年产2万吨氯化聚乙烯项目可行性研究报告.doc

2万吨/年氯化聚乙烯项目

可行性研究报告

47

目 录
1总论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
2市场预测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
3产品方案及生产规模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
4工艺技术方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
5原料、辅助材料及燃料的供应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
6建设条件和场址概况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
7公用工程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
8节能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57
9环境保护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59
10劳动保护与工业卫生．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63
11消防．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71
12工厂组织和劳动定员．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75
13项目实施规划．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．77
14投资估算及融资方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78
15财务评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81

113

1 总论
1.1 概述
1.1.1 项目名称：****有限公司2万吨/年氯化聚乙烯项目
1.1.2 主办单位：****有限公司
企业性质：股份制企业
法人代表：****
1.1.3 可行性研究报告编制单位：*****设计院
1.1.4 可行性研究报告编制的原则和依据
1.1.4.1 编制原则
(1)严格遵守国家和地方的有关政策、法规；认真执行国家、行业和地方的有关规范、标准、规定。
(2)采用国内先进的设备和技术方案，设计做到切合实际、技术先进、经济合理、安全适用。
(3)严格执行“三同时”原则，积极推行“安全、文明、清洁”生产工艺，做到环境保护、消防、劳动安全、工业卫生与工程建设同步规划、同步实施、同步发展。
(4)贯彻“一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化”的“五化”的设计原则。
(5)精心设计、保证质量、努力做到结合实际、安全适用。因地制宜，充分利用工业区的公用工程及生活设施等，以达到节省投资加快建设速度的目的。
1.1.4.2 编制依据
(1)****有限公司与****设计院签订的建设工程合同。
(2) 原化工部文件：化计发[1997]426号文：《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定(修订本)》
（3）业主提供的设计技术资料。
1.1.5 项目提出的背景、投资的必要性和经济意义
****有限公司是一家股份制企业，公司注册资金达***万元，公司地址*****，公司拟建设20kt/a氯化聚乙烯项目，其中一期规模为10kt/a，二期规模为10kt/a。
氯化聚乙烯是国民经济发展所需的重要生产资料,随着我国社会主义建设的飞速发展,塑料、橡胶加工业在国民经济中已占有越来越重要的地位, 塑料、橡胶制品已成为工农业生产、国防、以及人民生活必不可少的产品。随着塑料、橡胶加工业的发展，国内对天然橡胶和合成橡胶的需求量与日俱增，据国家统计部门的报告，目前我国平均年消耗量已超过100万吨。由于我国塑料、天然橡胶和合成橡胶的产量都比较低，而且品种、号较少，远远满足不了需要，因此每年国家都要拿出大量外汇从国外进口，所以开发生产新型合成橡胶成为当务之急。随着塑料及橡胶行业的飞速发展，氯化聚乙烯得到越来越广泛的应用，主要用于塑料及橡胶加工行业，可单独或与其他原料共混加工，生产塑料异型材、防水卷材、阻燃运输带、电线电缆护套、彩色自行车带、电冰箱磁性胶条等，是一种理想的改性剂。20世纪90年代末，国内对高性能阻燃材料的需求越来越大，特别是电线电缆行业、汽车配件制造业的发展，带动了对氯化聚乙烯的消费需求。
本项目拟在***工业园区内建设，符合工业园区招商引资工作要求，原材料主要供应商为****，原材料供应可靠，外部条件良好，对本项目的顺利营运有积极的意义。目前国内大部分地区用户主要由山东潍坊亚星化学公司供应，产品供不应求，本项目的建设对解决国内氯化聚乙烯的供应市场起到积极的作用。
1.1.6 可行性研究范围
针对20kt/a橡胶型氯化聚乙烯项目的生产装置及与之配套的公用工程、辅助装置等进行研究。包括化工工艺、设备、土建、总图运输、电气、供热、自控、环保、劳动卫生、消防、节能、投资估算、经济分析等专业的研究并得出初步结论，为业主及有关主管部门对本项目的投资决策提供依据。
1.1.7 可行性研究的主要过程
通过本工程项目组对本项目的建设条件，包括总图、给排水、供配电、生产控制、土建工程、供热、环境保护、资金筹措等问题与相关技术人员进行讨论和协商，作为本次可行性研究的依据。
在***公司前期准备工作的基础上，对原材料来源及市场需求进行调查，根据调查情况，确定氯化聚乙烯生产规模和与之配套的辅助设施。调查国内外同类产品的工艺技术情况，从工厂的实际情况考虑，进行比较分析，确定最佳工艺技术、总平面布置、“三废”治理等方案。
在现场调查研究的基础上，根据有关资料的数据，结合工程的实际情况对建设本项目的必要性、有利条件、经营运行、技术路线、环境保护、劳动安全、资金筹措、经济效益等方面进行调查，研究、分析、论证，作出技术经济评价，供有关部门作投资前的决策依据。
1.2 研究结论
1.2.1简要综合结论
该项目工艺流程先进，技术可靠；利用工业区基础设施和相应配套的的公用工程设施；具有投资省、产品成本低、市场竞争能力强等优势。项目“三废”排放量少，经过处理后可达到国家规定的排放标准。项目工程总投资***万元，年平均利税总额***万元，全部投资回收期**年（税后）；因此，本项目具有较好的经济效益。
1.2.2存在主要问题和建议
由于氯化聚乙烯的性能与所用原料聚乙烯有关，目前我国高密度聚乙烯在质量和数量上都不能满足氯化聚乙烯的生产要求，基本从韩国进口。因此，应与国内聚乙烯生产企业联合，共同研发生产氯化聚乙烯所需要的专用聚乙烯品种，以增加产品牌号，实现产品牌号系列化、专用化。目前的重点应放在扩大氯化聚乙烯在电线、电缆、防腐涂料以及ABS改性方面的应用等，形成规模化生产，提高产品质量，降低生产成本。
1.3主要技术经济指标见表1-1
表1-1 主要技术经济指标表
序号
项目名称
单位
数量
备 注
1
生产规模
kt/a

其中二期10 kt/a
2
年操作日
天

3
主要原料、辅助材料用量

含二期
（1）
高密度聚乙烯（HDPE）
kt/a

（2）
液氯
kg/a

（3）
液碱
kt/a

（4）
辅料
kt/a

（5）
包装袋
万个

4
公用工程消耗量

含二期
（1）
供水

a、新鲜水
t/h

b、循环冷却水
t/h

（2）
供 电

设备装机容量(一期)
kW

设备装机容量(二期)
kW

（3）
蒸汽
t/h

5
三废排放量

含二期
（1）
废气
Nm3/a

（2）
废水
m3/d

（3）
废渣
t/a

6
运输量

含二期
（1）
运入量
kt/a

其中：原材料
kt/a

重油
kt/a

其他
kt/a

（2）
运出量
kt/a

7
全厂定员
人

不含二期

其中：车间人员
人

技术及管理人员
人

8
本工程总占地面积
m2

约100亩
9
建筑面积
m2

10
工程项目总投资
万元

不含二期
（1）
建设投资
万元

建设期利息
万元

流动资金
万元

11
年平均销售收入
万元

不含二期
12
年均总成本费用
万元

不含二期
13
年均利润总额
万元

不含二期
14
年均税后利润
万元

不含二期
15
年均利税总额
万元

不含二期
16
财务评价指标

不含二期
（1）
投资利润率
%

投资利税率
%

（2）
全投资回收期

税前
年

含建设期

税后
年

含建设期
（3）
全投资财务内部收益率

税前
%

税后
%

（4）
全投资财务净现值

税前
万元

税后
万元

（5）
盈亏平衡点
%

2市场预测
2003年全球合成橡胶产量为1111万吨，消费量为626万吨。2004年世界合成橡胶产量为1197.8万吨，合成橡胶消费有很大增长，为1137万吨。2005年世界合成橡胶产量为1196.5万吨，与2004年同比约下降0.11％，消费量为1191.7万吨，与2004年同比约上升4.81％。全球合成橡胶的消费量逐年增加。与此同时，国内对合成橡胶的消费也在提高，2003年中国合成橡胶的消费量就已经达到215.5万吨，开始超过美国192.4万吨和日本111.1万吨，成为世界最大的合成橡胶消费国，但2003年国内合成橡胶产量只有127.22万吨。2004年国内合成橡胶消费量达到243.8万吨，而产量只增加到147.76万吨。2005年，国内合成橡胶供需继续增长，全年共生产合成橡胶163.2万吨，而表观消费消费量达到了258万吨，净进口68.6万吨。可见，国内合成橡胶的产需缺口还是相当之大，市场发展还有很大潜力。
2.1国内、外市场情况预测
2.1.1产品现有品种、规格和用途
氯化聚乙烯是一种新型、环保的特种材料。它比其它橡胶具有更为优良的耐寒、耐老化、耐臭氧、耐油、耐烯性。在150℃下，其耐老化性能优于氯醚橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶（CR）和氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）；其使用温度在-50～150℃；它能耐大多数腐蚀性介质，如高浓度的无机酸、碱和盐的溶液，但不耐强氧化剂和溶剂化作用的药品，如浓硝酸、铬酸、高氯酸和有机胺等。
氯化聚乙烯主要用于电线电缆、胶管、输送带、橡胶水坝、汽车内胎、电梯扶手等领域。受蒙特利尔国际公约的制约，国外已将阻燃材料生产和研究的重点从CR和CSM转向CM。因此，从防止大气臭氧层破坏的角度讲，CPE是CR、CSM的环保更新换代产品，是一种具有广泛应用前景的弹性体。
2.1.2国内的供需及需求情况
2.1.2.1国内生产情况
国内CPE的研究、开发和生产方面，杭州科利化工有限公司处于领先水平，开发和创新速度迅速。1999年5月一期工程3000t/a的工业性试验装置破土动工，到2000年1月投产，2000年7月通过浙江省鉴定。2002年二季度二期工程1.2万t/a的工业化装置开始建设，2002年底投产。2003年有CPE135A 、CM352、CM352L、CM302、CM420 、CM252和CPE135C等多种产品牌号。
亚星化学公司2003年有135B和140B两种CM产品；CM的生产能力到2010年预计将达到1万t/a左右。
2.1.2.2国内消费现况及需求预测
2003年，国内CM产量0.56万t，净进口量约0.74万t，表观消费量约1.3万t。2004年，国内CM产量约1.5万t，净进口量约0.14万t，表观消费量约1.64万t。2003年，国内CM主要是用于生产电线电缆，消费量1.1万t，占总消费量的84.6%；其次用途是与其它橡胶并用制造耐酸、耐油胶管和胶辊、密封制品等。2003年国内CM消费构成及2010年预测见表2-1。
表2-1 2003年国内CM消费构成及2010年预测
消费领域
20003年
2010年
消费量/万t
比例/%
需求量/万t
比例/%
电线电缆
胶管
其它
合计
1.1
0.1
0.1
1.3
84.6
7.7
7.7
100.0
3.5
0.6
0.6
4.7
74.4
12.8
12.8
100.0
(1)电线电缆
CM用作电线电缆的主体材料是它的重要用途之一。CM的长期工作温度是90℃，只要配方得当，其最高工作温度可达105℃。应用CM可以把国内低压电缆的耐热性能从65℃提高到发达国家的75～95℃甚至105℃的水平。
从20世纪90年代后期到现在，CM在多种服务性、消费性电器用软线或电缆的护套等应用领域发展迅猛。目前，国内电线电缆领域CM用量最大的是以空调线为主体的橡套软电缆的护套和绝缘层，约占90%。电梯电缆和电焊机电缆的护套也应该用CM，但由于生产技术原因，至今没有得到推广，只有少数有条件的厂家的试用。国内还没有针对中型、重型橡套扁电缆的国家标准。但近10多年来，其市场需求量大，如起重机、电梯和电站输送煤炭轨道车等重型橡套扁电缆都有阻烯、耐油和耐候的要求。2003年CM在电线电缆领域的消费约1.1万t，占总消费量的84.6%。预计2010年CM在电线电缆领域的需求量将达到约3.5万t。
(2)胶管
CM与丁苯橡胶（SBR）、天然橡胶（NR）并用所制造的胶管，胶层与织物之间的附着力高，硫化后的胶管挺性好，可用于液压系统、冷却系统，还可以制造涡轮压缩机上的通风胶管等。CM与丁腈橡胶（NBR）并用，经动态硫化，可以制造耐油胶管等。
2003年国内用于制造胶管的CM约0.1万t，占总消费量的7.7%。随着我国汽车工业的快速发展以及汽车配件国产化进程的加快，预计到2010年国内CM在胶管等汽车部件领域的年需求量将达到0.6万t。
(3)其它
CM还可用于防水卷材、模压橡胶制品、传动带、密封件、改性PVC、改性PE等。此外，CM用于辐照交联、作为热塑性弹性体的护套材料等也都是尚待开发的新领域。橡胶型CM产业化应用尚待开发的领域非常广阔，发展空间大。2003年在其它领域的CM消费量约0.1万t。预计2010年CM在这些领域需求量将达到约0.6万t。
2.1.2国外的供需及需求情况
2.1.2.1国外生产现况
美国杜邦公司是世界上CR和CSM的最大生产商。 该公司已与美国道化学公司联合成立了杜邦·道弹性体公司（DDE），从事CM的研究开发和生产。2003年CM生产能力达到6万t/a，主要产品有CM0136、CM0636、CM0730、CM674、CM0836共5个品种；日本东洋曹达工业株式会社（DAISO）CM生产能力为0.8万t/a，主要产品产品牌号有G235、H135、U303 3个。
2003年世界CM的生产能力（含中国）达8.8万t/a，产量约6.2万t。预计2010年世界CM新建或扩建项目若如期完成，届时生产能力将达12万t/a。
2.1.2.2 国外消费现况及需求预测
CM是世界合成橡胶发展最快的品种之一，年均增长率连续两年超过25%。2003年世界CM消费构成及2010年预测见表2-2。
表2-2 2003年世界CM消费构成及2010年预测
消费领域
20003年
2010年
2003-2010年年均需求增长率1%
消费量/万t
比例/%
需求量/万t
比例/%
电线电缆
胶管
其它
合计
3.6
1.6
1.0
6.2
58.1
25.8
16.1
100.0
5.0
3.0
1.6
9.6
52.1
31.2
16.7
100.0
4.8
9.4
6.9
6.4
(1)电线电缆
按美国保险商实验室（UL）规定，CM的性能能够达到该规定要求，广泛应用于电线电缆。主要用于耐油平行软线的绝缘和纤维编织软线的绝缘，多种电器、车辆用软线和软缆的护套，建筑缘，多种电器、车辆用软线和软缆的护套，建筑用线的护套等。双芯平行线也用CM做外护套。美国用于电线电缆和CM约占其总消费量的50%。
2003年，世界电线电缆消耗CM约3.6万t，占总消费量的58.1%。预计到2010年，年需求量将达到5万t。
(2)胶管
CM既耐石油基液压油，又耐不烯性磷酸酯液-压油，其耐油性是丁腈橡胶（NBR，耐石油基液压油但不耐磷酸酯液压油）和三元乙丙橡胶（EPDM，耐磷酸酯液压油但不耐石油基液压油）无法匹敌的。同时，CM由于具有优良的耐垫性，国内外（特别是美国）已用它替代价格较高的CSM、乙烯-丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶。
汽车胶管所要求的工作环境非常苛刻，CM既具有橡胶的某些特性，又具有塑料的一些性质，能满足多种设计要求，是汽车胶管的重要材料。它在汽车胶管方面的主要应用如下：
（a）含油和含汽油蒸汽用的非补强胶管；
（b）冷却器胶管；
（c）燃油胶管和刹车胶管以及空调设备胶管所用的外层胶；
（d）刹车胶管的内层胶；
（e）汽车空调设备胶管的内层胶；
（f）燃油胶管的内层胶；
（g）动力转向胶管。
2003年世界CM在胶管领域的消费量约1.6万t，占总消费量25.8%。预计到2010年，年需求量将达到3万t。
(3)其它
CM还用于防水卷材、模压橡胶制品、传动带、密封件等。
2003年世界CM在这些领域的消费量约1万t，占总消费量16.1%。预计到2010年，年需求量将达到1.6万t。
综上所述，预计2003-2010年间，世界CM的需求将以年均6.4%的速度增长，2010年需求量将达到9.6万t。其消费构成仍以电线电缆为主，在这一领域的需求年均增长率为4.8%，低于同期CM产量的年均增长率，构成比较降低到52.1%。CM在胶管领域的消费构成比将由2003年的25.8%增加到2010年的31.2%。
2.2被替代产品市场分析
CM是CR、CSM的同类用途材料。从防止大气臭氧层破坏角度讲，CR和CSM市场是CMR 的潜在市场。GM与CSM耐热性能属同一等级，产品性能相当，应用领域相近，但CSM产量低，价格贵，且生产工艺不易掌握，而CM则生产成本低，工艺容易控制，而且生产不需有机溶剂，有利于保护臭氧层。因此，CM有逐渐替代CR和CSM之势。预计到2010年，CM可替代CR和CSM为20%～30%（替代量约2.0万～3.0万t）。这样，CM国内总需求量将达到6.5万～8.0万t。可见，CM市场开拓潜力大，是目前国内具有国际竞争力的高新技术产品之一。
(1) CR
2003年世界CR消费量约30万t，消费地主要集中在西欧、北美和中国。其消费量占世界总消费量的比例，西欧占22%，居第一位；北美占21%居第二位；中国占20%，居第三位。
CR的消费结构因各地情况的不同而有所差异。西欧CR在汽车零部件和工业制品及胶粘剂方面的消费约占其总消费的85%以上。北美CR的消费结构中，汽车零部件和工业制品及胶粘剂方面的消费量约占总消费量的75%以上。
从近年来的发展情况来看，随着发达国家新的合成材料的迅速发展，市场对CR的需求有所下降，但是在发展中国家的CR需求却在快速增长，特别是在东亚及东南亚和拉美地区的需求发展势头更猛。预计2003—2010年间，世界CR的需求年递增率将保持在1.8%左右，2010年的年需求量将达到34万t左右。
国内CR发展较晚，起始于20世纪50年代末。2003年国内CR生产企业仅有山西合成橡胶集团有限责任公司和重庆长寿化工厂，总生产能力为5.4万t/a，产量约3.6万t。2003年国内CR消费量5.9万t，产量3.6万t，进口量约2.4万t ，出口量0.1万t。
国内CR主要用于生产胶粘剂、橡胶制品和电线电缆等。随着胶粘剂产品结构和生产工艺技术的发展，CR在胶粘剂方面的需求将会逐渐下降。而随着国内汽车工业和电力工业及设施的快速发展，CR在这两方面的需求将有较大的增长。预计2003—2010年间，国内CR年均需求增长率为5.5%左右，2010年国内CR需求量将达到约8.6万t。
(2) CSM
CSM用于制作电线电缆、胶带胶管、防水卷材等，还广泛应用于建筑、电子电气、汽车工业、防腐涂料等领域。
2003年，世界CSM总生产能力达到7.5万t/a，产量约6.4万t。其中，美国杜邦公司独家生产能力约5.4万t/a，占世界总产能的72%左右。
2003年世界CSM消费量约6.4万t。
CSM是在特定历史条件下为满足军事的需要而开发的一种高性能胶种，国内外对这种橡胶的生产和应用皆有所进展。国外在应用研究方面处于领先地位，以美、日、俄等国为代表。日本在专利开发上数量突出，应用研究专利占较大比例。
乙丙橡胶和CSM并用生产的电缆制品能满足电子与电气工程师协会（IEEE）标准要求，已被用于核电站工程中。
在汽车工业中，用CSM制造空调、输液系统，排气控制燃料管路与真空调节系统上的特殊胶管，还可做火花塞帽、点火线、驾驶盘底漆及密封条。含多功能单体和硫化剂CSM橡胶同过氧化物质丙烯酸酯橡胶进行层压、硫化，可制出汽车软管等。
涂料工业是CSM应用较活跃的领域，国内外科研进展突出。CSM电绝缘性好、不易烯、结合难燃剂等配套使用，可增强涂层的难燃性。在涂料工业中CSM的应用已突破传统的单纯防腐涂料及抗污涂料品种模式，取得新进展。
在军事工程领域，CSM除用于救生艇、救生衣、防风外衣、特种电缆及高防腐涂料等外，在现代火炮、航空器、通讯器材、新型运载工具及防空设施上，通过共混改性等新技术，会有不凡的应用。
另外，CSM还用于制造铁道工程的道轨枕垫和筛板。
国内CSM生产厂家只有吉化电石厂（3000t/a）和湖南益阳市农药厂（500t/a）两家。2003年生产能力3500t/a，产量约2000t。2003年国内CSM消费量约0.9万t，主要用于涂料、电线电缆、工业制品、防水卷材、橡胶共混改性等。预计2010年国内CSM总需求量将达到约1.6万t，2003-2010年期间年均需求增长率为8.6%。
2.3我国CM进出口情况
我国2003年总进口量5.2万t，总出口量1.7万t。其中，CPE进口量2万～3万t，CM进口量0.9万～1.1万t，CSM进口量0.7万～0.8万t。预计2010年我国CM出口量将达到约3.3万t。
根据前面的市场需求预测分析和今后几年国内CM项目建设情况，预计到2010年国内CM生产能力将达到7万t/a左右，年产量约6.3万t（开工率按90%计），年需求量将达到4.7万t（不包括CR和CSM被替代量），总出口量将达到3.3万t，供需缺口1.7万t左右。2003年国内CM、CR和CSM消费量合计8.1万t，预计2010年需求量将达到14.2万t。2003～2010年期间年均需求增长率为8.4%。
2003年我国大陆CM出口量约0.39万t。主要出口到韩国、日本、澳大利亚、中东、意大利等国家和地区，以及中国台湾省和香港等地。
综上所述,本项目建成后,并不能改变市场的需求大于供给的局面,该企业充分发挥规模经济优势,市场方面应不成问题. 3产品方案及生产规模
3.1产品方案及质量标准
3.1.1产品方案
橡胶型氯化聚乙烯总生产能力为20kt/a 。
3.1.2质量标准
按美国材料ASTMD-1418规定，橡胶类氯化聚乙烯简称CM。
以下列出CM235、CM136L、CM0136(美)、CM0636主要技术指标
项目
单位
CM235
CM136L
CM0136
CM0636
氯含量
%

挥发份
%，≤
0.

残留结晶[1]
%，≤

门尼粘度
125℃》2］
ML1+4

注：[1]DSC法
[2]美国杜邦公司采用ML121℃》2］1+4
3.2生产规模
本项目生产的产品及生产规模（年工作日300天，即7200小时）如下：
生产产品： 橡胶型氯化聚乙烯(CM)
一期生产规模：10kt/a 。
二期生产规模：10kt/a 。
总生产规模： 20kt/a 。
4 工艺技术方案
4.1工艺技术方案的选择
氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯（HDPE）经氯化而制得的含氯聚合物。根据其含氯量、残余结晶度以及其它特性可分为树脂型氯化聚乙烯（CPE）和橡胶型氯化聚乙烯（CM）。CPE在结构中含有一定量的残留结晶，CM基本不含有残留结晶。
氯化工艺目前国际上橡胶型氯化聚乙烯的合成工艺方法主要有三种：
(1)溶剂法
将粉状聚乙烯溶解于有机溶剂（如四氯化碳）中，形成均相溶液，然后在引发剂的作用下通过氯气进行反应至终点，再利用其他萃取方法回收溶剂，经水洗、干燥等工艺得成品CM。
本法的氯化反应容易控制，产品性能稳定，但装置规模小，溶剂回收困难，且消耗有机氯溶剂会造成大气臭氧层破坏，污染较严重，成本高，产品的机械强度低。所以此法主要用来生产某些特殊用途的氯化聚乙烯橡胶（如涂料，粘合剂用）。
(2)气相法
将粉状聚乙烯置于沸腾床反应器或搅拌床反应器内，通入氯气进行氯化。吹入干燥热空气消除反应产生的HCI得成品CM。该工艺具有流程短、投资少、节能、三废处理简单等特点，但反应较难控制，反应热不易及时移走，容易发生粒结或燃烧等现象，且氯化产物的性能变化较大，工程问题难以解决，故目前尚无工业化装置投运。
(3)水相悬浮法
将粒状聚乙烯悬浮在水或HCI水溶液中，在引发剂的作用下，在一定的温度和压力下通入氯气进行反应，再通过水洗、中和及脱碱，除去产生的HCL，然后进行干燥得成品CM。该工艺具有氯化反应控制相对简单，设备投资少，三废治理简单有效，产品生产成本低，性能好，质量亦比较稳定等特点，与溶剂法和气相法相比，具有明显的优势。
由于水相悬浮法工艺与其它二种方法相比，在产品性能，制造成本，环境影响等方面有明显优势性，因此国内外氯化聚乙烯生产大多采用此法。如美国杜邦 (4.5万吨/年)、德国赫司特公司(1万吨/年)日本昭和电工公司(6000吨/年)及国内氯化聚乙烯生产企业也多采用此法，考虑到CM橡胶的工艺特点以及产品应用市场定位，我们确定选择水相悬浮法氯化工艺合成CM。
4.2 工艺流程和消耗定额
4.2.1橡胶型氯化聚乙烯工艺流程
（1）主要化学反应方程
[CH2-CH2]m + m CL2 [ CH2-CH1]m + m HCL

CL
将聚乙烯粉悬浮在水或HCL水溶液中的氯化反应是一种气、固液三相反应，其反应机理属于典型的游离基反应。
溶解在水中的氯气分子，借助引发剂分解产物生成游离态氯原子，这些游离氯原子具有相当活泼的化学活性，能够进攻聚乙烯分子链上的C-H键，从而发生置换反应，(首先在碳链上产生过自由基，而后该自由基可以夺取氯分子中的一个氯原子形成C-CL键，并产生一个新的游离自由基氯原子)。由于氯含量不断的通入补充，游离基反应以链锁反应形式不断转移，使氯化反应连续进行。停止通氯后，游离基之间及游离基与反应器壁碰撞使得链终止。
（2）工艺流程简述
经计量的水、高密度聚乙烯、助剂加入氯化反应釜乳化后，在搅拌下，通入液氯进行氯化反应，反应过程中严格控制反应温度、压力及通氯速度，整个氯化反应为II段。氯化反应初期，物料温段较低，游离基氯不能渗入PE颗粒内部，因此氯化反应只能在PE颗粒表面进行；当温度升至PE熔点时，由于聚乙烯大分子热运动的影响聚乙烯的晶格完全被破坏，自由基氯得以进入PE颗粒内部并发生置换反应，最终使整个PE颗粒内、外部均被氯化。当氯化结束后，赶除反应釜空间的过量氯气，将料打入后处理釜。
氯化结束后CM是悬浮在***%左右稀盐酸中的，物料在后处理釜内滤除反应介质，而后在搅拌状态下反复用水洗涤物料，直到物料表面游离酸基本去除，洗涤水送至污水处理装置；而后物料在搅拌状态下将物料加入热水、NaOH调节物料的PH值，并加热使游离酸和吸附酸被中和，然后将物料移至混合釜脱碱，最后用工艺水洗涤脱除过量NaOH，经离心机脱水后的物料进入干燥系统。
氯化反应结束后，反应釜上部空间存有少量氯气，(氯气分压约**MPa)，单釜排放总量约***kg，此外有一小部分副产HCL，在*** ℃温度下挥发进入釜上部空间。经废气处理系统处理后的废气，基本不含酸性，可以达到排放标准。
离心后的物料含水份约***%，采用快速闪蒸干燥器串联沸腾干燥器的方法进行干燥。经过旋转闪蒸干燥机处理后，CM颗粒的大部分水份已被除去，水份含量由***%下降到***%。且这部分水份存在于CM颗粒的内部，颗粒的表面正基本干燥，物料流动状态好，不容易因受热而造成物料结块，有利于沸腾干燥床操作。干燥好的物料经混合机混合，用离心振动筛筛除粗料后包装得成品。
流程方框图见下图：
4.2.3消耗定额
单位：（以每吨橡胶型氯化聚乙烯计）
序号
名 称
单位
单耗
年耗量
备 注
1
HDPE
t

20kt/a
2
液氯
t

3
液碱
t

4
辅料
t

5
包装袋
个

6
工业用水
t

7
工业用电
kw.h

含循环水用电
8
蒸汽
t

注：总规模为20kt/a，一期建设规模为10kt/a, 二期建设规模为10kt/a.
4.3自控技术方案
4.3.1范围
自动控制的研究设计对象是20kt/a橡胶型氯化聚乙烯项目。
4.3.2控制水平及方案
生产过程自动控制设计方案贯彻先进、可靠原则，参照工艺流程特点及国内同类现有企业自动化水平，选用常规仪表控制系统。按工段设置操作岗位，对工艺流程中的温度、压力、流量及液位等关键参数设置必要的过程监测与控制。采用工段集中控制和就地检测相结合的控制方式，主要的操作参数均引至设在车间操作室内的仪表盘上指示、记录、调节和报警。
4.3.3仪表选型考虑
按能满足正常稳定生产需要考虑，常规仪表控制系统初步考虑采用DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表。
各类仪表选型考虑简述如下：
4.3.3.1 温度测量仪表：要求集中监测的，其检测元件均选用国际统一标准分度号的铂热电阻，就地监测的则选用防护型双金属温度计。
4.3.3.2 压力测量仪表：要求集中监测的，采用压力变送器或差压变送器；就地监测的则根据工艺介质特点分别选用氨用压力表、隔膜压力表或不锈钢压力表。
4.3.3.3 流量测量仪表：根据工艺要求及介质特点，就地指示的流量仪表选用耐腐型玻璃转子流量计和蒸汽流量计等，要求集中显示的选用电磁流量计。
4.3.3.4 液位测量仪表：按照工艺设备情况，选用的检测仪表为法兰安装式差压变送器。
4.3.3.5显示、控制仪表：常规显示仪表采用数字式显示仪、无纸记录仪、数字式调节器等。
4.3.3.6执行机构：考虑采用气动薄膜调节阀。
4.3.4防护措施
在有毒气体易泄漏的场所，考虑设置有毒气体报警装置。接触腐蚀性介质的仪表测量元件，采用相应的耐蚀材质或采取必要的防腐措施。
仪表接地分为保护接地和工作接地。各保护接地、工作接地接至相应的接地汇流排后引至各自的接地网。
4.3.5动力供应
仪表用电源～220V 50HZ ，由电气专业提供。仪表用气源由工艺专业负责提供。
4.4主要设备选择
该生产装置所有设备均由技术提供方提供，因此本项目设备选择仅列出车间主要设备一览表。
（1）一期10000t/a主要设备一览表
序号
设备名称
规格与型号
材质
数量
备注
1
反应釜

2
后处理釜

3
混合釜

4
离心机

5
干燥装置

6
混合机

7
溢流槽

8
换热器

9
冷凝水泵

10
酸水泵

11
碱水泵

12
碱液高位槽

13
碱液配制槽

14
冷凝水槽

15
稀碱水槽

16
碱液槽

17
计量槽

18
电子秤

19
离心振动筛

20
空气压缩机

21
冷干机

22
空气缓冲罐

23
废气处理系统

（2）二期10000t/a主要设备与一期相同

4.5标准化
本项目各装置中所需用的标准设备如机泵等均选用标准的高质量产品。
非标设备的制造应符合设备制作的有关规范标准，这样既有利于标准零部件的选用，又提高了材料及配件的标准化程度。
各装置中使用的管材、阀门、管件、配件、仪表均按有关标准确定的范围选用和设计。工艺设计遵循原劳动部[1996]140号文：《压力管道安全管理及监察规定》。
本项目在工艺、设备、仪表设计中采用的主要规定、规范及标准如下：
4.5.1材料标准
《碳素结构钢和低合金钢热轧薄钢及钢带》 GB912-89
《不锈钢冷轧钢板》 GB3280-92
《不锈钢热轧钢板》 GB4237-92
《压力容器用钢板》 GB6654-1996
《输送流体用无缝钢管》 GB/T8163-1999
《钢制对焊管件》 GB/T12459-2005
《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》 HG20553-93
《钢制管法兰、垫片、紧固件》 HG20592-97
《钢制化工容器材料选用规定》 HG20581-98
《化工装置管道材料设计规定》 HG/T20646-1999
4.5.2非标压力容器及常压容器
《钢制压力容器》 GB150-98
《钢制管壳式换热器》 GB151-89
《钢制化工容器结构设计规定》 HGJ17-89
《钢制化工容器制造技术要求》 HGJ18-89
《钢制塔式容器》 JB4710-92
《钢制焊接常压容器》 JB/T4735-92
《压力容器无损探伤》 JB4730-94
4.5.3化工工艺设计
《建筑设计防火规范》 GBJ16-87（2001年版）
《石油化工企业设计防火规范》 GB50160-92（1999年版）
《压力管道安全管理及监察规定》 劳动