年产2万吨PVC糊树脂聚合工艺设计样本.doc
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1、第一章 概述1.1 背景介绍1.1.1 PVC糊树脂介绍PVC树脂是应用广泛通用合成树脂品种之一,其产量跃居世界合成树脂首位。和PE、PP树脂不一样,它必需加入增塑剂才能得到热塑性塑料。因增塑剂数量不一样而得到性能坚硬或柔软塑料。PVC性能是多样化,用不一样成型方法能够得到不一样形态塑料制品。比如:模塑制品、薄膜、人造革、和泡沫塑料等。在模塑制品中有一个性能很柔软制品是用搪塑成型方法制成,它是用PVC糊浇入模具中,受热塑化而成型。调制PVC糊必需要用高分散PVC树脂作为原料,那就是PVC糊树脂。PVC糊树脂是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成热塑性树脂,是氯乙烯均聚物,属于聚氯乙烯树脂一个产品分枝
2、。聚氯乙烯糊树脂含有较大多分散性,分子量通常在512万,含有良好成糊性和分散性。1.1.2 PVC糊树脂生产工艺介绍现在,工业上PVC糊树脂生产方法关键有乳液种子聚正当、乳液连续聚正当和微悬浮聚正当3种方法。1 乳液种子聚正当 将配方要求软水加入到聚合釜中,然后按次序向反应釜中加入起始乳化剂,用氢氧化钠溶液调整水相pH值为9.510.5,加入引发剂。将反应釜内压力抽至0.057MPa,开启单体加料阀,按配方加入起始单体,升温反应约1小时,回收单体,然后将反应釜内放空阀打开使釜内达成常压,向反应釜内加入要求量乳化剂和聚氧乙烯蓖麻油,搅拌15分钟即得到PVC糊树脂。2 微悬浮聚正当 微悬浮聚正当就
3、是使用油溶性引发剂,在乳化剂中分散,稳定细小氯乙烯单体液滴引发聚合,生成合适粒径聚氯乙烯乳胶方法。 用氮气置换釜内空气,将经由过滤器过滤无离子水用泵打入聚合釜中,将溶解好聚乙烯溶液经过滤用泵打入反应釜策中,同时将引发剂及单体氯乙烯经计量加入釜中,开启搅拌,升温至聚合温度5060然后用5水冷却,压力由0.71.0MPa下降至0.30.45MPa出料。未反应氯乙烯经泡沫捕集器回收分离,聚合物和悬浮液送至碱处理。离心机过滤,再经洗涤可得含水量15%左右聚氯乙烯糊树脂。3 乳液连续聚正当 乳液连续聚正当是在聚乙烯增溶胶束存在下,单体在乳化水溶液中经过引发形成活性基团而聚合,在生成胚乳颗粒中,只要增加链
4、未终止或有活性基团存在,聚合反应就一直会进行下去。在连续聚合反应过程中,聚合需要氯乙烯来自活性基团,已生成胶乳微粒被大量拥有亲水基团乳化剂包围,处于很稳定状态。4 连续法和间歇法比较 间歇聚正当为一次或分批加料,一次出料,而连续聚正当为连续等量加料,连续出料。连续聚正当含有劳动生产率高、聚合釜时空收率高、产品质量稳定和能耗低等特点,尤其是劳动生产率高,这是包含微悬浮聚正当在内一切间歇式工艺路线全部无法和之相比优点。不管是间歇聚合方法或连续聚合方法,全部能生产出含有良好糊性能产品,全部能够用于氯乙烯糊树脂各个领域,只不过工艺各有特点,产品各有专门用途而已。1.1.3 PVC糊树脂性能和应用 氯乙
5、烯单体聚合时关键是头尾相联结,平均每一个大分子由1000个单体组成。假如单体排列错位或结合有少许杂质全部将形成缺点。所以影响所得树脂颜色、热稳定性、结晶度、加工性和最终制品机械性能等。合格PVC糊树脂外观表现为白色粉末状。PVC糊树脂加入增塑剂中,形成糊状分散体系PVC糊。因为其成糊性优良和分散性能良好,PVC糊树脂应用很广泛,关键有以下几大方面:(1)通常软制品:利用挤出机辅助对应模具设备生产聚氯乙烯糊树脂片、管、垫、块,可制成塑料鞋底、鞋面、鞋衬材料等,在饮料行业中可用作啤酒、碳酸饮料瓶盖密封材料。(2)涂层制品:将糊树脂涂敷于布或纸张等其它基材上,然后在100以上塑化而成。也能够先将PV
6、C和助剂压延成薄膜再和衬底基材加垫压合而成。聚氯乙烯糊树脂人造革能够用来制作皮箱、皮包、书封面、沙发及汽车坐垫、壁纸等建筑装饰材料。 (3)泡沫制品:在聚氯乙烯糊树脂中加入大量发泡剂作成片材,经发泡成型为泡沫塑料,可作为抗冲材料、保护性安全制品及填充材料,还可作为泡沫高级凉鞋、坐垫、高级消音等材料。(4)粘合剂和密封胶:聚氯乙烯糊树脂及改性树脂和其它化工原料相结合,制成粘合材料经化学处理后可用于制造汽车上密封胶。 (5)涂层和涂料:聚氯乙烯糊树脂及改性树脂能够作为钢板、硬质塑料表面涂层。这种涂料含有抗冲击性强、耐老化、耐侯性良好、附着力强等优点,广泛应用于汽车底盘涂料、车内涂料和装饰,还用于其
7、它钢铁工业及钢铁表面装饰和材料防腐。因为聚氯乙烯糊树脂含有良好分散性和稳定流动性,还可用于高品质彩色印刷。(6)糊制品:将聚氯乙烯糊树脂分散在液体增塑剂中,使其溶胀塑化而成增塑溶胶,加入稳定剂、填料、着色剂等,经充足搅拌、脱气泡后配成糊,再用浸渍、浇铸等加工成多种制品,还能够将聚氯乙烯糊树脂加热后,再加入其它辅助材料,制成一次性用手套等医疗器材,和其它材料垫衬材料。(7)板材:在聚氯乙烯糊树脂中加人改性材料或表面强化材料,经混合塑化压延可制成性能优良板材、运输带和高级胶塑材料。1.1.4 PVC糊树脂发展现实状况 PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来,已经有近70年历史。现在全世界PVC糊树
8、脂总生产能力以超出200万t/a,其中,西欧是PVC糊树脂生产厂家最多、产量最大地域,西欧各国PVC糊树脂生产能力已达成7075万t/a;美国PVC糊树脂产量约为30万t/a。因为各国加工和应用情况不一样,PVC糊树脂生产量占PVC总量也各不相同。其中,美国约占10% 、日本占7.5%、法国占12% 、德国占25%。国外发达国家PVC糊树脂生产企业绝大多数采取乙烯法路线,且规模较大。以下是世界关键国家聚氯乙烯糊树脂产能统计情况,图1.11 。 图1.1 世界PVC糊树脂产能分布情况从生产方法来看,已开发了乳液种子聚正当、乳液连续聚正当、乳液无种子聚正当、微悬浮聚正当、种子微悬浮法、乳液徽混正当
9、等等。PVC糊树脂按聚合方法分类,其生产能力:乳液种子法占40% ,乳液连续法占30% ,其它占30%。因为PVC糊树脂成型加工和悬浮树脂相比含有加工设备价廉模具简单廉价,可制成特殊形状。发泡轻易,制品受热次数少,并能够少许、多品种地生产等优点,所以在人造革、地板革、玩具、壁纸、汽车内饰材料等硬制品中取得广泛应用。伴随PVC糊树脂应用开发不停深人,市场对PVC糊树脂需求量也大大增加,反过来也促进了PVC糊树脂生产发展。以下是国外现在关键PVC糊树脂生产企业及生产能力2,如表1.1。表1.1 国外现在关键PVC糊树脂生产企业及生产能力企业名称产能企业名称产能苏威企业21德国Vestolit企业1
10、0.5维纳利特企业20.9吉昂企业10欧洲乙烯企业16LG化学企业9阿托菲纳企业12Norsk Hydro 企业7台塑企业11西方化学企业7 在国外,各生产企业大多拥有自己专有生产技术和产品牌号,为填补因为生产方法而造成产品应用上不足,大多同时建有多个工艺路线生产装置,所以在市场中极具竞争力。国外企业除生产通用具种、牌号PVC糊树脂外,几乎全部PVC糊树脂生产企业全部在生产PVC掺混树脂、氯醋糊树脂等专用树脂。掺混树脂生产方法不尽相同,有悬浮法、本体聚正当、乳液法等,所得掺混树脂大多掺混到PVC糊树脂中一同出售,即能改善产品性能,又能降低成本。现在,在PVC糊树脂生产中,国外不停开发出新技术、
11、新设备,继续对现有生产工艺进行改造,经过调整工艺配料和聚台条件,生产出含有良好糊性能树脂;同时做到深入降低均化物料量,提升单釜固含量,提升生产效率,降低能耗。为提升生产胶乳稳定性,对树脂生产后处理工艺也进行了改善,这些工作值得中国PVC糊树脂生产厂家借鉴,也应作为中国生产厂家进行技术改造和发展方向。 中国PVC糊树脂工业起始于20 世纪50年代。在20世纪5070年代共建有8个生产厂,生产规模为100500 t/a,生产工艺以种子乳液法为主,只可生产三个型号PVC糊树脂。进人20世纪80年代,中国IWC糊树脂生产厂家前后引进了国外七家PVC糊树脂生产技术。现在中国PVC糊树脂生产企业近20家,
12、总生产能力约为17.65万t/a ,约占PVC树脂总生产能力9.6% ,实际产量约11万t/a,占PVC总产量7%。其中2万t/a以上有4家,l万t/a为7家,其它大多为2 000 t/a或更小规模。生产工艺以种子乳液聚合为主,其它还有连续乳液、微悬浮法等,绝大多数为电石原料路线。以下是中国PVC糊树脂生产厂家,如表1.22。表1.2 中国聚氯乙烯糊树脂关键企业产能情况(万吨/年)企业产能生产工艺技术起源沈阳化工5.0微悬浮法日本钟渊企业上海天原2.5种子乳液法三菱孟山全部企业天津化工3.0种子乳液法三菱孟山全部企业上海氯碱2.5混正当美国西方化学合肥化工2.0MSP-3法法国阿托企业西安化工
13、1.0连续乳液法德国布纳企业武汉葛化2.0乳液法美国波文企业彬州电化厂1.0微悬浮法沈阳化工中国PVC糊树脂发展速度极快,据统计,间,中国PVC糊树脂产能分别为16.2万吨、17.7万吨、20万吨,分别增加1.8%、9.2%、12.9%。另外,据资料报道,沈阳化工股份糊树脂生产能力扩产以后已经达成12万t/a,生产能力居亚洲第一,世界第三;其它老牌糊树脂生产企业,如上海氯碱、上海天原、天津化工、郴州华湘等也全部已经完成或正在进行糊树脂扩产计划3。 中国PVC糊树脂产能和产量即使得到了快速增加,但中国PVC糊树脂进口量每十二个月仍在13万15万吨上下浮动,进口量最高年份甚至靠近了16万吨。中国改
14、性聚氯乙烯树脂产品关键从美国、欧洲和日本等国家和地域进口,一般型关键从俄罗斯、韩国、日本和马未西亚等国家进口,其中俄罗斯产品尽管质量水平不高,但因为价格低廉,在中国市场占有相当份额,对中国聚氯乙烯糊树脂市场价格影响较大。1.1.5 PVC糊树脂发展前景 在中国,聚氯乙烯糊状树脂已经广泛用于制造人造革、浸渍手套、纱窗、水田靴、工具把手、壁纸、地板卷材、蓄电池隔板和玩具等。 伴随中国经济稳步发展和人民生活水平不停提升,加之聚氯乙烯糊状树脂应用开发不停深入,中国市场对聚氯乙烯糊状树脂需求仍含有较大发展空间,尤其是在汽车、建筑、电子和涂料等方面,对于拓宽聚氯乙烯糊状树脂消费、开发大宗专用树脂,促进聚氯
15、乙烯糊状树脂生产含有主动而现实意义。 除一般型聚氯乙烯糊状树脂外,其它相关改性产品如掺混树脂、氯醋酸树脂等,因为其含有独特征能而在汽车塑溶胶、PVC方快地毯、印花油墨、人造革底糊和边糊、壁纸、人造革、浸渍制品中,其用量将伴随应用开发力度不停加大而增加,大量替换进口。 另外,本世纪初,中国顺利加入WTO,“入世”后将带给PVC糊树脂行业发展带来机遇。 第一、有利于加紧产业结构调整。“入世”后,中国PVC糊树脂工业和世界化工工业关系将愈加亲密;伴随参与国际分工程度深入加深,竞争带来生存压力,要求PVC糊树脂生产必需适应国际市场需求改变,和国际分工相配套;促进中国企业增强提升创新能力紧迫感,不停调整
16、产业结构、 企业结构和产品结构,利用国外资金、技术进行技术改造,淘汰落后设备和工艺,降低成本,提升产业技术含量,加紧产品更新换代;加紧PVC糊树脂 产业发展,提升整体水,推进现代企业制度建立。 第二、有利于加速企业管理和国际接轨。伴随合资、合作步伐加紧和扩大 , 中国企业出现投资主体多元化、政企分开,企业管理方法立即和国际接轨。如劳动用工制度、分配制度、新产品开发和研制、全球采购、全方面质量管理、PDCA循环、5S管理和统一销售策略等现代化管理方法会快速得到应用和推广。 第三、有利于更多地利用国外原料和设备。氯乙烯单体(VCM)作为大宗化工产品在全球流通,总贸易量已达成173.5万t/a。其中
17、,美国和日本向外供给较多(美国VCM净出口110万t/a,日本VCM净出口33万t/a)。中国VCM作为商品流通数量很少。“入世”后,国外质量稳定、价格低VCM将得到分销权,有在中国直接销售权利,中国PVC糊树脂企业能够愈加便利地取得进口VCM。不仅VCM如此,电石、盐、化学助剂、EDC和部分关键设备也将如此,有利于企业实施全球采购策略。 总而言之,综合分析中国外PVC糊树脂生产和消费现实状况,我们认为,以后中国PVC糊树脂应在引进技术基础上,经过调整工艺配料和聚合条件,做好通用具种牌号生产,努力争取达成产品质量高、生产消耗定额低等;同时,针对人造革、运输带、装饰体、汽车胶粘剂、建筑涂料、专用
18、手套等专有用途开发部分专用树脂品种,形成各企业含有自己特色产品来满足中国外用户需求;各生产厂家在现有生产基础上,在力所能及情况下,尽可能地增加多个PVC糊树脂生产技术装置,以满足不一样用户对PVC糊树脂需求,同时提升本身产品在市场中拥有率;不停加大应用开发力度,拓宽PVC糊树脂应用范围,以PVC糊树脂应用来促进PVC糊树脂生产,把中国PVC糊树脂生产向系列化、高品质、大规模、低成本方向发展及早赶上国外优异水平,以迎接加入WTO后挑战。1.1.6 市场分析PVC糊树脂中国价格多年来总趋势是稳步上升,1991年7800元/吨左右,1995年已涨至1000011000元/吨。现在国产货源主流价格在1
19、000010400元/吨之间。以下是3月份中国PVC糊树脂价格4,如表1.3:表1.3 3月中国PVC糊树脂价格产品起源规格市场价格 ( 元/吨)沈阳化工手套料1010010200皮革料10200安徽氯碱1702货源99001152货源100001311货源13000德国进口C69CQ,E70CQ,E74CC,E72CF113000(上海)LG1120/175212600(上海)天津化工各类袋装料1020010300上海氯碱各类袋装料11000西安化工各类袋装料9700今年2月份,因为PVC糊树脂下游加工企业受到春节假期影响基础处于停工状态,供需关系改变使得生产企业销售面临一定压力,部分企业在
20、库存压力偏大情况下对关键用户出货价格有一定优惠,部分企业部分型号价格已经在10000元/吨以下。3月初,开始进入PVC糊树脂行业传统加工旺季。伴随天气转暖,下游企业开工率不停提升,库存深入消耗,会逐步加大采购数量。华南地域糊树脂消费量在全国位列前茅,该地域开工率下降对需求影响较大,而且对全国价格走势有决定性影响。每十二个月春节过后,作为外出务工人员较多华南地域全部要面临招工困难问题,但现在该地域工厂招工问题已经处理,下游加工企业开工率将不停提升,糊树脂市场逐步进入需求旺季。伴随加工旺季来临,糊树脂市场需求逐步复苏,现在国产货源主流价格在1000010400元/吨之间。所以,市场人士普遍看好后市
21、,估计近期市场将仍然保持稳中小涨局面。然而,不利原因仍然不可忽略。中国企业近几年扩产扩能快速,今年二季度上海氯碱新增4万吨项目将投入生产,天津渤天化工新增6万吨项目三季度投产,另外东北高新将有1.5万吨糊树脂装置二季度投入生产,今年总计新增产能将在10万吨以上,市场竞争猛烈。另外,人民币升值对糊树脂出口外销影响较大。因为中国糊树脂增产快速,所以走出国门出口外销是肯定之路,不过近期受到人民币走势强劲、升值快速影响,出口货物竞争力减小。另外,中国下游生产企业糊树脂产品成品也有相当一部分出口外销,人民币升值和欧盟部分地域对中国相关产品反倾销也对出口造成不利影响。总体分析,现在市场是利空利好消息交织,
22、即使市场需求整体向好,但也不能盲目乐观。所以提议企业对新增产能消化要及早做出相关准备,加强中国生产企业相互交流,促进全行业协调发展。同时各生产企业要继续开发特种树脂品种,深入到下游不一样制品领域,以期深入形成差异竞争、错位竞争良好竞争格局,逐步避免生产企业之间同类产品恶性竞争。1.2设计意义PVC糊树脂是氯乙烯在引发剂作用下聚合而成热塑性树脂,分子量通常为512万。因为PVC糊树脂含有很好分散性而且成糊性优良所以用途很广泛。 中国PVC糊树脂关键用于制造人造革、浸渍手套、纱窗、水田靴、工具把手、壁纸、地板卷材、蓄电池隔板和玩具等。伴随中国经济稳步发展和人民生活水平不停提升,加之PVC糊树脂应用
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