2018100000吨/年PVC装置氯乙烯合成车间工艺设计
第一章 聚氯乙烯(PVC)生产技术概况1.1聚氯乙烯与氯乙烯 2003年以前，国内PVC产量明显供不应求，下游塑料制品市场主要依赖进口来满足生产需求。2003年对于中国PVC行业来讲是个重要的转折点，该年9月份我国对来自美、日、韩等国家进口PVC进行反倾销调查终裁，我方胜诉。自此以后，国内开始对进口PVC征收反倾销税，进口PVC价格相应上调。进口PVC价格上升，给国内下游塑料制品行业带来很大成本压力。在此背景下，我国PVC行业抓住机遇加快自身发展，产业规模日益扩大，产能产量不断提高。中国氯碱工业协会统计数据显示，2005年我国国内全年PVC产能达到972万吨，2006年全年产能增长至1158万吨，而到2007年底全年产能己经突破1500万吨大关，产能增速保持在20阶30%的平均水平。
1.1.1 氯工业在国民生产中的地位
聚氯乙烯(pVC)是重要的有机合成材料。英文名称是:polinylChloride，化学结构式为(CHZ一CHCL)n，是仅次于聚乙烯(PE)的第二大类商品生产的热塑性塑料。其产品具有良好的物理性能和化学性能，广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装、电力、公用事业等领域同时PVC出口量近两年成倍增长，对其他国家的PVC市场造成了一定的冲击，也遭遇一定的贸易摩擦。预计今后我国企业还将寻求一切途径，继续向其他国家大量出口PVC产品。
1.1.2 世界氯乙烯单体概况
PVC全球市场按区域划分为北美、南美、西欧、东欧、亚洲和中东六大地区。从近年来全球PVC产能增速平稳，基本保持在5%左右的增长速度。2006年全球PVC产能约为4278.8万吨，较2005年的4018.3万吨，增长了6.48%。其中北美为866.6万吨，南美143.5万吨，西欧628.5万吨，东欧252.2万吨，亚洲2160.5万吨，中东227.5万吨。从表中分析得出，2003年以来北美、南美和欧洲的PVC产能基本没有太大变化，全球产能的扩张主要来自于亚洲和中东地区，特别是亚洲地区的产能扩张速度最快，到2006年底产能总量已经达到2160.5万吨。
1.1.3 中国PVC市场的发展
随着PVC行业产能产量迅速扩张，已经有越来越多PVC产品走出国门，参与到世界氯碱市场竞争中。海关数据显示，我国PVC产品出口量已经由2005年的12万吨攀升至2007年的71万吨。我国PVC产品出口数量增多，说明中国PVC产品参与国际市场竞争，走向国际化己经迈出了第一步。笔者认为，随着国产PVC产品国际化程度不断加深，未来PVC产业的国际竞争绝对不仅仅是产品出口量多少的比较，必将是中国整个PVC产业和发达国家PVC产业整体实力的较量。
1.2 VC、PVC的性质和用途 PVC(聚氯乙烯)是世界上第二大合成树脂，因为具有难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及比较容易加工等优点，被广泛应用于工业、农业、建筑、电子、汽车等领域，在国民经济中占据重要地位。
十五期间乃至今后十年，我国塑料加工行业将有较大发展，发展重点为建筑塑料、农用塑料、塑料包装材料、日用塑料制品、工业及工程塑料等领域，对聚氯乙烯树脂需求增长将产生较大的带动作用。到 2005 年，聚氯乙烯树脂产量将超过 470 万吨以上，而下游各行业发展对聚氯乙烯树脂的需求量在 500 万吨以上。我国聚氯乙烯树脂的供应仍将有较大缺口，在今后的这几年里，聚氯乙烯生产规模将继续扩大。
1.2.1 氯乙烯(VC)性质
氯乙烯是塑料工业的重要生产原料，是生产聚氯乙烯塑料的单体;或与醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物，用作粘合剂、涂料、绝缘材料和合成纤维，也用作化学中间体或溶剂。
1理化性质
无色气体，在12～14℃时为易液化气体，沸点-13.9℃，易燃易爆，不溶于水，易溶于乙醚和四氯化碳。
2稳定性与反应性
(1)化学稳定性极易燃。气体比空气重，可沿地面流动，可能造成远处着火，有湿气存在时，腐蚀铁和钢。
(2)燃烧(分解)产物燃烧时，分解生成氯化氢和光气等有毒和腐蚀性烟雾。
(3)避免接触条件避免受热、光照和接触空气与潮气。
1.2.2 聚氯乙烯(PVC)性质
本色为微黄色半透明状，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具、包装盒等。聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。
1.2.3 聚氯乙烯的主要用途及产业链
国内PVC产能、产量快速增长，近几年来我国PVC工业发展速度较快，PVC产能、产量的增长率明显高于同期石油和化工行业其它产品增长率。截至2006年底，我国PVC产能和产量均居世界第一位，分别达到了1158万吨/年和824万吨，约占世界总量的30%和24%。
电石法原料路线占据主流，由于电石法PVC生产技术日渐成熟，生产电石的煤炭资源相比石油资源又具有成本低廉、供应相对充足的优势，电石法原料路线已占据我国PVC生产的主流地位，这也是近年来我国PVC产能和产量增长的主要因素。
1.2.4 PVC的特点及成型特性
聚氯乙烯的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体，例如二恶英。聚氯乙烯的燃烧分为两步。先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃，然后在400-470℃发生碳的燃烧。成型性能有：
1.无定形料，吸湿性小，流动性差，为了提高流动性，防止发生气泡，宜事先干燥。
2.极易分解，特别是在高温下与钢、铜接触更易分解(分解温度200度)。成型温度范围小，必须严格控制料温。
3.使用螺杆式注射机及直通喷嘴时，孔径宜大，以防死角滞料。
4.模具浇注系统应粗大，浇口截面宜大，模具应冷却，模温30-60度，料温160-190℃。
第二章氯乙烯单体合成工艺方案
2.1 PVC的生产工艺 PVC 生产过程是一个复杂的过程，实现 PVC 生产过程控制首先应从 PVC 生产工艺入手，研究 PVC 生产工艺的特点，并建立 PVC 生产装置的过程模型、物理模型和过程控制模型，将复杂的问题按层次逐步分解成可以处理和解决的单元模型和简单的概念。在这基础上再进行分析 PVC 生产对控制系统的要求。
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