光气法聚碳酸酯的生产工艺与设备
年产3000吨聚碳酸酯板材车间工艺设计
聚碳酸酯板材是一种具有优异性能的高分子复合材料，广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域。
为了满足年产3000吨聚碳酸酯板材的生产需求，需要设计一个高效、稳定的车间工艺流程。
以下是对该车间工艺设计的详细说明。
1.原料准备首先，需要准备好聚碳酸酯原料。
从供应商处购买高质量的聚碳酸酯树脂以及添加剂。
在原料送入车间之前，需要进行质检，确保原料的质量符合要求，并对原料进行存储和包装。
2.原料预处理接下来，需要对原料进行预处理。
首先，将聚碳酸酯树脂进行干燥，以去除其中的水分和其他杂质。
然后，根据需要，向原料中添加适当的填充剂、增塑剂等。
3.挤出成型将经过预处理的聚碳酸酯原料送入挤出机进行挤出成型。
挤出机通过提供足够的热能和压力，使原料在挤出头的作用下，从挤出机中挤出，最终形成板状产品。
确保挤出过程中温度、压力等参数的稳定控制，以保证产品的质量和外观。
4.冷却和切割挤出成型后的聚碳酸酯板材需要进行冷却和切割。
通过冷却辊和风冷装置，将挤出的板材迅速冷却至适当温度，以固化聚碳酸酯分子链，并确保产品的尺寸稳定。
然后，使用切割机对板材进行切割，按照所需尺寸进行裁剪和分段。
5.质检和包装切割后的聚碳酸酯板材需要进行质检。
通过对板材的尺寸、外观、物理性能等进行检测，确保产品的质量符合标准要求。
合格的产品进行包装，防止在运输和储存过程中出现损坏。
6.废料回收与处理在生产过程中会产生边角料和废品，需要对其进行回收和处理。
将边角料收集起来，经过再加工、粉碎等处理，用于再次添加到原料中；将废品进行分类处理，进行环保处理或回收利用。
7.设备维护和清洁为了保证生产过程的稳定和设备的正常运行，需要进行定期的设备维护和清洁工作。
包括对挤出机、冷却设备、切割机等设备进行检查、清洁和润滑，以确保其良好的工作状态。
上述是一个简要的年产3000吨聚碳酸酯板材车间工艺设计。
该设计充分考虑了原料准备、预处理、挤出成型、冷却和切割、质检和包装、废料回收与处理、设备维护和清洁等环节，以实现高效、稳定的生产过程，并确保产品质量的要求。
聚碳酸酯生产工艺流程
聚碳酸酯生产工艺流程
《聚碳酸酯生产工艺流程》
聚碳酸酯是一种重要的工程塑料，广泛用于制造汽车零部件、光盘、眼镜镜片等产品。
其生产工艺流程一般包括原料准备、聚合反应、挤出和成型等环节。
首先，原料准备阶段需要将二酚类化合物和二酸类化合物进行预处理，并将它们按一定比例混合。
这些原料经过精细加工后，质量稳定，可以保证产品的质量。
接下来是聚合反应阶段，将预处理好的原料加入反应釜中，进行聚合反应。
在合适的温度和压力下，原料发生聚合反应，形成聚碳酸酯树脂。
其中，聚合催化剂的选择和反应条件的控制对产品的性能有重要影响。
随后是挤出阶段，将聚碳酸酯树脂通过挤出机进行成型。
挤出机能够将熔融的聚碳酸酯树脂挤压成带状或者管状的成型物料。
这一步骤需要精确的温度和压力控制，确保产品的成型质量。
最后是成型阶段，将挤出的成型物料进行切割、冷却、表面处理等工序，最终得到符合要求的聚碳酸酯制品。
这一步骤需要精细的操作和质量检验，以确保产品的质量和工艺的稳定性。
总的来说，聚碳酸酯生产工艺流程包括原料准备、聚合反应、挤出和成型等环节，需要精密的工艺控制和质量管理，以确保产品的质量和稳定性。
聚碳酸酯
聚碳酸酯（pc）工业上应用的聚碳酸酯主要由双酚A和光气来合成，其主链含有苯环和四取代的季碳原子，刚性和耐热性增加，Tm=265-270℃，Tg=149℃，可在15-130℃内保持良好地力学性能，抗冲性能和透明性特好，尺寸稳定，耐蠕变，性能优于涤纶聚酯，是重要的工程塑料。
但聚碳酸酯易应力开裂，受热时易水解，加工前应充分干燥。
聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法。
（1）酯交换法原理与生产涤纶聚酯的酯交换法相似。
双酚A与碳酸二苯酯熔融缩聚，进行酯交换，在高温减压条件下不断排除苯酚，提高反应程度和分子量。
酯交换法需用催化剂，分两个阶段进行：第一阶段，温度180-200℃，压力270-400Pa，反应1-3h,转化率为80%-90%；第二阶段，290-300℃,130Pa以下，加深反应程度。
起始碳酸二苯酯应过量，经酯交换反应，排出苯酚，由苯酚排出量来调节两基团数比，控制分子量。
苯酚沸点高，从高粘熔体中脱除并不容易。
与涤纶聚酯相比，聚碳酸酯的熔体粘度要高得多，例如分子量3万，300℃时的粘度达600Pa·s，对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求。
因此，酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制，多不超出3万。
（2）光气直接法光气属于酰氯，活性高，可以与羟基化合物直接酯化。
光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术。
双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相，光气的有机溶液（如二氯甲烷）为另一相，以胺类（如四丁基溴化铵）作催化剂，在50℃下反映。
反映主要在水相一侧，反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面，以供反映。
光气直接法比酯交换法经济，所得分子量也较高。
界面缩聚是不可逆反应，并不严格要求两基团数相等，一般光气稍过量，以弥补水解损失。
可加少量单官能团苯酚进行端基封锁，控制分子量。
聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高，有特定的规格，不宜含有单酚和三酚，否则，得不到高分子量的聚碳酸酯，或产生交联。
聚氨基甲酸酯一、耐溶剂聚氨酯弹性体的制备方法由聚酯多元醇与二异氰酸酯通过一步或多步硫化反应进行制备。
聚碳酸酯工艺
聚碳酸酯甲:溶液光气法(德国拜尔公司)光气和双酚A为原料,在碱性水溶液和二氯甲烷(或二氯乙烷)溶剂中进行界面缩聚,所得的PC胶液经过洗涤,沉淀,干燥,挤出造粒等工序制得PC产品.此工艺经济性差,且存在环保问题,已完全淘汰.乙:酯交换熔融缩聚法(德国拜尔(上海)公司)双酚A(双酚基丙烷\BPA)和CPD(碳酸二苯酯)在一定的条件下发生反应生成聚碳酸酯材料.一.双酚A的合成苯酚和丙酮合成二.C PD合成—a苯酚中加入16-20%的氢氧化钠,生成苯酚钠;b在10℃左右通入光气,控制在20-30℃进行反应,尾气含光气和氯化氢,导入吸收塔用稀碱破坏后从高空排放;反应后期测PH至中性,停止通入光气;去除锅内光气和盐酸气,过滤,用水洗涤,减压熔融脱水得到粗品.粗品减压蒸馏,收集窄馏分,冷凝后液态品经结片机结片后得到精制品.聚合品级对纯度要求很高,熔点大于等于78摄氏度.苯酚和光气合成定额消耗:苯酚963Kg/T氢氧化钠(30%)577Kg/T光气(98%)592Kg/T三.聚碳酸酯的合成1.DPC在微量卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与BPA 在高温,高真空的条件下(熔融)进行酯交换反应生成低聚物;再进一步缩聚制得PC产品.该工艺流程短,无溶剂,全封闭,无污染,生产成本略低于光气法;不过反应条件为高温,高真空,聚合体系粘度较大,传热传质困难,易生成支化结构,产品色泽偏黄;但产品光学性能较差,催化剂易污染,副产品酚难以去除,产品分子量低,应用范围有限;再加上搅拌,传热等问题的限制,难以实现大吨位工业化生产.需要不同反应搅拌器,加速水分子脱除,提高PC的相对分子质量,提高和稳定产品质量.丙:界面缩聚光气法界面缩聚光气法是目前工业上应用较为广泛的工艺,双酚A首先与氢氧化钠溶液反应生成双酚A的钠盐;后加入二氯甲烷,通入光气,使物料在界面上聚合,生成低分子量PC,然后经缩聚分离得到高分子量PC产品.此工艺路线技术成熟,产品质量高,不用脱出溶剂,成本较低,适合大规模和连续化生产,而且产品纯净,易加工,分子量高,能满足各种用途性能要求,在PC生产工艺中占绝对优势,目前世界上约有90%的PC生产采用该工艺;但由于生产中使用剧毒光气,而且要用到二氯甲烷溶液并副产氯化钠,对环境有影响,目前也属于限制发展状态.近年来,对该法的主要改进体现在环状齐聚物的开环聚合和后处理工艺方面.丁:非光气酯交换熔融缩聚法甲醇羰基化法或碳酸乙烯酯(或碳酸丙烯酯)与甲醇酯交换生成碳酸二甲酯(DMC);再与醋酸苯酯交换生成碳酸二苯酯(DPC);DPC 在熔融的状态下与双酚A进行酯交换反应,缩聚后得到PC产品.该法的副产物醋酸甲酯经热裂化转化为甲醇和乙烯酮,甲醇回收后用于合成碳酸二甲酯,乙烯酮与苯酚反应生成醋酸苯酯,从而有效的降低生产成本.该工艺为绿色工艺,具有全封闭,无副产品,基本无污染等特点,从根本上摆脱了有毒原料光气,且碳酸二苯酯的纯度进一步提高,对聚合物更有利,是PC工艺发展的方向.。
光气法聚碳酸酯的生产工艺与设备
光气法聚碳酸酯的生产工艺与设备化学与材料科学系 08级高分子材料与工程08150119 康颖指导老师：张少华教授摘要：本文主要是介绍利用光气法来生产聚碳酸酯。
关键词：光气法聚碳酸酯双酚A 通用工程塑料一、前言聚碳酸酯结构式：常用缩写PC（Polycarbonate）化学名：2，2-双（4- 羟基苯基）丙烷聚碳酸酯，它是一种无味、无毒、透明的无定性热塑性材料，是分子链中含有碳酸酯链一类高分子化合物的总称。
聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环族、芳香族等几大类[1]。
双酚A 型聚碳酸酯是目前产量最大、用途最广的一种聚碳酸酯，也是发展最快的工程塑料之一[2]。
本文所述聚碳酸酯即为双酚A 型聚碳酸酯。
PC（Polycarbonate）与PA（尼龙，Polyamide，聚酰胺）、POM（Polyacetal, Polyoxy Methylene,聚甲醛）、PBT（Polybutylece Terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯）及改性PPO（Poly Phenylene Oxide，聚苯醚）一起被称为五大通用工程塑料。
聚碳酸酯由于具有优异的综合性能，尤其以耐冲击强度高而被誉为塑料之“冠”，是使用范围十分广泛、性能优异、备受欢迎的主要热塑性工程塑料品种之一。
聚碳酸酯是五十年代末开始发展的合成材料。
聚碳酸酯树脂的可见光透过率在90﹪以上，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变，尺寸稳定性好及耐化学腐蚀性，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，还有自熄、易增强阻燃性等优良性能。
被广泛用于电子电气、电动工具、交通运输、汽车、机械、仪表、建筑、信息存储、光学材料、医疗器械、体育用品、民用制品、保安、航空航天及国防军工等领域，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。
预测我国聚碳酸酯市场的年均增长率将达到10.2%，至2010 年工程塑料需求量将接近400 万t。
聚碳酸酯产量年增长可能达到9%，销售量年增长将达10%[3~6]。
固体光气法合成高质量双酚a型聚碳酸酯的方法
固体光气法合成高质量双酚A型聚碳酸酯的方法，其特征是在预聚合反应阶段，使固体光气在低温下分解为光气，并与双酚A充分混合后，才进入聚合反应，得到分子量分布范围窄、质量高的聚碳酸酯的工艺技术，该工艺技术由下面的系列技术组合来实现：
将固体光气的二氯甲烷溶液冷却到-20℃～-15℃的温度后，与冷双酚A钠盐水溶液充分混合。
激烈搅拌，乳化反应液10～20分钟后，在激烈搅拌、乳化和控制反应液温度在-10℃～-5℃以下，加入有机碱催化剂，使反应液自然升温到室温。
等反应液中的双酚A消耗完后，加入聚碳酸酯链中止剂，得到分子量分布指数窄、质量高的聚碳酸酯。
聚碳酸酯生产工艺技术
聚碳酸酯生产工艺技术聚碳酸酯是一种重要的工程塑料，具有优异的物理性能和化学性能，被广泛应用于汽车、电子、建筑、家居用品等领域。
其生产工艺技术在塑料工业中占据着重要地位。
本文将就聚碳酸酯的生产工艺技术进行详细介绍，并分析其在工业生产中的应用。
聚碳酸酯的生产工艺主要包括原料准备、聚合反应、挤出成型和后处理四个主要环节。
在原料准备方面，主要需要聚碳酸酯单体、溶剂、稳定剂等原料。
在聚合反应中，通过进行聚碳酸酯单体的缩聚反应，得到聚合物分子链。
在挤出成型环节，将聚碳酸酯料粒进行热熔挤出，经过成型模具，得到最终的产品。
通过后处理环节对产品进行冷却、切割、包装等工序，最终得到成品。
聚碳酸酯的生产工艺技术具有以下特点：1.高效节能：采用自动化操作和先进的生产设备，可以实现高效率的生产，减少人力成本，提高生产效益。
2.质量稳定：通过严格的原料控制和生产工艺控制，可以保证产品质量的稳定性，满足客户对产品质量的需求。
3.环保节能：采用循环利用原料和资源的方式，减少对环境的影响，符合可持续发展的理念。
4.产品多样：聚碳酸酯可以根据不同的配方和工艺要求，生产出不同性能的产品，满足市场的多样化需求。
聚碳酸酯的生产工艺技术在实际应用中具有广泛的应用价值。
在汽车领域，聚碳酸酯制品如车灯罩、车门窗框等具有优异的透明度和抗冲击性能，可以提高汽车的安全性和美观性。
在电子领域，聚碳酸酯制品如手机壳、笔记本电脑外壳等具有良好的电性能和机械性能，可以保护电子产品的内部元件安全。
在建筑领域，聚碳酸酯透光板能够有效地抵御紫外线侵害和冲击力，广泛应用于采光天棚、隔断等领域。
在家居用品领域，聚碳酸酯制品如水杯、餐具等具有优异的耐热性和耐冲击性能，为家庭生活提供了方便。
随着科技的不断进步和人们对环境友好型材料的需求增加，聚碳酸酯的生产工艺技术也在不断创新和完善。
采用先进的催化剂和聚合工艺，可以得到更高分子量的聚碳酸酯，提高产品的抗冲击性能和耐热性能；采用新型原料和添加剂，可以提高产品的耐候性和抗老化性能，延长产品的使用寿命；采用绿色环保的生产工艺，减少对环境的污染，实现循环再利用。
聚碳酸酯合成方法
聚碳酸酯合成方法嘿，咱今儿就来讲讲聚碳酸酯合成方法。
你知道吗，聚碳酸酯就像是一个神奇的小精灵，在我们生活中无处不在呢！从手机壳到眼镜片，从电器外壳到汽车零部件，都有它的身影。
那它是怎么被制造出来的呢？先来说说光气法吧。
这就好像是一场奇妙的化学反应舞会！光气和双酚 A 这两个主角在合适的条件下相遇，跳起舞来，经过一系列的步骤，就慢慢合成出了聚碳酸酯。
就像你精心准备一道美味菜肴，各种食材搭配好了，就能做出让人垂涎欲滴的美食一样。
还有非光气法呢，这可真是个厉害的家伙！它避免了光气这个有点危险的角色，用其他更安全环保的方式来让聚碳酸酯诞生。
这就好比你找到了一种更健康的生活方式，既达到了目的，又对环境更友好，多棒呀！酯交换法也不能不提呀！它就如同一场接力赛，各种原料依次传递，最终成功合成出聚碳酸酯。
这过程不就和我们团队合作完成一项任务一样吗？大家各司其职，共同努力，才能达成目标。
你想想，要是没有这些合成方法，我们的生活得失去多少便利呀！那些漂亮的电子产品外壳，耐用的汽车部件，不都得打折扣啦？所以说呀，这些合成方法可真是太重要啦！聚碳酸酯的合成方法不断发展和改进，就像是一棵不断成长的大树，越来越枝繁叶茂。
科研人员们就像辛勤的园丁，不断地浇灌、培育，让这棵大树结出更丰硕的果实。
我们在享受聚碳酸酯带来的便利的同时，是不是也应该感谢这些合成方法的存在呢？它们就像幕后的英雄，默默付出，却让我们的生活变得更加美好。
总之呢，聚碳酸酯合成方法是个很神奇很有趣的领域，值得我们去深入了解和探索。
你难道不想更深入地去了解一下这些神奇的方法是怎么工作的吗？难道不想知道它们还能给我们的未来带来哪些惊喜吗？让我们一起期待吧！。
聚碳酸酯光气直接法合成反应式-解释说明
聚碳酸酯光气直接法合成反应式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：聚碳酸酯是一种具有广泛应用前景的高分子材料，具有优异的耐热性、耐候性和耐化学性等特点。
而光气直接法合成聚碳酸酯是一种环保、高效的合成方法，具有较高的研究价值和应用前景。
本文将探究聚碳酸酯光气直接法合成反应式，揭示其反应机理，并尝试优化合成过程中的实验条件，以期为该方法的改进和推广提供参考。
通过本文的研究，可以为聚碳酸酯材料的合成技术和工业化生产提供新的思路和方向。
1.2 文章结构文章结构部分将详细介绍本篇文章的整体组织架构，包括引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将对聚碳酸酯光气直接法合成反应式进行简要概述，并说明文章的目的和重要性。
正文部分将详细探讨聚碳酸酯光气直接法合成反应式的具体步骤和反应机理，并对实验条件进行优化。
最后在结论部分，将总结文章的主要内容，展望未来的研究方向，并探讨该方法在实际应用中的意义和前景。
整篇文章将按照这个结构展开，以使读者能够清晰理解和掌握相关知识。
1.3 目的：本文旨在探究聚碳酸酯光气直接法合成反应式的机理，并对实验条件进行优化，以提高合成效率和产率。
通过深入研究这一反应过程，我们可以更好地理解其原理，并为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
同时，我们也希望通过本文的研究成果，为聚碳酸酯材料的合成及其在工业生产中的应用提供新的思路和方法，促进相关领域的发展和进步。
2.正文2.1 聚碳酸酯光气直接法合成反应式聚碳酸酯光气直接法合成反应式是一种重要的合成方法，通过该方法可以高效地合成聚碳酸酯。
在该反应中，通常使用光气作为氧化剂，将碳酸酯单体进行氧化聚合，生成聚碳酸酯高分子链。
其反应式可表示为:(CO) n + 2n O2 →(CO2)n在这个反应中，碳酸酯单体经过氧化剂的作用，发生环氧化反应，生成聚碳酸酯高分子链。
这种反应具有高效、环保的特点，可在常温常压下进行，且无需使用有害的金属催化剂。
聚碳酸酯的合成技术
聚碳酸酯的合成工艺摘要：本文综述了聚碳酸酯(PC )已经实现工业化的4 种合成聚合工艺：直接光气法、间接光气法、酯交换法和甲醇羰基氧化法, 按照各生产工艺的流程和特点对其进行了阐述。
关键词：聚碳酸酯聚合工艺流程特点1 引言聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯基的聚合物的总称，缩写PC。
聚碳酸酯可以看作是二羟基化合物与碳酸的缩聚产物，按其中二羟基化合物R基的不同，可以分为脂肪族、脂环族、芳香族以及脂肪-芳香族几种类型。
但因制品、加工性能及经济等因素的制约，目前得到工业化规模生产和应用的聚碳酸酯只有双酚A 型芳香族聚碳酸酯，通常所说的聚碳酸酯指的就是双酚 A 型聚碳酸酯。
文章中提到的聚碳酸酯在没有特指的情况下，表示双酚A型聚碳酸酯[1]。
双酚A型聚碳酸酯是以双酚A作为二羟基化合物的聚碳酸酯。
其结构式为：因为有刚性基团苯环和柔性基团醚健的同时存在，双酚A型聚碳酸酯的分子链刚性较强，同时又具有一定的柔顺性，使其成为一种既刚又韧的材料。
其结晶能力较差，属于无定形聚合物，具有优良的透明性，其透光率可以达到90 %，其力学性能也十分优良，且受温度的影响较小，另外还有很好的抗冲击及抗蠕变性能，使其在较高温度下能承受较高的载荷并能保证尺寸的稳定性。
除了优异的透光性和力学性能外，双酚 A 型聚碳酸酯还具有很好的耐高低温性能、电性能等，其玻璃化转变温度高(150℃)，脆性温度较低(-100℃)，长期使用温度范围较宽，并且具有自熄性，电绝缘性较好，吸湿性小，可在很宽的温度和潮湿的条件下保持良好的电性能，耐候和耐热老化的能力也很好，是综合性能优异用途非常广泛的重要的热塑性工程塑料，广泛应用于汽车、电子电气、建筑材料、机械零件、医疗、包装、日用品等各个领域。
其用量仅次于聚酰胺，是用量第二大的工程塑料[2]。
由于碳酸不能稳定存在，所以聚碳酸酯不能通过二羟基化合物和碳酸直接缩聚。
目前，可用于工业规模生产的合成方法有光气法(界面缩聚)和酯交换法(熔融缩聚)，其中光气法是生产聚碳酸酯的主要方法。
聚碳酸酯生产工艺技术
聚碳酸酯生产工艺技术聚碳酸酯是一种重要的工程塑料，广泛应用于电子电器、汽车、医疗器械等领域。
它具有优异的物理和化学性能，如高强度、耐热性、耐候性和透明性等。
在聚碳酸酯的生产中，工艺技术是至关重要的，它直接影响产品的质量、成本和生产效率。
本文将介绍聚碳酸酯的生产工艺技术，包括原料准备、聚合反应、挤出成型和后续加工等内容。
原料准备聚碳酸酯的主要原料包括双酚A和光氧化苯。
双酚A是一种重要的有机化合物，是聚碳酸酯的主要原料之一，它是通过邻苯二甲酸和丙二醇的酯化反应制得的。
光氧化苯是一种常见的有机化合物，它是聚碳酸酯的另一个主要原料，是通过苯的氧化反应制得的。
在聚碳酸酯的生产中，原料的质量和纯度对产品的质量和性能至关重要，因此需要对原料进行严格的质量控制和筛选。
聚合反应聚碳酸酯的聚合反应是将双酚A和光氧化苯通过酯化反应制得的，一般是在高温和高压下进行。
在反应过程中，需要加入酯化催化剂和控制反应时间，使得聚碳酸酯的分子链得以延长和交联，从而形成高分子聚合物。
在聚合反应过程中，需要控制反应条件和操作参数，以确保聚合物的分子结构和分子量的均一性，并且减少不良反应产物的生成。
挤出成型聚碳酸酯的挤出成型是将聚合得到的聚碳酸酯树脂通过挤出机挤压成型，一般是在高温和高压下进行。
在挤出成型过程中，需要控制挤压速度和温度，以确保成型品的尺寸和表面质量。
还需要对挤出机进行合理的设计和调整，以提高生产效率和降低能耗。
后续加工聚碳酸酯的后续加工包括注塑成型、吹塑成型和压延成型等工艺，这些加工工艺可以将聚碳酸酯加工成不同形状和结构的制品。
在后续加工过程中，需要选择合适的成型设备和工艺参数，以确保产品的质量和性能。
还需要对产品进行表面处理和检测，以提高产品的外观和功能。
聚碳酸酯的生产工艺技术是一个复杂而又关键的过程，它直接影响产品的质量和性能。
在聚碳酸酯的生产中，需要严格控制原料的质量和纯度，合理设计和优化反应条件，选择合适的生产设备和工艺参数，以确保产品的质量、成本和生产效率。
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光气法聚碳酸酯的生产工艺与设备化学与材料科学系 08级高分子材料与工程08150119 康颖指导老师：张少华教授摘要：本文主要是介绍利用光气法来生产聚碳酸酯。
关键词：光气法聚碳酸酯双酚A 通用工程塑料一、前言聚碳酸酯结构式：常用缩写PC（Polycarbonate）化学名：2，2-双（4- 羟基苯基）丙烷聚碳酸酯，它是一种无味、无毒、透明的无定性热塑性材料，是分子链中含有碳酸酯链一类高分子化合物的总称。
聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环族、芳香族等几大类[1]。
双酚A 型聚碳酸酯是目前产量最大、用途最广的一种聚碳酸酯，也是发展最快的工程塑料之一[2]。
本文所述聚碳酸酯即为双酚A 型聚碳酸酯。
PC（Polycarbonate）与PA（尼龙，Polyamide，聚酰胺）、POM（Polyacetal, Polyoxy Methylene,聚甲醛）、PBT（Polybutylece Terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯）及改性PPO（Poly Phenylene Oxide，聚苯醚）一起被称为五大通用工程塑料。
聚碳酸酯由于具有优异的综合性能，尤其以耐冲击强度高而被誉为塑料之“冠”，是使用范围十分广泛、性能优异、备受欢迎的主要热塑性工程塑料品种之一。
聚碳酸酯是五十年代末开始发展的合成材料。
聚碳酸酯树脂的可见光透过率在90﹪以上，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变，尺寸稳定性好及耐化学腐蚀性，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，还有自熄、易增强阻燃性等优良性能。
被广泛用于电子电气、电动工具、交通运输、汽车、机械、仪表、建筑、信息存储、光学材料、医疗器械、体育用品、民用制品、保安、航空航天及国防军工等领域，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。
预测我国聚碳酸酯市场的年均增长率将达到10.2%，至2010 年工程塑料需求量将接近400 万t。
聚碳酸酯产量年增长可能达到9%，销售量年增长将达10%[3~6]。
物理性质：密度：1.20－1.22 g/cm线膨胀率：3.8×10 cm/cm°C；热变形温度：135°C。
化学性质：聚碳酸酯耐弱酸，耐中性油；聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。
二、生产工艺 [7~10]聚碳酸酯（PC）树脂生产工艺分为有溶液光气法、酯交换熔融缩聚法、界面缩聚光气法以及非光气酯交换熔融缩聚法四种。
2.1溶液光气法溶液光气法是以光气和双酚A为原料，在碱性水溶液和二氯甲烷（或二氯乙烷)溶剂中进行界面缩聚．得到的聚碳酸酯胶液经洗涤、沉淀、干燥、挤出造粒等工序制得聚碳酸酯产品。
此工艺经济性较差，且存在环保问题，已完全淘汰。
2.2酯交换熔融缩聚法酯交换熔融缩聚法简称酯交换法，又称本体聚合法．是一种间接光气法工艺。
以苯酚为原料，经光气法反应生成碳酸二苯酯(DPC)；然后在微量卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与双酚A在高温、高真空下进行酯交换反应，生成低聚物；再进一步缩聚制得聚碳酸酯产品。
该工艺流程短，无溶剂，全封闭，无污染，生产成本略低于光气法；但产品光学性能较差．催化剂易污染。
副产品酚难以去除，产品相对分子质量低，应用范围有限；再加上搅拌、传热等问题的限制，难以实现大吨位工业化生产。
2.3界面缩聚光气法界面缩聚光气法是目前工业上生产聚碳酸酯应用较为广泛的工艺，双酚A首先与氢氧化钠溶液反应生成双酚A钠盐：后加人二氯甲烷．通入光气，使物料在界面上聚合，生成低相对分子质量PC，然后经缩聚分离得到高相对分子质量PC 产品。
此工艺路线技术成熟，产品质量高．不用脱除溶剂，成本较低，适合大规模和连续生产，而且产品纯净、易加工、相对分子质量高、能满足各种性能要求的用途，在聚碳酸酯生产工艺中占绝对优势。
目前世界上约有90％的PC生产采用该工艺。
但由于生产中使用剧毒光气．且要用到二氯甲烷溶液和副产品氯化钠，对环境有影响，目前也处于限制发展状态。
近年来，对该法的主要改进体现在环状齐聚物的开环聚合和后处理工艺方面。
环状低聚物开环聚合新工艺．不仅改善了产品的加工性能，而且成本有所降低，其关键步骤是制备环状低聚物。
双酚A与光气反应生成双酚A一双氯甲酸酯，经水解缩合生成环状低聚物，再进一步缩合即可得到产品聚碳酸酯。
此工艺比熔融缩聚更为实用，且为活性聚合，在较短时间内可制得比传统产品相对分子质量高10倍的聚碳酸酯产品[11]。
本文主要介绍光气法合成聚碳酸酯的生产工艺。
界面缩聚工艺是目前世界上聚碳酸酯的主要生产工艺，迄今世界上接近90%左右生产能力的装置仍使用界面光气法。
光气法合成聚碳酸酯是以双酚A和光气为原料，二氯甲烷为溶剂，苯酚为分子量调节剂，在氢氧化钠存在下进行缩聚而得。
有关的化学反应如下：2.3.1、原料配制（1）双酚A钠盐水溶液（水相）的配制物料比：双酚A：氢氧化钠=1：3.5（摩尔比）先将氢氧化钠配制成质量分数7%的水溶液，加至双酚A钠盐配制槽中，在搅拌下将双酚A、抗氧剂NaHSO3、相对分子量调节剂苯酚等一起加入双酚A钠盐配制槽中，搅拌至全部溶解，得到透明溶液。
（2）光气的二氯甲烷溶液（油相）的配制二氯甲烷溶剂置于溶剂主管中（按1kg双酚A用5L二氯甲烷的配比送入二氯乙烷冷却器，用冰盐水冷却至0℃，然后由上部进入光气、二氯甲烷混合器中。
光气经转子流量计计量经过缓冲罐进入光气、二氯甲烷混合器中与二氯甲烷混合（双酚A：光气=1：1.25），混合器的溶液温度0℃～5℃。
2.3.2、光气化反应和缩聚反应（1）光气化反应双酚A钠盐水溶液送去钠盐冷却器冷至10℃，然后与光气在光气化反应器反应（预聚反应）。
光气化分反应器是带夹套和内置蛇管的冷却装置。
（2）缩聚反应光气化反应后的物料温度约12℃，与三乙胺催化剂混合后进入塔式缩聚反应器，反应时间1小时，温度约为20℃。
塔式缩聚反应器采用多层浆式搅拌器搅拌，产物的相对分子质量为42000～4500，，呈白色半透明的黏稠状物与水相仪器从塔式缩聚反应器上部溢流至分离器中。
2.3.3、相分离和中和阶段在分离其中，有机相从底部溢流到中和反应器，在管道中与甲酸混合，在中和反应器中中和至pH=3～5。
2.3.4、聚合物后处理聚合物后处理的目的是未了除去低相对分子质量的级分、为反映的双酚A和中和后产生的盐。
后处理的好坏直接影响PC的性能，特别是产品的电性能。
光气法合成聚碳酸酯生产流程图三、主要设备[12~13]1.光气冷凝器—22×3毫米不锈钢管制的蛇管冷凝器。
冷却面积为1.3米2, 以冷冻液冷却。
2.光气计量器—以直径为89×1.95毫米的不锈钢管制成的管式计量器, 外冷却夹套。
计量器上部为标有刻度的视镜, 藉此进行体积计量,也控制液态光气的接收。
计量器下部有液态光气出口管, 通至混合器。
计量器的温度计管伸入计量器内中部位置, 可正确指示光气温度计量器在安装时与水平面成一定角度, 以保证放料时液态光气能全部流尽界面缩聚光气法工艺成熟，和其他工艺相比，该工艺适于规模化和连续化生产，生产出的产品纯净、易加工、产品分子量高，能满足各种用途，长期占据着聚碳酸酯生产的主导地位。
但由于生产中使用剧毒光气，因而开发不用光气来生产聚碳酸酯的新工艺成为近年来的研究热点。
四、国外生产能力分析4.1 全球碳酸酯产能分析聚碳酸酯生产主要集中在美国、西欧和日本，其中德国拜耳公司、美国GE 化学公司、道化学公司以及日本帝人公司的生产能力占世界总生产能力的80％左右，这几大公司控制着世界聚碳酸酯的生产与市场，主宰着世界聚碳酸酯的命运。
聚碳酸酯生产源于1956年，首先在德国，其次在日本、西欧和美国实现了工业化生产。
从20世纪80年代起，世界聚碳酸酯的生产能力增长较快，1988年生产能力仅为48.7万t/a，而到2001年时世界聚碳酸酯的生产能力已超过了220万t/a，是近年来增长最快的工程塑料之一。
2002年全球生产能力近240万t/a，产量突破200万吨。
全球PC 产业的扩建潮始于2005年。
这一年，以美国通用电气公司（GE）（在西班牙扩建了14 万t/a 装置）和日本帝人化成公司（在中国开始兴建其1 期5 万t/a工程）为代表的各大公司陆续兴建PC 装置，使当年的世界聚碳酸酯生产能力突破了300 万t/a 大关，达到了325 万t/a，较上一年增长了6%。
2006年聚碳酸酯消费增长20多万吨，产能扩建依然如火如荼，拜耳公司在德国扩建了2万t/a 产能，全球聚碳酸酯生产能力比上年增加3%，达到334万t/a，其中亚洲136 万t/a，占41%；美洲87万t/a，占26%；欧洲111万t/a，占33%，亚洲已成为世界聚碳酸酯的生产中心[14]。
2007 年以后美国和欧盟没有新的建设计划公布，只有俄罗斯的喀山Orgsintex（KOS）拟在2008 年引进日本旭化成公司技术专利，计划在鞑靼自治共和国首次兴建7万t/a 生产装置。
4.2我国碳酸酯产能分析我国聚碳酸酯工业发展始于1958 年，由辽宁沈阳化工研究院开发的酯交换法工艺于1965 年在大连塑料四厂建成100 吨/ 年生产装置。
到二十世纪70 年代末期，采用国内技术生产聚碳酸酯的企业先后多达20 余家，总生产能力已超过3000t/a。
但是由于工艺技术落后，设备简陋，缺乏必要的分析监控手段，以及原料来源等问题，致使产品质量差，消耗高，迫使多数企业停产。
目前能维持生产的仅有3 家，且大部分处于中试阶段，生产企业主要为江苏常州合成化工总厂、重庆长风化工厂和上海申聚化工厂，总生产能力约6000t/a。
与国外公司相比，国内聚碳酸酯企业不仅规模极小，而且技术落后，远远不能满足国内需求。
但是，我国很快形成投资热潮。
目前在华投资及计划投资的聚碳酸酯产业的国际跨国公司主要有拜尔公司、帝人化学公司和三菱瓦斯化学公司。
拜耳材料科学公司：拜尔公司与上海华谊集团氯碱化工公司合作，其在上海漕泾的第一阶段10万t/aMakrolon PC 装置已于2006年9月投产，成为亚洲市场上的一匹“黑马”。
拜耳追加投资，在当地实施其聚碳酸酯装置的第二阶段扩能，在2008年前达到20万t/a 的生产能力。
装置生产主要是光学级产品，用于生产CD、DVD 光盘、汽车照明系统等[15]。
日本帝人集团：日本帝人的子公司帝人化成2005年在浙江嘉兴的第一套5万t/a PC 树脂装置投产，产品为通用级产品，主要供应电气组件、汽车零部件的生产。
2006年底增至年产10万吨聚碳酸酯的生产规模。
目前在中国浙江建设第3套装置，生产能力为6万吨/年，预计2009年3月投入生产。
此外，三菱瓦斯化学公司计划在上海漕泾建设8万吨/ 年PC装置，新装置将于2010 或2011年投产，投资约为1.8亿美元，该装置将主要服务于入驻中国的日本客户；另外，GE公司将继续与中国石油天然气集团公司探讨建立聚碳酸酯合资企业事宜。