聚氯乙烯的生产工艺及成本研究

1、聚氯乙烯 vPolyvinylchloride, PVC) 全名为Polyvinylchlorid，主要成份为聚氯乙烯，色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在 制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料来增强其耐热性，韧性，延展性 等，故其产品一般不存放食品和药品。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛 应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。据统计，仅仅1995 年一年,PVC在欧洲的生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万吨。在德 国，PVC的生产量和消费量平均为一百四十万吨。PVC正以4%的增长速度在全世界范围 内得到生产和应用。近年来 PVC在东南

2、亚的增长数度尤为显著，这要归功于东南亚各国 都有进行基础设施建设的迫切需求。在可以生产三维表面膜的材料中，PVC是最适合的材 料。 PVC（聚氯乙烯 ，其单体的结构简式为 CH2=CHCI 化学和物理特性： 刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC其实是一种乙烯基的聚合物质，其材料 是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色 料、抗冲击剂及其它添加剂。具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定 性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫 酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。 PVC在加工时

3、熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的 问题。PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加 工这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的 PVC材 料。PVC的收缩率相当低，一般为0.20.6%。 PVC可分为软PVC和硬PVC。其中硬PVC大约占市场的2/3，软PVC占1/3。软PVC 一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软PVC中含有柔软剂（这也是软PVC与 硬PVC的区别，容易变脆，不易保存，所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软 剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有

4、很大的开发应 用价值。软质PVC多用来做成真空吸塑薄膜，用于各类面板的表层包装，所以又被称为 装饰膜、附胶膜，应用于建材、包装、医药等诸多行业。其中建材行业占的比重最大，为 60%，其次是包装行业，还有其他若干小范围应用的行业。 简单地说，盐的水溶液在电流作用发生化学分解。这一过程会产生氯、苛性钠和氢气。 精炼、裂化石油或汽油能产生乙烯。当氯和乙烯混合后，就会产生二氯乙烯；二氯乙烯又 可以转换产生氯化乙烯基，它是聚氯乙烯的基本组成部分。聚合过程将氯化乙烯基分子连 接在一起组成了聚氯乙烯链。以这种方式生成的聚氯乙烯呈白色粉末状。它是不能单独使 用的，但是可以与其它成分混合生成许多产品。 聚氯乙烯

5、具有阻燃 阻燃值为40以上）、耐化学药品性高 耐浓盐酸、浓度为90 %的硫 酸、浓度为60 %的硝酸和浓度20 %的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但 其耐热性较差，软化点为80 C,于130 C开始分解变色，并析出HCI。 PVC的特点及成型特性 比重：1.38克/立方厘M，成型收缩率：0.6-1.5%，成型温度：160-190 C。 特点：力学性能，电性能优良，耐酸碱力极强,化学稳定性好,但软化点低.适于制作薄板，电 线电缆绝缘层，密封件等. 成型特性： 1. 无定形料,吸湿小，流动性差.为了提高流动性，防止发生气泡，塑料可预先干燥.模具浇注系 统宜粗短,浇口截面宜大，不得有死角

6、.模具须冷却,表面镀铬. 2. 由于其腐蚀性和流动性特点，最好采用专用设备和模具。所有产品须根据需要加入不 同种类和数量的助剂。 3. 极易分解,在200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体.成型温度 范围小. 4. 采用螺杆式注射机喷嘴时，孔径宜大，以防死角滞料.好不带镶件，如有镶件应预热. PVC有哪些污染？ PVC污染成因： PVC内一些有毒添加剂和增塑剂，可能渗出或气化。部份添加剂会干扰生物内分泌影 响生殖机能），部份可增加致癌风险。焚化 PVC垃圾会产生致癌的二恶英而污染大气。 常规的PVC材料,如电线、电缆等是相当严重的污染源。在制造、使用及废弃处理时， 都会产

7、生大量的二恶英、氯氢酸、铅等有害物质；PVC材料燃烧时会发生很大的浓烟，并 产生有害的HCL气体；而且大部分PVC材料中含有Pb铅）、Cd镉）等 用作电缆稳 定剂）多种有害重金属，会对人体健康造成一定的危害；焚烧或掩埋后，会造成对土壤和 水源的污染。 由于一次性医疗器械产品大多采用医用级聚氯乙烯 PVC ）或聚碳酸酯PC），而PVC 加工过程中的热分解物对钢材有较强的腐蚀性，PC则硬度高，粘性大，因而对塑化部分 的零部件材质要求必须是能抗腐蚀、抗磨损而且有较高的抛光性能。目前大多数医用注塑 机采用机筒螺杆镀硬铬的办法或者采用不锈钢为材料制作机简螺杆以达到上述特殊要求。 另外，为了防止PVC加工

8、过程中热分解产生气体，要求对动定模板表面进行镀铝处理， 而且对外围板金也进行镀铝处理或者采用不锈钢板制作板金，板金拼缝采用无毒硅胶进行 密封，以防塑料加工过程中产生的气体跑到外面塑料加工过程中产生的气体可通过专用 设备进行集中收集再经过净化处理方可排入大气中）。 PVC常用添加剂DEHP的危害：因DEHP（邻苯二甲酸二酯 容易雾化，其他乙烯基产品 包括汽车内部、淋浴胶帘或铺地板物料等，也会释放有毒气体入大气，而DEHP也易溶入 油性液体中。另外，人们也开始关注到，儿童若嘴嚼这些软塑玩具，会有添加剂渗出的安 全问题。一些研究表明，这添加剂也许令健康问题复杂化，但需要进一步研究。根据一些 医疗研究

9、显示，PVC增塑剂也许会导致慢性病：譬如硬皮病、胆管癌 vchola ngiocarc inoma ）、an giosarcoma、脑癌与 acrosteolysis。2004 年，瑞典和丹麦 学者组成的的研究小组发现，常用在 PVC的邻苯二甲酸酯DEHP和BBzP，和儿童过敏 有相当强烈的关连性。 对未增塑聚氯乙烯（U-PVC，由于不含增塑剂，不存在DEHP渗出,但是加工过程中通常 会加入稳定剂，目前大多数是铅盐稳定剂，铅是一种有毒的物质，在使用过程中会有渗出，危害 人体健康,同样不可忽视目前已经有非铅盐稳定剂，但成本高，还没有推广普及 中国PVC市场的发展 近年来，中国聚氯乙烯PVC ）发

10、展速度惊人，新建、扩建工程纷纷上马，产能迅速扩 大，产量大幅提高。1997-2006年，中国PVC产能、产量年均增长率分别高达 22.2%和 20.0%。 2006年全国聚氯乙烯树酯累计产量为 8,238,583.86吨；2007年全国聚氯乙烯树酯累计 产量达到9,716,783.63吨；2008年1-5月全国聚氯乙烯树酯累计产量为 4,028,666.03 吨。 2008-2018年，全球聚氯乙烯PVC ）的市场需求有望以年均4%的速度快速增长，尤其 是一些发展中国家，市场需求将呈现迅猛增长的态势。中国聚氯乙烯树脂需求也将保持快 速增长，特别是在建材方面，近年来正处于高速增长期。随着中国市场

11、国际化的步伐加 大，聚氯乙烯树脂包装材料和管材在水泥、化肥、粮食、食品、饮料、药品、洗涤剂、化 妆品等领域都将有广阔的发展空间，其需求量相应大幅度增长；另外，汽车、通讯、交通 领域对聚氯乙烯树脂的需求也呈高速增长，中国聚氯乙烯树脂工业仍有较大的发展空间。 聚氯乙烯PVC期货 聚氯乙烯PVC期货聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，简称PVC，是我国第一、世界第二大 通用型合成树脂材料，由于具有优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制 品透明性、电绝缘性及比较容易加工等特点，目前，PVC已经成为应用领域最为广泛的塑 料品种之一，在工业、建筑、农业、日常生活、包装、电力、公用事

12、业等领域均有广泛应 用，与聚乙烯PE）、聚丙烯PP ）、聚苯乙烯PS ）和ABS统称为五大通用树脂。 一、聚氯乙烯简介 聚氯乙烯是一种无毒、无臭的白色粉末。它的化学稳定性很高，具有良好的可塑性。除 少数有机溶剂外，常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、5060%的硝酸及 20%以下的烧碱，对于盐类亦相当稳定；PVC的热稳定性和耐光性较差，在140 C以上即 可开始分解并放出氯化氢（HCI气体，致使PVC变色。PVC的电绝缘性优良，一般不会 燃烧，在火焰上能燃烧并放出 HCI，但离开火焰即自熄，是一种 自熄性”难燃性”物质。 基于上述特点，PVC主要用于生产型材、异型材、管材管件、板材、片

13、材、电缆护套、硬 质或软质管、输血器材和薄膜等领域。 二、聚氯乙烯的分类 根据应用范围不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC 树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；高聚合度 PVC树 脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；交联PVC树脂是在氯乙 烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。通用型聚氯乙烯由于制 备方法简单、用途广泛，在现货市场上流通的绝大部分都是通用型的聚氯乙烯树脂，而高 聚合度的和交联的PVC树脂一般在特殊领域应用较多。 根据氯乙烯单体的获得方法来区分，可分为电石法、乙烯法和进口 （EDC

14、、VCM单体法 （习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法 。目前，世界上多为乙烯法 PVC，而我国则 主要以电石法PVC为主。 根据氯乙烯单体的聚合方法，聚氯乙烯的获得又有悬浮法、乳液法、本体法和溶液法之 分。悬浮法以其生产过程简单，便于控制及大规模生产，产品适宜性强，是PVC的主要 生产方式，从世界范围内讲，悬浮法 PVC的生产量约占总量的80%。本体法不用水和分 散剂，聚合后处理简单，产品纯度高，但是存在聚合过程搅拌和传热的难题，生产成本较 高，属于淘汰类工艺，其生产能力不到总量的10%，我国目前只有四川宜宾天原采用本体 法生产PVC。乳液法聚合时以水为分散介质，制得的颗粒较细，热稳定性和

15、电绝缘性不 佳，适宜糊树脂的生产，主要用于制造人造革、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，我国PVC糊树脂的产量不到PVC总产量的4%。 溶液聚合只用来生产涂料或特种产品。在美国，使用各种聚合方法生产的树脂比例是：悬 浮法87.8%、乳液和微悬浮法6.4%、本体聚合法4.4%、溶液法1.4%。在我国，90%以 上的PVC都是采用悬浮法制备生产的。 三、聚氯乙烯的生产工艺及成本分析 1 .生产工艺 PVC的生产主要有两种制备工艺，一是电石法，主要生产原料是电石、煤炭和原盐；二 是乙烯法，主要原料是石油。国际市场上PVC的生产主要以乙烯法为主，而国内受富 煤、贫

16、油、少气的资源禀赋限制，则主要以电石法为主，截至到 2007年12月，电石法约 占我国PVC总产能的70%以上。 值得注意的是，在电石法制备 PVC中，原盐电解后氯化氢用于生产 PVC，剩余的钠部 分用于生产烧碱，所以，氯、碱实际上存在共生关系，氯碱平衡也是整个行业发展过程中 不得不考虑的重要因素。 2 .成本分析 从生产成本角度分析，两种工艺在不同经济发展周期，成本差别较大。通常情况下，在 国际宏观经济高速发展阶段，由于油价较高，乙烯法生产成本较高，电石法成本优势明 显；而一旦国际经济进入衰退，油价将在低位运行，电石法由于能耗较高，煤电油运等价 格有支撑，成本优势消失。自2003年以来，国际

17、油价大幅攀升，使乙烯法 PVC成本增 加，而电石法生产则受此影响较小，从而导致国内电石法PVC生产装置建设的新一轮热 潮，使电石法PVC产能急剧扩大，对乙烯法 PVC生产形成了极大挑战，许多乙烯法企业 处于亏损边缘。但随着2008年5月之后原油价格的持续下调，乙烯法的成本优势明显， 电石法生产厂家微利运行，甚或难以为继。 电石法成本构成主要由电石费用、氯化氢费用和水电费构成。国家标准规定：生产1吨 PVC消耗电石1.451.5吨，一般以1.45计算，但一般实际生产过程中消耗会高于这个 比例，只有少数能达到标准），消耗氯化氢气体0.750.85吨一般以0.76计），每吨 耗电量约450500kw

18、?h，另有其它工程开支，如包装费、引发剂、分散剂、水费、管理 人员费用等因生产厂家和生产规模的不同而不尽相同。总体来讲，电石法的成本构成分配 比例约为：电石占6570%，氯化氢占15%，电力占6%，其他制造费用占6%。电石法 的一个显著特点为耗电较高，不但在生产 PVC时要耗费电力，由焦炭制备电石也要消耗 大量的电，如生产1吨电石约需消耗3450 kw?h的电、0.6吨的焦炭和0.9吨的石灰石。 乙烯法成本的主要因素有乙烯消耗量、氯气消耗、耗电量、加工助剂、管理人工费用 等。乙烯法每生产1吨PVC要消耗乙烯0.5吨，消耗氯气0.65吨，两者约占成本的60% 左右。在原料成本中乙烯成本占了主要部

19、分，乙烯价格对聚氯乙烯的成本有较大影响。虽 然乙烯法耗能量较电石法低，但其设备投资却十分巨大，因此设备折旧在成本中所占比重 较大。而设备投资是固定的，因此乙烯、氯乙烯价格的变化是聚氯乙烯树脂价格变动的主 要因素。 四、聚氯乙烯的主要用途及产业链 1 聚氯乙烯异型材 型材、异型材是我国PVC消费量最大的领域，约占PVC总消费量的25%左右，主要用 于制作门窗和节能材料，目前其应用量在全国范围内仍有较大幅度增长。在发达国家，塑 料门窗的市场占有率也是高居首位，如德国为 50%，法国为56%，美国为45%。 2 聚氯乙烯管材 在众多的聚氯乙烯制品中，聚氯乙烯管道是其第二大消费领域，约占其消费量的20 %左 右。在我国，聚氯乙烯管较PE管和PP管开发早，品种多，性能优良，使用范围广，在 市场上占有重要位置。 3 聚氯乙烯膜 PVC膜领域对PVC的消费位居第三，约占10%左右。PVC与添加剂混合、塑化后，利 用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄 膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄 膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收 缩包装。 4 . PVC硬材和板材 PVC中加入稳定剂、