產(chǎn)能并沒有增長，但 2020 年以后北美 PVC產(chǎn)能增加將接近 100 萬噸，增幅達到 %。 聚氯乙烯工業(yè) 聚氯乙烯化學性質(zhì)穩(wěn)定，中性無毒，同時既輕又堅固，適應(yīng)性強且價格便宜。近幾年來聚氯乙烯發(fā)展的很快，在很大范圍上替代了其它有較少問題的材料，如玻璃、金屬、紙、陶瓷和樹木等，在建筑材料、消費用品、醫(yī)療汽車行業(yè)等都有著廣泛的應(yīng)用。 近年來，我國 PVC 表觀消費量以年均 10%～ 15%左右的速度增長， PVC 制品一直以薄膜、人造革、電纜料和鞋類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比例 不斷提高。預(yù)計到 2020 年僅化學建材業(yè)對 PVC 樹脂的需求量將達到 200 萬 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 PVC的需求量也將有較大幅度的增長，將達 100 萬 t。此外，包裝、農(nóng)業(yè)、汽車、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。 從近幾年我國聚氯乙烯 (PVC)行業(yè)發(fā)展趨勢來看，聚氯乙烯消費高速的增長，同時也引發(fā)了我國聚氯乙烯 (PVC)的建設(shè)熱潮，聚氯乙烯 (PVC)市場競爭將更加激烈。同時，近年我國環(huán)保、節(jié)能、減排、差別電價、出口退稅調(diào)整、加工貿(mào)易調(diào)整等政策措施不斷 出臺，執(zhí)行力度也比以往任何一年都要來得更猛烈。傳統(tǒng)的 PVC 生產(chǎn)格局正面臨新的形勢和沖擊，傳統(tǒng)企業(yè)如不能盡快通過技改、創(chuàng)新、改制等手段降本增效、化劣勢為優(yōu)勢，將有被淘汰的危險。 國外聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展 自從 20 世紀 60 年代以來，國外發(fā)達國家根據(jù)聚氯乙烯市場競爭加劇和能源結(jié)構(gòu)情況，開發(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)國家，由于電石來源廣泛，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。 世界聚氯乙烯工業(yè)中，美國的 生產(chǎn)能力和實際產(chǎn)量均居首位，生產(chǎn)工藝先進，產(chǎn)品更新快，各國較多地引進美國的生產(chǎn)技術(shù)，所以說，美國是了解世界聚氯乙烯的窗口。 1991 年，美國的生產(chǎn)能力為 萬噸，占世界聚氯乙烯生產(chǎn)能力 23%，產(chǎn)量 萬噸，消費量 萬噸。 1992 年以來，美國的聚氯乙烯市場供不應(yīng)求，使之產(chǎn)量增加 9%，其中管件消費量上升 28%，護墻板提高 35%，門窗型材提高 38%，電內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 線電纜增長 16%，地板增長 8%。 1993 年美國的 PVC 產(chǎn)量比 1992 年增長 %， 1994年，美國的 PVC 生產(chǎn)能力為 523 萬噸，到 2020 年 ，美國聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達到 萬噸，產(chǎn)量 萬噸。 西歐聚氯乙烯工業(yè)開發(fā)較早，目前生產(chǎn)技術(shù)已比較成熟。 1990 年，生產(chǎn)能力達 萬噸，占世界總生產(chǎn)能力的 27%，產(chǎn)量 550 萬噸，占世界產(chǎn)量的 30%。西歐每年消費聚氯乙烯 500~520 萬噸，其消費結(jié)構(gòu)為硬制品占 64%，軟制品占 36%。近年來，由于受 ―綠色和平 ‖運動的影響，使西歐的 PVC 產(chǎn)量、消費量和價格都有所下降。1992 年總消費量下降 4%。 1993 年有所回升， 1994 年，西歐的 PVC 生產(chǎn)能力可達大約 739 萬噸，其中歐共體國家生產(chǎn)能力年增長 水平為 %，非歐共體國家為 %，產(chǎn)量約為 ~ 萬噸；到 2020 年，生產(chǎn)能力達到 萬噸，產(chǎn)量 ~萬噸，市場需求在 659 萬噸以上。 日本聚氯乙烯工業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速， 1991 年聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)能力已達 萬噸 ,占世界總生產(chǎn)能力的 9%，產(chǎn)量 萬噸，占世界的 11%，是亞洲地區(qū)目前生產(chǎn)能力和產(chǎn)量最大的國家。在 1992~2020 年間，日本 PVC 產(chǎn)品需求量年增長率在 7%以上。東歐：東歐地區(qū) 1990 年聚氯乙烯生產(chǎn)能力為 萬噸，產(chǎn)量 萬噸。 1992 年，東歐地區(qū)產(chǎn)量僅為 萬噸， 1985~1992 年間 PVC 年平均減產(chǎn) %。1994 年有所增加，產(chǎn)量達到 萬噸。到 2020 年，生產(chǎn)能力的年增長率為 %，人均消費量為 ，消費水平仍然很低。 中國的聚氯乙烯工業(yè) 我國 PVC 樹脂是伴隨著氯堿工業(yè)而發(fā)展起來的， 是燒堿廠主要以氯為主料的產(chǎn)品，也是燒堿廠平衡氯氣的主要手段。由于我國燒堿廠規(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、污染嚴重和產(chǎn)品成本無競爭力是其三大致命弱勢 。我國 PVC 生產(chǎn)廠生產(chǎn)每噸 PVC 樹脂的能耗高達 500kWh(含電石用電 )；每噸 PVC 樹脂生產(chǎn)時要排出 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)仍占絕對優(yōu)勢，其產(chǎn)量約占 PVC 總生產(chǎn)量的 2／ 3(包括伺機進口 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 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 ～ 20 萬 t／ a 規(guī)模為 5 家，占總規(guī)模的 21％； 5 萬 ～ 萬 t／ a 規(guī)模 14 家，占總規(guī)模的 26％；小于 5 萬 t／ a 規(guī)模 47 家， 占總規(guī)模的29％。 由此可見，我國有 68％的 PVC 生產(chǎn)企業(yè)小于 5 萬 t／ a 規(guī)模，并以 1 萬 ～ 2萬 t／ a 為主。而在國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)模內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 可達百萬噸或以上， PVC 生產(chǎn)規(guī)模一般也在 30 萬 t／ a 以上。 我國臺灣省的臺塑集團在美國和臺灣分別擁有 萬 t／ a 和 萬 t／ a 兩個 PVC 生產(chǎn)基地，年總產(chǎn)量 萬 t， 位居世界生產(chǎn)商的首位。 但是幾十年來 ，我國 PVC 樹脂生產(chǎn)有了 很大發(fā)展 ，無論是樹脂生產(chǎn)技術(shù)還是產(chǎn)品質(zhì)量都有很大提高，原料路線已開始從乙炔路線向 乙烯路線方向轉(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，已基本能滿足制品生產(chǎn)的需要。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，市場對 PVC 的需求量將不斷增加， PVC 行業(yè)要進一步提高產(chǎn)品的專用化和市場化水平，加快我國 PVC 工業(yè)的發(fā)展步伐， 變劣勢為優(yōu)勢，為成為 PVC 世界強國而努力 。 聚氯乙烯工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要意義 在 20 世紀 80年代人類步入了高分子時代。聚氯乙烯樹脂作為五大合成高分子材料之一，在我們的當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 的地位越來越重要，人們的生活一天也離不開塑料制品。 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)省社會能源， PVC加工業(yè)是中國塑料工業(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，可以帶動和促進國民經(jīng)濟許多行業(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)在國民經(jīng)濟 中擔負了重要角色。 聚氯乙烯的分類 PVC 塑料制品種類繁多， 具體 分類 簡介如下： 按生產(chǎn)方法分類，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 ； 按單體種類分為均聚物和共聚物； 按樹脂特性分類，可分為通用樹脂和特種樹脂； 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擠出制品 ， 注塑制品；壓延膜、板、彈性地板、多層結(jié)構(gòu)、增強塑料板等；燒結(jié)成型蓄電池隔板；汽車用焊縫膠、防砂石擊涂料及中空樹脂材料等。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 聚氯乙烯的性質(zhì) 分子式： ( CH2CHCl )n 物理性質(zhì) 比 重： 宏觀密度： g/cm3 比 熱 容 ： J/g℃（ 0～ 100℃） 導熱系數(shù)： W/(m K) 折 光 率： 顆粒半徑： 懸浮 60～ 150 微米，本體 30～ 80 微米，糊樹脂 ～ 2 微米，摻混20～ 80 微米 ； 外 形：無毒無臭白色顆粒； 電 性 能 ： 耐電擊穿，可用于 1 萬