聚碳酸酯化工厂的设计

聚碳酸酯工厂的设计引言聚碳酸酯是一种无味、无臭、无毒、透明的无定形热塑型材料，是分子链中含有碳酸酯的一类高分子化合物的总称。

它可分为脂肪族类和芳香族类两种。

但因制品性能、加工性能及经济因素等的制约，目前仅有双酚A 型的芳香族聚碳酸酯投入工业化规模生产和应用。

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。

它也是一种综合性能优良的非晶型热塑性工程塑料，具有优异的电绝缘性、延伸性、透明性、尺寸稳定性、高抗冲强度及耐化学腐蚀性，高的耐热性和耐寒性；还具有自熄、易增强、阻燃、无毒、卫生、易着色等优点，因此在工程塑料中的用量仅次于聚酞胺(PA)，居第2位。

其在国民经济各领域中有着广泛的用途，应用于光学、电子电气、汽车、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，其中光学和电子电气是其最重要的两大市场，各占总消费量的近1／4。

随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机光盘等高科技领域，尤其在光盘的使用上发展较快。

聚碳酸酯还可与其它树脂共混或形成合金，改善其抗溶剂性及耐磨性较差的缺点，适应多种特定应用领域对成本和性能的要求。

本文就聚碳酸酯的生产工艺技术、生产能力及未来的发展趋势作一简单介绍。

论文综述一. 聚碳酸酯的发展概况1859年，俄国化学家布特列罗夫（Butlerov）首先合成出聚碳酸酯，其后，Einhorn 曾再次试制出这种聚合物。

1881年，Birnbaun和Luria首次发表了聚碳酸酯类缩合物的研究论文。

在布特列罗夫发现聚碳酸酯将近100年后，德国拜耳公司（Bayer A . G.）和美国GE公司（General Electric Company）开始开发聚碳酸酯。

这两家公司几乎同时开发，同时建厂。

德国拜耳公司在其所属工厂的实验室在1953年试制成功，美国GE塑料公司（GE Plastic Company）科学家Daniel申请了第一项聚碳酸酯专利，紧接着，GE公司也申请了专利。

拜耳公司和GE公司各自于1956年宣布建设生产聚碳酸酯的工厂。

H.Schnell于1956年发表了关于试制成功新型热塑性聚碳酸酯的报道。

拜耳公司于1958年实现聚碳酸酯的工业化生产，商品名为Makrolon ,GE公司于1959年推出商品名为Lexan的聚碳酸酯。

表1列出了聚碳酸酯发展过程中的重大事件。

由此可看出聚碳酸酯的发展过程。

表1 聚碳酸酯的发展过程聚碳酸酯经历了20世纪60年代的起步期、70年代稳定发展期、80年代的迅猛发展期和90年代以后向功能材料转移等几个发展时期。

到20世纪70年代，聚碳酸酯生产装置的规模已达万吨／年级，五十多年来，聚碳酸酯的技术及市场开发成效显著，为满足市场需求，世界聚碳酸酯装置的生产能力持续快速增长。

二．国内外生产能力分析2.1国外生产能力PC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48．7万吨／年，而到2001年时世界聚碳酸酯的生产能力已超过了220万以，是近年来增长最快的工程塑料之一。

2002年全球生产能力近240万吨，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)(在西班牙扩建了每年14万的装置)和日本帝人化成公司(在中国开始兴建其l期5万吨工程)为代表的各大公司陆续兴建PC装置，使当年的世界PC生产能力突破了年产300万吨大关，达到了325万吨。

较上一年增长了6％。

2006年PC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每年2万吨产能，全球PC生产能力比上年增加3％，达到每年334万吨。

其中亚洲136万吨，占41％；美洲87万吨，占26％；欧洲11l万吨，占33％，亚洲已成为世界PC的生产中心。

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每年7万吨生产装置。

2.2我国聚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T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6000 t／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10万如Makrolon 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PC装置的第二阶段扩能，在2008年前达到20万妇的生产能力。

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161。

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5万池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月投人生产。

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人驻中国的日本客户；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。

台湾旭美化成公司于2002年5万妇装置开工生产，计划在2008年达到15万妇产能。

台塑出光公司于2001年5万妇装置投产，2003年又增加了5万t／a，2007年以后仍计划再增添生产设备。

表1列出了近年部分公司PC产能变化统计。

表2 近年部分PC产能变化统计单位：万t／a近年来随着我国经济的快速发展，汽车行业、建筑行业及光盘业已经成为聚碳酸酯需求增长最快的领域。

三．主要用途3.1 电子电器领域由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性，是优良的E 级(120℃)绝缘材料。

同时，其良好的难燃性和尺寸稳定性，更使其在电子电器行业形成了广阔的应用领域。

例如近年来在对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件方面，聚碳酸酯材料显示出了极高的使用价值。

尤其是对于电视机中载有高电压的回扫变压器及室外变压器中的大型线圈框架等具有特殊要求的部件，聚碳酸酯的热稳定性、耐氧化性、难燃性和尺寸稳定性更是十分可贵。

3.2 建材领域聚碳酸酯板材所显示出的高透光性，抗冲击性，耐高、低温，耐紫外辐射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能，使其比建筑业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性能优势。

如聚碳酸酯板材的隔热性能较无机玻璃提高了25％，抗冲击强度是无机玻璃的250倍，而质量仅为无机玻璃的l／2。

因而近年来在各种形状的大面积采光屋顶、楼梯护栏及高层建筑采光设施等方面得到了广泛的应用。

如德国科隆中心车站6000m2的透明屋顶、深圳国贸中心多跨拱形庭园式天窗及国内外许多医院、体育场馆等公共设施的采光屋顶都采用了聚碳酸酯板材，其优异的抗冲击、抗冰雹性能有力地保障了人身安全，从而使其在建筑业中的用量日趋增长。

如1998年美国建筑业中聚碳酸酯板材用量就已占聚碳酸酯全国消费总量的1／4。

3.3 汽车制造领域轻型化、安全化是汽车制造业所追求的重要目标。

聚碳酸酯材料以其质量轻、强度高、耐候性好等优越性能日益受到各国汽车厂家的重视。

欧美等国单车耗用聚碳酸酯量已从20世纪80年代的2kg增至90年代的8 kg，其用途主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等。

尤其在汽车照明系统中，目前各车型几乎全部采用耐冲击性和透光性良好的聚碳酸酯材料，并且充分利用其易成型加工的特性．将车灯头部、连接片、灯体等全部模塑在透镜中，设计灵活性大，便于加工，是无机玻璃无法替代的-“。

近年来随着汽车轻型化、安全化趋势的发展，各大汽车生产厂家已开始将注意力集中到减重和消除安全隐患的一个重要方面即车窗玻璃。

聚碳酸酯以其独有的透光、耐冲击、耐候、抗紫外辐射等优势，成为理想的首选替代品。

全球最大的聚碳酸酯生产厂商GE公司和B白yer公司已开始联手研制汽车窗玻璃用聚碳酸酯，以期将目前单车27 b的车窗玻璃全部用聚碳酸酯替代。

据有关部门测算，国内汽车产量至2005年将达到320万辆，因而聚碳酸酯在这一领域的应用是极有拓展潜力的。

3.4 包装PC在包装领域主要是制造20升左右的大水瓶。

由于质量轻、抗冲击和透明性好，用热水和腐蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明，除个别高消费市场外，Pc瓶已取代玻璃瓶。

随着中国生活水平的逐步提高，PC制造的非一次性饮用水桶等容器增长很快，目前每年约耗用3万吨PC，预计2005年将达6万吨。

3.5 航空、航天领域在航空、航天领域，聚碳酸酯最初只是用于飞机的座舱罩和挡风玻璃的制作。

随着航空、航天技术的发展，对飞机和航天器中各部件的要求不断提高，使得聚碳酸酯在该领域的应用日趋增加。

仅一架波音747型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个。

单机耗用聚碳酸酯数量近2 t。

在宇宙飞船上则采用了数百个不同构型并由玻璃纤维增强的聚碳酸酯部件及宇航员的防护用品等。

随着近年来环保意识的增强，各国普遍将原先的过氧化氢消毒改为蒸汽- -γ射线灭菌，因而具有良好韧性和刚性，同时兼有耐热、耐辐射性能的聚碳酸酯便被广泛应用于人工肾血液透析设备和其他需要在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中。

在食品包装领域近年出现的新增长点是可重复消毒、使用的各种型号的储水瓶。

这种储水瓶对于饮用水缺乏及水质较差地区，其需求量呈日趋增长之势。

目前市场上流通的，可重复使用的20 kg纯净水瓶几乎全部采用聚碳酸酯制作。

据Bayer公司预测，随着人们对饮用水质量重视程度的不断提高，聚碳酸酯在这方面的用量增长速度将保持在10％以上。

3.7 光学材料领域在光学材料领域，聚碳酸酯以其独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点，在该领域占有极其重要的位置。