聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术分析

发表时间:2020/6/2   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:王娟
[导读] 摘要:随着聚氯乙烯单体生产工艺的不断提升,进一步推动了我国聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术的快速发展。
        青海盐湖海纳化工有限公司  青海省西宁市  811600
        摘要:随着聚氯乙烯单体生产工艺的不断提升,进一步推动了我国聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术的快速发展。目前,聚氯乙烯是合成树脂产品的重要组成部分,世界产量和效率仅次于聚乙烯,聚氯乙烯被广泛应用到各个领域当中,而聚氯乙烯生产的重要环节就是生产工艺环保技术,不仅直接影响着企业的社会效益与经济效益,还关系到自然生态环境质量。因此,文章从多个角度就聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术进行深入分析,希望为聚氯乙烯生产企业提供参考和借鉴。
        关键词:聚氯乙烯合成树脂;生产工艺;环保技术;环境污染
        随着经济水平的不断发展以及城市化进程的不断推进,受到传统计划经济体制的长期影响,我国经济粗放式发展与日益紧缺能源之间的矛盾越来越突出。随着PVC生产规模的不断扩大,我国PVC生产工艺技术落后、环境污染严重以及能耗较大等多方面问题严重限制着PVC生产行业的健康发展。聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术分析是当前学者研究的重要内容,如何优化生产工艺以达到降低能耗的目的是本文探究的主要内容,采用节能高效的设备装置和生产工艺来节约成本,以此提高企业的市场竞争力。
        1聚氯乙烯合成树脂的环境污染危害分析
        随着我国社会经济与科学技术的不断进步与完善,对化学产品的需要量与日俱增,聚氯乙烯合成树脂是支持化学生产的关键技术,我国作为最大的化学生产国家,在化学企业发展迅速的当前社会,产生了大量的水污水,对人体健康和智力造成一定影响,还严重破坏了自然生态平衡。而且每年聚氯乙烯的生产量与使用量十分巨大,随着人们生活水平与生活质量的不断提升,对聚氯乙烯生产中工艺提出更严格要求。当前,我国化工企业数量呈现逐渐上升的趋势,但是企业规模相对较小,并没有形成突出的代表企业或者龙头企业。在聚氯乙烯合成树脂生产工艺应用过程中,针对聚氯乙烯或者聚碳酸酯等材料的使用,其加热过程中会分解具有较强腐蚀性的物质,这也是产生有毒有害气体和污染环境的主要来源。
        2聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术分析
        2.1制备氯乙烯的方法
        工业制备氯乙烯的方法主要有:乙炔法、联合法、乙烯氧氯化法、乙烯平衡氧氯化法等。乙炔法是乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯是最早实现工业化的方法。乙炔可由电石(碳化钙)与水作用制得。此法能耗大,目前用此法生产氯乙烯,制造聚氯乙烯(PVC)树脂主要集中在我国,占我国PVC树脂总量的一半以上。联合法是由石油裂解制得的乙烯,经氯化后生成二氯乙烷,然后在加压条件下将其加热裂解,脱去氯化氢后得到氯乙烯,副产品氯化氢再与乙炔反应又制得氯乙烯。乙烯氧氯化法是使用乙烯、氯化氢和氧气反应得到二氯乙烷和水,二氯乙烷再经裂解,生成氯乙烯。副产的氯化氢在回收到氧氯化工段,继续反应。乙烯平衡氧氯化法是将直接氯化和氧氯化工艺相结合。乙烯与氯反应生成二氯乙烷,二氯乙烷裂解产生氯乙烯和氯化氢。氯化氢与乙烯和氧气反应又生成二氯乙烷,二氯乙烷裂解再产生氯乙烯和氯化氢。氯化氢回收后继续参与氧氯化反应。
        进入20世纪90年代以后国外先后开发了一些生产氯乙烯单体的新工艺。例如开发出不产生水的直接氯化/氯化氢氧化工艺;使用最便宜的乙烷作原料,直接氧氯化生产氯乙烯单体的技术;二氯乙烷/纯碱工艺生产氯乙烯单体的新技术路线等。


        3制备氯乙烯单体的新工艺
        聚氯乙烯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40~700℃,反应温度和引发剂的浓度对聚合反应速率和PVC树脂相对分子质量分布影响很大。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,达到90%。
        不过,从目前的发展情况分析,我国合成树脂产业的整体技术水平偏低,生产装置规模较小,相对于国外乙烯氧氯化法生产PVC树脂90%的比例,我国采用乙烯路线的PVC树脂仅仅占据了PVC树脂总能力的33%左右,仍然存在巨大的提升潜力。这里主要针对悬浮聚合工艺进行简要分析。所谓悬浮聚合,是指以水作为分散介质,在液态氯乙烯单体中加入适当的分散剂以及一些溶于单体不溶于水的引发剂,通过温度的控制以及搅拌,使得其呈现出珠粒状态,悬浮在水相中进行聚合。简单来讲,就是将水作为连续相,借助相应的悬浮剂,使得氯乙烯单体分散在水中进行聚合,这种方法得到的聚合物粒径较大,投入成本低,操作简单,而且成品树脂中悬浮剂的含量较低,基本不会影响纯度。在聚合完成后,将得到的产品进行碱洗、汽提、离心和干燥处理后,就可以获得白色的PVC树脂粉末。如果选择不同的悬浮分散剂,则会得到形态和颗粒结构不同的合成树脂,即SG-疏松型树脂以及XJ紧密性树脂。对比分析两种树脂,疏松型树脂具备较强的吸油性和干流动性,容易塑化,成型时间短而且加工简单,可以以粉料直接成型,因此利用悬浮法聚合形成的多是疏松型树脂,可以作为PVC制品的基础材料。相比较乳液聚合法,悬浮聚合的优点非常显著,一是悬浮剂的含量较低,使得合成树脂中的杂质较乳液聚合树脂要低10倍左右,纯度高且光热稳定性好;二是在用作电气绝缘材料时,其电气绝缘性能相比较乳液聚合树脂高出10~100倍,能够起到良好的绝缘效果,保证用电安全;三是用作硬质塑料制品时,具有更好的透明度和耐水性,产品的质量更加优越;四是悬浮聚合法得到的合成树脂粒径在30~150μ,相比较乳液聚合树脂的0.2~2.0μ而言,粒径更粗,在加工过程中很少出现扬尘问题,也可以为粉料的挤出以及注射成型等工序提供便利;五是悬浮聚合用到的设备更少,投资少效率高,而且不需要消耗大量的催化剂和分散剂,产品的成本更加低廉。现阶段,我国在PVC合成树脂的生产工艺方面取得了非常显著的进步,一些传统的生产工艺逐渐被淘汰,从而有效降低了对于环境的污染以及对人体健康的危害,不过这并不意味着PVC合成树脂的环境污染问题得到了彻底解决。对于相关技术人员而言,应该进一步加强对于PVC树脂生产工艺环保技术的研究,对催化剂进行优选,尽可能减少其在生产和使用过程中的污染问题,推动我国社会的可持续发展。
        4结语
        综上所述,随着社会经济的快速发展,我国已经成为了聚氯乙烯最大的生产国家,对于聚氯乙烯全过程的能耗问题也受到相关人员与学者的关注。因此,文章从几个方面就聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术进行分析,提升聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保程度,为相关人员提供参考和借鉴。
        参考文献:
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