1.概述
聚氯乙烯()是世界第二大通用树脂,1998年世界PVC树脂生产能力约为2980万吨,产量大约为2350万吨,次于树脂(生产能力5680万吨,产量4370万吨),与树脂(生产能力2994万吨,产量2550万吨)相差不多。
PVC是由液态的氯乙烯单体(VCM)经悬浮、乳液、本体或溶液法工艺聚合而成,其中悬浮工艺在世界PVC生产装置中大约占90%的比例。在世界PVC总产量中均聚物也占大约90%的比例。PVC 是应用最广泛的热塑性树脂,可以制造强度和硬度很大的硬质制品如管材和管件、门窗和包装片材,也可以加入增塑剂制造非常柔软的制品如薄膜、片材、电线电缆、地板、合成革、涂层和其它消费性产品。硬质制品目前占PVC总消费量的65~70%,今后PVC消费量进一步增长的机会主要是在硬质制品应用领域。目前PVC在建筑领域中的消费量占总消费量的一半以上。
2.国内生产状况
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%。报道的项目有万县市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项目已评审。
3.生产工艺简述 PVC树脂可以用悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合或溶液聚合四种基本工艺生产。聚合反应由自由基引发,反应温度一般为40~70OC,反应温度和引发剂的浓度对聚合反应速率和PVC树脂的分子量分布影响很大。悬浮聚合生产工艺成熟、操作简单、生产成本低、产品品种多、应用范围广,一直是生产PVC树脂的主要方法,目前世界上90%的PVC树脂 (包括均聚物和共聚物) 都是出自悬浮法生产装置。美国悬浮法均聚PVC树脂的生产能力不断提高,1987年占84%,1996年为90%。
PVC树脂生产技术已经十分成熟,近年来主要是针对已经基本定型的工艺技术进行一些改进。90年代中期以来有关PVC树脂工艺技术的专利集中在改进防结焦涂层、改进引发剂体系、改进乳化剂以及减少残留单体含量等方面。经过30多年的发展,我国已经建成包括先进的悬浮法、本体法和生产糊树脂的乳液法、微悬浮法等在内的工艺齐全的PVC树脂生产装置。但是, 整个行业的技术水平还比较低。我国生产装置规模普遍较小,国外先进国家悬浮法装置生产规模一般在10~20万吨/年,在我国70余生产厂只有3套装置达到这样的规模;目前国外乙烯氧氯化法路线生产的PVC树脂已占90%以上的比例,发达国家基本淘汰了电石乙炔法路线,我国采用乙烯路线的PVC树脂仅占PVC树脂总能力的1/3。
3.1悬浮聚合
悬浮聚合通过不断进行搅拌使单体液滴在水中保持悬浮状态,聚合反应在单体小液滴中进行。通常悬浮聚合反应为间歇聚合。
近年来各公司对PVC树脂间歇悬浮聚合工艺的配方、聚合釜、产品品种和质量不断研究和改进, 开发出各具特点的工艺技术,目前应用较多的是Geon公司(原B.F Goodrichg公司)技术、日本信越公司技术、欧洲EVC公司技术, 这三大公司的技术在1990年以来世界新增的PVC树脂生产能力中各占大约21%的比例。
3.2乳液聚合
乳液聚合与悬浮聚合基本类似,只是要采用更为大量的乳化剂,并且不是溶于水中而是溶于单体中。这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子的凝聚,从而得到粒径很小的聚合物树脂,一般乳液法生产的PVC树脂的粒径为0.1―0.2mm,悬浮法为20