pvc硬板

聚氯乙烯毕业论文

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焦作大学

毕业论文（设计）

题目：聚氯乙烯毕业论文

学号：

姓名：

年级：

院部：化工与环境工程学院

专业：材料工程技术专业

指导教师：

完成日期：2011年05月10日

聚氯乙烯毕业论文

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内容摘要

本文讲述了我国聚氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况，包括原料路

线、工艺设备、聚合方法等。本设计采用悬浮法生产聚氯乙烯，介绍了采用悬

浮法生产PVC树脂工聚合机理，工艺过程中需要注意的问题，包括质量影响因

素，工艺条件及合成工艺中的各种助剂选择，对聚合工艺过程进行详细的叙述。

并且从物料衡算、热量衡算和设备计算和选型三个方面进行准确的工艺计算，

对厂址进行了选择，采取了防火防爆防雷等重要措施，对三废的处理回收等进

行了叙述，画出了整个工艺的流程图。

关键词：聚氯乙烯；生产技术；悬浮法；乙炔法；乙烯法；

Abstract

ThisarticlenarratedindustryofourcountryPVCproductiontechnologythe

developmentandcurrentstatus,Includingrawmaterials,processequipment,

signusesthemethodofsuspensionPVCproduction,

IntroducestheproductionofPVCresinbysuspensionmethodandpolymerization

mechanism,Technologyproblemsintheprocess,includingqualityinfluencefactors,

processconditionsandthesynthesisofvariousadditives,onthepolymerization

mthematerialbalance,heatbalance

calculationandtheequipmentselectionandcalculationthreeaspectstocarryon

accuratecalculationoftechnology,onthesitewereselected,tookfireandexplosion,

mineandotherimportantmeasuresforwasterecycling,arerecited,drawthe

processflowdiagram.

Keywords:PVC;productiontechnology;suspension;acetylene;vinylmethod;

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目录

1聚氯乙烯的概述..................................................4

1.1聚氯乙烯.....................................................4

1.1.1聚氯乙烯的性质...........................................4

1.1.2聚氯乙烯的优点...........................................4

1.1.3聚氯乙烯的用途...........................................4

1.1.4聚氯乙烯工业的重要性...................................5

1.1.5中国聚氯乙烯的发展.....................................6

1.2聚氯乙烯生产工艺...........................................7

1.2.1原料乙炔的制备..........................................7

1.2.2氯乙烯合成...............................................8

1.2.2.1氯乙烯的概

述………………………………………………………………8

1.2.2.2生产原

理…………………………………………………………………8

1.2.2.3工艺条

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件…………………………………………………………………9

1.2.2.4工艺流程

图………………………………………………………………9

1.2.3氯乙烯聚合............................................10

1.2.4影响聚合及产品质量的因

素………………………………………………11

2尾气处理及三废排

放…………………………………………………………………………………12

3总

结………………………………………………………………………14

参考文献.........................................................15

致谢...........................................................16

1聚氯乙烯的概述

1.1聚氯乙烯

1.1.1聚氯乙烯的性质

PVC属于无定形共聚物，密度31.351.45gcm，比热容1.0451.465Jg℃

，

热导率2.1KWmk

，折射率201.544

D

。85℃以呈玻璃态。85175℃呈粘弹态。

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175190℃

时呈熔融态。

190200℃

时呈粘流态。玻璃化转化温度在

80℃

上下。

100℃

以上时开始分解，

180℃

以上时快速分解。

200℃

以上剧烈分解并变黑。PVC

在火焰上能燃烧，并降解释放出,HClCO,苯等低分子化合物，离火自熄。耐电

击穿，可用于1万伏低压电缆。较耐老化，但在光照和氧的作用下会缓慢分解，

释放盐酸、形成羰基、共轭键而变色。化学稳定性好，在酸、碱、盐溶液中较

为稳定。并且在室温条件下耐磨性超过硫化橡胶。

1.1.2聚氯乙烯的优点

聚氯乙烯的突出优点是易燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、水汽低渗透性好。

此外，综合机械性能、制品透明性、电绝缘性、隔热、消声、消震性好。是性

价比最为优越的通用型材料。缺陷是热稳定性、抗冲击性较差，降低温度时迅

速变硬变脆。受冲击时极易脆裂。但PVC极易改性，通过化学、物理方法可大

大改善其性能。并且可通过分子链交联或引入功能基团等手段赋予新的功能[1]。

1.1.3聚氯乙烯的用途

PVC一般软制品：利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注

射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件

等。

PVC薄膜：PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成

规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可

以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的

透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热

收缩的特性，可用于收缩包装。

PVC涂层制品：有衬底的人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后

在

100℃

以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬底压合

而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软制薄片，再

压上花纹即可。人造革可以用来制作皮箱、皮包、沙发及汽车的坐垫等，

还有地板革，用作建筑物的铺地材料。

PVC泡沫制品：软质PVC混炼时，加入适量的发泡剂做成片材，经发

泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。

也可用挤出机基础成低发泡硬PVC板材和异型材，可替代木材试用，是一

种新型的建筑才材料。

PVC透明片材：PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、

压延而成为透明的片材。利用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸

塑包装，是优良的包装材料和装饰材料。

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PVC硬板和板材：PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用

挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、

电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质

板材。板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各

种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。

PVC的其它用途：门窗有硬质异型材料组装而成。在有些国家已与木门

窗铝窗等共同占据门窗的市场；仿木材料、代钢建材、中空容器等[2]

1.1.4聚氯乙烯工业的重要性

聚氯乙烯PVC是世界上实现工业化时间最早，应用范围最广范的通用

型热塑性塑料。在三四十年代开始实际应用以来，其产量一直稳居塑料工

业之首，后来由于聚氯乙烯发展速度更快，1996年才退居第二位。在美国

1990年底密度聚氯乙烯的产量超过了PVC，1992年高密度聚氯乙烯的产量

及销售量已以PVC大致相当，他们交替位于第二或第三之间。在日本PVC

产量和消费量居第二位。在中国PVC塑料制品产量一直位居第一，PVC树

脂产量从1988年开始退居第二，消费量低于聚乙烯和聚丙烯而名列第三

位。尽管如此聚氯乙烯在其综合性能、品种的多样性、用途的广泛性、性

能价格比及资源利用和对生态环境的影像方面，优于任何一种塑料。60

多年来PVC工业一直保持着最富活力的技术革新和持续稳定的发展状态

[3]。

PVC是相当重要的大宗塑料，它的综合性能好，改性品种多用途最为

广泛。原料来源丰富、消耗石油少，价格低廉、经济效益好而且能耗低，

作为钢铁、有色金属、木材、玻璃、纸张等传统材料的替代产品，有利于

资源优化配置和节省社会能源[4]。由于容易改性和提高性能，PVC已由通

用性材料打入工程材料、功能材料和强性材料，为PVC工业注入了新的活

力。PVC用途的广泛性、碱氯产品的关联性、生产技术的密集性。使PVC

工业与建筑、汽车、电子机械及石油化工等国名经济的支柱产业，氯碱工

业等基础原料工业高新产业紧密相连。在美国70年代初做过统计指出PVC

和它有关的原材料、机械及最终产品综合产值约占当时美国国民生产总值

的10%以上。中国在80年代末也对华东地区做过调查每万吨氯碱可创造

5-7亿元工业产值，每亿元产值直接影响到下游产业的15-20亿元产值。

PVC加工业是中国塑料工业中企业数最多的行业，其生产程度之高，应用

覆盖面之广，技术推动性之大是非常明显的。PVC工业的发展可以带动和

促进国民经济许多行业的技术进步与发展，可以改善人们衣食住行条件，

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提高人民生活水平。

1.1.5中国聚氯乙烯的发展

聚氯乙烯（PVC）是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现工业化

的品种之一。可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加

工，而且具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，以其低廉的价

格和非常突出的性能而广泛地用于生产板材、门窗、管道和阀门等硬制品，也

用于生产人造革、薄膜、电线电缆等软制品。近年来，尽管在发达国家受到来

自环保等多方面的压力，但世界对的总需求量仍出现稳定的增长态势。

1998年我国PVC产量和表观需求量分别为160万吨和317万吨。在世界上

产量仅次于美国（639万吨）、日本（263万吨）居第三位。2000年前后，计划

新建和扩建PVC能力至少为88万吨/年，估计此期间大量没有竞争能力的电石

法小厂将闲置，所以总产能有可能达220万吨/年水平，其中乙烯法将达134.6

万吨/年，从目前占31%上升到61%。项目有万县市6万吨/年本体法PVC装置，

天津渤海公司同韩国乐喜公司、美国西方化学公司合资的10万吨/年PVC装

置，(其中引进的8万吨/年乙烯法VCM装置于1997年建成、投产)，上海天原

化工厂同伊滕忠商事、旭硝子公司合资的24万吨/年VCM和20万吨/年PVC

装置，泰国正大集团在宁波的12万吨/年PVC装置，辽河集团与乐喜金星公司

合资的8万吨/年PVC装置，上海氯碱化学公司已使VCM产能增大到30万吨/

年，计划到40万吨/年，这意味PVC产能将由目前的22万吨/年增加到36万

吨/年，北京化工二厂将增加PVC能力7.6万吨/年，齐鲁公司将增加PVC能力

10万吨/年，广州化工厂8万吨/年乙烯法VCM/PVC项目已通过评审。

我国聚氯乙烯(PVC)工业起步于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生

产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能

力为3000吨／年[1]。此后全国各地的PVC装置相继建成投产，到目前为止，我

国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力

达220万吨／年。

PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工业生产一般采用4种聚合方式：悬浮聚合、

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本体聚合、乳液聚合(禽微悬浮聚合)、溶液聚合。其中悬浮法PVC(SPVC)树脂

产量最高，占80％，其次是乳液法PVC(EPVC)，本体法PVC(MPVC)。VCM悬浮

聚合是以水为介质，加入VCM、分散剂、引发剂、pH值调节剂等，在搅拌和一

定温度条件下进行聚合反应；VCM本体聚合仅在VCM和引发剂存在下进行，无

分散剂、表面活性剂等助剂；VCM乳液聚合在VCM、引发剂、乳化剂、H

2

O以及

其他助剂存在下进行{而VCM溶液聚合是在VCM、；引发刘和溶剂存在下进行，

这种方法有溶剂回收和残留污染问题，并且生产成本高，该方法已逐渐被悬浮

法聚合或乳液法聚合代。目前，生产PVC树脂主要采用悬浮法，少量采用乳液

法及本体法。

现在，国内引进PVC生产技术及设备的项目有二十项左右，其中生产能力

最大的两套设备是上海氯碱股份有限公司和齐鲁石化总公司的年产20万吨悬

浮法PVC树脂装置，采用日本信越公司技术。北京化工二厂、锦西化工厂、福

州化工二厂引进美国B．F古德里奇公司悬浮法PVC树脂生产技术，生产高型

号树脂，其它还有引进美国西方化学公司的高型号树脂和釜式汽提技术及设

备，法国阿托公司、前德国布纳公司、日本吉昂公司、日本钟渊公司、日本三

菱公司的糊树脂生产装置和技术、法国本体聚合技术和设备等，这些技术和设

备的引进，使我国PVC树脂的生产技术和水平有了很大提高，产品品种有所增

加，带动了我国PVC工业的发展。

我国PVC树脂的消费主要分为两大类，一是软制品，约占总消费量的

37.o％，主要包括电线电缆、各种用途的膜(根据厚度不同可分为压延膜、防

水卷材、可折叠门等)、铺地材料、织物涂层、人造革、各类软管、手套、玩

具、塑料鞋以及一些专用涂料和密封件等。二是硬制品，约占总消费量的

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53.0％，主要包括各种型材、管材、板材、硬片和瓶等。预计今后几年我国PVC

树脂的需求量将以年均约6.4％的速度增长，到2011年总消费量将达到约1250

万吨，其中硬制品的年均增长速度将达到约7.0％，而在硬制品中异型材和管

材的发展速度增长最快，年均增长率将达到约10.1％。未来我国PVC树脂消费

将继续以硬制品为主的方向发展。

中国聚氯乙烯工业有着广阔的发展前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯

乙烯产品提供了广大的市场。在进入21世纪以后,我们要学习和借鉴国外的先

进技术和发展模式,结合我国的具体情况,发展我国的聚氯乙烯工业。我们要发

挥全行业的力量,克服前进过程中的各种困难,一定能够在较短的时间内赶上

世界聚氯乙烯工业的先进水平。

1.2聚氯乙烯生产工艺

1.2.1原料乙炔的制备

HC≡CH纯品为无色略带芳香气味的气体，工业品（俗称电石气）则具轻

微大蒜臭。常压下不能液化，升华点

-83.8℃

，易燃、易爆，是有机合成工业的

重要原料，也是有特定用途的优质高热值燃料。

生产方法工业上有许多种生产乙炔的方法，按原料来源可分为两大类：碳

化钙法和烃类热裂解法。碳化钙法又名电石法，是最古老且迄今仍在工业上普

遍应用的乙炔生产方法。它是使电石与水在乙炔发生器中作用而制得乙炔：

22222

CaC2HOCaOHCH（）

电石（含碳化钙80％）可得乙炔约3101（常温、常压）。

电石为固体物料,运输方便，制得乙炔浓度很高,只需简单精制即可使用。

故碳化钙法应用比较普遍，既可大规模生产，也可少量发生以用于焊接或切割。

但生产电石能耗太高，发展受到限制。

碳化钙法乙炔浓度为

96~98.5%

，含有硫化物、磷化氢、砷化氢、氨和乙炔

衍生物等杂质，此等物质能使催化剂中毒或腐蚀金属，在作为化工原料使用前

常用稀硫酸、次氯酸钠溶液（氯通入稀氢氧化钠溶液）分别洗涤净化。少量的

乙炔也可用干法净化，采用重铬酸盐净化剂、三氯化铁净化剂均可达到净化要

求。

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烃类热裂解法是从天然气、轻油、原油等烃类经高温裂解都可得到乙炔。

从乙炔与低碳烷烃的生成自由焓与温度的关系曲线可见在高温（

930~1230℃

）

下始能从烃类制得乙炔；其次，从反应CaC

2

+2H

2

O→Ca(OH)

2

+C

2

H

2

－377kJ

可见生成乙炔需要大量热能；另外,从热力学观点看,所有不饱和烃中乙炔在高

温下最容易分解成碳和氢。这就要求工业上必须迅速给物料供热以达到高温

(>930℃)，原料或反应产物在高温反应区停留时间要非常短，乙炔分压要低，

裂解气需急冷。工业上已开发了很多种生产方法。其主要区别是高温热能的产

生与传导方式不同，可大致分为直接传热的外热法、部分原料燃烧的自供热法、

通过热载体间接传热的外热法。目前，工业生产使用的方法主要是电弧法和部

分氧化法。

1.2.2氯乙烯合成

1.2.2.1氯乙烯的概述

外观与性状:无色、有醚样气味的气体。熔点（

℃

）-159.8，沸点（

℃

）：

-13.4，相对密度：0.91，相对蒸汽密度：2.15，饱和蒸汽压KPa

:346.53

（

℃25

），临界温度（

℃

）：142，临界压力MPa:5.60,水分配辛醇系数

的对数值：1.38，引燃温度℃：415，溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙

醚、丙酮等多数有机溶剂。主要用途：用作塑料原料及用于有机合成，也

用作冷冻剂等。目前世界上用于制造聚氯乙烯树脂的乙烯单体量约占氯乙

烯总产量的96%，氯乙烯的聚合物广泛用于工业、农业、建筑以及人们的

日常生活。

1.2.2.2生产原理

生产方法：乙炔和氯化氢在氯化汞的催化作用下合成氯乙烯。

反应原理：

主反应：

2

CHCHHClCHCHCl

副反应：

23

CHCHHOCHCHO

1.2.2.3工艺条件

（1）反应温度：反应温度对氯乙烯的合成影响很大。温度升高，反应速

度加快，乙炔转化率提高。

反应温度过高，副反应增加，同时由于温度过高会破坏催化剂的活性结晶

表面，使氯化汞升华加剧。高温还会使乙炔聚合成树枝状聚合物沉积在催化剂

表面从而遮盖催化剂的活性中心是催化剂活性下降。因此，在工业生产中反应

温度一般采用催化剂的活性温度范围403K-453K。

（2）反应压力

根据反应原理可知，该反应系统为一个气体分子数减少的反应系统，加压

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操作会提高转化率，但加压对设备材料要求也相应提高；若系统出现负压反应

物料易燃、易爆一旦漏入空气将引起爆炸。常压下转化率已相当高，因此，工

业上采用常压操作，绝对压力为0.12-0.15MPa，用来流程阻力。

（3）空间速度

在氯乙烯合成中，反应气体的体积习惯上指乙炔气体的体积，其单位为

m3乙炔/(m3催化剂.h)。空间速度越大通入的反应气量越多，生产能力越大，

深度加工副产物越少，高沸点物越少；但空间速度增大，反应气体与催化剂接

触时间就缩短，乙炔转化率减小。空间速度过大，气体通入量过多，反应激烈，

气体分布不均匀，局部容易过热，是催化剂升华加剧活性下降寿命缩短。根据

实践空速一般取30-60h-1。

（4）反应物配比

从反应机理可以看出，当乙炔过量时，催化剂中的氯化汞会被乙炔还原成

氯化亚汞和金属汞，是催化剂失活；同时副产物二氯乙烯等，造成产品分离困

难。另外由于乙炔不容易除去，微量的乙炔还会影响氯乙烯的聚合。因此，生

产中常采用氯化氢过量，以保证乙炔完全反应，避免乙炔过量造成催化剂中毒。

另一方面，氯化氢较乙炔价格低廉，并且过量部分可以很容易地用水洗或碱洗

除掉。同时氯化氢不能过量太多会造成吸收率降低，二氯乙烷产量增加，增加

碱的消耗量，增加了产品的成本。

（5）催化剂

目前工业生产催化剂是以活性炭为载体，吸附8%-12%左右的氯化汞制备而

成。这里的含汞量是指氯化汞8-12份和活性炭100份而言。作为活性组分的

氯化汞含量越高，乙炔的转化率越高。但是氯化汞含量过高时在反应温度下极

易升华而降低活性，且冷凝后会堵塞管道影响正常生产，另外氯化汞含量过高

反应激烈，温度不容易控制，易发生局部过热。为抑制氯化汞升华可加入适量

氯化钡。研究表明，纯的氯化汞对合成反应并无催化作用，纯的活性炭也只有

较低的催化活性。

1.2.2.4工艺流程图

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图1-1氯乙烯合成工艺流程

1—混合器；2—转化器；3—水洗塔；4—碱洗塔；5—碱液槽；6—气柜；

7—预冷器；8—冷凝器；9—尾气冷凝器；10—粗馏塔；11—精馏塔；

12—成品冷凝器；13—氯乙烯贮槽；14—受槽；15—蒸出釜

工艺流程概述：

①原料气混合，干燥乙炔来自乙炔工段，通过砂封与来自氯化氢工段的

干燥氯化氢在混合器中混合。

②氯乙烯合成，由混合器中出来的混合气体进入用氯化汞作触媒的转化

器中进行反应成氯乙烯，反应后的气体中还含有未反应的氯化氢，乙炔和生成

乙醛，1.1-二氯乙烷、顺(反)二氯乙烯等化合物。

③氯乙烯精制，反应后的气体进入水洗塔，用水洗法去氯化氢，再入碱

洗塔，用10%的氢氧化钠洗去残余的氯化氢及二氧化碳，碱洗后的反应气与聚

合回收的未反应气体一起进入气柜。然后进入预冷器，使其中所含一部分水冷

凝分离，气体进入压缩机后加压（表压）到0.5Mpa再进入另一预冷器，又使

部分水冷凝。以后经全凝器将部分氯乙烯及1.1-二氯乙烷等冷凝成液体，进入

精馏塔，塔顶分出乙炔与氯乙烯气体与全凝器中未冷凝的气体一起进入尾气冷

凝器不凝气体排空，凝液回入粗馏塔上部。在粗馏塔底的氯乙烯及1.1-二氯乙

烷等混合物进入高沸点蒸馏塔，塔顶得成品氯乙烯经成品冷凝器冷凝后进入贮

槽。塔底为1.1-二氯乙烷等高沸点物，经残液管槽入蒸出釜，间歇处理回收溶

解的氯乙烯送去气柜，高沸物送回收装置。

1.2.3氯乙烯聚合

聚氯乙烯按聚合方法分四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本

体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯[5]。本设计悬浮法聚氯乙烯聚合方法。

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悬浮法聚氯乙烯是目前产量最大的一个品种。按树脂结构又分疏松型和紧

密型两种。紧密型聚氯乙烯树脂的粒子为表面光滑、无孔的实心球状结构。疏

松型聚氯乙烯树脂粒子表面粗糙，疏松、多孔的不规则结构。它与紧密型相比，

具有流动性好，吸油性好、易塑化等优点。采用悬浮法PVC生产技术易于调节

品种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得到广

泛的应用，成为诸多生产工艺中最主要的生产方法。

工艺特点：悬浮聚合法生产聚氯乙烯树脂的一般工艺过程是在清理后的聚

合釜中加入水和悬浮剂、抗氧剂,然后加入氯乙烯单体,在去离子水中搅拌,将

单体分散成小液滴,这些小液滴由保护胶加以稳定,并加入可溶于单体的引发

剂或引发剂乳液,保持反应过程中的反应速度平稳,然后升温聚合,一般聚合温

度在

45~70℃

之间。使用低温聚合时(如

42~45℃

),可生产高分子质量的聚氯乙

烯树脂；使用高温聚合时(一般在

62~71℃

)可生产出低分子质量(或超低分子质

量)的聚氯乙烯树脂。近年来,为了提高聚合速度和生产效率,国外还成功研究

两步悬浮聚合工艺,一般是第一步聚合度控制在600℃左右,在第二步聚合前加

入部分新单体继续聚合。采用两步法聚合的优点是显著缩短了聚合周期,生产

出的树脂具有良好的凝胶性能、模塑性能和机械强度。现在悬浮法聚氯乙烯品

种日益广泛,应用领域越来越广,除了通用型的树脂外,特殊用途的专用树脂的

开发越来越引起PVC厂家的关注,球形树脂、高表观密度建材专用树脂、消光

树脂、超高(或超低)分子质量树脂等已成为开发的热点。

1.2.4影响聚合及产品质量的因素

①搅拌：在悬浮聚合过程中,搅拌对聚氯乙烯树脂颗粒形态的影响主要表现在

影响PVC树脂的粒径及分布、孔隙率等,但搅拌的作用与分散剂的性质互相影

响、互相补充。增加搅拌度将使悬浮分散体系内液滴变细,PVC树脂平均粒子变

小,但搅拌强度过大,又将促使体系内液滴碰撞聚并,使PVC树脂的平均粒径变

大。PVC树脂平均粒径与搅拌转速的关系曲线呈马鞍形。随着搅拌转速的增加,

能使聚氯乙烯树脂的初级直径变小,孔隙率增加,吸油率增大。

②分散剂：在搅拌特性固定的条件下,分散剂种类、性质和用量则成为控制树

脂颗粒性的关键因素。在聚合过程中,分散剂影树脂颗粒的宏观微观两层次的

成粒。就宏观而言,要求分散剂应具有降低单体和的界面张力,以利于VCM的分

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散和保护滴或颗粒,减少聚并。单一分散剂较难同时满足上两方面要求,为制得

颗粒规整、粒度分布中,既疏松表观密度又适合的聚氯乙烯脂,往往将两种和两

种以上分散剂复合用。其中一分散剂以降低界面张力、提高散能力为主,另一

则保证有足够的保能力。有时为了满足特殊性能要求,在此础上再添加油溶性

辅助分散剂或表面活剂,调节分散剂在VCM中的分配系数,使散剂的作用深入到

颗粒的微观层次。

③聚合温度：在VC悬浮聚合中不存在链转移剂时,聚氯乙烯的分子量几乎取决于聚合温

度,按照生产树脂牌号的要求,聚合温度一般在45～65℃范围内选择。在较高温度下聚合,

树脂粒径增长减慢,最终平均粒径减小。聚合温度对聚氯乙烯树脂颗粒形态的影响主要表

现在温度对PVC树脂的孔隙率有影响。聚合温度低,形成的树脂结构较疏松；高温下聚合

由于初级粒子熔合成团以及初级粒子聚集体的紧密堆砌排列,从而制得的PVC树脂孔隙

率较低,这是因为随着聚合温度的升高,初级粒子变少,熔结程度加深,粒子呈球形,而聚合

温较低时,则容易形成不规则的聚结体,从而使孔隙率增加。通过以上的理论了解更加深了

对聚合反应的理解。

2尾气处理及三废排放

通过试验，在对原有工艺进行深入研究的基础上，大胆对原工艺进行了简化，

新的工艺流程为：尾气－常压吸附－正压蒸汽脱吸－内循环降温－备用。该工

艺流程（见图1）主要由五部分组成：⑴吸附器：采用了环式吸附器的组合结

构，吸附剂采用活性炭纤维；⑵脱吸回收系统：包括冷凝器及吸附槽等；⑶内

循环吸附降温系统；⑷微压回送系统；⑸自动控制系统。

由图1可以看出，新工艺流程的运行程序为：3个吸附器共用1套管路系

统，运行时相互切换，3个吸附器依次进入吸附状态，即当吸附器1吸附饱和

后，切换到吸附器2吸附，然后到吸附器3吸附；脱吸工序也是依次进行的。

运行时，含氯乙烯的废气由吸附器下部进入，穿过活性炭纤维，其中的氯乙烯

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被活性炭吸附下来，经过第一次吸附的气体通过循环系统进行再次吸附，进一

步净化，同时使床层降温。净化后的气体由吸附器顶部排出，脱吸水蒸气由吸

附器顶部进入，穿过活性炭纤维，将被吸附浓缩的氯乙烯脱吸出来并带出吸附

器进入冷凝器，经过冷凝，水蒸气冷凝气流入分离槽。由于氯乙烯不溶于水，

冷凝水可以直接排放。脱吸下来的氯乙烯气体通过微压回送装置直接送至生产

系统。吸附器完成脱吸并降温后经过切换继续进行吸附。此循环连续运行。

图1

三废一览表

名称来源主要成分处理方法

废水

离心母液

冲釜水

汽提冷凝液

水

微量－CN水

微量PVC水

排放

回收利用

排放

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废气

汽提尾气

送料尾气

VC、微量水、空

气、微量ＰＶＣ

回收利用

排放

废渣

塑化片

扫地料

其他

PVC

PVC

PVC

回收利用

回收利用

回收利用

3总结

毕业设计使我对PVC生产氯乙烯工艺有了进一步的了解，聚氯乙烯与我

们的生活息息相关，现代人的生活处处填满了聚氯乙烯的影子，包装袋、雨

衣、桌布、窗帘、充气玩具等随处可见，聚氯乙烯已经成人们生活的一部

分。

PVC生产氯乙烯工艺主要分为三个工段：原料乙炔的制备，氯乙烯单体合

成，氯乙烯聚合成聚氯乙烯。第一步原料乙炔的制备采用电石法，又名碳化钙

法，是最古老且迄今仍在工业上普遍应用的乙炔生产方法。它是使电石与水在

乙炔发生器中作用而制得乙炔：

2222

2

2CaCHOCaOHCH

。第二步氯乙烯

单体的合成：乙炔和氯化氢在氯化汞的催化作用下合成氯乙烯单体，反应原理：

主反应：

2

CHCHHClCHCHCl

副反应：

23

CHCHHOCHCHO

第三步氯乙烯聚合成聚氯乙烯，本设计悬浮法聚氯乙烯聚合方法，悬浮法

聚氯乙烯是目前产量最大的一个品种，采用悬浮法PVC生产技术易于调节品

种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得到广泛

的应用，成为诸多生产工艺中最主要的生产方法。

电石法生成乙炔气，乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯单体，悬浮法聚合成聚

氯乙烯的方案是最优的方案，此时原料利用率最高，耗能最少，转化率最高。

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参考文献

[1]薛之化.国内聚氯乙烯生产技术的进展[J].北京：化学工业出版社，2005,（5）:1–9.

[2]薛之化,发展PVC工业的可行性研究,[J].北京：化学工业出版社2005,（2）:12.

[3]李雅丽.氯乙烯生产技术进展概述[J].北京：中国化工信息.2006,（9:15-23）.

[4]L.I.纳斯.聚氯乙烯大全[M].北京：化学工业出版社,1983:12-28.

[5]谭恺,刘岭梅.悬浮法VCM聚合生产的新经验[J].北京：化学工业出版社2006,34

4:14-15.

[6]时钧,汪甲鼎,余国琼等.化学工程手册(第二版)[M],北京,化学工业出版社,1996.

致谢

三年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中

是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将要踏上一个新的

征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。

回首三年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师三年

来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。

三年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最

美好的记忆。

在我十几年的求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的

劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成学业，感

激他们一直以来对我的抚养与培育。

毕业设计是我们毕业前最重要最有意义的一件事，是对我们三年学习

的一次总结和升华，让我意识到我的知识还很有限，需要学习的地方太多

太多，我需要虚心请教，学习是一个长期积累的过程。通过这次做毕业设

计也使我明白了一个道理：凡事不可急功近利，眼高手低。当我真正静下

心来做毕业设计的时候，我觉得很踏实，我在实实在在的做一件事。

最后，我要特别感谢贺老师，在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮

助与鼓励,使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激。贺老师认

真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。

他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提

高，这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导，

感谢学校。