[發明專利]聚氯乙烯環形路線生產方法

無效

• 申請號: 201310300842.4
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103408392A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 劉東升;楊衛民;閻華
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C07C21/06
• 分類號: C07C21/06;C07C17/25;C07C17/08;C08F14/06
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技術領域

本發明涉及一種環保、節能、高效的聚氯乙烯環形合成路線綠色生產方法。屬于煤化工新材料領域和高分子材料科學與工程技術領域。

背景技術

聚氯乙烯（以下簡稱PVC）是五大通用樹脂中用量最大的品種，廣泛應用于建筑、汽車、高鐵、船舶、航空航天和國防軍工等諸多領域，在國民經濟和社會發展中具有非常重要的地位。以建材為例，PVC和傳統材料相比，在生產和使用過程中都更加節能，因此，PVC門窗在歐美發達國家早已普及，中國也將其列為重點推薦使用的化學建材。現行的PVC原材料生產工藝主要有乙烯法和電石法兩種。全球絕大多數國家都采用乙烯法路線。中國由于“缺油、少氣、富煤”的資源結構特點，使乙烯法路線發展受阻而主要采取電石法（電石乙炔）路線。目前，采用電石乙炔原料生產的PVC占總產量的80%左右。這兩種傳統工藝路線的優缺點分別簡述如下：

電石法PVC工藝路線以煤炭、石灰石和氯化氫為原料。焦炭與石灰石在高溫熔融態反應制得電石，電石再與水反應生成乙炔氣，乙炔與氯化氫加成反應生成氯乙烯（VCM），最后聚合得到PVC，其工藝流程如圖1所示。眾所周知，電石生產能耗高。同時，電石法PVC生產VCM單體需要用氯化汞觸媒作為催化劑，每噸PVC消耗汞觸媒1.2kg，生產1000萬噸要消耗觸媒1.2萬噸，使用氯化汞1320噸。因此，該路線存在高耗能、高污染雙重問題。

乙烯法PVC工藝路線是用乙烯為原料，常用三氯化鐵為催化劑，乙烯與氯氣進行氣相或液相反應生成二氯乙烷，二氯乙烷在裂解爐內裂解生成氯乙烯和氯化氫，其中氯化氫回用，再與乙烯和氧氣反應生成二氯乙烷，而氯乙烯聚合生成PVC，該方法稱為乙烯氧氯化法。這是目前世界上應用最廣的PVC生產方法，其工藝流程見如圖2所示。乙烯法生產PVC污染少，耗能低，但其必須依賴石油資源，而且設備投資大，生產成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種環保、節能、高效的PVC生產方法，特別是針對不依賴石油資源，而基于礦藏豐富的石灰石制備PVC，并且解決現有電石法汞污染和高耗能的問題，實現環保節能的綠色生產。??

?為實現上述目的采用的技術方案是：聚氯乙烯環形路線生產方法，簡稱“環路法”PVC工藝，流程如圖3中所示，其中雙線箭頭所示為主要工藝路線，它呈閉環結構可自成一體構成完成工藝。

本發明環路法工藝與前述電石法或乙烯的開環模式截然不同，實際生產是從富氧電石的高溫反應爐出發，石灰石+炭材+氧氣作為富氧電石的原料，富氧電石在高溫反應爐內反應得到固體生成物電石和合成氣CO，隨后的工藝分成兩個分支，一支（圖3中向左延伸）可由電石制得乙炔；另一支（圖3中向右延伸）可從合成氣CO先制得乙醇，再由乙醇氯化制得二氯乙烷；兩個分支（圖3中左右兩條工藝）反應后匯合形成閉環，兩端產物乙炔與二氯乙烷反應可制得氯乙烯單體（VCM），由VCM再采用已有技術即可獲得PVC。

本發明聚氯乙烯環形路線生產方法工藝中，從合成氣CO到二氯乙烷可以有多條路線：既可以從合成氣CO經乙醇環節到二氯乙烷，也可經通過甲醇制烯烴法（MTO）合成乙烯再到二氯乙烷。

本發明聚氯乙烯環形路線生產方法工藝在每一個生產單元還可以根據實際需要，從外部獲取或補充反應所需的產物，或者向外部提供中間產物。

本發明聚氯乙烯環形路線生產方法與傳統的電石法對比，反應過程可采用無汞觸媒作為新型催化劑，因是無汞催化劑，從而徹底解決了氯乙烯行業面臨的汞污染環保問題

本發明的效果：

1）；本發明聚氯乙烯環形路線生產方法與傳統的電石法對比，即有原料豐富的優勢又可避免使用汞催化劑，采用無汞觸媒作為新型催化劑，從而徹底解決了氯乙烯行業面臨的汞污染環保問題

2）本發明環路法與乙烯法相比，同有環保優勢而避免了對于石油資源的依賴，此外，該方法僅保留了乙烯法三單元的最簡單的一個，即乙烯氯化制二氯乙烷，而省去了高能耗的二氯乙烷裂解單元和裝備復雜的氧氯化單元，具有設備投資少，生產能耗低的雙重優點；??

3）本發明環路法采取工藝閉環路線，熔爐下端（圖3中向左延伸工藝）固體生成物電石制備乙炔后剩余的電石渣可用于生產水泥，熔爐上端（圖3中向右延伸工藝）合成氣CO全部參與后續反應，不僅實現零排放，而且流程縮短，吸熱與放熱反應耦合，從而大幅度降低生產能耗，與現有技術相比，具有顯著地環保節能效果；