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工业制乙烯的主要方法：
由石油分离生产：
乙烯是由石油化工裂解而成。在这个过程中，气态或轻液态烃是加热到750-950 ℃ ，诱使许多自由基反应，然后立即淬火冻结的反应。这个过程中，把大型碳氢化合物转换到较小型的碳氢化合物，并反应出不饱和烃。
由煤合成方法：
煤合成烯烃（MTO）：煤基制烯烃技术，它是C1化工新工艺， 是指以煤气化的合成气合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃的化工技术。
石油化工的范畴 以石油及天然气生产的化学品品种极多、范围极广。石油化工原料主要为来自石油炼制过程产生的各种石油馏分和炼厂气，以及油田气、天然气等。石油馏分(主要是轻质油)通过烃类裂解、裂解气分离可制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃，芳烃亦可来自石油轻馏分的催化重整。石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分氧化可制取合成气,进而生产合成氨、合成甲醇等。从烯烃出发,可生产各种醇、酮、醛、酸类及环氧化合物等。随着科学技术的发展，上述烯烃、芳烃经加工可生产包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维等高分子产品及一系列制品，如表面活性剂等精细化学品，因此石油化工的范畴已扩大到高分子化工和精细化工的大部分领域。石油化工生产，一般与石油炼制或天然气加工结合，相互提供原料、副产品或半成品，以提高经济效益（见石油化工联合企业）。编辑本段石油化工的作用1.石油化工是能源的主要供应者 石油化工，主要指石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应 石油者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的，应不断降低能源消费量。2.石油化工是材料工业的支柱之一 金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。3.石油化工促进了农业的发展 农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。4.各工业部门离不开石化产品 现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以毫不夸张地说，没有燃料， 就没有现代交通工业。金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化产品。全世界润滑油脂产量约2千万吨，我国约180万吨。建材工业是石化产品的新领域，如塑料关材、门窗、铺地材料、涂料被称为化学建材。轻工、纺织工业是石化产品的传统用户，新材料、新工艺、新产品的开发与推广，无不有石化产品的身影。当前，高速发展的电子工业以及诸多的高新技术产业，对石化产品， 尤其是以石化产品为原料生产的精细化工产品提出了新要求，这对发展石化工业是个巨大的促进。5.石化工业的建设和发展离不开各行的支持 石油化工国内外的石化企业都是集中建设一批生产装置，形成大型石化工业区。在区内，炼油装置为“龙头”，为石化装置提供裂解原料，如轻油、柴油，并生产石化产品；裂解装置生产乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根据需求建设以上述原料为主生产合成材料和有机原料的系列生产装置，其产品、原料有一定比例关系。如要求年产30万吨乙烯，粗略计算，约需裂解原料120万吨， 对应炼油厂加工能力约250万吨，可配套生产合成材料和基本有机原料80 ~ 90万吨。由此可见， 建设石化工业区要投入大量资金，厂区选址适当，不但要保证原料和产品的运输，而且要有充分的电力、水供应及其他配套的基础工程设施。各生产装置需要大量标准、定性的机械、设备、仪表、管道和非定型专用设备。 制造机械设备涉及材料品种多，要求各异，有些重点设备高速超过50米，单件重几百吨；有的要求耐热1000°C，有的要求耐冷 - 150°C。有些关键设备需在国际市场采购。所有这些都需要冶金、电力、机械、仪表、建筑、环保各行业支持。 石化行业是个技术密集型产业。生产方法和生产工艺的确定，关键设备的选型、选用、制造等一系列技术，都要求由专有或独特的技术标准所规定， 如从国外引进，要支付专利或技术诀窍使用费。因此，只有加强基础学科，尤其是有机化学、高分子化学、催化、化学工程、电子计算机、自动化等方面的研究工作，加强相关专业技术人员的培养，使之掌握和采用先进科研成果，再配合相关的工程技术，石化工业才有可能不断发展，登上新台阶。编辑本段石油化工的发展 石油化工的发展与石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产品和三大合成材料的发展有关。石油炼制起 石油炼制源于19 世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气体，1920年开始以丙烯生产异丙醇，这被认为是第一个石油化工产品。20世纪50年代，在裂化技术基础上开发了以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高温裂解 简称裂解）技术，裂解工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。同时，一些原来以煤为基本原料（通过电石、煤焦油）生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在20世纪30年代，高分子合成材料大量问世。按工业生产时间排序为：1931年为氯丁橡胶和聚氯乙烯，1933年为高压法聚乙烯，1935年为丁腈橡胶和聚苯乙烯，1937年为丁苯橡胶，1939年为尼龙66。第二次世界大战后石油化工技术继续快速发展，1950年开发了腈纶， 1953年开发了涤纶，1957年开发了聚丙烯。编辑本段石油化工高速发展的原因是 有大量廉价的原料供应（50 ~ 60年代，原油每吨约15美元）；有可靠的、有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。原料、技术、应用三个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发展史上的一次飞跃。 20世纪70年代以后，原油价格上涨（1996年每吨约170美元），石油化工发展速度下降，新工艺开发趋缓， 并向着采用新技术，节能，优化生产操作，综合利用原料，向下游产品延伸等方向发展。一些发展中国家大力建立石化工业，使发达国家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力为38亿吨，生产化工产品用油约占总量的10%。编辑本段石油化工在国民经济中的地位石油化工是近代发达国家的重要基干工业 由石油和天然气出发，生产出一系列中间体、塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂、涂料、农药、染料、医药等与国计民生密切相关的重要产品。80年代，在工业发达国家中,化学工业的产值,一般占国民生产总值 6％～7％，占工业总产值7％～10％；而石油化工产品销售额约占全部化工产品的45％，其比例是很大的。 石油化工2石油化工是能源的主要供应者 石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的，应不断降低能源消费量。石油化工是材料工业的支柱之一 金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。石油化工促进了农业的发展 农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。 石油化工可创造较高经济效益。以美国为例，以50亿美元的石油、天然气原料,可生产100亿美元的烯烃、苯等基础石油化学品,进一步加工得240亿美元的有机中间产品（包括聚合物）,最后转化为400亿美元的最终产品。当然，原料加工深度越深，产品越精细，一般来说成本也相应增加。编辑本段世界石油化工 1970年,美国石油化学工业产品,已有约3000种。资本主义国家所建生产厂已约1000个。国际上常用乙烯和几种重要产品的产量来衡量石油化工发展水平。乙烯的生产，大多采用烃类高温裂解方法。一套典型乙烯装置，年产乙烯一般为300～450kt，并联产丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等。乙烯及联产品收率因裂解原料而异。目前，这类装置已是石油化工联合企业的核心。 70年代以前，世界石油化工的生产基地主要分布在美国、日本及欧洲等国。1973年后世界原油价格不断上涨，1983年以来又趋下跌，价格大起大落，使石油化工企业者对原料稳定、持久供应产生忧虑。发达国家改革生产结构，调整设备开工率，以适应新的经济形势。发展中国家尤其是产油国近年则在大力发展石油化工。80年代，世界乙烯生产能力的分布已发生变化，亚非拉等发展中国家所占比例有所提高。如将东欧国家的乙烯生产能力计算在内，则这些新兴石油化工生产地区的乙烯生产能力，约占世界乙烯总生产能力的四分之一。 1958年，世界乙烯生产能力达到49Mt（不包括社会主义国家），其中新增乙烯生产能力约，约1/3建在非洲和中东地区,1/3建在拉美和东欧；传统石油化工生产地区，只新增生产能力800kt，且今后五年内,计划也很少新建乙烯装置，主要是进行现有装置的技术改造。编辑本段中国石油化工 起始于50年代，70年代以后发展较快，建立了一系列大型石油化工厂及一批大型氮肥厂等，乙烯及三大合成材料有了较大增长。 中国石油化工行业占工业经济总量的20%，因而对国民经济非常重要。石油化工行业包括石油石化和化工两个大部分，这两大部分在2006年都保持了较快地增长。如果把这两个部分作为一个整体来看，2006年石油化工累计实现的利润达到了4345亿，增长达到了，增量达到了658亿元，在整个规模以上工业新增利润中占到17%左右。 石油化工32007年前三季度全行业实现现价工业总产值38211亿元，同比增长。重点跟踪的65种大宗石油和化工产品中，产量较2006年同期增长的有62种，占，其中增幅在10%以上的有47种，占，天然气、电石、纯苯、甲醇、轮胎外胎等产品产量呈较快增长态势。 原油及加工制品平稳增长。2007年前三季度，全国原油生产较为平缓，天然气产量则增长较快。2007年1～9月累计生产原油万吨，同比增长；天然气累计产量为亿立方米，同比增长。原油加工量万吨，同比增长。汽、煤、柴油产量继续保持稳定增长，累计生产汽油万吨，同比增长；生产煤油867万吨，同比增长；生产柴油万吨，同比增长。 农化产品生产供应正常。由于农业生产的季节性特征，农用化学品生产也呈现比较强的季节性。化肥（折纯）2007年1～9月累计产量为万吨，同比增长，其中氮肥万吨，同比增长。2007年前三季度，农药原药累计产量为万吨，同比增长，杀虫剂、除草剂产量增幅分别为和，农药产品结构进一步改善，杀虫剂占农药的比例已下降到。 展望 以石油和天然气原料为基础的石油化学工业，虽然在70年代经历两次价格上涨的冲击，但由于石油化工已建立起整套技术体系，产品应用已深入国防、国民经济和人民生活各领域,市场需要尤其在发展中国家,正在迅速扩大，所以今后石油化工仍将得到继续发展。80年代，世界石油化工所耗石油量仅为世界原油总产量的％，所耗天然气为天然气总产量10％,更由于从石油和天然气生产化工品可取得很大的经济效益，故石油化工的发展有着良好的前景。为了适应近年原料价格波动，石油化工企业正在采取多种措施。例如，生产乙烯的原料多样化，使烃类裂解装置具有适应多种原料的灵活性；石油化工和炼油的整体化结合更为密切，以便于利用各种原料；工艺技术的改进和新催化剂的采用，提高产品收率，降低生产过程的能耗及原料消耗；调整产品结构，发展精细化工，开发具有特殊性能、技术密集型新产品、新材料，以提高经济效益，并对石油化工生产环境污染进行防治等。编辑本段石油化工专业 石油化工专业是伴随着中国的石油化工的发展同时产生的化工学习专业课程，目的是培养石油化工人才，石油化工专业技术专业人才，一般各大理工科院校都设有此专业，该专业主要课程涉及：计算机应用、英语、有机化学、物理化学、化工分析、 化工原理、石油加工工程系、化工节能、化工设备、化工安全与环保、精细化工，质量管理。 就业方向：石油、化工、医药、食品等企业生产操作与管理。 ☆工业分析与检验专业： 主要课程：计算机应用、英语、有机化学、无机化学、化工分析、电化学分析、光学分析 、常规仪器分析、化工安全与环保。 就业方向：石油加工、石油化工、精细化工、医药、食品企业和环保部门从事化验分析操作与管理。编辑本段现代以石油化工为基础的三大合成材料 塑料、合成橡胶、合成纤维
基于苯乙烯的用途广泛和需求量的不断提升，近年来世界各国苯乙烯生产发展迅速，并向着大型化发展。下面是我精心推荐的乙烯生产技术论文，希望你能有所感触!
苯乙烯生产技术研究
摘要：苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂(PS)、丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯三元共聚物(ABS)、苯乙烯- 丙烯腈共聚物(SAN)树脂、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶乳(SBR胶乳)、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体SBS等。此外， 还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业， 用途十分广泛。
一、苯乙烯生产工艺介绍
目前，世界上苯乙烯的生产方法有乙苯气相催化脱氢法、环氧丙烷—苯乙烯联产法、乙苯脱氢选择性氧化法、热解汽油抽提蒸馏回收法、乙苯—丙烯共氧法、甲苯甲醇合成法、丁二烯合成法等。其中，常用的方法有3种：催化脱氢法、乙苯脱氢选择性氧化(SMART)法、乙苯—丙烯共氧(POSM)法。下面就重点介绍这三种方法。
1.催化脱氢法
DOW化学公司与BASF公司与1937年联合开发出催化脱氢法，在长期生产中各公司在催化剂、反应器、流程、节能等方面各具特色，典型的如：Fina/Badger法、Monsanto/Lummus/UOP法、DOW法、Cosden/Badger法、CdF法等。其中Monsanto/Lummus/UOP法被世界上生产能力最大的一些苯乙烯装置所采用，与其他方法相比，每吨苯乙烯可节约蒸汽2t，降低生产成本16%。
2.乙苯脱氢选择性氧化法
乙苯氧化脱氢技术采用三段式反应器：一段脱氢反应器中乙苯和水蒸汽在脱氢催化剂层进行脱氢反应，在出口物流中加入定量的空气或氧气与水蒸汽进入二段反应器，二段反应器中装有高选择性氧化催化剂和脱氢催化剂，氧和氢反应产生的热量使反应物流升温，氧全部消耗，烃无损失，二段反应器出口物流进入三段反应器，完成脱氢反应。当脱氢反应温度为620～645℃、压力为～ MPa、蒸汽和乙苯质量比为(1∶1)～(2∶1)时，乙苯转化率为85%，苯乙烯选择性为92 %～96 %。
3.环氧丙烷—苯乙烯(PO/SM)联产法
环氧丙烷一苯乙烯(PO/SM)联产法又称共氧化法， 在130～160℃、～下，乙苯先在液相反应器中用氧气氧化生成乙苯过氧化物，生成的乙苯过氧化物经提浓到l7%后进入环氧化T序，在反应温度为110℃、压力为 MPa条件下，与丙烯发生环氧化反应成环氧丙烷和甲基苄醇。环氧化反应液经过蒸馏得到环氧丙烷，甲基苄醇在260℃、常压条件下脱水生成苯乙烯。反应产物中苯
乙烯与环氧丙烷的质量之比为：1。将乙苯脱氢的吸热和丙烯氧化的放热两个反应结合起来，节省了能量，解决了环氧丙烷生产中的三废处理问题。另外，由于联产装置的投资费用要比单独的环氧丙烷和苯乙烯装置降低25 %，操作费用降低50 %以上，因此采用该法建设大型生产装置时更具竞争优势。该法的不足之处在于受产品市场状况影响较大，且反应复杂，副产物多，投资大，乙苯单耗和装置能耗都要高于乙苯脱氢法工艺。
4.苯乙烯生产工艺国产化进展
华东理工大学开发的乙苯负压脱氢反应器采用轴径向反应器技术和气气快速混合两大关键技术，轴径向反应器是在床层顶部采用催化剂自封式结构、以使径向床的顶部造成轴径向二维流动的新颖径向反应器。与传统的径向反应器相比，这种催化剂自封式结构取消了催化床上部的机械密封区，简化了径向床结构，有效地利用此部分反应器空间中的催化剂，消除催化剂床的滞流区，有利于提高反应转化率，催化剂装卸方便。
二、苯乙烯的毒性机理
虽然苯乙烯具有燃爆性和毒性，但是由于对爆炸危险性的重视，因此很少出现苯乙烯的爆炸事故，而职业中毒却屡见不鲜，因此需对苯乙烯的职业中毒提高警惕。苯乙烯既有急性毒性又有慢性毒性，可对人体多个系统产生损害，虽然其生殖毒性、血液毒性和致癌作用尚不能确定，也应引起高度警惕。
1.对神经系统的影响
苯乙烯具有较强的致神经衰弱作用，苯乙烯大量吸入后可引起中毒性脑病，研究表明，脂质过氧化及神经逆质波动在中毒性脑病中有重要作用。少量苯乙烯吸入仅引起轻微头晕、头痛症状。并且近年国内有研究发现，苯乙烯长期接触组心电图异常率明显高于对照组，以心率失常居多，其中又以窦性心动过缓为主。
2.对消化系统的影响
短时间大量接触高浓度苯乙烯可引起恶心呕吐、腹痛、腹泻等消化道症状。长期接触苯乙烯可引起中毒性肝病，具有起病隐袭的特点。临床上以消化道症状为主，多数为肝肿大，但肝功能检查多为正常。
3.对泌尿生殖系统的影响
长期低浓度接触苯乙烯可引起肾功能损害，主要是通过抑制肾组织中酶的活动，使细胞三羧酸循环和膜吸收转运过程受到干扰，并使近曲小管上皮受损所致，短期接触也可影响肾小球的功能。此外，苯乙烯在体内的主要中间代谢产物苯乙烯-7，8-氧化物(SO)已被研究证明为一种强直接致突变剂。工人接触苯乙烯可引起精液DNA损伤。苯乙烯为高脂溶性的小分子化合物，在体内可经胎盘转运，与宫内的胎儿直接接触，从而对发育中的胚胎产生毒性作用，干扰器官的形成和胎儿的发育。
4.对呼吸系统的影响
一次大量吸入苯乙烯可引起呼吸道腐蚀性损伤，导致中毒性肺水肿。另外，苯乙烯可通过酶系统或呼吸爆发产生自由基、启动生物膜的脂质过氧化、并有炎性介质参与造成肺弥漫性损伤。短时间接触高浓度苯乙烯可引起咳嗽、咽痛等呼吸道刺激症状，长期接触低浓度苯乙烯对作业工人呼吸道有明显的刺激作用，可引起慢性鼻炎、慢性咽炎等。
对于安全专业来说，苯乙烯的生产工艺已经非常成熟，但是我们需要在工艺中找到潜在的危险，尽可能排除或者降低危害程度。
参考文献
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[6]任引津，王世俊，何凤生，等.我国职业中毒临床及科研工作50年进展[J].中华劳动卫生职业病杂志，1999，17 (5)：4～7
[7]任引津，王世俊，何凤生，等.我国职业中毒临床及科研工作50年进展[J].中华劳动卫生职业病杂志，1999，17 (5)：4～7
作者简介：王连生，男，江苏扬州人，生于1960年5月，连云港凤蝶染化有限公司。
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电石炉气在循环经济的综合利用论文
[摘要] 本文简述了电石炉气的特性和利用价值，从电石炉气成分主要为CO和H2(约90%)可以看出，电石炉气可以作为燃料及化工原料来利用。然而简单地将电石炉气作为燃料使用并没有使其价值最大化，而以其为原料发展高附加值的化工产品则更有意义。因此，本文重点介绍了利用密闭电石炉尾气生产碳一化工产品的工艺，并与煤化工中煤造气工艺进行对比，发现以电石炉气为原料的工艺不仅可以全部利用电石炉气中的有效气体成分，还减少了碳的排放量，减轻了对环境的污染，同时可以有效降低碳一化工产品的生产成本和建设投资。
[关键词] 电石炉气；循环经济；碳一
电石是有机化工的基础原料，由它制得的乙炔可生产醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭黑等一系列数千种有机产品。在国内电石行业，无论是全密闭式电石炉、内燃式半密闭电石炉还是开放式电石炉，其尾气一直以来没有得到很好的利用，有的甚至直接放空烧掉，造成了资源的极大浪费。
1电石炉气特性及利用价值
电石炉气特性
使用密闭炉生产电石，每吨电石副产炉气量约400Nm3[1-2]，其典型组成及物理性质如表1所示。从表1可以看出，炉气中含尘量大，具有黏、轻、细、不易捕集等特点；炉气内含微量焦油，它在温度大于225℃时呈气态，在温度小于225℃时容易析出，会使除尘布袋黏结堵塞；炉气本身温度很高，同时含有难以除净的大量粉尘，治理难度比较大，在利用前需要对炉气进行充分的净化处理。
电石炉气利用价值
从电石炉气成分可以看出，炉气中含有大量的CO和H2，是很好的燃料和化工原料，利用好这部分气体可以产生巨大的经济效益和社会效益。以我国2017年电石产量2500万吨计算，副产的电石炉气总量达到100亿Nm3左右，如能全部回收，可得到约75亿Nm3CO和亿Nm3H2。因此，炉气净化利用对实现能源回收利用、降低生产成本、提高经济效益，都具有重要的意义。
2电石炉气在化工中的利用及经济性分析
目前，部分企业的电石炉气只是经过简单处理后，作为燃料烧石灰、烧锅炉等使用，并没有将炉气价值最大化利用。电石炉气的主要成分是CO和H2，在经过深度净化处理后，可利用CO和H2发展后续高附加值化工产品，可用于生产合成氨、甲醇、乙二醇、二甲醚、甲酸钠等较高附加值的化工产品[4]，目前国内已成功建成生产甲酸钠、合成氨、乙二醇的装置，详见表2。
合成氨和甲醇
[3]根据原料气分析以及物料平衡计算，电石尾气中氮气的体积分数约为5%，如单产甲醇，5%的氮气将作为无效气被放空，增加了压缩机的无效功；如单产合成氨，需要向系统中补充氮气，新增制氮装置，增加投资。综合考虑，如果采用以醇-氨联产工艺，即甲醇生产中串入合成氨生产，将炉气中的N2与H2合成氨，避免了合成甲醇过程中排放惰性气体而造成大量有效气体损失。醇-氨联产工艺不仅最大限度地利用了电石炉气，减少了排放量，又创造了经济效益。醇-氨联产工艺的流程示意图1所示。以电石炉气为原料，醇-氨联产工艺有以下几个优点：(1)充分利用了电石炉气中的气体成分，炉气的利用率更高；(2)利用甲醇合成后的尾气副产液氨，既最大限度利用了电石炉气，又创造了经济效益；(3)能耗低，与国内煤头制甲醇工艺相比能耗明显降低；(4)成本低，与国内煤头制甲醇工艺相比成本明显降低。
乙二醇
乙二醇合成气为高纯度的H2(，vol)和CO(99%，vol)，且H2和CO的体积比约为。若以电石炉气作为乙二醇合成气，与以煤为原料相比，省去了煤制气的过程，消耗低，原料成本大幅下降，无疑是一种优于单纯以煤为原料的生产乙二醇的原料路线。以电石炉气为原料合成乙二醇的工艺流程见图2。2中可以看出，电石炉气只需要经过适当的变换及分离制氢后即可作为乙二醇的原料，不需要煤造气过程，可以节省大量的投资，具有良好的经济效益和社会效益。从国内电石炉气的在化工产品上的利用情况来看，新疆天业集团已经取得了成功。新疆天业以电石炉气为原料，采用煤制乙二醇技术，于2011年7月在新疆石河子开工建设了25万吨/年煤制乙二醇项目一期工程，规模为年产5万吨乙二醇。一期工程在2013年1月份建成并成功产出优等品乙二醇，产品纯度均超过国标优等品标准。在一期获得成功的基础上，二期工程20万吨/年乙二醇于2013年5月开工建设，并于2015年9月建成投产。
聚氯乙烯
[4]除了在碳一化工中利用外，在烧碱-PVC生产路线中，电石法PVC有两个重要的化学反应过程：(1)氢气和氯气反应合成氯化氢；(2)氯化氢和乙炔反应合成氯乙烯。在合成氯化氢过程中，为了避免氯化氢中的游离氯含量过高遇乙炔发生爆炸，参加反应的氢气一般过量10%左右。但电解氯化钠时，产生的氯气和氢气量是相同的，这样就需要过量的氢资源。而氯碱企业一般靠生产液氯来平衡氢气的不足，或者采用如水电解制氢或天然气制氢来补充氢气，这样都会带来投资增加和生产成本上升的问题。而从电石炉气成分可知，炉气中除含有体积分数80%左右的CO外，还有体积分数5%~10%的H2，这样可将炉气回收后经过等温变换、变压吸附等工艺分离出H2，用于合成氯化氢，剩余的CO可以继续作为碳一化工的原料来利用。炉气回收利用工艺流程如图3所示。在氯碱行业利润普遍不高的情况下，炉气回收利用不仅降低了电石生产成本，而且为PVC生产提供了氢气，具有显著的经济效益。
炉气回收利用的`经济性分析
采用煤与电石炉气为原料生产乙二醇合成气，主要的成本差异体现在合成气的原料气制备上，因此主要比较煤制合成气成本与电石炉气做为合成气处理成本。比较前提(1)生产相同规格和相同量的合成气(H2+CO)；(2)煤制气按水煤浆气化工艺考虑；(3)电石炉气按项目外供给，按元/Nm3计价；(4)比较范围截至合成气的原料气，即不考虑后续变换、分离等。消耗比较基于的比较前提，对煤制气和电石炉气生产合成气的过程进行计算和分析，得到两种工艺过程原材料消耗和公用工程消耗情况，如表3所示。从表3中明显可以看出，采用电石炉气为原料，原料气直接由电石厂供应，消耗已计入电石生产中，因此对于化工装置来说原料气是已经制备好的；而采用煤气化，在造气环节要增加公用工程消耗和原料煤消耗，对项目所在地的煤资源保证有要求，同时还需要为煤气化配套建设公用工程。成本比较根据表3的消耗情况可知，电石炉气为原料气只需要计算原料电石炉气的成本，实际上电石炉气是电石生产副产品，因而其成本可认为是0。本比较考虑电石炉气从项目外电石厂外购，需按购买价计入原料气成本。成本比较结果见表4。从表4的比较结果来看，采用电石炉气为原料，每1000Nm3合成气成本可降低200元以上，折每吨乙二醇成本下降500元左右，成本降低非常显著。如果电石炉气能够实现内部供给的话，则电石炉气成本可以忽略，合成气成本下降更为可观。投资比较因合成气来源不同，投资差异会比较大。对煤制气与电石炉气两种原料过程进行了投资差异上的比较估算，其比较结果见表5。从表5可以看出，若煤制气投资基准值为0，以93750Nm3/h(可满足30万吨/年乙二醇生产)合成气规模计算，则采用电石炉气为原料一次性投资可减少约亿。
电石规模的影响
虽然电石炉气作为合成气原料，无论从投资上还是运行成本都较煤制气路线要低很多，但要利用好电石炉气还要看电石装置规模的大小。例如，利用电石炉气生产甲酸钠，10万吨/年电石可配套7万吨/年甲酸钠装置；而利用电石炉气生产合成氨、甲醇、乙二醇等高附加值的化工产品，10万吨/年电石仅能配套万吨/年甲醇或合成氨装置。如此小的化工装置很难产生经济效益，相当于利用了电石炉气的资源，但在配套建设的化工装置上多消耗了能源，使电石炉气回收利用的社会、经济、环保、节能效益大打折扣。因此，利用电石炉气必须要考虑电石装置规模。目前从新疆、内蒙等地电石企业来看，规模一般都在60万吨/年以上，如新疆天业电石产能已达到200万吨/年以上，这样的规模可以为化工生产提供足够的原料气。所以，若新建碳一化工项目无充足的电石炉气，可考虑与周边大型电石企业合作，由电石企业向化工企业提供电石炉气，从而实现资源互补，循环利用。
3结论
综合以上分析，利用电石炉气来生产化工产品，无论从一次性投资还是产品成本上都优势明显。电石炉气的开发利用已经引起了越来越多的关注，尤其是在化工领域已经取得了重大突破。电石炉气在碳一化工产品中的应用，目前行业内已经获得了成功，如果逐步推广到更多的化工产品中将会大大降低相关产品成本和投资，节能减排，提高经济效益，是循环经济发展的一大亮点。此外，除了生产电石外，冶金行业中生产铁合金、工业硅、黄磷、刚玉等过程都会产生一氧化碳为主的炉气，且其炉气排放量大约是电石炉气的两倍。如果将电石炉气在化工产品上应用成功的范例，推广到整个冶金行业，将对整个国民经济能源节约、资源利用、环境保护有着重大贡献。
乙炔法生产聚氯乙烯的工艺路线，主要还是用电石作为原料，可以认为乙炔法生产聚氯乙烯就是电石法。这个工艺的路线大致如下：1、焦炭与氧化钙反应生产电石：cao+3c=cac2+co2、电石与水反应生产乙炔：cac2+2h2o=ca(oh)2+c2h2↑3、电解食盐水生产氯气：2nacl+2h2o=2naoh+h2↑+cl2↑4、乙炔和氯化氢反应生成氯乙烯；5、氯乙烯单体聚合生产聚氯乙烯。生产乙炔的方法不只是有电石法，还可以用天然气法，但是目前国内还是用乙炔法的比较多。
氯乙烯的合成:HCL—→HCL缓冲罐—→HCL预冷器+乙炔沙封—→混合器—→石墨冷却器—→多孔过滤器—→预热器—→转化器→除汞器—→冷却器—→水洗组合塔—→碱洗塔—→汽水分离器—→机前冷却器—→单压机—→机后冷却器—→全凝器——→水分离器—→低塔加料槽—→低沸塔—→高沸塔—→成品冷却器—→单体贮槽。包括将乙炔和氯化氢混合后，进入装有氯化汞催化剂的反应器进行反应，在反应中放出的热量被管外的循环冷却剂带走，反应后粗氯乙烯气体经除汞器依次进入水洗塔及碱洗塔，洗去气体中的氯化氢及二氧化碳，碱洗后气体通过干燥塔进行压缩、全凝、液化，得到的液体氯乙烯通过低沸塔及高沸塔除去高沸物和低沸物，得到的精氯乙烯送入储罐。
基于苯乙烯的用途广泛和需求量的不断提升，近年来世界各国苯乙烯生产发展迅速，并向着大型化发展。下面是我精心推荐的乙烯生产技术论文，希望你能有所感触!
苯乙烯生产技术研究
摘要：苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂(PS)、丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯三元共聚物(ABS)、苯乙烯- 丙烯腈共聚物(SAN)树脂、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶乳(SBR胶乳)、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体SBS等。此外， 还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业， 用途十分广泛。
一、苯乙烯生产工艺介绍
目前，世界上苯乙烯的生产方法有乙苯气相催化脱氢法、环氧丙烷—苯乙烯联产法、乙苯脱氢选择性氧化法、热解汽油抽提蒸馏回收法、乙苯—丙烯共氧法、甲苯甲醇合成法、丁二烯合成法等。其中，常用的方法有3种：催化脱氢法、乙苯脱氢选择性氧化(SMART)法、乙苯—丙烯共氧(POSM)法。下面就重点介绍这三种方法。
1.催化脱氢法
DOW化学公司与BASF公司与1937年联合开发出催化脱氢法，在长期生产中各公司在催化剂、反应器、流程、节能等方面各具特色，典型的如：Fina/Badger法、Monsanto/Lummus/UOP法、DOW法、Cosden/Badger法、CdF法等。其中Monsanto/Lummus/UOP法被世界上生产能力最大的一些苯乙烯装置所采用，与其他方法相比，每吨苯乙烯可节约蒸汽2t，降低生产成本16%。
2.乙苯脱氢选择性氧化法
乙苯氧化脱氢技术采用三段式反应器：一段脱氢反应器中乙苯和水蒸汽在脱氢催化剂层进行脱氢反应，在出口物流中加入定量的空气或氧气与水蒸汽进入二段反应器，二段反应器中装有高选择性氧化催化剂和脱氢催化剂，氧和氢反应产生的热量使反应物流升温，氧全部消耗，烃无损失，二段反应器出口物流进入三段反应器，完成脱氢反应。当脱氢反应温度为620～645℃、压力为～ MPa、蒸汽和乙苯质量比为(1∶1)～(2∶1)时，乙苯转化率为85%，苯乙烯选择性为92 %～96 %。
3.环氧丙烷—苯乙烯(PO/SM)联产法
环氧丙烷一苯乙烯(PO/SM)联产法又称共氧化法， 在130～160℃、～下，乙苯先在液相反应器中用氧气氧化生成乙苯过氧化物，生成的乙苯过氧化物经提浓到l7%后进入环氧化T序，在反应温度为110℃、压力为 MPa条件下，与丙烯发生环氧化反应成环氧丙烷和甲基苄醇。环氧化反应液经过蒸馏得到环氧丙烷，甲基苄醇在260℃、常压条件下脱水生成苯乙烯。反应产物中苯
乙烯与环氧丙烷的质量之比为：1。将乙苯脱氢的吸热和丙烯氧化的放热两个反应结合起来，节省了能量，解决了环氧丙烷生产中的三废处理问题。另外，由于联产装置的投资费用要比单独的环氧丙烷和苯乙烯装置降低25 %，操作费用降低50 %以上，因此采用该法建设大型生产装置时更具竞争优势。该法的不足之处在于受产品市场状况影响较大，且反应复杂，副产物多，投资大，乙苯单耗和装置能耗都要高于乙苯脱氢法工艺。
4.苯乙烯生产工艺国产化进展
华东理工大学开发的乙苯负压脱氢反应器采用轴径向反应器技术和气气快速混合两大关键技术，轴径向反应器是在床层顶部采用催化剂自封式结构、以使径向床的顶部造成轴径向二维流动的新颖径向反应器。与传统的径向反应器相比，这种催化剂自封式结构取消了催化床上部的机械密封区，简化了径向床结构，有效地利用此部分反应器空间中的催化剂，消除催化剂床的滞流区，有利于提高反应转化率，催化剂装卸方便。
二、苯乙烯的毒性机理
虽然苯乙烯具有燃爆性和毒性，但是由于对爆炸危险性的重视，因此很少出现苯乙烯的爆炸事故，而职业中毒却屡见不鲜，因此需对苯乙烯的职业中毒提高警惕。苯乙烯既有急性毒性又有慢性毒性，可对人体多个系统产生损害，虽然其生殖毒性、血液毒性和致癌作用尚不能确定，也应引起高度警惕。
1.对神经系统的影响
苯乙烯具有较强的致神经衰弱作用，苯乙烯大量吸入后可引起中毒性脑病，研究表明，脂质过氧化及神经逆质波动在中毒性脑病中有重要作用。少量苯乙烯吸入仅引起轻微头晕、头痛症状。并且近年国内有研究发现，苯乙烯长期接触组心电图异常率明显高于对照组，以心率失常居多，其中又以窦性心动过缓为主。
2.对消化系统的影响
短时间大量接触高浓度苯乙烯可引起恶心呕吐、腹痛、腹泻等消化道症状。长期接触苯乙烯可引起中毒性肝病，具有起病隐袭的特点。临床上以消化道症状为主，多数为肝肿大，但肝功能检查多为正常。
3.对泌尿生殖系统的影响
长期低浓度接触苯乙烯可引起肾功能损害，主要是通过抑制肾组织中酶的活动，使细胞三羧酸循环和膜吸收转运过程受到干扰，并使近曲小管上皮受损所致，短期接触也可影响肾小球的功能。此外，苯乙烯在体内的主要中间代谢产物苯乙烯-7，8-氧化物(SO)已被研究证明为一种强直接致突变剂。工人接触苯乙烯可引起精液DNA损伤。苯乙烯为高脂溶性的小分子化合物，在体内可经胎盘转运，与宫内的胎儿直接接触，从而对发育中的胚胎产生毒性作用，干扰器官的形成和胎儿的发育。
4.对呼吸系统的影响
一次大量吸入苯乙烯可引起呼吸道腐蚀性损伤，导致中毒性肺水肿。另外，苯乙烯可通过酶系统或呼吸爆发产生自由基、启动生物膜的脂质过氧化、并有炎性介质参与造成肺弥漫性损伤。短时间接触高浓度苯乙烯可引起咳嗽、咽痛等呼吸道刺激症状，长期接触低浓度苯乙烯对作业工人呼吸道有明显的刺激作用，可引起慢性鼻炎、慢性咽炎等。
对于安全专业来说，苯乙烯的生产工艺已经非常成熟，但是我们需要在工艺中找到潜在的危险，尽可能排除或者降低危害程度。
参考文献
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[6]任引津，王世俊，何凤生，等.我国职业中毒临床及科研工作50年进展[J].中华劳动卫生职业病杂志，1999，17 (5)：4～7
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作者简介：王连生，男，江苏扬州人，生于1960年5月，连云港凤蝶染化有限公司。
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聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物在塑料领域内有十分广泛的应用，因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物性能，用途也不同。PP有很多有用的性能，但还缺乏固有的韧性，特别是在低于其玻璃化温度的条件下。然而，通过添加冲击改性剂，可以提高其抗冲击性能。 1. PP均聚物 聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，2004年它的全国总产量达到300万吨。它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。 化学和性质 PP是在金属有机有规立构催化剂（Ziegler－Natta型），如δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl或TiCl3-（C2H5)3Al（效率300～900克聚丙烯／克TiCl3）作用下，使丙烯单体在控制的温度和压力条件下合成的。因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的分子结构有三种不同类型的立体化学结构，数量也不一样。这三种结构是指等规聚合物、间规聚合物和无规聚合物。在等规聚丙烯（最常见的商品形式）中，甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能。在前十年期间所用的催化剂技术使非等规异构体的生成达到最少程度，消除了对无价值的无规组分进行分离的必要性，简化了生产步骤。生产聚丙烯的工艺主要有两种：一种是气相法；一种是液体丙烯淤浆法。此外，还有一些老式淤浆工艺装置在运行，它们采用一种液态饱和烃作为反应介质。 比较而言，高密度和低密度聚乙烯都有较高的密度，相当低的熔点和较低的弯曲模量即刚度。这些性能差异导致了最终用途不同。刚度和易定向性使聚丙烯均聚物适合制作各种纤维和用于延展带，而它们较高的耐热性使它们能用于制作硬的高压容器和器具及汽车的模塑部件。 影响聚丙烯均聚物的加工性能和物理性能的主要因素包括：分子量（通常用流速表示）；分子量分布（简称MWD）；有规立构性和助剂。聚丙烯平均分子量范围从约200 000到 600 000。分子量分布通常用聚合物的重均分子量（）与数均分子量（）的比值表示， 。该式又称为多分散性指数。 一个聚合物的分子量分布对它的加工性能和最终使用性能有举足轻重的影响。这是因为熔融态的聚丙烯对剪切敏感，即当施加的压力升高时，其表观粘度降低。分子量分布范围宽的聚丙烯比分布窄的更对剪切敏感，因而具有宽范围分子量分布的材料在注塑过程中更易于加工。某些特定的用途，特别是纤维，则要求窄范围的分子量分布。分子量分布与催化剂体系和聚合反应工艺都有关系。常用过氧化物在反应器后面的挤压过程进行化学裂解，使分子量分布范围变窄。这一过程称为控制流变学（CR）过程。 与聚乙烯相比较，等规聚丙烯其独特的分子结构及螺旋状晶体导致其分子链更易受光和热而氧化降解。在通常的加工和最终使用条件下，聚丙烯要经受无规的断链作用，导致分子量降低和流速升高。所有的商品级聚丙烯都含有稳定剂，以便在加工时保护材料，提供令人满意的最终使用性能。对于特别的用途，除了加抗氧剂和紫外线抑制剂外，还须加其它添加剂。例如：在薄膜配方中加入润滑剂和防粘剂，以减少摩擦系数并防止薄膜自身粘连。在包装材料中添加抗静电以消除静电荷。为了提高透明度或缩短模型周期，则需用成核剂。均聚物树脂通常按流速和最终用途分类。流速取决于平均分子量和分子量分布两者。某些特殊用途要求流速高达400分克／分钟，而普通商品均聚物的流速则在分克／分钟的范围以内。流速通常是确定加工特性最主要的因素。 加工和应用 聚丙烯极好的流动性能和宽范围的流速，以及其它独特的聚合物特性相结合，使它具有优异的加工性能。较低的流速能满足挤压带、带状长丝和单丝等的加工要求，还能使成品有抗张强度和低延伸性，同时保持足够的横向完整性，使卷丝机导向装置上的劈裂和粉尘飞扬的情况达到最低程度。为了抵消它们特有的低横向强度和断裂倾向（原纤化），定向程度更高的薄膜到纤维产品，如：粗纤度纺织品、细绳和绳子，通常要求流速在7～20的范围内。含有发泡剂的装饰带条产品是由流速接近于10的聚丙烯挤压而成的，这样才能使熔体强度和定向能力达到适当的均衡。这种聚合物经中等程度的定向，能产生光滑的类似缎于一样的表面效果，产品有足够的横向强度可以延缓断裂。非织布和多丝产品的挤压需要一种低粘度、自由流动的材料，因此，流速极高的聚丙烯用于这些用途。 浇铸PP薄膜大量用于绘图艺术品方面。另外，薄膜可以双轴取向和热变定，使具有极好的机械性能和热性能，应用于各种性能层合材料和包装材料方面。使用管式水冷激工艺可以把PP加工成共挤出吹制薄膜以及单层薄膜。热成型用的挤塑片材要求使用低流速配方的材料，使具有足够的熔体强度。当使用PP挤塑型材时，较低的流速加工性能总是要好些。型材挤压通常限于较小的截面以便能用水急冷保证产品具有足够的韧度。PP还可以挤塑成管状产品，如饮料吸管和饮用水管。PP在线缆涂层方面也有用途。 在用量方面仅次于挤塑的注塑加工很适应聚丙烯的特性。PP良好的流动性能和强韧机械特性，被利用来生产许多种不同类型的具有内在的强韧机械性能的产品。良好的加工性能与极好的抗应力断裂性能产生了优良的模塑成型的密封罩。一般而言，低流速配方材料用于生产厚壁产品和那些要求韧性的产品。高流速的材料用于生产薄壁部件和要求快速加工的产品。 市场 PP均聚物可使用各种加工工艺，生产范围很宽的产品。 挤塑制品是消耗PP的最大市场，而纺织纤维和单丝又是其中最大的部分。长期以来，PP一直是制造纤维的主要原料，这是因为它的着色能力、耐磨损、耐化学品性能以及有利的经济条件。定向和非定向薄膜占据挤塑制品市场的第二大份额，并且是继续保持增长的领域。 接下来，注塑品是PP均聚物的第二大市场，包括容器、密封器、汽车方面的应用、家庭用品、玩具及其它许多消费品和工业方面的最终用途。许多吹塑容器选用聚丙烯，是因为它的良好的隔潮性能和足够的清沏度。鉴于对未来塑料制品的新需求，PP均聚物将继续保持增长。良好的经济方面的条件、良好的机械性能以及重量轻、着色能力强和易于加工等特性，将使PP继续成为本世纪众多应用领域的首选材料。 2.抗冲击型PP共聚物 PP有很多有用的性能，但还缺乏固有的韧性，特别是在低于其玻璃化温度的条件下.然而，通过添加冲击改性剂，可以提高其抗冲击性能。传统改良性为弹性体，通常为乙丙橡胶。普遍认为，遍布于半结晶态聚丙烯基体内的橡胶粒子，能在界面上形成许多应力集中点，防止局部形变，和断裂扩展。抗冲击改性剂一直是在共混时添加进去的，最近，弹性体组分的现场合成已经具有商业重要性。而且，正在宣传用一种新系列的冲击改性剂来代替乙丙橡胶，即Flexomer聚烯烃、Exact塑弹体和Insite聚合物。这些都是烯烃聚合物，它们填补了极低密度聚乙烯和传统乙丙弹性体之间的空白。 化学和性能 等规PP均聚物，是在Ziegler-Natta催化剂体系催化下，由丙烯聚合而成的。乙丙橡胶组分在一系列反应器中合成的，或是预先购买，然后在挤压机内与PP均聚物共混。生成的抗冲击聚丙烯经粒化后出售。现场生产的抗冲击PP共聚物，可以通过选用合适的催化剂组成及反应器条件，来精确地控制其重要的性能。催化剂组成和反应器条件决定基体树脂的结晶度、橡胶组分的组成和数量及总体分子量分布。 抗冲击PP是最轻的热塑性塑料之一，其密度低于1，每磅产品的价格低于PET、PBT、高抗冲击聚苯乙烯和ABS。按比容计，抗冲击PP的单位体积成本低于上述那些树脂和聚氯乙烯（PVC）。仅有HDPE在这方面堪与匹敌。抗冲击型PP通常在适中的温度下加工，范围为350～550°F。抗冲击聚丙烯共聚物具有广谱的熔体流动速率，通常范围为从小于1到约30。具有最高熔体流动速率的树脂，通常是由熔体流动速率较低的材料“减粘裂化”制得。也就是对从反应器出来后的材料进行一步反应，降低平均分子量，从而制得熔体流速更高的产品。抗冲击聚丙烯共聚物对化学品和环境应力断裂有很高的抵抗力。经处理后，材料可具备优良的悬臂梁式冲击强度和较低的加纳尔冲击性能。悬臂梁式冲击强度范围在到大于15英尺·磅／英寸；在-40°F下，加纳尔冲击强度范围为15到300英寸·磅以上。 橡胶组分为聚丙烯提供了冲击强度，却使抗冲击聚丙烯相对于均聚物而言，降低了刚度和热变形温度。加填料的抗冲击聚丙烯共聚物能够忍受更高的温度而不变形。填料一般为玻璃纤维。云母、滑石和碳酸钙。这些聚合物的最终用户应该知道对每一种规格的产品，在不同的熔化强度、熔体流速、刚度和热变形温度之间需作出权衡。 用途 抗冲击聚丙烯的主要商业用途是用在汽车、家用品、器具中的注塑件。它的抗冲击能力、低密度、着色能力和加工性能使它成为理想的材料。具有较高熔体流速的中等抗冲击树脂品级有较高的流动性能，这个特点在注塑大型部件如：汽车面板时特别有用。 高抗冲击能力具有较低熔体流速的树脂（一般小于2），可以转化成抗穿刺性极好的薄膜，这种薄膜的抗冲击能力和耐蒸汽杀菌能力，适合做一次性医疗废品袋。挤压片材可以用热成型法加工成大而厚的部件，如：汽车工业中的护板和汽车车尾行李箱衬里。弹性体组分改良聚丙烯抗冲击性能的机理，在材料受冲击时，可诱导应力白化。大多数用途是以弹性组分在聚丙烯基体中的分散度为基础的。基于与此相反的概念，正在开发新型的保险杠。其结果是形成了一个分子复合结构。 注释 聚丙烯 丙烯的聚合物 英文名称polypropylene缩写PP均聚物 由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。 高分子 高分子就是那些分子量特别大的物质。常见的分子,我们称它们为小分子,一般由几个或几十个原子组成，分子量也在几十到几百之间。如水分子的分子量为18、二氧化硫的分子量是44。高分子则不同，它的分子量至少要大于1万。高分子物质的分子一般由几千、几万甚至几十万个原子组成，它的分子量也就是几万、几十万、甚至以亿来计算。高分子的“高”就是指它的分子量高。 聚合物 高分子分为天然高分子和人工合成高分子，天然橡胶，棉花等都属于天然高分子。人工合成高分子主要包括：化学纤维、合成橡胶和合成树脂(塑料)，也称为三大合成材料。此外，大多数涂料和粘合剂的主要成分也是人工合成高分子。人工合成高分子又被称为聚合物(Polymer)。 如：聚丙烯、聚乙烯等。 共聚物 两种或两种以上的单体或单体与聚合物间进行的聚合称为共聚，共聚得到的产物即为共聚物。分嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物、有规共聚物等。
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聚氯乙烯最大的特性和应用是，pvc既可以做成硬制品，也可以做成软制品。硬PVC可以挤出，可以注塑，强度，韧性都是可以调整的，可以代替很多工程塑料。软PVC可以做的很软，也是可以做成热塑性弹性体，类似橡胶的感觉。
1. 年产10万吨苯乙烯工艺初步设计 简介：(论文字数:13923,页数:46) 2. 亚硫酸生产工艺设计(1万吨年) 简介：(论文字数:12614,页数:43) 3. 乙醛生产工艺设计（8万吨／年） 简介：(论文字数:15666,页数:49) 4. 膜法除硝中淡盐水的预处理 简介：(论文字数:13025,页数:38) 5. 硫铁矿制硫酸工艺初步设计 简介：(论文字数:15149,页数:62) 6. 年产十万吨PVC中HCl工序的工艺设计 简介：(论文字数:14873,页数:34) 7. 年产10万吨乙炔洁净工艺设计 简介：(论文字数:13187,页数:34) 8. 年产10万吨乙炔工艺设计 简介：(论文字数:13024,页数:33) 9. 20万吨聚氯乙烯生产工艺 简介：(论文字数:19390,页数:44) 10. 脉冲激光沉积法（PLD）制备非晶态BZN薄膜的研究 简介：(论文字数:17096,页数:40) 11. 恒顺达生物能源有限公司安全评价报告 简介：(论文字数:13199,页数:31) 12. 克酮酸的合成研究 简介：(论文字数:8603,页数:23 ) 13. 全膜法工艺在热电厂锅炉补给水系统中的应用及研究 简介：(论文字数:13367,页数:26) 14. 100Kt/a硝基氯苯装置TPS系统工程设计 简介：(论文字数:21679,页数:57) 15. 新井设计 简介：(论文字数:34465,页数:78) 16. 五龙矿 新井采区设计 简介：(论文字数:20446,页数:42) 17. 年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计 简介：(论文字数:10346,页数:37) 18. 高聚物/碳纳米管复合材料研究进展 简介：(论文字数:6289,页数:16 ) 19. 木粉含量对PVC/木粉复合材料性能的影响 简介：(论文字数:5040,页数:11 ) 20. 喜树发根培养及培养基中次生代谢产物的研究 简介：(论文字数:14476,页数:29) 21. 虾下脚料制备多功能叶面肥的研究 简介：(论文字数:12168,页数:25) 22. 缩合型有机硅电子灌封材料交联体系研究 简介：(论文字数:20114,页数:40) 23. 棉籽蛋白接枝丙烯酸高吸水性树脂合成与性能研究 简介：(论文字数:19997,页数:35) 24. 酶法双甘酯的制备 简介：(论文字数:19829,页数:36) 25. 硅酸锆的提纯毕业论文 简介：(论文字数:12630,页数:27) 26. 腐植酸钾/凹凸棒/聚丙烯酸复合吸水树脂的合成及性能研究 简介：(论文字数:31673,页数:49) 27. 羟基磷灰石的制备及对4-硝基苯酚吸附性能的研究 简介：(论文字数:20776 页数:43) 28. 铝合金阳极氧化及封闭处理 简介：(论文字数:25561,页数:51) 29. 贝氏体白口耐磨铸铁磨球的研究 简介：(正文字数:16247,页数:39) 30. 80KW等离子喷涂设备的调试与工艺试验 简介：(正文字数:18733,页数:37) 31. 2800NM3/h高温旋风除尘器开发设计 简介：(正文字数:14802,页数:58) 32. 玻纤增强材料注塑成型工艺特点的研究 简介：(论文字数:6984,页数:13 ) 33. 年处理30万吨铜选矿厂设计 简介：(论文字数:14063,页数:50) 34. 年处理60万吨铁选厂毕业设计 简介：(论文字数:13536,页数:54) 35. 广东省韶关市大宝山铜铁矿井下开采设计 简介：(论文字数:53605页数:140) 36. 日处理1750吨铅锌选矿厂设计 简介：(字数:37308,页数:89) 37. 6000t/a聚氯乙烯乙炔工段初步工艺设计 简介：(字数:26743,页数:61) 38. 年产50万吨焦炉鼓冷工段工艺设计 简介：(字数:33226,页数:49) 39. 年产25万吨合成氨铜洗工段工艺设计 简介：(字数:23904,页数:55) 40. PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计 简介：(字数:17463,页数:53) 41. PX装置异构化单元脱庚烷塔自动控制系统设计 简介：(字数:22340,页数:54) 42. 金属纳米催化剂的制备及其对环己烷氧化性能的影响 简介：(字数:三万,页数:66 ) 43. 高温高压条件下浆态鼓泡床气液传质特性的研究 简介：(字数:25168.页数:60) 44. 新型纳米电子材料的特性、发展及应用 简介：(字数:8679.页数:10 ) 45. 发达国家安全生产监督管理体制的研究 简介：(字数:17272,页数:22) 46. 工伤保险与事故预防 简介：(字数:15867,页数:20) 47. 氯气生产与储存过程中危险性分析及其预防 简介：(字数:13643,页数:23) 48. 无公害农产品的发展与检测 简介：(字数:9767,页数:16 ) 49. 环氧乙烷工业设计 简介：(字数:20472,页数:67) 50. 年产21000吨乙醇水精馏装置工艺设计 简介：(字数:13464.页数:56) 51. 年产26000吨乙醇精馏装置设计 简介：(论文字数:10089,页数:55) 52. 高层大厦首层至屋面消防给水工程设计 简介：(论文字数:14582,页数:38) 53. 某市航空发动机组试车车间噪声控制设计 简介：(论文字数:11156,页数:36) 54. 一株源于厌氧除磷反应器NL菌的鉴定及活性研究 简介：(论文字数:12064,页数:28) 55. 一株新的短程反硝化聚磷菌的鉴定及活性研究 简介：(论文字数:10316,页数:30) 56. 广州地区酸雨特征及其与气象条件的关系 简介：(论文字数:9031,页数:19 ) 57. 超声协同硝酸提取城市污泥重金属的研究 简介：(论文字数:10981,页数:27) 58. 脱氨剂和铁碳法处理稀土废水氨氮的研究 简介：(论文字数:8209.页数:21 ) 59. 稀土超磁致伸缩材料扬声器研制 简介：(论文字数:19332,页数:29) 60. 纳米氧化铋的发展 简介：(论文字数:18508,页数:39) 61. 海泡石TiO2光敏催化剂的制备及其研究 简介：(论文字数:15350,页数:35) 62. 超磁致伸缩复合材料的制备 简介：(论文字数:22379,页数:35) 63. 钙钛矿型无铅压电陶瓷的制备和性能研究毕业论文 简介：(论文字数:35682,页数:58) 64. APCVD法在硅基板上制备硅化钛纳米线 简介：(论文字数:18638,页数:36) 65. 浅层地热能在热水系统中的利用初探及其工程设计 简介：(论文字数:34502,页数:58) 66. 输配管网的软件开发 简介：(论文字数:24729,页数:59) 67.乙二醇乙醚乙酸酯的合成及分析 (字数:17018,页数:35) 68.四(m-氯苯基)卟啉及其锰络合物的合成 (字数:15464,页数:36)
聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。有悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法和微悬浮聚合法，以悬浮聚合法为主，约占PVC总产量的80％左右。单体的来源：乙烯法、石油法和电石法。我国的方法：主要还是电石法。（1）悬浮聚合法 使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发剂则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后，物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜，水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。特点是，反应器内有大量水，物料粘度低，容易传热和控制；聚合后只需经过简单的分离、 洗涤 、干燥等工序，即得树脂产品，可直接用于成型加工；产品较纯净、均匀。（2）乳液聚合法 最早的工业生产 PVC的一种方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯单体外，还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂，使单体分散于水相中而成乳液状，以水溶性过硫酸钾或过硫 酸铵为引发剂，还可以采用“氧化-还原”引发体系，聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂，十二烷基硫醇作调节剂，碳酸氢钠作缓冲剂的。聚 合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。聚合产物为乳胶状，乳液粒径～2μm，可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短，较 易控制，得到的树脂分子量高，聚合度较均匀，适用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸渍制品。（3）本体聚合法 聚合装置比较特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h，生成种子粒子，这时转化率 达8％～10％，然后流入第二段聚合釜中，补加与预聚物等量的单体，继续聚合。待转化率达85％～90％，排出残余单体，再经粉碎、过筛即得成品。树脂的 粒径与粒形由搅拌速度控制，反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单，产品质量好，生产成本也较低。二、氯乙烯单体的生产1．乙炔的生产： 乙炔的生产原料是电石，它的运输和使用必须符合“GB 10665-89”标准，使用前需要检测，电石的批次检测和采样按照国标“GB/T-6678-2003”规定来做，在使用过程中数以 安全，不要溅到身上。电石的破碎，一般采用100-300mm大的电石或者整块电石，在进入粉碎机时的合理粒径为25-50mm，经过破碎后的合理粒径可以达到25-50mm，另外，注意，进入破碎机的电石温度应该在130。C以下，进入发生器的温度也应该小于80。C，否则对系统不安全。电石的除尘也要符合环保部门的相关标准，在这些问题都解决以后。乙炔的发生，如下方程式：CaC2+2H2O=Ca（OH）2+C¬2H2+130 kj/mol但也会产生很多副反应，产生杂质：CaO + H2O → Ca（OH）2CaS + 2H2O → Ca（OH）2 + H2S↑Ca3N2 + 6H2O → 3Ca（OH）2 + 2NH3↑Ca2Si + 4H2O → 2Ca(OH)2 + SiH4↑Ca3As3 + 6H2O → 3Ca（OH）2 + 2AsH3↑Ca3P2 + 6H2O → 3Ca（OH）2 + 2PH3↑乙炔的净化，发生器产生的粗乙炔气，由发生器顶部引出，经水洗塔喷淋洗涤、再经正水封进入冷却塔，在冷却塔内部，乙炔气体从底部进顶部出，冷却水或从废次钠从顶部进入从底部出去，气液两相在塔内填料表面逆流接触，交换热量并且进一步的进行洗涤。从冷却塔来的乙炔气，在保证乙炔气柜到一定的高度时，进入水泵加压后，再进入两台串联的清洗塔，与含有有效氯的次氯酸钠溶液逆流进行逆流直接接触反应，除去粗乙炔气中的S、P等有害杂质。清净二塔主要除去乙炔中的饱和水分，使得纯度达到。不含S、P。[3]2.乙烯氧氯化法制取氯乙烯（1）乙烯氧氯化反应： 直接氯化：C2H4 +Cl2 → C2H4Cl2 （FeCl3作为催化剂）氧氯化 ：C2H4 + 2HCl + 1/2O2 → C2H4Cl2 + H2O +263 Kj（CuCl2做催化剂） 副反应：C2H4Cl2 + Cl2 → C2H3Cl3 +HClC2H4 + HCl → C2H5ClC2H4 + 2O2 → 2CO + 2H2OC2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2OC2H4 + 3HCl + O2 → C2H3Cl3 + 2H2O（2）二氯乙烷的裂解： 方程式如下：C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl – 也存在副反应，注意副反应。 (3)乙烯氧氯化法工艺流程：共分为五个单元，直接氯化单元、氧氯化单元、二氯乙烷精制单元、二氯乙烷裂解单元和氯乙烯精制单元。 氧氯化单元,主要在流化床反应器上，首先将直接氯化单元含有乙烯的尾气和本单元的部分冷凝气体汇合经过补充新鲜的乙烯气后预热后，再按比，乙烯：氯化氢：氧气：惰性气体= ：的比例进料，生成二氯乙烷。 二氯乙烷精制单元，主要用低沸塔，目的是清除EDC中的低沸物，清除低沸物后再送入高沸塔除去高沸物，最后再送入二氯乙烷的回收塔，回收二氯乙烷。 二氯乙烷裂解单元，主要将二氯乙烷送入裂解炉中，反应后，再进入急冷塔，大约会有40%原料的EDC组成的循环液，直接喷淋避免副反应，冷热交换后进入下一个工段。 氯乙烯精制单元，二氯乙烷裂解后，生成氯乙烯和氯化氢，转化率为大约55%，所以又大量为转化的原料。本套设备用的是改进的二塔流程设计。保留原来的氯化氢塔和氯乙烯塔，物料通过两个塔后，只有少量的HCl，进入液碱洗涤器和固碱干燥塔后进入到氯乙烯成品罐中。 采用二塔工艺减少了设备的维修费用，操作方便，运行费用很低，并且节约了部分的蒸汽，降低了成本，因此本套设备采用二塔工艺流程来精制氯乙烯。[4] 3.氯乙烯的悬浮聚合主要原材料有，去离子水，氯乙烯单体，引发剂构成。悬其中去离子水的质量直接影响到聚合的质量，水的硬度过高会影响材料的绝缘性和稳定性，水中阳离子（氯根）如果过高，会影响聚乙烯醇的分散体系易使树脂的颗粒变粗，影响产品的形态，PH也会影响，过高会是聚乙烯醇分解：表1去离子水的规格项目 规格 项目 规格导电率/μΩ ≤ SiO2/（mg/kg） ≤值 SO¬¬3/(mg/kg) 0氧含量/（mg/kg） ≤ 氯/（mg/kg） 0硬度，H 0 蒸发残留物/(mg/kg) 0氯乙烯单体也有要求见下表表2氯乙烯单体的规格组分 含量 组分 含量VCM纯度 ≥ 乙炔 ≤异丁烷 ≤2 HCL ≤1氯乙烷 ≤5 水 ≤60 VCM的杂质对合成的影响：1，炔类的影响，在VC自由基聚合中能与链发生反应，形成稳定的p-Π共轭体系，对集合有很大的影响。2，高废物也会对气产生影响，会粘连在反应釜上，不利。 悬浮聚合有以下几个步骤：聚合，分离出去氯乙烯单体，离心除去水合干燥。VCM（氯乙烯） 图2 悬浮聚合的主要流程将去离子水加入聚合釜内,并将聚合配方的助剂如分散剂、缓冲剂等加入釜内搅拌,然后加入引发剂,密封聚合釜,抽除釜内空气,必要时用氮气替换,使釜内残留氧含量降至最低,最后加入氯乙烯单体VCM,然后通过反应釜夹套中的过热水加热,将釜温升至预定温度并进行聚合。这些聚合反应热通过3种方式散热,但是根据反应釜大小,3种途径可以只利用其中一种或两种方式散热: 1)釜夹套冷却水，2)釜内冷水管，3)釜顶冷凝器等。要严格操作技术,始终保持预定反应温度,以保证氯乙烯产品质量。如果釜内聚合反应放热不足或失控造成温度过高不下时,釜内饱和蒸汽压也将大大超过反应釜的操作压力甚至设计压力,从而造成聚合釜的物理破坏。对此在制造聚合釜时对温度及压力的设计留有充分的余量,防止物理爆破酿成的灾难性后果。聚合反应的温度、压力的失控事故常常发生在反应的前中期,即VCM聚合为PVC的转化率小于70%时单体富相存在,才会发生上述温度。压力超高VCM转化率大于70%时,单体富相消失时,压力稳步降低。气提反应，用于清除氯乙烯单体，可以达到小于1×10-6的水平。最有效的气体方法包括蒸汽气提塔的使用。首先，反应器中的东西吹到集料箱和卸料箱中，单体的回收压力就与大气压相近，回收单体到达这个程度会导致PVC粒子变硬，因为有许多塑化作用的单体都被除去了，这有助于粒子粘合。氯乙烯和一些水从顶部除去，气体后从底部除去。过滤，通过离心机过滤，注意要用转鼓式离心过滤机。干燥和筛选，也要注意在聚氯乙烯干燥前温度不能高于100。C。4．催化剂选择：合成催化剂采用高汞为催化剂（HgCl2） 由于聚氯乙烯的熔融温度接近分解温度，因此成型困难。需要加入稳定剂来提高分解温度，使之易于成型加工。聚氯乙烯塑料的成型温度范围较窄，通常控制在150~1800C之间，聚氯乙烯塑料常采用一般热塑料的成型方法。例如挤出、注射、压延、吹塑、压制、铸塑及热成型等方法。聚氯乙烯是一种性能良好，价格便宜，用途广泛的塑料。它的主要缺点是热稳定性不好，易老化，搞冲击强度低，耐寒性不佳和加工性能差。提高聚氯乙烯塑料性能的主要途径，是寻找合适的稳定剂、增塑剂、填充剂等助剂进行合理配制，但更有效的方法是通过共聚和共混进行改性。 共聚合一般有两种情况： 1、氯乙烯与其它单体共聚，在聚氯乙烯主链上引入其它单体基团。目前主要的共聚物有氯乙烯—醋酸乙烯、氯乙烯-丙烯酸酯等共聚物。这些共聚物成型温度较低，加工性能较好。此外，还具有一些特殊性能，能满足使用上的需要。 2、在聚氯乙烯侧连上引入异种单体基团或在异种聚合物侧连上引氯乙烯链的接枝共聚反应，例如乙烯-醋酸乙烯接枝的共聚物（EVA-VC），控制接坛氯乙烯部分的数量和聚合度，可制得从硬质到软质的接枝共聚物，改进其抗冲击性能，低温脆性、耐候性加工性能等。共混法聚氯乙烯与其它聚合物共混，可制得兼有两者特性的共混物。上前为改进硬质聚氯乙烯共聚的流动性、抗冲击性能等常用与聚氯乙烯共聚物有：ABS、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共混的聚合物（MBS），氯化聚乙烯（CPE）。为了改进软质聚氯乙烯在使用过程中增塑剂的挥发、迁移、抽出等，常用的共聚物有：丁腈橡胶、氧化聚乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯-氧乙烯共聚物等。此外，聚氯乙烯还可以通过氯化，闻联和增强等方法改进其性能。
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刘学鹏1，2 张明昌1
（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）
摘 要 化学交联聚乙烯醇（PVA）通过在滤饼和过滤介质交界面形成均匀、致密的交联PVA固体膜，改变了滤饼渗透率，起着控制失水的主要作用。本文讨论了目前广泛应用的两类化学交联聚乙烯醇降失水剂的作用机理和性能，并从分子角度提出对PVA进行进一步改性、提高其耐高温性能的途径。
关键词 聚乙烯醇 降失水剂 合成 油井水泥 水泥外加剂
Study on the Way to Improve the Temperature-InsistantSubstantially of the Polyvinyl Alcohol Fluid-Loss Additive
LIU Xuepeng1，2，ZHANG Mingchang1
（ Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101，China； of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）
Abstract The main factors in FL reduction by chemically crosslinked polyvinyl alcohol（PVA）is the reduction in filter cake permeability：a tough，monolithic and compact polymer film is formed on the filter membrane surface under the filter this paper，the mechanism and properties of two kinds of chemically crosslinked polyvinyl alcohol（PVA）were PVA was further modified from the molecular level， and the high temperature resistance property was enhanced could be used next to 150℃as the fluid-loss additive for oil well cement.
Key words polyvinyl alcohol；fluid-loss additive；synthetic；oil cement；cement additive
油井水泥降失水剂是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆适当水灰比的材料。它是油井水泥外加剂中最重要的一类外加剂，其使用直接关系到固井施工的成败和油井寿命、产能等一系列问题。聚乙烯醇（PVA）降失水剂较其他剂型具有价格适中、对缓凝时间和抗压强度影响小，且有一定的成膜防气窜作用等优点，有很好的应用前景［1］。
通常未改性的PVA降失水效率低，加量大，只能用于50℃以下的地层［1］。目前，在固井施工中广泛使用的PVA降失水剂绝大多数是化学交联改性产品，其最高使用温度也提升到70～120℃之间［2～5］。这种化学改性PVA在应用过程中能形成具有一定强度的空间网状结构，束缚自由水的流动，同时还能与界面形成一层致密的具有防气窜作用的低渗透膜进一步降低失水［5］。
随着石油勘探开发事业向深井、超深井方面发展，更高的井底温度给固井工程带来更大的挑战。如何以化学手段，从分子角度对PVA进行改性，进一步提高其使用温度，对于固井作业具有重要意义。本文在调研PVA降失水机理的基础上，探讨了有效提高PVA降失水性能的途径。
1 PVA及其降失水机理
PVA结构
聚乙烯醇（PVA）是由聚醋酸乙烯水解而得的白色、粉末状树脂。图1是PVA分子的结构片段，其分子包含大量羟基（—OH）结构和少量未水解的羧甲基（—COCH3）。常见的PVA可按分子量与水解度的不同分为许多种型号，按分子量分为300、500、1200、1700、2200、2400等；据水解度分为99％水解度（完全水解型）、88％水解度、78％水解度，水解度更低的也有，但不常见。国内产品的标示是前两位分子量，后两位水解度，如1788、1799等。
图1 PVA分子结构片段
PVA的化学结构稳定，10％热分解温度大于200℃，在高温碱性溶液中化学结构十分稳定。抗钙、镁离子的能力强，属于非离子聚合物，对水泥浆凝结时间影响小，且价格适中，适合作为开发耐高温固井水泥降失水剂原料或组分［1］。
PVA降失水机理
降失水剂发挥作用主要通过3个方面：一是增加滤液黏度，增加自由水的运动阻力；二是调整泥饼中的颗粒粒度配比，控制细粒子流失，使滤饼更加致密，降低渗透率；三是改变水泥颗粒表面的电性质，增加滤饼毛细孔的润湿性能［1］。
研究表明，滤液黏度的增加并不是PVA降低失水性能的主要原因。PVA在滤饼与过滤介质的交界处是否能形成致密的耐温聚合物膜才是降低滤饼渗透率、减少失水的主要原因［1，5］。使用未交联的PVA时，尽管PVA在室温下就能通过羟基（—OH）在分子内和分子间形成氢键，但是这种氢键易破裂，机械力学性能比较差［1］，因此在滤饼与过滤介质的交界处不形成薄膜，降失水能力差。这也是未改性的PVA降失水效率低的原因。如何形成交界处的低渗透薄膜，并使得其能够耐高温，成为提高PVA降失水剂性能的关键。目前的各种化学交联方法就是针对这一主要因素进行的。
2 化学交联改性PVA降失水剂
以化学手段，从分子角度对PVA进行改性，提高其使用温度的研究，国外始于20世纪80～90年代［6，7］。国内这方面的研究工作也在近些年有了很大的进展［1～3］，相关产品也被广泛应用。其主要途径分为两个方面：一是硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐交联改性［5，6，8～12］；二是戊二醛交联改性［1～4，7，13，14］。这两种改性方法的主要目的均是使其能够在交界处形成低渗透耐温薄膜。
硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐交联改性
最早用于生成和强化PVA降失水剂滤饼与过滤介质交界处的低渗透薄膜的方法是用线型PVA与一定比例的硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐等凝胶剂共混。PVA和硼酸等在水泥浆中接触发生络合结构，在碱性条件下进一步增强这种络合结构，如图2所示。美国早在1990年就有这方面的专利报道［6］，而对于其络合机理也有研究［12］。近些年，国内在这方面的研究应用也已经十分成熟［11］。
图2 PVA与硼酸的络合反应
共混交联PVA通过分子与凝胶剂分子在过滤介质表面相互接触、粘结形成低渗透性凝胶膜来降低失水，将失水性能大幅度提高。但是这种产品有一定应用局限性，在小于40℃时，难形成均匀络合物膜，大于95℃时络合物膜又易分解，不能作为耐高温降失水剂［1］。
戊二醛交联改性
针对共混交联形成聚合物膜不稳定的问题，又出现了采用戊二醛化学交联方法增加聚合物膜强度的方法（图3）。国外在1994年就有这方面的专利报道［7］，而对于其交联机理也有研究［13］。国内近年也做了相关研究［1，3］，并有相关应用专利申请［2］。
戊二醛化学交联PVA，也是通过在滤饼与过滤介质的交界面处形成聚合物膜来控制失水的。但是这种化学交联较硼酸等的共混交联更为稳定，使得富含羟基的化学交联PVA胶粒更易于在过滤交界处聚集，形成彼此相互粘结的连续整体［1］，进而促进形成均匀的固体薄膜，研究指出，在滤饼中聚集的化学交联PVA胶粒同样可以生成不连续的固体膜。这使得戊二醛化学交联的PVA的使用温度能达到120℃。当温度进一步升高超过120℃时，PVA胶粒和形成的固体薄膜将逐渐溶解，低渗透性凝胶膜逐渐消失，失水量会突然增加。
图3 PVA与戊二醛的络合反应
提高PVA降失水剂抗温性能的途径
化学交联法表明，针对PVA分子结构进行化学改性，能够提高其作为降失水剂的耐温性能，并使其最高使用温度达到120℃。目前，这也是PVA类降失水剂单独使用时所能适用的最高使用温度。如前所述，PVA的化学结构稳定，10％热分解温度大于200℃，能否进一步提高其使用温度？
近期，德国慕尼黑工业大学的Plank等［15］对PVA的降失水机理进行了细致而深入的研究，并给出了提高PVA降失水剂性能的建议。归纳为三点：一，提高PVA分子高温时在颗粒表面的附着力；二，增加抗温封堵粒子；三，采用高分子量、水解度的PVA原料。这与国内陈涓等［1］的早期研究结论一致，其目的就是促进形成均匀的固体薄膜，并增加它的抗温能力。针对上述研究结果，对PVA进行进一步改性开发，可以得到具有良好降失水性能的PVA抗温产品。
乙二醛、戊二醛交联
采用乙二醛、戊二醛混合交联，优化合成路线，得到抗温成膜PVA降失水剂。运用前文所述的二醛交联法，优化物料加量及反应路线，能进一步提升抗温降失水能力到125℃。超过该温度，所形成的低渗膜也将逐渐溶解，水泥浆失水会大幅增加。图4是125℃时形成的滤饼和低渗滤膜。
图4 滤饼和低渗滤膜（125℃）
无机纳米封堵颗粒改性
根据Plank等的研究，本文采用纳米二氧化硅（30nm）以环氧氯丙烷将其接枝到PVA分子上［16］，然后再采用戊二醛交联，得到另一种抗温成膜PVA降失水剂，反应路线见图5。改性后的PVA在130℃以下具有较好的降失水能力，但是稠度较大不利于现场实际应用。图6是纳米二氧化硅改性PVA样品图。
图5 纳米二氧化硅（约30nm）接枝改性
图6 二氧化硅接枝PVA样品
有机耐温封堵颗粒改性
通过以上研究可以看出，尽管二醛交联和引入具有封堵抗温能力的纳米二氧化硅改性PVA都提高了其耐温性能，但是提升有限。原因是当温度进一步升高时，PVA分子都会迅速溶解随游离水一同漏失。如何降低其高温溶解度、增加其在水泥颗粒表面的附着力，将有利于进一步提升其耐温性能。采用Plank等的研究结论：以二醛交联增加聚合物膜的强度，换用有机耐温聚合物作为高温封堵粒子，同时引入少量改变PVA分子性能的化学官能团降低其高温溶解度、增加其在水泥颗粒表面的附着力，综合提高其耐温性能。
本方法采用通过引入少量2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠（AMPS）增加分子附着力、少量具有耐温性能的刚性支撑结构N-乙烯吡咯烷酮（NVP）并加入一种合成的耐温高分子封堵粒子的方法，得到了150℃下有良好降失水能力的PVA成膜降失水剂，反应路线见图7。
图7 PVA化学接枝改性和引入的有机耐温封堵颗粒产品
小结
本文在探讨PVA降失水机理的基础上，探讨了有效提高PVA降失水性能的途径，合成出125℃和150℃温度下具有良好的降失水性能和优异的水泥浆综合性能的两个PVA改性降失水剂。为进一步对PVA进行改性，提高其耐高温性能提供了可参考的有效途径。
3 结 论
1）化学交联PVA在滤饼和过滤介质交界面形成均匀、致密的交联PVA固体膜，改变了滤饼渗透率，起控制失水的主要作用。
2）由两种醛混合共同化学交联PVA组成的固体膜强度高、稳定，能够提高PVA降失水剂的耐高温性能。
3）采用大分子量的PVA，引入增加分子附着力的分子，并加入封堵粒子，能够进一步提高PVA降失水剂的耐高温性能。
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刘学鹏1，2 张明昌1 张林海1 丁士东1 刘 伟1
（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；
2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）
摘 要 目前，对油井水泥降失水剂作用机理的研究认识多是推测，没有详细的数据支撑。本文从失水量、滤液黏度和滤饼结构等试验数据出发，解释了聚乙烯醇降失水剂的作用机理。研究结果表明，聚乙烯醇降低失水量的主要影响因素不是其对水泥浆液的增黏作用，而是其对滤饼渗透率的降低，即在滤饼和过滤介质表面形成一层致密聚合物膜。
关键词 油井水泥 降失水剂 聚乙烯醇 作用机理
Mechanisms Involved in Fluid Loss Control of Oil－well
Cement Slurries by Polyvinyl Alcohol
LIU Xuepeng1，2 ZHANG Mingchang1，ZHANG Linhai1，DING Shidong1，LIU Wei1
（ Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing 100101，China；
of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），
Beijing 102249，China）
Abstract Nowadays，most of knowledge about the function mechanisms of fluid loss control agent is a conjecture without the support of laboratory this paper，the function mechanisms of polyvinyl alcohol （PVA）was first systematically discussed by determining the quantity of fluid－loss，filtrate viscosity and the electrophoretic mobility of filter cake results show that main factors in FL reduction by PVA is not viscosifying effect but reduction in filter cake permeability：a tough，monolithic and compact polymer film is formed on the filter membrane surface under the filter cake so that the FL is not increased notably meanwhile the film formed with PVA starts to destroy and this results in abrpt increase of FL.
Key words Oil－well cement；fluid－loss additive；polyvinyl alcohol；functioning mechanisms
油井水泥降失水剂是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆适当水灰比的材料，其对保证固井质量和保护油气层起着重要的作用［1，2］。聚乙烯醇（PVA）油井水泥降失水剂具有价格适中、对水泥浆缓凝时间和抗压强度影响小且有一定的成膜防气窜作用等优点，有很好的应用前景［3，4］。
本文以自合成的耐温120℃的非离子聚合物降失水剂聚乙烯醇PVA－120为对象，同时以耐温160℃的阴离子型（AMPS/AM/AA）共聚物降失水剂JHW－160为参照，结合陈涓等［3］的研究思路方法，进一步阐明聚乙烯醇类降失水剂的作用机理，尝试为深入探讨降失水剂作用机理提供一种系统性的研究思路。
1 实验部分
仪器
1）常压稠化仪，沈阳航天工业研究院生产。
2）高温高压降失水仪，沈阳航天工业研究院生产。
3）Zeta电位仪，上海中晨公司生产，JS94H型。
样品
JHW－160，工业产品，以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2－丙烯酰胺基－2－甲基丙烷磺酸钠（AMPS）聚合而成三元共聚物；PVA－120，工业产品，以聚乙烯醇17－88经醛交联得到。
2 结果与讨论
失水量与加剂量及滤液黏度的关系
表1是降失水剂加量对水泥浆失水量和滤液黏度影响的测量数据。
表1 降失水剂加量对水泥浆失水量和滤液黏度的影响
注：“－” 表示没有进行数据测量。
从表1中可以看出，JHW－160随着剂量的增加，失水量逐渐减小。而PVA－120在加量小于％ BWOC时，失水量很大，随着加量进一步增大，失水量从951mL·30min－1急剧降至34mL·30min－1，这种现象称作“门限效应”。当进一步增加降失水剂量时，失水量不再明显降低。由此可见，PVA－120与JHW－160二者的失水规律不同，降失水机理也不相同。数据结果与文献报道一致［3］。
从表1中可以看出PVA－120的滤液黏度随加量变化不明显，而JHW－160的滤液黏度随着加量增大逐渐增加，表现出相关性。当PVA－120的加量从％BWOC增加到％BWOC时失水量从951mL·30min－1急剧降至34mL·30min－1，而滤液黏度几乎没有任何变化，这说明滤液黏度不是聚乙烯醇降失水剂PVA－120能够控制水泥浆失水的原因；相反，对于离子聚合物类降失水剂JHW－160来说，聚合物黏度或浓度的作用是不可忽视的，随着加量的增加，加有JHW－160的水泥浆滤液黏度逐渐增加，失水量逐渐减小。
失水量与吸附量的关系
当PVA－120加量在％BWOC时，75℃的失水量为34mL·30min－1；而加量在％BWOC时，却不能控制失水。因此选用这两个加量点，考察二者在水泥颗粒表面的吸附量差异，结果见表2。
表2 PVA－120在水泥颗粒表面的吸附
试验结果表明，PVA－120在水泥颗粒表面的吸附量极低，远远小于降失水剂的加量。同时，当PVA－120加量在％BWOC和％ BWOC时，二者在水泥颗粒表面的吸附量没有太大差别，而二者的失水分别为34mL·30min－1和951mL·30min－1。说明吸附在水泥颗粒表面的聚乙烯醇，不是PVA－120起降失水作用的主要原因。
失水量与滤饼电性质的关系
将滤饼重新分散在去离子水中测定滤饼颗粒的电泳迁移率，得到表3所示数据。
表3 失水量与滤饼颗粒的电泳迁移率的关系
研究PVA－120和JHW－160的滤饼可知，当PVA－120能控制住失水时，在滤饼与过滤介质的交界处形成一层厚度小于1mm的具有一定韧性的致密聚合物薄膜；同时在薄膜上层有一层较薄的滤饼，滤饼内部可见明显的不完整的薄膜夹层；而JHW－160只形成滤饼，且加剂量越大，失水量就越小，滤饼也会更薄。
分别将加有两种聚合物水泥浆失水试验得到的滤饼重新分散在去离子水中测定滤饼颗粒的电泳迁移率。发现加有PVA－120的水泥滤饼的电泳迁移率随加剂量增加变化不大，且与净浆滤饼的数值基本一致，说明滤饼的电性质没有改变，其降失水作用与此无关。这主要是由于PVA－120是非离子聚合物，不是以静电力作用吸附于水泥颗粒表面。而对于JHW－160随着加量增大，滤饼的电泳迁移率会由净浆的正值变为负值，同时当加量逐渐增大时，电泳迁移率的绝对值会更大，说明随着JHW－160的加入，水泥颗粒表面的电性质发生了本质上的改变，这种改变势必会对滤饼结构、润湿性等产生影响，进而对控制失水产生作用。研究结果与文献一致［3］。
失水量与滤膜的关系
研究结果表明，在滤饼与滤网处形成的致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂控水的关键，只要达到形成薄膜所需的聚合物浓度，失水量就不会有明显变化。要想进一步降低失水，就必须要了解这层薄膜的结构组成和形成过程。
从电子显微镜下（图1）我们可以清楚地看到滤膜的全貌结构图，进行局部放大可以看到滤膜是由许多粒径小于100μm的颗粒相互堆积而成的，在颗粒间有粘连结构。推测滤膜的形成是由PVA分子和水泥颗粒共同组成的整体，其中水泥颗粒相互堆积，并以PVA分子相互粘连。同时，水相法激光粒度仪测量水泥颗粒粒径分布的结果（D50＝μm）显示水泥颗粒的粒径确实是主要分布在100μm以下，这与电子显微镜下观察到的粒径大小基本吻合。
图1 聚乙烯醇降失水剂滤膜结构电镜显微照片
当滤膜形成后，水泥浆的失水状态得到明显改善，失水量会瞬间减少，但是依然会有少量流出。这可能是由于滤膜结构是由水泥颗粒堆积而成，而水泥颗粒的直径分布显示其中粒径小于1μm的颗粒很少，这样滤膜上颗粒堆积会留有一些小的空隙不能被有效封堵（在电镜图中表现为黑色空洞），它们一旦串通就会表现为失水量的不断增加。推测，如果加入小粒径的材料封堵住这部分空隙，失水量将减小。
固定PVA－120加量为％BWOC，采用％缓凝剂DZH －2、水灰比、嘉华G级水泥的基浆配方，在100℃测定其失水量为，见表4。由于水泥的粒径主要分布在1～100μm，所以分别选用中等粒径的材料超细硅粉（D50＝μm）和小粒径材料纳米锰粉（D50＝μm），考察其对失水量的改善效果，结果见表4。
表4是100℃时3次试验的平均值。从数据结果看，随着加入材料粒径的减小，失水量逐渐减少。这也证明了改善滤膜堆积空隙结构能够提高其控失水效果的推测。
表4 加入小粒径材料后的失水数据
降失水剂的作用机理
油井水泥浆降失水剂作为油井水泥外加剂中最重要的一类外加剂，其使用直接关系到固井施工的成败和油井寿命、产能等一系列问题。目前应用较多的是阴离子聚合物体系（以AMPS为主要单体）和非离子聚合物体系（含胶乳体系和聚乙烯醇体系）。通过上文研究，进一步证明了这两类降失水剂的作用机理是不同的。阴离子聚合物体系是通过改变滤饼电性、增加游离液黏度实现控水的；在滤饼与滤网处形成致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂控水的关键。
3 结论
1）阴离子聚合物JHW－160是通过改变滤饼电性、增加游离液黏度实现控水的。
2）在滤饼与滤网处形成致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂PVA －120控水的关键。
3）增强聚乙烯醇类降失水剂滤膜的耐温性、改善滤膜的结构才是提高其抗温性能、增加其降失水效率的关键。
参考文献
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