聚甲醛工艺详解(图)讲诉
复合材料—聚甲醛
• 美国塞拉尼斯(Celanese)公司于1960年 开发成功以三聚甲醛和环氧乙烷制造共聚甲 醛的技术,并于1962年实现了工业化生产, 其商品名为Celcon。(赛钢) • 1963年德国Hoechst和Celanese合资成立公 司泰科那(Ticona),以“Hostaform”为商 品名生产销售聚甲醛。 • Ticona和Daicel合资的宝理公司(Polyplastic) 于1968年开始了以“Duracon”为商品名的 共聚甲醛工业化生产。(夺钢)
4.聚甲醛改性研究的技术路线
• • •
⑴填充增强改性 ⑵增韧共混改性 ⑶功能化改性(方向和热点)
⑴填充增强改性
•
•
将无机材料如Al2O3、氧化镁、玻璃纤 维、碳纤维、玻璃微珠、云母、滑石粉、 碳酸钙、白炭黑、钛酸钾等通过熔融共混 加入到聚甲醛中,从而提高聚甲醛的强度、 刚度、硬度、热变形温度以及尺寸稳定性。 填充增强类聚甲醛主要应用于制备机械 结构复杂、薄形精密零件及工程制品。
共聚甲醛的制造工艺流程:(阳离子开环聚合)
Hale Waihona Puke 甲醛的合成方法1、甲醛的主要聚合方式
阴离子聚合:采用胺、铵盐等碱性物质引发剂
阳离子聚合:采用硫酸、三氟化硼乙醚络合物
2、三聚甲醛的聚合
(1)多步反应 CH2O+H2O n HO-CH2O-H 2 CH2(OH)2 HO-CH2O-H 甲二醇 HO ( CH2O)nH+ ( n-1)H2O 聚合水合物 HO-CH2O-C H2OH + H2O 二聚甲醛水合物
●提高聚甲醛的耐候性 • 在聚甲醛中加入抗氧剂及光稳定剂可以提高聚甲 醛的耐候性。 • 针对POM 受紫外线照射易发生白化、龟裂等缺点, 一些科研机构纷纷开发出耐候型品种,以满足汽车 内外装饰材料的要求。 • Du Pont 公司推出的Delrin527UV • Hoechst Celanese 公司推出的Celcon UV902 • Ashley 聚合物公司的Ashlene R190H和Ashlene R190H2 ,均是在POM 中加入紫外线吸收剂以防 止紫外线诱导POM 老化褪色的耐候型品种。由此 可见,改善耐候性已成为POM 改性研究的热点。
国内共聚甲醛合成工艺分析
化
工
进
展
AD E N I P T A VANC S I F NE E R0C EMI AL H C S
第 1 卷第 2期 3
一
国 内共聚 甲醛 合成 工艺分 析
方 伟 , 袁 炜 ,雷国权 秦 雪丽 , , 刘 义
(.神宁集团煤化工分公 司研发 中心 , 川 7 0 1 ;.神宁集 团煤化工分公司聚甲醛厂 , 1 银 54 12 银川 70 1 ; 5 1 4
[ ] 唐绍龙 , 桂芳 .工 程塑料 聚甲醛 的生产 及其应用 研究 2 林 [ ] 化学工程与装备 , 0 0 3 : 0 J. 21( )1 . 2
细
石
油
化
工
进
展
ADV A ANC S I FI E N NE E ROCHEMI ALS P T C
第 l 卷第 2期 3
[ ] 张东 明 .浅谈发展我国的聚甲醛工业[ ] 3 J .化工科技市场 ,
合反应过程的温度要合适 , 不能过高, 并且在聚合 完成 后需要 进行 封端处 理 。
() 3 甲醛 的 合 成 反 应 会 产 生 副产 物 甲酸 , 甲 酸会 对普 通钢质 反 应 器产 生 腐 蚀 , 故需 做 内衬 处 理 。另外 甲醛 、 聚 甲醛 及 二 氧五 环需 要 分 离及 三 精制 , 因此 聚 甲醛生产 工艺 中需要 较多 的精馏塔 、 萃取塔 等 。 ( ) 氧 五 环 、 聚 甲醛 的合 成 反 应 催 化剂 4二 三 为浓 硫酸 , 浓硫 酸 的储槽 和管道及 二氧 五环 、 聚 三 甲醛 反应器 在设 计 、 造 及 运行 过 程 中必 须 考 虑 制 强 酸的腐蚀 。 ( ) 聚 甲醛 在 常 温 下 为 晶 态 , 输 送 过 程 5三 在 中需 要保 温伴 热 , 常用5 通 0—6 0℃ 的 热 水伴 热 , 伴热 温度 不能太 高 , 不 能太低 。 也
POM-聚甲醛的加工特性和工艺参数(共26张)
POM-聚甲醛的注塑工艺(gōngyì)参数
料筒温度
喂料区 区1
区2 区3 区4 区5
40~50℃(50℃) 160~180℃(180℃) 180~205℃190℃) 185~205℃〔200℃〕 195~215℃(205℃) 195~215℃(205℃) 备注:括号内的温度建议作为基 本设定值
第15页,共26页。
注塑工艺 参数 (gōngyì)
熔料温度
205~215℃
料筒恒温 模具温度
170℃ 40~120℃(60 ℃)
注射压力
100-150MPa(1000~1500bar);对 截面厚度为3~4mm的厚壁制品件,注 射压力约为100MPa(1000bar),对薄 壁制品件可升至150MPa(1500bar)
以免造成制品收缩孔太大而报废。 ▪ POM的热稳定性差,温度过高或时间过长,均会引起
分解;特别是温度超过250℃,分解速度会加快,并溢 出强烈刺激眼睛的甲醛气体,严重时制品会产生气泡 或变色,严重者会引起爆炸。
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POM-聚甲醛的加工(jiā 特性 gōng)
因此,必须严格控制温度和停留时间;另外,还需 加入抗氧化剂和甲醛吸收剂。 ▪ POM的冷凝速度快,制品易产生表面缺陷如折皱、 斑纹及熔接痕等,为此应用提高注塑速度和提高模 具温度等方法解决。 ▪ POM制品易产生内应力,后收缩也较大,应进行 后处理。后处理的条件为:厚度6mm以下,温度 100℃,时间0.25~1h;厚度6mm以上,温度 120~130℃,时间4~6h。 ▪ POM的吸水率不高,但干燥处理可提高制品的表面 光泽度。干燥条件为:温度110~120℃,时间3~5h。
很大的差异,
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6.3聚甲醛解析
高分子材料成型加工
二、POM的性能 1 力学性能 2 热学性能
7 性能不足之处
POM的结构 与性能关系
3 化学性能
6 成型性能
4 电学性能
5 吸水性
材料与化学工程系 2018年10月14日星期日
高分子材料成型加工
1 结构与力学性能
POM的力学性能特点:坚韧、耐疲劳,耐蠕变,摩擦系数较低, 动静摩擦系数相等。POM在许多方面与PA类似,但其耐疲劳性、 耐蠕变性、刚性和耐水性均优于PA,但不如PC。 POM大分子是带有柔顺性链的线形聚合物,且结构规则,从 均聚与共聚甲醛结构看,均聚甲醛由纯—C—O—键连续构成, 而共聚甲醛则在—C—O—键上平均分布一些—C—C—键。
材料与化学工程系 2018年10月14日星期日
高分子材料成型加工
聚甲醛的制备 一、 均聚甲醛的制备
均聚甲醛是甲醛或三聚甲醛的均聚体,其聚合原理是: ①三聚甲醛的开环聚合,即将三聚甲醛的六元环在催化作用 下打开聚合成为大分子; ②无水甲醛的加成聚合,即将甲醛的羰基双键打开后聚合成 为大分子; ③甲醛在水溶液或醇溶液中的缩聚,即将甲醛溶于水中形成 甲二醇(HOCH2OH),然后进行缩聚反应,当聚合度超过10时自 动生成的晶核从溶液中沉淀出来,然后以晶核为生长点不断进 行链增长反应形成聚甲醛大分子。
nCH2O (CH3CO)2O CH3COO CH2O COCH3 n
酯化封端 POM的端基是活性的羟基,必须封端,不然会自动降解
经典的封端工艺是采用乙酐酯化封端,反应式如下:
HO CH2 H + (CH3CO)2O n CH3COO CH2O COCH3 + x CH2O m
多聚甲醛生产工艺及技术进展
多聚甲醛的生产工艺及技术进展2.1 多聚甲醛生产工艺2.1.1 甲醛聚合原理甲醛水溶液在长期存放或浓缩操作过程中能发生聚合,生成多聚甲醛----白色粉状线性结构的聚合体。
生成的平衡反应受 H+浓度的影响较大,微量极性物质的存在,如酸、碱和水等都会加速聚合反应的进行。
温度也有影响,温度低时反应向生成聚合物的方向移动,温度升高时则向反向移动。
温度很高时甚至会完全解聚生成单体,尤其是有酸存在时加热更易使其解聚成气态甲醛单体。
目前工业上基本采用催化聚合的方法制备多聚甲醛。
通过加助剂,如碱(NaOH)、酸(H2SO4)、碱性碱土金属及其氧化物(MgO)、金属离子(铁、钴、镍金属)及其盐、胺类(二乙胺、三乙胺、三乙醇胺等)等等,可以促进甲醛迅速催化聚合.其中某些有机胺类能在多聚甲醛聚合度达到一定程度时封铸聚合物的端基,使残余的水游离出来,迅速蒸发干燥。
以胺为助剂甲醛聚合机理如下: …2.1.2 多聚甲醛生产工艺路线目前,国内外应用较成熟的多聚甲醛生产工艺路线主要有以下几种:2.1.2.1 真空耙式干燥器干燥制多聚甲醛…2.1.2.2 金属传送带干燥制多聚甲醛…2.1.2.3 喷雾法78-85%浓甲醛加助剂后,在干燥室 30-40℃惰性气体(N2)条件下喷雾造粒得到细颗粒、水溶性好、具有流动性的多聚甲醛。
要制得高含量多聚甲醛,可再转入流化床两段干燥,第一段控温 45-70℃可得醛含量 90-91%多聚甲醛;第二段控温 70-100℃强化干燥后醛含量达 95%以上。
喷雾干燥法干燥时间短,制得的多聚甲醛颗粒大小可调,具有流动性,操作灵活。
缺点:气固分离困难,细颗粒粉尘回收难,热效率不高,设备容积大。
2.1.2.4 共沸精馏法甲醛浓缩后的浓醛导入装有惰性有机液的反应釜,共沸脱水,最后过滤有沉淀的釜液,将固体干燥,蒸去低沸点有机液,可制得醛含量 91-99%的多聚甲醛产品。
共沸精馏法制备工艺尽管也可以制备较好的产品,由于共沸剂的种类、回收以及工艺放大等问题,目前只有少数厂家生产。
年产16万吨聚甲醛方案-20180920
年产16万吨聚甲醛方案-20180920甲醇制聚甲醛技术方案一、市场分析1.1 产品用途聚甲醛(简称POM)是甲醇的下游产品,是五大通用工程塑料之一,年产量仅次于尼龙(PA)和聚碳酸酯(PC),属资金密集和技术密集的产品。
POM分子结构主链为—(CH2O)n—,没有侧链,结构规整性高,碳氧键键能高,内聚能密度高,是高结晶性线型热塑性聚合物,因此它具有优异的强度和刚性,是工程塑料中机械性能最接近金属材料品种之一,在很多场合可以替代钢铁、铜、锌、铝等金属材料,具有耐磨、耐疲劳,耐油、耐化学品、吸水率低、自润滑、电性能和尺寸稳定性好等优点,可在-40-100°C温度范围内长期使用,广泛应用于汽车、电子电器、农业机械、水利等领域。
(1)电器行业由于聚甲醛介电强度和绝缘电阻较高,具有耐电弧性等性能,使之被广泛的应用于电子电器领域。
聚甲醛在办公设备用于电话、无线电、录音机、录像机、电视机、计算机和传真机的零部件、计时器零件,录音机磁带座。
在家用电器行业用来制造电源插头、电源开关、按钮、继电器、洗衣机滑轮、空调曲柄轴、微波炉门摇杆、电饭锅开关安装板、电冰箱、电扳手外壳、电动羊毛剪外壳、煤钻外壳和开关手柄等。
(2)汽车行业聚甲醛在汽车工业中的应用量较大,用来制造汽车泵、汽化器、输油管、动力阀、万向节轴承、刹车衬套、车窗升降器、安全带扣、门把手、门锁、滑块、负荷指示器外齿轮、钢板弹簧减震衬套、推力杆球座、散热器水管阀门、散热器箱盖、冷却液的备用箱、水阀体、燃料油箱盖、水本叶轮、气化器壳体、油门踏板等零件。
(3)国防军工用来制造自行式迫击炮、坦克装甲车辆中聚甲醛用于制造水散热器、排水管、散热风扇、坦克操纵转动开关、转动轴轴套等。
(4)建材和日用行业水龙头、窗框、洗漱盆、水箱、门帘滑轮、水表、壳体和水管接头等。
聚甲醛还可用于消防水龙头、滑雪板、溜旱冰鞋、渔具滑轮、木梳、衣服拉链、密封圈等。
1.2 POM的发展及国内外消费现状聚甲醛(POM)是由(-CH2O-)单元组成的均聚甲醛和共聚甲醛的总称。
聚甲醛的生产工艺
聚甲醛的生产工艺
聚甲醛的生产工艺主要分为以下几个步骤:原料制备、甲醛制备、甲醛聚合以及产品处理。
首先,原料制备。
聚甲醛的原料主要是甲醛和液碱。
甲醛一般通过甲醇氧化制得,液碱则可以通过电解盐水制得。
这两种原料都需要进行精细处理,以去除杂质和提高纯度。
其次,甲醛制备。
甲醛制备的主要方法有氧化法和蒸馏法。
氧化法是将甲醇和氧气在催化剂的作用下进行反应生成甲醛。
蒸馏法则是通过将甲醇加热到沸腾,然后通过冷凝收集蒸馏液中的甲醛。
然后,甲醛聚合。
甲醛聚合是将甲醛进行聚合反应,使其成为聚甲醛。
聚甲醛的聚合方法主要有三种:液相聚合、溶液聚合和气相聚合。
液相聚合是将甲醛溶解在适当的溶剂中,通过加入催化剂和控制温度等条件促使甲醛发生聚合反应。
溶液聚合和气相聚合在液相聚合的基础上进行改进,使聚甲醛的质量和产量得到进一步提高。
最后,产品处理。
聚甲醛经过聚合反应后,得到的是聚甲醛树脂。
树脂经过进一步的处理,可以用来制造各种塑料制品,如塑料薄膜、塑料管道、塑料容器等。
同时,聚甲醛树脂还可以与其他材料进行混合,以改善其性能和用途。
总结起来,聚甲醛的生产工艺包括原料制备、甲醛制备、甲醛聚合和产品处理四个步骤。
每个步骤都需要严格控制反应条件
和原料纯度,以确保产品的质量和产量。
聚甲醛作为一种重要的化工原料,广泛应用于塑料制品的制造、建筑材料的生产等领域。
聚甲醛生产工艺
聚甲醛目前国内主要有两套工艺,一套是以云天化为代表,成达做设计.目前来看用云天化的那套工艺的比较多.天野和联合化式的聚甲醛项目都用的那种工艺.该技术来自波兰ZA T。
另外一套就是上海蓝星,五环做的设计.目前上海蓝星和宁煤都使用此技术。
该技术来自香港富艺公司,是在台湾POM基础上发展起来的。
国内生产厂家主要有:云天化(目前最成功的聚甲醛厂家,市场份额站30%),上海蓝星。
其他的很多厂家好像在市场上很弱。
具体是产品生产工艺,还是什么原因不是很清楚。
由于技术封锁,国外的生产厂家在国内主要独资建厂,现在国内的外商主要有:宝泰陵工程塑料有限公司,在江苏南通,由日本宝理等国外巨头组建,另一家是日本旭化成公司。
生产聚甲醛的工艺流程
生产聚甲醛的工艺流程生产聚甲醛是一项重要的工业化工作。
以下是一个典型的生产聚甲醛的工艺流程:原料准备:聚甲醛的生产原料主要包括甲醇和空气。
甲醇是主要原料,通过甲烷空气混合反应产生。
催化剂准备:甲醇和空气的混合反应需要使用催化剂。
常用的催化剂是金属银。
反应装置准备:反应装置由反应器和冷却器组成。
反应器通常是一个密封的容器,能够承受高压。
冷却器用于冷却反应后的产物。
反应过程:甲醇和空气在反应器中与银催化剂一起进行反应,产生甲醛。
反应过程需要控制温度和压力。
首先,甲醇在催化剂的作用下被氧化生成甲醛,然后甲醛再与剩余的甲醇反应,生成聚甲醛。
冷却过程:反应结束后,产生的聚甲醛会进入冷却器进行冷却。
在冷却器中,产物的温度被降低,使聚甲醛逐渐凝固。
冷却过程中还会排除掉反应中产生的副产品和未反应的原料。
分离过程:凝固的聚甲醛会被收集,并通过加热和蒸馏将它们分离出来。
加热使得凝固的聚甲醛融化,然后通过蒸馏将其纯化。
脱色过程:聚甲醛经过分离后,会进行脱色处理。
这是为了去除聚甲醛中可能存在的杂质,使其更纯净。
填充和包装:经过脱色处理后的聚甲醛会被填充到合适的容器中,然后进行包装,以便在运输和储存过程中保持其质量。
质检和出厂:生产聚甲醛的最后一步是进行质量检验。
样品会被提取出来,进行各项物理和化学性质的检测。
如果符合要求,产品将会出厂销售。
总之,生产聚甲醛需要经历原料准备、催化剂准备、反应装置准备、反应过程、冷却过程、分离过程、脱色过程、填充和包装、质检和出厂等一系列步骤。
通过精确的控制和分离过程,可以生产出高质量的聚甲醛产品。
简述聚甲醛的工艺流程
简述聚甲醛的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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聚甲醛 工艺流程
聚甲醛工艺流程
聚甲醛是一种有机合成材料,常被用于制造塑料制品、纺织品和涂料等。
下面是聚甲醛的工艺流程介绍。
首先,在聚甲醛的工艺流程中,需要准备好甲醛原料和催化剂。
甲醛是一种有刺激性气味的无色液体,常作为甲醛水溶液或者固态甲醛存在。
接下来,将甲醛原料和催化剂加入反应釜中。
催化剂常使用碱性物质,例如氢氧化钠或氢氧化钙。
催化剂的作用是加速聚合反应,提高产物的质量和产量。
随后,开始加热反应釜中的混合物。
在加热的过程中,甲醛分子之间发生聚合反应,形成聚合物链。
这个过程需要适当的温度和压力条件。
一般来说,温度在50到80摄氏度之间,压力在常压下进行。
在反应过程中,需要持续搅拌反应釜中的混合物,以使反应均匀进行。
同时也需要定期检查反应的进展情况,以调整温度和压力等参数。
当聚合反应完成后,需要对反应产物进行冷却。
冷却的方式可以是自然冷却或者通过外部冷却设备进行。
冷却后,聚甲醛的产物变为固态。
最后,对聚甲醛的产物进行粉碎和干燥处理。
这样可以得到聚甲醛粉末或颗粒状的产品。
根据不同的需求,可以对产物进行
进一步处理,例如加入填充物或添加剂,以改善材料的性能。
以上就是聚甲醛的工艺流程的主要步骤。
聚甲醛的制备过程需要控制好温度、压力和反应时间等参数,以确保产物的质量和产量。
聚甲醛广泛应用于各种领域,具有良好的物理性能和化学稳定性。
第八章:聚甲醛
3. 二氧五环
二. 均POM的合成
(1)以甲醛为原料的合成路线 主要有甲醛的水溶液聚合和无水甲醛聚合两种方 法。
(2)以三聚甲醛为原料的合成路线
由于三聚甲醛容易纯化,且在中性和碱性下稳 定比活性高的甲醛单体容易处理,因此目前大多数 采用由三聚甲醛生产POM的工艺路线。
三、共POM的合成
二、POM的后处理 POM大分子两端是半缩醛端基 (—OCH2—OH),在加热到100℃ 以上时,半 缩醛键自链端开始断裂,均POM可一直断裂到 大部分为甲醛气体,共POM一直裂解到单体链 节 C—C键(例如—CH2—CH2—O—)为止。因此 不论均POM还是共POM,在加工前必须进行后 处理,这是POM有良好使用性能的关键。
4.
5. 凝固速度:快。POM的凝固温度在160℃左右, 凝固速度大于熔融速度,温度稍低于熔点时,即生 成结晶相而具有一定的刚性和表面硬度,故可快速 脱模,缩短冷却时间。由于凝固速度快,在制品表 面亦产生缺陷,如折皱、斑纹、熔接痕等,对此采 取相应的措施予以补救:如增加注射速度、提高模 具温度、改进模具结构等。 6. 吸水性:低。约0.25%左右,制品成型后的尺寸 稳定性好,水分的存在对其性能和成型加工影响不 大,因此成型前可不做干燥处理,但当颗粒表面吸 附有水分时,从改善制品外观出发,还是应进行预 干燥处理。对于成型大面积的薄壁制品,预干燥还 兼有改善制品表面光泽的作用。
4. 化学性能
(POM的基本结构决定了它没有常温溶剂。 在树脂熔点以下或附近,也几乎找不到任何溶 剂,仅有个别物质如全氟丙酮,能够形成极稀 的溶液,所以在所有工程塑料中POM的耐有机 溶剂和耐油性十分突出。特别是在高温条件下 有相当好的耐侵蚀性。且尺寸和机械强度变化 不大。)
聚甲醛工艺详解PPT
(1)POM性能
POM具有类似金属的硬度、强度和钢性,良好的耐疲劳性, 并富于弹性,此外(cǐwài)它还有较好的耐化学品性。
(2)POM用途
自问世以来,POM已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、 日用轻工、汽车、建材、农业等领域。
POM以低于其他许多工程塑料(ɡōnɡ chénɡ sù liào)的成本, 正在替代一些传统上被金属所占领的市场,如替代锌、黄铜、铝 和钢制作许多部件。
反应:
①生成(shēnɡ
chénɡ)四聚甲醛
HO(CH2O)3H + CH2(OH)2
HO(CH2O)4 H + H2O
②生成TOX (熔点63 ℃)
HO(CH2O)3H
(CH2O)3 + H2O
(3)副反应:生成以下低沸点副产物
CH2O + H2O
HCOOH(100.5℃)+ CH3OH (64.7 ℃)
溶液中发生下列反应(Cannizzaro反应):
CH2O + H2O
HCOOH + CH3OH
生成的产物严重影响产品质量,加速设备腐蚀。
精品资料
浓缩(nónɡ suō)主要工序
甲醛的浓缩主要(zhǔyào)由下列三个工段组成,工艺流程方框图如下
40%wtHCHO
14%wtHCHO
甲醛真空浓缩
甲醛加压浓缩
精品资料
共聚甲醛生产主要工艺步骤
一、甲醛(jiǎ quán)浓缩 二、三聚甲醛(TOX)生产 (shēngchǎn) 三、二氧五(戊)环(DOX)生产
四、聚甲醛(POM)生产
五、POM脱气造粒
精品资料
一、甲醛(jiǎ qu1、án浓)浓缩缩目的
聚甲醛材料整理
聚甲醛1 聚甲醛简介聚甲醛(POM)是高结晶、无支链的热塑性工程塑料,半透明或不透明白色粉末。
POM具有相对密度低、冲击强度和动力疲劳强度良好,耐磨、耐腐蚀、自润滑和电性能优异,且透气和透水蒸汽性较低等特点,可用于注塑、吹塑等多种成型工艺。
作为一种新型材料,POM是替代金属,特别是铜、铝、锌等有色金属及合金制品的理想工程塑料,广泛应用于电子电器、汽车、轻工、机械、化工、建材等领域。
2生产工艺聚甲醛按合成方法分为两种,共聚甲醛和均聚甲醛,其中共聚甲醛占总量的80%。
均聚甲醛熔点和机械强度高于共聚甲醛,而热稳定性略低于共聚甲醛,成型加工温度范围较窄,而共聚甲醛稳定性和耐化学品性优于均聚甲醛,加工成型容易,应用较广。
2.1均聚甲醛1959年,美国DuPont公司成功开发了均聚甲醛。
其生产工艺为以50%的甲醛水溶液为原料,先与异辛醇反应生成半缩醛,经脱水、热裂解得到纯度较高的甲醛,将其通入含有二氟化硼乙醚络合物的惰性溶液中进行悬浮聚合,经过液固分离、干燥得到粉状的粗聚合物,再进行酯化封端处理,稳定后的聚合物与助剂掺混挤出造粒得到成品。
此工艺路线由于甲醛精制过程复杂和后处理封端技术上存在困难,使得均聚甲醛产品耐碱性、耐热性差,生产成本较高。
目前仅DuPont 公司和日本旭化成公司生产均聚甲醛,旭化成公司实施以甲缩醛合成浓甲醛;固体酸催化合成三聚甲醛;聚合采用多级短双螺杆反应机组;后处理摆脱了湿式水解法,实现了连续操作等改进技术,并于1972年建成工业化装置,当前均聚工艺的生产能力约占POM总生产能力的20%。
2.2共聚甲醛1960年,美国Celanese公司开发成功了共聚甲醛,并于1962年实现了工业化生产。
其生产工艺为将65%的浓甲醛在硫酸催化剂的作用下合成三聚甲醛(TOX),经提浓和溶剂苯萃取并精制得到的聚合级三聚甲醛与第二单体(环氧乙烷或二氧五环DOX,用量约为TOX的2%~5%)在催化剂的作用下进行共聚反应,生成的粗聚合物经研磨及钝化处理,再与助剂掺混挤出造粒成共聚甲醛粒料。
聚甲醛生产工艺
聚甲醛生产工艺1. 简介聚甲醛是一种重要的合成树脂,广泛应用于塑料、纤维、胶粘剂等领域。
聚甲醛的生产工艺主要包括原料准备、反应、分离和后处理等步骤。
本文将详细介绍聚甲醛的生产工艺及相关的工艺参数。
2. 原料准备聚甲醛的主要原料是甲醛。
甲醛可以通过甲烷的氧化反应得到,反应式如下:CH4 + 1.5O2 -> HCHO + H2O甲醛的制备需要在适当的催化剂存在下进行,常用的催化剂包括银、铜、钯等。
在反应过程中,需要控制反应温度和压力,以提高甲醛的产率和选择性。
3. 反应甲醛聚合反应是聚甲醛生产的核心步骤。
聚甲醛的反应可以通过两种不同的途径进行:液相反应和气相反应。
3.1 液相反应液相反应是将甲醛溶解在适当的溶剂中,并加入催化剂进行反应。
在液相反应中,需要控制反应温度、压力、催化剂浓度等参数,以提高聚合的效率和产物的品质。
3.2 气相反应气相反应是将甲醛蒸汽和催化剂一起送入反应器中进行反应。
在气相反应中,需要控制反应温度、压力、空速等参数,以提高反应的效率和产物的品质。
气相反应相比液相反应具有反应速度快、产物纯度高等优点。
4. 分离在聚甲醛反应中,需要对产生的混合物进行分离,以得到纯净的聚甲醛产品。
常用的分离方法包括蒸馏、结晶、萃取等。
4.1 蒸馏蒸馏是将混合物加热至使其部分汽化,然后通过冷凝使其重新液化,从而实现混合物的分离。
在聚甲醛生产中,常用的蒸馏方法有常压蒸馏、真空蒸馏等。
4.2 结晶结晶是将溶液中的物质通过降温或加入适当的溶剂使其结晶析出,从而实现混合物的分离。
在聚甲醛生产中,常用的结晶方法有冷却结晶、浓缩结晶等。
4.3 萃取萃取是利用溶剂的选择性溶解性质将混合物中的目标组分分离出来。
在聚甲醛生产中,常用的萃取方法有液液萃取、溶剂萃取等。
5. 后处理在聚甲醛生产过程中,还需要进行一系列的后处理步骤,以提高产品的质量和纯度。
5.1 过滤过滤是将产物中的杂质或固体颗粒去除,以得到纯净的聚甲醛产品。
聚甲醛工艺技术
聚甲醛工艺技术聚甲醛工艺技术,即以甲醛为原料,通过一系列化学反应制成聚合甲醛的过程。
聚甲醛具有优良的物理和化学性质,广泛应用于木材、建筑材料、纺织品、电子产品等领域。
本文将介绍聚甲醛的制备工艺及其技术要点。
首先,聚甲醛的制备需要用到甲醛单体。
甲醛是无色气体,在常温下非常不稳定,容易聚合成聚甲醛。
为了保持甲醛的稳定性,常将其以水溶液的形式储存,并在使用前进行稀释。
甲醛的浓度越高,聚甲醛的产率越高,但也会增加操作的难度和安全风险。
在聚甲醛的制备过程中,常使用甲醛自身自发聚合的方法。
这一方法无需外界能量的输入,会自动发生。
当溶液中的甲醛浓度达到一定程度时,甲醛分子会互相结合形成聚合物,并释放出能量。
这种过程是自催化反应,可以通过适当控制反应的条件来提高产率和质量。
为了增加聚甲醛的产率和改善其物理性能,常使用催化剂来促进反应。
催化剂可以降低反应的活化能,提高反应速率。
常见的催化剂有酸性催化剂和碱性催化剂。
酸性催化剂可以使甲醛分子易于聚合,但会降低聚甲醛的结晶度和热稳定性。
碱性催化剂可以提高聚甲醛的结晶度和热稳定性,但会增加反应的难度和耗能。
此外,聚甲醛的制备还需要控制反应的溶剂、温度和时间等条件。
选择适当的溶剂可以提高反应的均匀性和稳定性。
常用的溶剂有水、醇类和酮类等。
温度对反应速率和产物的性质有很大影响,过高或过低的温度都会导致产率和质量下降。
时间则决定了反应的充分程度和产物的分子量。
在聚甲醛工艺技术中,反应设备的选择和操作也是非常重要的。
常用的反应设备有反应釜、管式反应器和批量反应器等。
设备的选用应根据反应规模、工艺要求和安全性等因素进行综合考虑。
操作上要注意甲醛的安全储存和使用,以及反应过程中的温度、压力和搅拌等控制。
综上所述,聚甲醛工艺技术是一项复杂的过程,需要综合考虑多个因素才能实现高产率和优质的聚甲醛制备。
通过选择适当的原料、催化剂、溶剂和设备,并合理控制反应条件,可以获得理想的聚甲醛产品。
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储运方案项目储运方案见表 3.2-7。
原料、产品及其它货物的运输委托相关有危险品运输资质公司进行,主要是汽车运输。
3.2.4 拟建项目主要生产设备拟建项目生产设备见表3.2-8。
表3.2-8 项目生产设备一览表3.2.5生产工艺流程及排污节点3.2.5.1 聚甲醛生产工艺流程及排污节点项目采用共聚甲醛生产技术,利用甲醇为原料在铁钼催化剂的催化作用下氧化生成55%甲醛溶液,再利用真空浓缩工艺将55%的甲醛浓缩成为74%的甲醛溶液,浓缩后的甲醛溶液在硫酸作用下合成三聚甲醛溶液,再经苯萃取和精制得到聚合级三聚甲醛,然后分别以三聚甲醛、二氧戊环分别为聚合单体和共聚单体进行本体连续聚合得到聚甲醛,聚甲醛部分作为产品外售,部分作为原料生产改性聚甲醛。
其生产过程包括甲醛合成单元、甲醛浓缩单元、三聚甲醛合成单元、TOX精制单元、聚合单元、后处理单元、稀醛回收单元、改性单元。
(1) 甲醛合成单元甲醛合成单元以甲醇为原料,采用铁钼法甲醛生产工艺氧化生成甲醛,工艺流程如下:空气与吸收塔循环尾气混合进入循环风机,加压后送到甲醇预蒸发器。
原料甲醇通过甲醇泵打到蒸发器加热气化,同时与空气和吸收塔循环尾气混合成原料气进入反应器,蒸发器由吸收塔的循环工艺流体和产品气体加热。
反应器类似一个列管式换热器,催化剂装在管内,导热油(HTF)在壳程。
气体混合物进入反应器管程,经过催化剂发生化学反应,甲醇转化为甲醛。
反应温度由导热油加热控制,反应过程中导热油冷凝时能副产蒸汽,副产蒸汽并入蒸汽管网。
反应方程式如下:主反应:CH3OH + 1/2O2CH2O + H2O副反应:CH3OH + 3/2O2CO2+ 2H2OCH3OH + O2HCOOH + H2O2CH2O + H2O HCOOH + CH3OH生成的反应气体经过甲醇蒸发器盘管与原料气换热后冷却,然后进入吸收塔,在吸收塔内串联的吸收级内与逆向流动的工艺水接触,当浓度达到所需要的值时(55%),甲醛从吸收底部抽出,部分回流,部分由泵输到粗醛储罐暂存,甲醛浓度可以通过产品线上的质量流量计自动控制。
吸收塔顶部出来的尾气,部分返回循环风机入口,部分(G’1)送ECS催化焚烧处理系统处理,处理后废气由25m排气筒(P1)排放。
(2) 甲醛浓缩单元60℃时甲醛水溶液中游离CH2O占总量的0.1%(wt),100℃时甲醛水溶液中游离CH2O占总量的1%wt。
100℃,1atm时,醛水共沸组成中CH2O含量21%wt,CH2O组成随温度升高和压力增大而增加。
温度降低,压力降低,共沸物中CH2O 含量减少,当压力低于26.6kPa(绝压),温度65℃,共沸现象消失。
甲醛浓缩单元采用真空浓缩工艺将55%的甲醛浓缩成为74%的甲醛溶液,真空浓缩工艺可有效降低醛水共沸物中甲醛含量,减少水分蒸发带走甲醛。
工艺流程如下:粗醛储槽内55%甲醛由泵加入甲醛加热器,加热后甲醛液送入真空闪蒸罐,闪蒸后的甲醛溶液浓度约为74%,经浓甲醛缓冲罐由浓醛泵送浓醛调节罐,再用泵送往三聚甲醛合成单元。
真空闪蒸罐顶部的闪蒸气由换热器冷却后进入稀醛回收罐暂存,未凝气(G’2)送1#水吸收塔处理后由30m排气筒(P2)排放。
同时在稀醛储罐加入定量的碱液来中和副产的甲酸,稀醛定期送稀醛回收单元回收甲醛。
(3) 三聚甲醛合成单元三聚甲醛(简称:TOX) 合成单元以74%的甲醛溶液为原料,在催化剂硫酸作用下反应生成TOX。
工艺流程如下:74%的甲醛溶液经泵加入TOX反应器,同时加入催化剂硫酸,通过硫酸催化74%的甲醛溶液转化成三聚甲醛。
该工序反应方程式如下:主反应:CH2O+H2 O CH2(OH)22 CH2(OH)2 (CH2O)2 H2O + H2O(CH2O)2H2O + CH2(OH)2(CH2O)3 H2O + H2O(CH2O)3 H2O (CH2O)3 + H2O副反应:(CH2O)3 H2O + CH2(OH)2 (CH2O)4 H2O + H2OnCH2(OH)2(CH2O) n H2O +(n-1)H2O2CH2O + H2O HCOOH + CH3OHHCOOH + CH3OH CH3OOCH + H2OCH2(OH)2 + 2CH3OH CH3O-CH2-OCH3 +2H2OTOX反应器出料为气态,进入第一精馏塔回收粗TOX。
精馏塔在真空系统下可使易气化的TOX气化,使不易气化的甲醛在塔底冷凝,塔内越上层的溶液组成中TOX浓度愈高,愈下层的溶液组成中甲醛浓度愈高,塔顶出料为粗TOX,冷凝后由粗TOX中间受槽储存,部分回流,部分送萃取塔提纯,不凝气(G’3)送1#水吸收塔处理后由30m排气筒(P2)排放。
精馏塔塔底出料为高浓度甲醛,由塔底泵打回TOX反应器回收利用。
(4) TOX精制单元TOX精制单元采用苯萃取精制粗TOX得到聚合级的三聚甲醛。
工艺流程如下:粗TOX由泵加入萃取塔塔底,萃取剂苯从塔上部进入萃取TOX。
萃取完毕后,加入定量碱液中和溶液中的甲酸。
中和完毕后,混合液进入塔底分层器,利用其比重不同及互不相容的特性分成TOX、苯和水溶液两层,下层水溶液经萃余相泵,部分回流,部分送至第一精馏塔回收TOX;上层TOX、苯溶液经泵送入萃取液储罐,经泵进入苯回收塔回收苯,实现苯与TOX分离。
轻组分主要为水、甲醛、苯由苯回收塔塔顶采出,经冷凝器冷凝后进入分层器,利用苯与水不互溶而形成两层,下层液体主要为水和甲醛溶液,由稀醛泵部份送稀醛储罐回收甲醛,部份回流。
上层的苯由泵打出,部份回流,部分套用于苯萃取塔。
苯回收塔塔底为含微量杂质TOX,由泵送至脱轻塔提纯TOX,塔顶不凝气(G’4)送1#水吸收塔处理后由30m排气筒(P2)排放。
苯萃取塔出料为含微量杂质的TOX,加入脱轻塔提纯。
轻组分由塔顶蒸出,经冷凝器冷凝后返回分层器,塔釜物料进入进入TOX储槽,作为供给聚甲醛生产的原料,塔顶不凝气(G’5)送1#水吸收塔处理后由30m排气筒(P2)排放。
(5) 聚合单元聚合单元以TOX为原料共聚生成聚甲醛粗料。
工艺流程如下:聚合级三聚甲醛TOX、二氧戊环、甲缩醛、氮气经线形混合器均匀混合后进入一级聚合反应器,同时加入催化剂三氟化硼乙醚络合物,以三聚甲醛为聚合单体,以二氧戊环为共聚单体,以甲缩醛为控制聚合分子量的调整剂,在反应器内进行本体聚合生产聚甲醛(POM)。
其反应方程式如下:(CH2O)3+C3H6O2H(OCH2CH2)n(OCH2)mOCH2OH反应物料依次进入后续的二级聚合反应器和三级聚合反应器,聚合反应继续进行。
三级聚合反应器出料进入四级聚合反应器反应一段时间后,加入终止剂,聚合反应在终止剂作用下停止,反应得到品质良好的POM。
聚合反应为放热反应,反应器夹套中通间接循环冷却水冷却,以控制反应器中温度。
聚合反应收率为97%。
聚合未反应气(G’6)由反应器顶部排出送焚烧炉进行焚烧处理。
四级聚合反应器出料为POM固态原始聚合物,进入粉碎机进行粉碎使POM 粉粒径小于0.8mm,研磨的POM粉通过热风送至粗料共混仓,POM粉在输送过程中被干燥,共混仓排气(G’7)由两级旋风分离回收POM颗粒后进入2#三级水吸收塔处理后由30m排气筒(P3)排空。
(6) 后处理单元后处理单元功能为将不稳定的粗料处理成合格产品。
工艺流程如下:共混仓粗料和稳定剂经计量后加入挤出机(采用电加热),挤出机的温度为180~200℃,在挤出机内高温条件下,聚合物和稳定剂在挤出机内混合均匀,不稳定末端基被降解脱除。
挤出机内为负压,降解废气(G’8)送2#三级水吸收塔处理后由30m排气筒(P3)排放。
挤出机出料为熔融态,经齿轮泵送入造粒机,造粒机为水下作业,POM料被裁减为粒状后,被送入离心干燥机进行脱水,离心废水(W’1)返回造粒机水槽,干燥机尾气(G’9)经两级旋风分离回收POM颗粒后进2#三级水吸收塔处理后由30m排气筒(P3)排空。
干燥好的POM经旋转阀加入振动筛除去不合格粒径颗粒。
POM合格品用气力输送系统送入成品包装料仓,料仓外排气(G’10)由仓顶旋风除尘器+3#水吸收塔净化处理后由30m高排气筒(P4)放空。
固体粗料部分经旋转卸料阀卸料进入包装机包装后最终送成品库存放,部分送改性单元生产改性聚甲醛。
包装过程产生粉尘(G’11)经收集后送旋风除尘器+3#水吸收塔净化处理,尾气经30m高排气筒(P4)放空。
除尘灰、不合格粒径颗粒(S’2)返回挤出机。
(7) 稀醛回收单元稀醛回收单元功能为从三聚甲醛精制单元和甲醛浓缩单元来的稀醛物料中回收粗TOX和55%的甲醛,重新套用于生产。
三聚甲醛精制单元来的稀醛溶液由泵加入甲醛分离塔,塔底再沸器以蒸汽为热媒,高浓度的TOX从塔顶侧线采出送三聚甲醛精制单元;塔底排料为稀醛溶液送加压精馏塔回收甲醛,甲醛分离塔塔顶气体经冷凝器冷凝进入塔顶冷凝器储罐,部分回流,部分冷凝有机液体(S’3)送在建工程污水处理站进行处理,不凝气(G’12)送1#水吸收塔处理后由30m排气筒(P2)排放。
甲醛浓缩单元和甲醛分离塔来的稀醛溶液与加压精馏塔塔釜出来高温废水换热到130℃后进入加压精馏塔,塔顶气体物料冷凝后进入回流罐,回流罐底液体为55%的甲醛溶液,部分回流,其余经冷却后送往甲醛浓缩单元,不凝气(G’13)送1#水吸收塔处理后由30m排气筒(P2)排放;塔釜排料为高温废水(W’2)与进料稀醛溶液换热降温并经冷却器冷却后送在建工程污水处理站进行处理。
(8) 改性单元将后处理单元来的聚甲醛加入烘箱内(以蒸汽做热源)在90℃干燥4小时,干燥后的聚甲醛通过输送机加入到密闭混料机,同时加入计量后的短玻璃纤维、增溶剂MDI、润滑剂硅酮、Irganox1010、Irganox1010、三聚氰胺、硬脂酸钙在混料机混合均匀,混料由加料管加入挤出造粒机(采用电加热),挤出造粒机的温度为190~220℃,在挤出机内高温条件下,聚甲醛和配料在挤出造粒机内混炼均匀,出料为粒状改性聚甲醛产品,包装后入成品库存放。
挤出造粒机内为负压,混炼废气(G’14)送4#三级水吸收塔处理后由30m排气筒(P5)排放;包装过程产生粉尘(G’15)经收集后送旋风除尘器+4#水吸收塔净化处理,尾气经30m高排气筒(P5)放空。
除尘灰(S’4)返回混料机。
项目项目生产工艺流程排污节点汇总见表3.2-9和图3.2-1。
项目物料平衡见图3.2-2和表3.2-10。
图3.2-1 项目生产工艺流程及排污节点图3.2-2 项目生产物料平衡图单位:kg/h续图3.2-2 项目生产物料平衡图单位:kg/h醇:续图3.2-2 项目生产物料平衡图单位:kg/h。