PVC聚合的四种生产工艺
悬浮法
本体法
乳液法
溶液法
四种工艺比较一
悬浮法聚合生产工艺成熟、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。
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—m，悬浮法为20―200 m。
四种工艺比较二
本体法生产工艺在无水、无分散剂，只加入引发剂的条件下进行聚合，不需要后处理设备，投资小、节能、成本低。用本体法PVC树脂生产的制品透明度高、电绝缘性好、易加工，用来加工悬浮法树脂的设备均可用于加工本体法树脂。
溶液聚合单体溶解在一种有机溶剂（如n－丁烷或环己烷）中引发聚合，随着反应的进行聚合物沉淀下来。溶液聚合反应专门用于生产特种氯乙烯与醋酸乙烯共聚物。溶液聚合反应生产的共聚物纯净、均匀，具有独特的溶解性和成膜性。
批量加料品种多，要求高
所需的物料品种较多
去离子水
VCM单体
引发剂
分散剂
调节剂
终止剂等等
加料的精度要求高
仪表精度不低于级；
测量上经常采用双流量计，计量槽＋流量计，电子称
部分物料甚至采用稀释方式来提高加料的精度
电石法生产PVC工艺流程示意图
电石法乙炔工艺
乙炔发生
电石输送
发生器
压缩、贮存
乙炔清净
清净塔
中和塔
清净液的配置和循环使用
乙炔发生操作画面
清净操作画面
氯化氢合成工艺
焚烧炉
氯氢配比
升负荷先加氢；
减负荷先减氯；
确保氯气不过量。
VCM合成工艺
混合、冷却、脱酸
转化器 二组 由多个转化器并联组成一组
净化和压缩
公用工程
热水系统
冷冻盐水
单体生成操作画面一
单体生成操作画面二
冷却、压缩操作画面
VCM精馏工艺
低沸塔
除去低沸物
高沸塔
除去高沸物
气相VCM经冷凝后得到合格的氯乙烯单体。
VCM精馏操作流程图
釜体积70m3
传热能力大，生产强度高，内冷挡板；
设计压力高 设计压力，可生产低聚合度树脂；
防粘釜技术
特殊的防粘釜液
釜壁冲洗和防粘釜液喷涂技术
高压水清釜
先进的生产工艺有效的防止粘釜
热水加料工艺
聚合注水工艺
生产工艺密闭化
前提条件
先进的防粘釜技术达到几百釜不开盖清釜。
先进的加料工艺
所有物料均以液态形式输送，实现了聚合过程的密闭化和自动化操作
单体回收技术
传统回收方式来说．每一个聚合反应周期均有约10一15％的未反应VCM进入精馏系统循环精制,加大了精馏系统生产负荷。既浪费了能源又降低了设备能力。
自压回收
压缩冷凝回收
转化率计算
粗料预估
加料完
反应过程中
动力学模型
主要控制过程
去离子水、 VCM、分散剂、各种助剂加料；
等温入料
入料完釜温异常调整
引发剂
恒温聚合
注水
反应结束、加入终止剂等
浆料输送（聚合釜出料）
汽提
离心干燥
公用工程
等温入料控制策略
控制要求：
单体、去离子水等同时加入聚合釜，加料完毕釜温大约比反应温度高2℃左右；
控制方法
利用热平衡方程式，以设定釜温为目标，通过各种物料的进料温度、流量动态调整控制加料；
引发剂加入前温度超差控制
等温入料控制流程图
反应温度控制
硬件设备
夹套设备：釜体采用半圆管夹套，避免了普通夹套的缺点，增加了导热能力。
内冷挡板：内冷管间采用独特的设计结构，更有利于传热。并且内冷管兼具挡板作用可以增加釜内流体湍流，增加传热。
合理温控方案的应用
根据釜温、夹套温度采用串级温度控制方案，控制冷却水
根据釜温直接控制内冷挡板冷却水
聚合模拟控制
注水控制
主要方法
聚合开始后定期注入补充水直到预定的水比
锦西化工研究院经过大量试验得到如下结论：在聚合前采用低水比(—)当聚合反应开始后1小时左右，在易发生暴聚的转化率10％到达之前开始注入水。此后每15分钟加入一次使最终水比达2:1。
缺点：该法使物料体积在一定范围内波动，忽高忽低，在气液界面仍有少量粘结物生成。
注水控制
根据反应速率注水
根据式（1）的注水速率可以保持反应釜的液位恒定在初始液位。而上式的注水速率只取决于反应速率。反应速率可以通过聚合热的计算得到，聚合热表达如下：
该法紧密跟踪转化速率。可及时、准确地注入补充水。因此可很好地维持反应物料体积和控制粘度。但它需要同时监测多个过程变量，并经过复杂计算，对我国目前大部分PVC生产厂来说，还有一定的因难。
注水控制
聚合开始后恒速注入补充水直到反应结束
依据
VCM聚合在相当长一段时间内基本维持不变，而初始反应速率较低部分大致为聚合后期高反应速率部分所补充。
具体方法
首先要计算出总体积收缩量，根据聚合时间就得到注入水的流量。但实际上平均聚合速率都取小一些，防止因偶然因素造成满釜。该法基本使注入水的速率与体积收缩维持平衡。液位比反应开始时略高，到反应结束时恢复到初始位置。
过程复杂、控制精度高
一个聚合釜要生产多种型号的产品，过程复杂
爆聚
转型
粘釜
粗料
釜温釜压控制精度要求高
过渡釜温超调不超过℃；
保温阶段釜温偏差±℃。
恒流注水缺陷及其解决办法
反应速率过快
如果在反应开始后的各不同时刻放热量远远高于正常值时，说明反应速度过快，达到相同转化率的时间就要缩短，注入水的速率相应调高一些。
反应速率过慢
在反应开始后的各不同时刻，放出的热量小于正常反应的放热量。这时注入水量若保持原值就相对过高，注满全釜。因此要在整个注水过程密切监视釜内压力，发现釜内温度处于正常而压力升高，且长时期维持不降的情况下，就要立即停止注入补充水，直到釜内压力降到该反应温度下所对应的正常压力后一段时间(约小时)，继续通入注入水。
注水控制流程图
无离子水、分散剂加料画面
操作面板
聚合控制流程图
终止剂加料操作画面
出料操作流程图
回收压缩系统操作画面
汽提操作画面
干燥操作画面
悬浮和本体树脂不能混合，即使少量混合也会因静电效应导致聚合物粉末的流动性降低
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。中和液为稀碱溶液。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
氯乙烯分厂主要生产工艺为氯乙烯（VCM）工段，并以保全、冷冻等工段作为辅助生产工段。 氯乙烯（VCM）工段包括100单元、200单元和300单元。其生产工艺流程图见图2-5。 图2-5 氯乙烯分厂工序流程图 100单元的主要目的是用乙烯（C2H4）在低温的环境下直接被氯气（Cl2）氯化完成二氯乙烷的合成，并且通过精制为裂解炉单元提供合格纯净的二氯乙烷，以及为保护环境进行相应的废水和废气的处理。 200单元生产主要目的是以气相二氯乙烷（EDC）在500C左右的终端温度下裂解，脱去HCl，生成氯乙烯（VCM），而后经HCl塔和VCM塔精镏，分离出纯净的HCl和VCM，VCM即聚氯乙烯车间生产所需要的原料，而分离出的HCL还可以继续循环使用，参与300单元的生产，从而实现生产的循环性。 300单元的生产目的是利用乙烯、氧气和裂解的中间产物氯化氢为原料，经过乙烯的氧氯化反应生成1,2-二氯乙烷，并且将所生产的二氯乙烷用到200单元中去，使整个生产过程形成环状，以完成整个装置的生产平衡。 （4）聚氯乙烯（PVC）分厂 聚氯乙烯分厂生产工段包括乙炔工段、合成工段、老聚合工段、干燥工段、新聚合工段、五线聚合工段、冷冻工段。生产任务包括电石法单体的生产及PVC树脂的聚合，聚合生产能力70万吨/年。 天津大沽化工厂的PVC生产是由VCM单体经聚合反应后生成。聚氯乙烯分厂的VCM来源有两种：一种是本厂自制，即由乙炔转化生产为VCM；另一种是由氯乙烯分厂供给。主要工艺流程见图2-6。 图2-6 聚氯乙烯工艺流程图 乙炔工段利用外购的电石和水在乙炔发生器中发生反应生成乙炔气体，乙炔气体经过压缩、清静、干燥后得到纯净的乙炔气体。 合成工段利用电解分厂生产的副产品氯气和氢气反应合成HCL，或者是由废盐酸和蒸汽通过脱析、脱水工序生成干燥HCL，进一步净化后供给VCM转化，部分HCL由氯乙烯分厂提供。 纯净的乙炔气体和HCL经过混合预热后发生反应转化为VCM单体，VCM再经过水洗碱洗、压缩、精馏后就送进VCM储罐等待参加聚合反应。 聚合工段使VCM和其他的各种辅剂发生聚合反应，反应产物经过汽提、干燥后成为产品包装出厂。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
清净液为次氯酸钠，清净塔采用两塔串联方式。
