聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝及成本分析.2012.3

1、聚氯乙烯（Polyvinylchloride，PVC） 全名為Polyvinylchlorid，主要成份為聚氯乙烯，色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用，由于在制造過(guò)程中增加了增塑劑、抗老化劑等一些有毒輔助材料來(lái)增強(qiáng)其耐熱性，韌性，延展性等，故其產(chǎn)品一般不存放食品和藥品。它是當(dāng)今世界上深受喜愛(ài)、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料。它的全球使用量在各種合成材料中高居第二。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅僅1995年一年, PVC在歐洲的生產(chǎn)量就有五百萬(wàn)噸左右，而其消費(fèi)量則為五百三十萬(wàn)噸。在德國(guó)，PVC的生產(chǎn)量和消費(fèi)量平均為一百四十萬(wàn)噸。PVC正以4%的增長(zhǎng)速度在全世界范圍內(nèi)得到生產(chǎn)和應(yīng)用。近年來(lái)PVC 在東南亞的增長(zhǎng)數(shù)度尤

2、為顯著，這要?dú)w功于東南亞各國(guó)都有進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迫切需求。在可以生產(chǎn)三維表面膜的材料中，PVC是最適合的材料。 PVC(聚氯乙烯)，其單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2=CHCl 化學(xué)和物理特性： 剛性PVC是使用最廣泛的塑料材料之一。PVC其實(shí)是一種乙烯基的聚合物質(zhì)，其材料是一種非結(jié)晶性材料。PVC材料在實(shí)際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。具有不易燃性、高強(qiáng)度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。 PVC對(duì)氧化劑、還原劑和強(qiáng)酸都有很強(qiáng)的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場(chǎng)合。 PVC在加工時(shí)熔化溫度是一個(gè)非常重要的工

3、藝參數(shù)，如果此參數(shù)不當(dāng)將導(dǎo)致材料分解的問(wèn)題。 PVC的流動(dòng)特性相當(dāng)差，其工藝范圍很窄。特別是大分子量的PVC材料更難于加工（這種材料通常要加入潤(rùn)滑劑改善流動(dòng)特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收縮率相當(dāng)?shù)?，一般?.20.6%。 PVC可分為軟PVC和硬PVC。其中硬PVC大約占市場(chǎng)的2/3，軟PVC占1/3。軟PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟PVC中含有柔軟劑(這也是軟PVC與硬PVC的區(qū)別)，容易變脆,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。硬PVC不含柔軟劑，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無(wú)毒無(wú)污染，保存時(shí)間長(zhǎng)，因此具有很大的 開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值。軟質(zhì)PVC

4、多用來(lái)做成真空吸塑薄膜，用于各類面板的表層包裝，所以又被稱為裝飾膜、附膠膜，應(yīng)用于建材、包裝、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的比重最大，為60%，其次是包裝行業(yè)，還有其他若干小范圍應(yīng)用的行業(yè)。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，鹽的水溶液在電流作用發(fā)生化學(xué)分解。這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生氯、苛性鈉和氫氣。精煉、裂化石油或汽油能產(chǎn)生乙烯。當(dāng)氯和乙烯混合后，就會(huì)產(chǎn)生二氯乙烯；二氯乙烯又可以轉(zhuǎn)換產(chǎn)生氯化乙烯基，它是聚氯乙烯的基本組成部分。聚合過(guò)程將氯化乙烯基分子連接在一起組成了聚氯乙烯鏈。以這種方式生成的聚氯乙烯呈白色粉末狀。它是不能單獨(dú)使用的，但是可以與其它成分混合生成許多產(chǎn)品。 聚氯乙烯具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)藥品性高

5、（耐濃鹽酸、濃度為90的硫酸、濃度為60的硝酸和濃度20的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為80，于130開(kāi)始分解變色，并析出HCI。PVC的特點(diǎn)及成型特性 比重：1.38克/立方厘米，成型收縮率：0.6-1.5%，成型溫度：160-190。 特點(diǎn)：力學(xué)性能,電性能優(yōu)良,耐酸堿力極強(qiáng),化學(xué)穩(wěn)定性好,但軟化點(diǎn)低. 適于制作薄板,電線電纜絕緣層,密封件等. 成型特性： 1.無(wú)定形料,吸濕小,流動(dòng)性差.為了提高流動(dòng)性,防止發(fā)生氣泡,塑料可預(yù)先干燥.模具澆注系統(tǒng)宜粗短,澆口截面宜大,不得有死角.模具須冷卻,表面鍍鉻. 2.由于其腐蝕性和流動(dòng)性特點(diǎn)，最好采用專用設(shè)備和模具

6、。所有產(chǎn)品須根據(jù)需要加入不同種類和數(shù)量的助劑。 3.極易分解,在200度溫度下與鋼.銅接觸更易分解,分解時(shí)逸出腐蝕.刺激性氣體.成型溫度范圍小. 4.采用螺桿式注射機(jī)噴嘴時(shí),孔徑宜大,以防死角滯料.好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱. PVC有哪些污染？ PVC 污染成因: PVC內(nèi)一些有毒添加劑和增塑劑，可能滲出或氣化;部份添加劑會(huì)干擾生物內(nèi)分泌（影響生殖機(jī)能），部份可增加致癌風(fēng)險(xiǎn);焚化PVC垃圾會(huì)產(chǎn)生致癌的二惡英而污染大氣。 常規(guī)的PVC材料,如電線、電纜等是相當(dāng)嚴(yán)重的污染源。在制造、使用及廢棄處理時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生大量的二惡英、氯氫酸、鉛等有害物質(zhì)；PVC材料燃燒時(shí)會(huì)發(fā)生很大的濃煙，并產(chǎn)生有害的HCL

7、氣體；而且大部分PVC材料中含有Pb（鉛）、Cd（鎘）等（用作電纜穩(wěn)定劑）多種有害重金屬，會(huì)對(duì)人體健康造成一定的危害；焚燒或掩埋后，會(huì)造成對(duì)土壤和水源的污染。 由于一次性醫(yī)療器械產(chǎn)品大多采用醫(yī)用級(jí)聚氯乙烯（PVC）或聚碳酸酯（PC），而PVC加工過(guò)程中的熱分解物對(duì)鋼材有較強(qiáng)的腐蝕性，PC則硬度高，粘性大，因而對(duì)塑化部分的零部件材質(zhì)要求必須是能抗腐蝕、抗磨損而且有較高的拋光性能。目前大多數(shù)醫(yī)用注塑機(jī)采用機(jī)筒螺桿鍍硬鉻的辦法或者采用不銹鋼為材料制作機(jī)簡(jiǎn)螺桿以達(dá)到上述特殊要求。另外，為了防止 PVC加工過(guò)程中熱分解產(chǎn)生氣體，要求對(duì)動(dòng)定模板表面進(jìn)行鍍鋁處理，而且對(duì)外圍板金也進(jìn)行鍍鋁處理或者采用不銹鋼板

8、制作板金，板金拼縫采用無(wú)毒硅膠進(jìn)行密封，以防塑料加工過(guò)程中產(chǎn)生的氣體跑到外面（塑料加工過(guò)程中產(chǎn)生的氣體可通過(guò)專用設(shè)備進(jìn)行集中收集再經(jīng)過(guò)凈化處理方可排入大氣中）。 PVC常用添加劑DEHP的危害: 因DEHP(鄰苯二甲酸二酯)容易霧化，其他乙烯基產(chǎn)品包括汽車內(nèi)部、淋浴膠簾或鋪地板物料等，也會(huì)釋放有毒氣體入大氣，而DEHP也易溶入油性液體中。另外，人們也開(kāi)始關(guān)注到，兒童若嘴嚼這些軟塑玩具，會(huì)有添加劑滲出的安全問(wèn)題。一些研究表明，這添加劑也許令健康問(wèn)題復(fù)雜化，但需要進(jìn)一步研究。根據(jù)一些醫(yī)療研究顯示，PVC增塑劑也許會(huì)導(dǎo)致慢性病：譬如硬皮病、膽管癌（cholangiocarcinoma）、angios

9、arcoma、腦癌與acrosteolysis 。2004年，瑞典和丹麥學(xué)者組成的的研究小組發(fā)現(xiàn)，常用在PVC的鄰苯二甲酸酯DEHP和BBzP，和兒童過(guò)敏有相當(dāng)強(qiáng)烈的關(guān)連性。 對(duì)未增塑聚氯乙烯(U-PVC)，由于不含增塑劑,不存在DEHP滲出,但是加工過(guò)程中通常會(huì)加入穩(wěn)定劑,目前大多數(shù)是鉛鹽穩(wěn)定劑,鉛是一種有毒的物質(zhì),在使用過(guò)程中會(huì)有滲出,危害人體健康,同樣不可忽視.目前已經(jīng)有非鉛鹽穩(wěn)定劑,但成本高,還沒(méi)有推廣普及.中國(guó)PVC市場(chǎng)的發(fā)展 近年來(lái)，中國(guó)聚氯乙烯（PVC）發(fā)展速度驚人，新建、擴(kuò)建項(xiàng)目紛紛上馬，產(chǎn)能迅速擴(kuò)大，產(chǎn)量大幅提高。1997-2006年，中國(guó)PVC產(chǎn)能、產(chǎn)量年均增長(zhǎng)率分別高達(dá)2

10、2.2%和20.0%。 2006年全國(guó)聚氯乙烯樹(shù)酯累計(jì)產(chǎn)量為8,238,583.86噸；2007年全國(guó)聚氯乙烯樹(shù)酯累計(jì)產(chǎn)量達(dá)到9,716,783.63噸；2008年1-5月全國(guó)聚氯乙烯樹(shù)酯累計(jì)產(chǎn)量為4,028,666.03噸。 2008-2012年，全球聚氯乙烯（PVC）的市場(chǎng)需求有望以年均4的速度快速增長(zhǎng)，尤其是一些發(fā)展中國(guó)家，市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。中國(guó)聚氯乙烯樹(shù)脂需求也將保持快速增長(zhǎng)，特別是在建材方面，近年來(lái)正處于高速增長(zhǎng)期。隨著中國(guó)市場(chǎng)國(guó)際化的步伐加大，聚氯乙烯樹(shù)脂包裝材料和管材在水泥、化肥、糧食、食品、飲料、藥品、洗滌劑、化妝品等領(lǐng)域都將有廣闊的發(fā)展空間，其需求量相應(yīng)大幅度增長(zhǎng)

11、；另外，汽車、通訊、交通領(lǐng)域?qū)勐纫蚁?shù)脂的需求也呈高速增長(zhǎng)，中國(guó)聚氯乙烯樹(shù)脂工業(yè)仍有較大的發(fā)展空間。聚氯乙烯PVC期貨 聚氯乙烯PVC期貨聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，簡(jiǎn)稱PVC)，是我國(guó)第一、世界第二大通用型合成樹(shù)脂材料，由于具有優(yōu)異的難燃性、耐磨性、抗化學(xué)腐蝕性、綜合機(jī)械性、制品透明性、電絕緣性及比較容易加工等特點(diǎn)，目前，PVC已經(jīng)成為應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛的塑料品種之一，在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、日常生活、包裝、電力、公用事業(yè)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，與聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和ABS統(tǒng)稱為五大通用樹(shù)脂。 一、聚氯乙烯簡(jiǎn)介 聚氯乙烯是一種無(wú)毒、無(wú)臭的白色粉末。它

12、的化學(xué)穩(wěn)定性很高，具有良好的可塑性。除少數(shù)有機(jī)溶劑外，常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、5060%的硝酸及20%以下的燒堿，對(duì)于鹽類亦相當(dāng)穩(wěn)定；PVC的熱穩(wěn)定性和耐光性較差，在140以上即可開(kāi)始分解并放出氯化氫(HCl)氣體，致使PVC變色。PVC的電絕緣性優(yōu)良，一般不會(huì)燃燒，在火焰上能燃燒并放出HCl，但離開(kāi)火焰即自熄，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，PVC主要用于生產(chǎn)型材、異型材、管材管件、板材、片材、電纜護(hù)套、硬質(zhì)或軟質(zhì)管、輸血器材和薄膜等領(lǐng)域。 二、聚氯乙烯的分類 根據(jù)應(yīng)用范圍不同，PVC可分為：通用型PVC樹(shù)脂、高聚合度PVC樹(shù)脂、交聯(lián)PVC樹(shù)脂。通用型PV

13、C樹(shù)脂是由氯乙烯單體在引發(fā)劑的作用下聚合形成的；高聚合度PVC樹(shù)脂是指在氯乙烯單體聚合體系中加入鏈增長(zhǎng)劑聚合而成的樹(shù)脂；交聯(lián)PVC樹(shù)脂是在氯乙烯單體聚合體系中加入含有雙烯和多烯的交聯(lián)劑聚合而成的樹(shù)脂。通用型聚氯乙烯由于制備方法簡(jiǎn)單、用途廣泛，在現(xiàn)貨市場(chǎng)上流通的絕大部分都是通用型的聚氯乙烯樹(shù)脂，而高聚合度的和交聯(lián)的PVC樹(shù)脂一般在特殊領(lǐng)域應(yīng)用較多。 根據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來(lái)區(qū)分，可分為電石法、乙烯法和進(jìn)口(EDC、VCM)單體法(習(xí)慣上把乙烯法和進(jìn)口單體法統(tǒng)稱為乙烯法)。目前，世界上多為乙烯法PVC，而我國(guó)則主要以電石法PVC為主。 根據(jù)氯乙烯單體的聚合方法，聚氯乙烯的獲得又有懸浮法、乳液法、

14、本體法和溶液法之分。懸浮法以其生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，便于控制及大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品適宜性強(qiáng)，是PVC的主要生產(chǎn)方式，從世界范圍內(nèi)講，懸浮法PVC的生產(chǎn)量約占總量的80%。本體法不用水和分散劑，聚合后處理簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度高，但是存在聚合過(guò)程攪拌和傳熱的難題，生產(chǎn)成本較高，屬于淘汰類工藝，其生產(chǎn)能力不到總量的10%，我國(guó)目前只有四川宜賓天原采用本體法生產(chǎn)PVC。乳液法聚合時(shí)以水為分散介質(zhì)，制得的顆粒較細(xì)，熱穩(wěn)定性和電絕緣性不佳，適宜糊樹(shù)脂的生產(chǎn)，主要用于制造人造革、浸漬手套、紗窗、水田靴、工具把手、壁紙、地板卷材、蓄電池隔板和玩具等，我國(guó)PVC糊樹(shù)脂的產(chǎn)量不到PVC總產(chǎn)量的4。溶液聚合只用來(lái)生產(chǎn)涂料或特種產(chǎn)品。

15、在美國(guó)，使用各種聚合方法生產(chǎn)的樹(shù)脂比例是：懸浮法87.8%、乳液和微懸浮法6.4%、本體聚合法4.4%、溶液法1.4%。在我國(guó)，90以上的PVC都是采用懸浮法制備生產(chǎn)的。 三、聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝及成本分析 1生產(chǎn)工藝 PVC的生產(chǎn)主要有兩種制備工藝，一是電石法，主要生產(chǎn)原料是電石、煤炭和原鹽；二是乙烯法，主要原料是石油。國(guó)際市場(chǎng)上PVC的生產(chǎn)主要以乙烯法為主，而國(guó)內(nèi)受富煤、貧油、少氣的資源稟賦限制，則主要以電石法為主，截至到2007年12月，電石法約占我國(guó)PVC總產(chǎn)能的70以上。 值得注意的是，在電石法制備PVC中，原鹽電解后氯化氫用于生產(chǎn)PVC，剩余的鈉部分用于生產(chǎn)燒堿，所以，氯、堿實(shí)際上存

16、在共生關(guān)系，氯堿平衡也是整個(gè)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中不得不考慮的重要因素。 2成本分析 從生產(chǎn)成本角度分析，兩種工藝在不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展周期，成本差別較大。通常情況下，在國(guó)際宏觀經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，由于油價(jià)較高，乙烯法生產(chǎn)成本較高，電石法成本優(yōu)勢(shì)明顯；而一旦國(guó)際經(jīng)濟(jì)進(jìn)入衰退，油價(jià)將在低位運(yùn)行，電石法由于能耗較高，煤電油運(yùn)等價(jià)格有支撐，成本優(yōu)勢(shì)消失。自2003年以來(lái)，國(guó)際油價(jià)大幅攀升，使乙烯法PVC成本增加，而電石法生產(chǎn)則受此影響較小，從而導(dǎo)致國(guó)內(nèi)電石法PVC生產(chǎn)裝置建設(shè)的新一輪熱潮，使電石法PVC產(chǎn)能急劇擴(kuò)大，對(duì)乙烯法PVC生產(chǎn)形成了極大挑戰(zhàn)，許多乙烯法企業(yè)處于虧損邊緣。但隨著2008年5月之后原油價(jià)格的持續(xù)下

17、調(diào)，乙烯法的成本優(yōu)勢(shì)明顯，電石法生產(chǎn)廠家微利運(yùn)行，甚或難以為繼。 電石法成本構(gòu)成主要由電石費(fèi)用、氯化氫費(fèi)用和水電費(fèi)構(gòu)成。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：生產(chǎn)1噸PVC消耗電石1.451.5噸，（一般以1.45計(jì)算，但一般實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中消耗會(huì)高于這個(gè)比例，只有少數(shù)能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)），消耗氯化氫氣體0.750.85噸（一般以0.76計(jì)），每噸耗電量約450500kw?h，另有其它項(xiàng)目開(kāi)支，如包裝費(fèi)、引發(fā)劑、分散劑、水費(fèi)、管理人員費(fèi)用等因生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)規(guī)模的不同而不盡相同?？傮w來(lái)講，電石法的成本構(gòu)成分配比例約為：電石占6570%，氯化氫占15%，電力占6%，其他制造費(fèi)用占6%。電石法的一個(gè)顯著特點(diǎn)為耗電較高，不但在生產(chǎn)PV

18、C時(shí)要耗費(fèi)電力，由焦炭制備電石也要消耗大量的電，如生產(chǎn)1噸電石約需消耗3450 kw?h的電、0.6噸的焦炭和0.9噸的石灰石。 乙烯法成本的主要因素有乙烯消耗量、氯氣消耗、耗電量、加工助劑、管理人工費(fèi)用等。乙烯法每生產(chǎn)1噸PVC要消耗乙烯0.5噸，消耗氯氣0.65噸，兩者約占成本的60%左右。在原料成本中乙烯成本占了主要部分，乙烯價(jià)格對(duì)聚氯乙烯的成本有較大影響。雖然乙烯法耗能量較電石法低，但其設(shè)備投資卻十分巨大，因此設(shè)備折舊在成本中所占比重較大。而設(shè)備投資是固定的，因此乙烯、氯乙烯價(jià)格的變化是聚氯乙烯樹(shù)脂價(jià)格變動(dòng)的主要因素。 四、聚氯乙烯的主要用途及產(chǎn)業(yè)鏈 1聚氯乙烯異型材 型材、異型材是我

19、國(guó)PVC消費(fèi)量最大的領(lǐng)域，約占PVC總消費(fèi)量的25左右，主要用于制作門(mén)窗和節(jié)能材料，目前其應(yīng)用量在全國(guó)范圍內(nèi)仍有較大幅度增長(zhǎng)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，塑料門(mén)窗的市場(chǎng)占有率也是高居首位，如德國(guó)為50%，法國(guó)為56%，美國(guó)為45%。 2聚氯乙烯管材 在眾多的聚氯乙烯制品中，聚氯乙烯管道是其第二大消費(fèi)領(lǐng)域，約占其消費(fèi)量的20左右。在我國(guó)，聚氯乙烯管較PE管和PP管開(kāi)發(fā)早，品種多，性能優(yōu)良，使用范圍廣，在市場(chǎng)上占有重要位置。 3聚氯乙烯膜 PVC膜領(lǐng)域?qū)VC的消費(fèi)位居第三，約占10左右。PVC與添加劑混合、塑化后，利用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜，用這種方法加工薄膜，成為壓延薄膜。也可以通過(guò)剪裁，熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜，所受熱收縮的特性，可用于收縮包裝。 4PVC硬材和板材 PVC中加入