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电石法聚氯乙烯生产工艺
简介
聚氯乙烯(PVC)是一种重要的合成树脂,有着广泛的应用,例如
用于制造管道、地板、电线电缆、隔热材料和交通工具内饰等。电石
法是一种主要的PVC生产工艺,本文将详细介绍这种工艺及其原理。
工艺流程
电石法聚氯乙烯生产工艺主要分为以下几个步骤:
1.制备电石
电石是一种灰色固体,主要由氢氧化钙(Ca(OH)2)和电石石灰石
(CaC2)组成。制备电石的过程很简单:将石灰石与焦炭一同送入电
炉内,经过高温反应生成电石。
反应方程式为:
CaC2+2C→2CaO+4CO
电石的主要成分是乙炔气体,每吨电石可生产出约400-450立方米
的乙炔气体。
2.合成氯乙烯
将电石生成的乙炔气体和氯气送入氯化反应器内,通过氯化反应生
成氯乙烯。氯乙烯通过冷凝后被收集。
反应方程式为:
C2H2+Cl2→C2HCl+HCl
C2HCl+Cl2→C2H2Cl2
C2H2Cl2→C2H3Cl+HCl
3.合成聚氯乙烯
聚合反应是将单体化合物组装成高分子化合物的过程。将氯乙烯作
为单体加入聚合反应器,并在催化剂(如过氧化物等)的作用下进行
聚合反应生成聚合物。该反应由于产生大量的热,需要冷却。
反应方程式为:
n(CH2=CHCl)→[-CH2-CHCl-]n
4.精炼和成型
聚合得到的PVC是一种奶白色固体。在后续的操作中,需要对PVC
进行精炼和成型。精炼可以通过调整聚合得到的PVC分子量、添加剂
和填料等方式进行。成型是指将PVC粉末通过加热和挤出等方法形成
不同形状的制品。
工艺原理
电石法聚氯乙烯生产工艺的基本原理为单体聚合,即将单体分子组
装成高分子化合物的过程。本工艺主要有三个反应,分别是制备电石、
合成氯乙烯和聚合合成PVC。下面分别介绍这三个反应的原理。
制备电石
电石是一种灰色固体,主要用于制备乙炔气体。电石的制备过程是
通过将石灰石和焦炭放入电炉中进行高温反应得到的。反应式为:
CaC2+2C→2CaO+4CO
在这个反应过程中,焦炭用作还原剂,而石灰石则是氧化剂。反应
后生成的产物是氢氧化钙和电石。氢氧化钙可以用于各种化工反应中,
而电石主要用于制备乙炔。这种方法制备的电石成本低,但由于反应
温度较高,会产生大量CO2。
合成氯乙烯
氯乙烯是电石法聚氯乙烯生产工艺的重要中间体。将电石生成的乙
炔气体和氯气送入氯化反应器内,在催化剂的作用下发生氯化反应,
生成氯乙烯。反应式为:
C2H2+Cl2→C2HCl+HCl
C2HCl+Cl2→C2H2Cl2
C2H2Cl2→C2H3Cl+HCl
这个反应过程中涉及到了乙炔气体、氯气和催化剂。乙炔气体是氯
乙烯的前体,氯气则是反应中的氯化剂,催化剂的作用是促进反应的
进行。
合成聚氯乙烯
聚合反应是将单体化合物组装成高分子化合物的过程。将氯乙烯作
为单体加入聚合反应器中,同时加入催化剂。催化剂可以是过氧化氢
等,它们的作用是促进反应的进行并控制反应的速率。反应一般在高
温下进行,并会产生大量的热。为了降低反应的温度,可以向反应器
中加入稀释剂。由于PVC在聚合反应中的毒性较大,为了保证操作员
的安全,需要采取严格的预防措施。
工艺特点
电石法聚氯乙烯生产工艺具有以下特点:
1.原材料来源广泛
聚氯乙烯生产涉及到的原材料均为大宗化工原料,来源非常广泛。
电石的制备原材料石灰石和焦炭也十分常见。
2.生产成本低
电石法聚氯乙烯生产工艺的成本较低。相比于其他PVC生产工艺,
电石法生产的PVC成本更低、生产过程更简单。
3.产品品质优异
电石法生产的PVC的品质很高,具有不同程度的透明度、强度、韧
性、耐高温性和耐化学性等优点。同时,其成型性能比较好,可以制
成不同形状的制品。
4.环保性能良好
电石法聚氯乙烯生产工艺在环保方面表现良好。该工艺材料来源广
泛,生产过程简单,且产生的
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