聚氯乙烯生产工艺分析与研究

王世刚

新疆圣雄氯碱有限公司 新疆吐鲁番 838100

聚氯乙烯，英文缩写PVC，是仅次于聚乙烯的五大通用塑料之一，具有耐燃、耐酸碱、耐磨以及绝缘等特点，并且可与多种增塑剂混合功能化材料的力学性能，另外价格便宜、加工优良，在电力、建材、日常生活、公用事业以及轻工等部门得到了广泛应用。制作聚氯乙烯的原料是液相VCM单体，生产工艺有悬浮法、本体法、溶液法和乳液法，其中悬浮工艺应用最多，在世界PVC 生产装置中占比达到90%，聚氯乙烯在多种领域消费量均占有绝对优势[1]。

1 聚氯乙烯生产工艺

1.1 悬浮法生产工艺

悬浮法聚合生产工艺是通过搅拌作用使氯乙烯单体液滴在水中保持悬浮状态，通过油溶性引发剂溶于单体液滴，反应在液滴中持续进行，同时加入分散剂保持单体液滴在水中均匀分散和悬浮，分散剂通常有甲基纤维素、羟丙基纤维素和聚乙烯醇等，反应需要使用引发剂，多选用偶氮化合物和有机过氧化物，比如过氧化二碳酸二乙基己酯等，聚合反应在带有搅拌器的反应釜进行，作为连续反应，未反应的单体经回收罐进行回收，最后通过汽提、干燥得到聚氯乙烯产品[2]。

1.2 悬浮法生产工艺技术要点

（1）聚合单元。为了缩短聚合反应时间，提高单位产量和生产强度，现在很多聚氯乙烯生产商家采用聚合釜全密闭技术，不仅省去开关人孔、真空脱氧等装置和配件，也从根本上杜绝了环境污染问题，节省了生产成本。但是聚合釜需要高品质的防粘釜剂以及优良的水洗和涂布，因为水洗喷头和涂布喷头可以避免生产过程中聚合釜的粘釜从而保障聚合反应的持续稳定运行。

衡量PVC 生产水平的重要标志是聚合反应时间和聚合釜生产强度，现在已经有许多手段对生产时间进行缩短，对聚合釜生产强度进行加强，比如选用优质的引发剂保证反应速度均匀，选用高效扩链剂提高聚合反应温度等方式，为了保证产品质量和白度，引发剂对聚合物白度影响应较小并且易存储从而节约成本[3]。

现在国内改善树脂白度的方法是在聚合反应中添加液体热稳定剂，然而这并不是有效的方法，这或许对改善树脂表面质量有效果，但是不能从根本上上解决白度问题，因为液体添加剂很可能与生产加工助剂发生副反应影响产品白度。因此应该从引发剂体系和分散体系两方面进行优化和改善，提高生产工艺，有的生产商家在反应体系中添加消泡剂，但是消泡剂不仅对体系有分散效果，而且起到表面活性剂作用，加入消泡剂很有可能加大PVC之后的可塑性难度。

（2）VCM 回收。VCM 回收要根据生产规模采取合适工艺，比如对于规模较的的PVC 生产工艺，可以采用相对成熟的气柜流程工艺进行VCM 回收。

1.3 VCM 聚合工艺

VCM 聚合工艺通常使用计算机进行集中管理，包括各种助剂的配制，反应温度和压力的控制等，不仅可以根据数学模型进行预计和计算，而且反应过程中可以实时根据反应环境和实际状况进行全自动调控和优化，不仅可以减少员工工作量、提高计算精度、减少助剂损失，还可以避免环境污染问题，不仅可以缩短反应时间，还可以提高聚合釜利用率。

聚合反应控制。聚合反应控制分为反应温度、压力控制，反应快速停止控制和注水量控制等，通过计算机模型和自动化实时控制，可以对反应温度和反应压力达到精准控制，同时温度控制和冷却水用量互相反馈从而得到以节省能源为目标函数的优化方案，通过设置转化率、反应收率可以通过计算机运算一并解决。

通过设置化学反应模型对反应过程进行精准定量，输入量为助剂用量、冷却水和密封水用量，输出量为反应速率、转化率、收率以及反应温度和压力等，从而进一步对聚合反应进行控制。

2 PVC 生产展望

随着我国对聚氯乙烯生产需求日益增加，需要对生产工艺不断进行优化和改善，优化手段不仅可以对生产装置进行改进，在提高生产强度的同时增加操作安全系数，而且可以从生产方法进行优化，包括各种助剂、引发剂和扩链剂的研发等，从而得到满足各行各业需求的聚氯乙烯产品。

3 结语

聚氯乙烯作为世界通用塑料之一在各行各业已经得到广泛应用，不仅与我们日常生活息息相关，而且促进我国经济贸易发展。随着我国生产水平提高和社会生活进步，对聚氯乙烯的需求越来越大。本文首先对聚氯乙烯进行了介绍，然后对生产聚氯乙烯的两种方法悬浮法生产工艺和VCM 聚合工艺进行详细阐述，其中包括悬浮法生产工艺的技术要点主要是聚合单元的改进，从而缩短反应时间，提高聚合强度，以及VCM 聚合工艺的计算机自动控制工艺，采用自动控制工艺可以通过化学反应模型对合成工艺进行复杂而又精确的控制，不仅可以节省各种助剂、节约物料，而且可以缩短反应时间、解决环境污染问题。