年产2万吨PVC糊树脂聚合工艺设计

年产2万吨PVC糊树脂聚合工艺设计1第一章概述1.1背景介绍1.1.1PVC糊树脂简介PVC树脂是应用广泛的通用合成树脂品种之一，其产量跃居世界合成树脂的首位。与PE、PP树脂不同，它必须加入增塑剂才能得到热塑性塑料。因增塑剂数量不同而得到性能坚硬或柔软的塑料。PVC的性能是多样化的，用不同的成型方法可以得到不同形态的塑料制品。例如：模塑制品、薄膜、人造革、和泡沫塑料等。在模塑制品中有一种性能非常柔软的制品是用搪塑成型方法制成的，它是用PVC糊浇入模具中，受热塑化而成型的。调制PVC糊必须要用高分散的PVC树脂作为原料，那就是PVC糊树脂。PVC糊树脂是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物，属于聚氯乙烯树脂的一个产品分枝。聚氯乙烯糊树脂具有较大的多分散性，分子量一般在5~12万，具有良好的成糊性和分散性。1.1.2PVC糊树脂生产工艺简介目前，工业上PVC糊树脂的生产方法主要有乳液种子聚合法、乳液连续聚合法和微悬浮聚合法3种方法。1乳液种子聚合法将配方要求的软水加入到聚合釜中，然后按顺序向反映釜中加入起始的乳化剂，用氢氧化钠溶液调节水相的pH值为9.5~10.5，加入引发剂。将反应釜内压力抽至0.057MPa，开启单体加料阀，按配方加入起始单体，升温反应约1小时，回收单体，然后将反应釜内放空阀打开使釜内达到常压，向反应釜内加入要求量的乳化剂和聚氧乙烯蓖麻油，搅拌15分钟即得到PVC糊树脂。2微悬浮聚合法微悬浮聚合法就是使用油溶性引发剂，在乳化剂中分散，稳定的细小氯乙烯单体液滴引发聚合，生成适当粒径的聚氯乙烯乳胶的方法。用氮气置换釜内空气，将经由过滤器过滤的无离子水用泵打入聚合釜中，将溶解好的聚乙烯溶液经过滤用泵打入反应釜策中，同时将引发剂及单体氯乙烯经计量加入釜中，启动搅拌，升温至聚合温度50℃~60℃然后用5℃水冷却，压力由0.7~1.0MPa下降至0.3~0.45MPa出料。未反应的氯乙烯经泡沫捕集器回收分离，聚合物和悬浮液送至碱处理。离心机过滤，再经洗涤可得含水量15%左右的聚氯乙烯糊树脂。3乳液连续聚合法乳液连续聚合法是在聚乙烯的增溶胶束存在下，单体在乳化安徽建筑工业学院本科生课程设计2水溶液中经过引发形成活性基团而聚合，在生成的胚乳颗粒中，只要增长链未终止或有活性基团存在，聚合反应就一直会进行下去。在连续聚合反应过程中，聚合需要的氯乙烯来自活性基团，已生成的胶乳微粒被大量的拥有亲水基团的乳化剂包围，处于非常稳定的状态。4连续法与间歇法的比较间歇聚合法为一次或分批加料，一次出料，而连续聚合法为连续等量加料，连续出料。连续聚合法具有劳动生产率高、聚合釜的时空收率高、产品质量稳定和能耗低等特点，尤其是劳动生产率高，这是包括微悬浮聚合法在内的一切间歇式工艺路线都无法与之相比的优点。无论是间歇聚合的方法或连续聚合的方法，都能生产出具有良好糊性能的产品，都可以用于氯乙烯糊树脂的各个领域，只不过工艺各有特点，产品各有专门用途而已。1.1.3PVC糊树脂的性能与应用氯乙烯单体聚合时主要是头尾相联结，平均每一个大分子由1000个单体组成。如果单体排列错位或结合有少量杂质都将形成缺陷。因而影响所得树脂的颜色、热稳定性、结晶度、加工性以及最终制品的机械性能等。合格的PVC糊树脂外观表现为白色粉末状。PVC糊树脂加入增塑剂中，形成糊状分散体系——PVC糊。由于其成糊性优良以及分散性能良好，PVC糊树脂的应用非常广泛，主要有以下几大方面：（1）一般软制品：利用挤出机辅助相应模具设备生产聚氯乙烯糊树脂片、管、垫、块，可制成塑料鞋底、鞋面、鞋衬材料等，在饮料行业中可用作啤酒、碳酸饮料瓶盖的密封材料。（2）涂层制品：将糊树脂涂敷于布或纸张等其他基材上，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基材加垫压合而成。聚氯乙烯糊树脂人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的坐垫、壁纸等建筑装饰材料。（3）泡沫制品：在聚氯乙烯糊树脂中加入大量的发泡剂作成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作为抗冲材料、保护性安全制品及填充材料，还可作为泡沫高级凉鞋、坐垫、高级消音等的材料。（4）粘合剂与密封胶：聚氯乙烯糊树脂及改性树脂与其他化工原料相结合，制成的粘合材料经化学处理后可用于制造汽车上的密封胶。（5）涂层与涂料：聚氯乙烯糊树脂及改性树脂可以作为钢板、硬质塑料的表面涂年产2万吨PVC糊树脂聚合工艺设计3层。这种涂料具有抗冲击性强、耐老化、耐侯性良好、附着力强等优点，广泛应用于汽车底盘涂料、车内涂料与装饰，还用于其他钢铁工业及钢铁表面装饰与材料防腐。由于聚氯乙烯糊树脂具有良好的分散性和稳定的流动性，还可用于高品质彩色印刷。（6）糊制品：将聚氯乙烯糊树脂分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成增塑溶胶，加入稳定剂、填料、着色剂等，经充分搅拌、脱气泡后配成糊，再用浸渍、浇铸等加工成各种制品，还可以将聚氯乙烯糊树脂加热后，再加入其他辅助材料，制成一次性用手套等医疗器材，以及其他材料的垫衬材料。（7）板材：在聚氯乙烯糊树脂中加人改性材料或表面强化材料，经混合塑化压延可制成性能优良的板材、运输带和高级胶塑材料。1.1.4PVC糊树脂的发展现状PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来，已有近70年的历史。目前全世界PVC糊树脂总生产能力以超过200万t/a，其中，西欧是PVC糊树脂生产厂家最多、产量最大的地区，西欧各国的PVC糊树脂生产能力已达到70~75万t/a；美国PVC糊树脂产量约为30万t/a。由于各国加工与应用情况不同，PVC糊树脂的生产量占PVC总量也各不相同。其中，美国约占10%、日本占7.5%、法国占12%、德国占25%。国外发达国家PVC糊树脂生产企业绝大多数采用乙烯法路线，且规模较大。以下是2004年世界主要国家聚氯乙烯糊树脂产能统计情况，如图1.1[1]。德国25%中国14%法国13%美国13%日本9%其它26%德国中国法国美国日本其它图1.12004年世界PVC糊树脂产能分布情况从生产方法来看，已开发了乳液种子聚合法、乳液连续聚合法、乳液无种子聚合法、微悬浮聚合法、种子微悬浮法、乳液徽混合法等等。PVC糊树脂按聚合方法分类，其生产能力：乳液种子法占40%，乳液连续法占30%，其他占30%。由于PVC糊树脂成型加工与悬浮树脂相比．具有加工设备价廉．模具简单便宜，可制成特殊形状。发泡容易，制品受热次数少，并可以少量、多品种地生产等优点，因而在人造革、安徽建筑工业学院本科生课程设计4地板革、玩具、壁纸、汽车内饰材料等硬制品中获得广泛应用。随着PVC糊树脂应用开发的不断深人，市场对PVC糊树脂的需求量也大大增加，反过来也促进了PVC糊树脂生产的发展。以下是国外目前主要PVC糊树脂生产企业及生产能力[2]，如表1.1。表1.1国外目前主要PVC糊树脂生产企业及生产能力企业名称产能企业名称产能苏威公司21德国Vestolit公司10.5维纳利特公司20.9吉昂公司10欧洲乙烯公司16LG化学公司9阿托菲纳公司12NorskHydro公司7台塑公司11西方化学公司7在国外，各生产公司大多拥有自己的专有生产技术和产品牌号，为弥补由于生产方法而造成的产品应用上的不足，大多同时建有多种工艺路线的生产装置，因此在市场中极具竞争力。国外公司除生产通用品种、牌号PVC糊树脂外，几乎所有的PVC糊树脂生产企业都在生产PVC掺混树脂、氯醋糊树脂等专用树脂。掺混树脂生产方法不尽相同，有悬浮法、本体聚合法、乳液法等，所得掺混树脂大多掺混到PVC糊树脂中一同出售，即能改善产品性能，又能降低成本。目前，在PVC糊树脂生产中，国外不断开发出新技术、新设备，继续对现有的生产工艺进行改造，通过调整工艺配料和聚台条件，生产出具有良好糊性能的树脂；同时做到进一步减少均化物料量，提高单釜固含量，提高生产效率，降低能耗。为提高生产的胶乳稳定性，对树脂生产的后处理工艺也进行了改进，这些工作值得国内PVC糊树脂生产厂家借鉴，也应作为国内生产厂家进行技术改造和发展的方向。我国PVC糊树脂工业起始于20世纪50年代。在20世纪50~70年代共建有8个生产厂，生产规模为100~500t/a，生产工艺以种子乳液法为主，只可生产三个型号的PVC糊树脂。进人20世纪80年代，我国IWC糊树脂生产厂家先后引进了国外七家PVC糊树脂生产技术。目前国内PVC糊树脂生产企业近20家，总生产能力约为17.65万t/a，约占PVC树脂总生产能力的9.6%，实际产量约11万t/a，占PVC总产量的7%。其中2万t/a以上的有4家，l万t/a的为7家，其它大多为2000t/a或更年产2万吨PVC糊树脂聚合工艺设计5小的规模。生产工艺以种子乳液聚合为主，其他的还有连续乳液、微悬浮法等，绝大多数为电石原料路线。以下是国内PVC糊树脂生产厂家，如表1.2[2]。表1.2国内聚氯乙烯糊树脂主要企业产能情况（万吨/年）企业产能生产工艺技术来源沈阳化工5.0微悬浮法日本钟渊公司上海天原2.5种子乳液法三菱孟山都公司天津化工3.0种子乳液法三菱孟山都公司上海氯碱2.5混合法美国西方化学合肥化工2.0MSP-3法法国阿托公司西安化工1.0连续乳液法德国布纳公司武汉葛化2.0乳液法美国波文公司彬州电化厂1.0微悬浮法沈阳化工我国PVC糊树脂发展速度极快，据统计，2001~2003年间，国内PVC糊树脂产能分别为16.2万吨、17.7万吨、20万吨，分别增长1.8%、9.2%、12.9%。另外，据资料报道，沈阳化工股份有限公司糊树脂生产能力扩产之后已经达到12万t/a，生产能力居亚洲第一，世界第三；其他老牌糊树脂生产企业，如上海氯碱、上海天原、天津化工、郴州华湘等也都已经完成或正在进行糊树脂的扩产计划[3]。国内PVC糊树脂产能与产量虽然得到了快速增长，但我国PVC糊树脂进口量每年仍在13万~15万吨上下浮动，进口量最高年份甚至接近了16万吨。我国改性聚氯乙烯树脂产品主要从美国、欧洲和日本等国家和地区进口，普通型主要从俄罗斯、韩国、日本和马未西亚等国家进口，其中俄罗斯产品尽管质量水平不高，但由于价格低廉，在我国市场占有相当的份额，对我国聚氯乙烯糊树脂市场价格影响较大。1.1.5PVC糊树脂发展前景在我国，聚氯乙烯糊状树脂已经广泛用于制造人造革、浸渍手套、纱窗、水田靴、工具把手、壁纸、地板卷材、蓄电池隔板和玩具等。随着我国经济的稳步发展和人民生活水平的不断提高，加之聚氯乙烯糊状树脂应用开发的不断深入，国内市场对聚氯乙烯糊状树脂的需求仍具有较大的发展空间，特别是在汽车、建筑、电子和涂料等安徽建筑工业学院本科生课程设计6方面，对于拓宽聚氯乙烯糊状树脂的消费、开发大宗专用树脂，促进聚氯乙烯糊状树脂的生产具有积极而现实的意义。除普通型的聚氯乙烯糊状树脂外，其他相关改性产品如掺混树脂、氯醋酸树脂等，由于其具有的独特的性能而在汽车塑溶胶、PVC方快地毯、印花油墨、人造革底糊和边糊、壁纸、人造革、浸渍制品中，其用量将随着应用开发力度的不断加大而增加，大量取代进口。另外，本世纪初，我国顺利加入WTO，“入世”后将带给PVC糊树脂行业的发展带来机遇。第一、有利于加快产业结构调整。“入世”后，国内PVC糊树脂工业与世界化工工业的关系将更加密切；随着参与国际分工程度的进一步加深，竞争带来的生存压力，要求PVC糊树脂生产必须适应国际市场需求的变化，与国际分工相配套；促进国内企业增强提高创新能力的紧迫感，不断调整产业结构、企业结构和产品结构，利用国外资金、技术进行技术改造，淘汰落后的设备和工艺，降低成本，提高产业技术含量，加快产品更新换代；加快PVC糊树脂产业的发展，提升整体水，推进现代企业制度的建立。第二、有利于加速企业管理与国际接轨。随着合资、合作步伐的加快和扩大，国内企业出现投资主体多元化、政企分开，企业管理方式尽快与国际接轨。如劳动用工制度、分配制度、新产品开发和研制、全球采购、全面质量管理、PDCA循环、5S管理和统一销售策略等现代化管理方式会迅速得到应用和推广。第三、有利于更多地利用国外原料和设备。氯乙烯单