聚合物合成工程-第2章 聚合物生产过程讲解

单体和溶剂常用精制过程为除杂、洗涤、干燥、蒸馏或精馏等。 易分解引发剂常采用重结晶（典型BPO和AIBN）和减压蒸馏 (叔丁 基过氧氢和TiCl4)两种方法进行精制。
请问单体、溶剂 和引发剂在贮存、运 输中应注意和考虑哪 些安全问题及应采取 的措施？
① 防止单体与空气接触产生爆炸混合物或过氧化物； ②⑥单防体止和因溶受剂热贮后存单的体温产度生不自能聚高，，加在入低少温量下的贮阻存聚最剂好,单；体贮罐 及③容装器单避体免和阳溶光剂照的射容，器采设用备隔、热管和道降、温开措关施不或应安有装渗冷漏却现装象置；； ④⑦装易低分沸解点引单发体剂和宜溶采剂用的小容包器装及，设低备温能贮耐存高，压防,火为防了撞防击止（贮对罐于 固内体进而入言空，气可，加可入通适入量氮水气使保其护保；持潮湿状态；对于液态而言， 可⑤加在入贮适存量区溶不剂得稀有释烟降火低或其引浓起度火）灾。的物品；
为什么呢？
精制主要是针对单体、溶剂和易 分解引发剂进行的，而配制主要是针 对聚合过程中各种物料性质及要求进 行的。
通常,为了防止单体贮存时 发生自聚，单体中一般都加 入了少量如对苯二酚、苯醌 等阻聚剂,聚合时还要单体 的纯度达99%以上,且有害 杂质会影响聚合反应速度、 聚合物分子量、聚合物色泽 以及引发剂或催化剂活性等。
中国石油兰州石化公司年产70万吨乙烯
其它原料合成路线: 主要是以农副产品或木材工业副产品为基本原料， 直接用作单体或经化学方法加工为单体。自农副产品中得到的最主要 的单体是糠醛，以糠醛为原料可获得丙酮、苯酚、康醇和甲醛等。其 他如淀粉、纤维素和非食用油。
石家庄世易糠醛糠醇呋喃树脂有限公司产3.5万吨糠醛 日本产业技术综合研究所和宫崎大学等机构组成的研究组利用一
引发剂或催化剂及助剂使用时一般需要与溶剂或单体进行配制，如 水溶性引发剂用水配制、油溶性引发剂用单体溶解备用；催化剂体系注 意一定不能与水及空气中的氧、醇、醛、酮等极性化合物接触，防发生 爆炸分解，失去活性；助剂根据相似相容原理进行配制等。
请问催化剂配制、 贮存及运输应注意和 考虑的安全问题及采 取的措施？
第2章 பைடு நூலகம்合物生产过程
2.1 概述 2.2 原料精制与配制工段 2.3 聚合工段 2.4 聚合物后处理工段
§ 2.1 概述
聚合物生产过程是将简单的有机化合物，即单体经聚合反应生产 出分子量和用途不一的高分子化合物的过程。 单体合成路线包括:
陕西北元化工集团有限公司年产110万吨 PVC ，亚洲最大产能，消耗165万吨电石
在工业生产中，不同的聚合反应机理对单体、反应介质以及引发 剂或催化剂等的要求不同，实现这些聚合反应的工业实施方法也不同。
① 配制过程要求配制溶剂用分子筛或其他脱水剂除去其中水分; ② 配制用容器、贮罐及管道必须用惰性气体干燥或无水溶剂冲洗; ③ 配制时一定要按规定方法和配方要求操作，保证催化剂活性； ④ 配制好的催化剂必须用N2或其他惰性气体保护; ⑤ 贮存与运输过程中严格防止接触空气； ⑥ 同引发剂一样，贮存地点应当与生产区、单体贮存区隔离， 保持适当的安全地带。
2.3.1 聚合反应设备
进行聚合反应的设备是聚合反应器，根据聚合反应器的形状主要 可分为釜式反应器（聚合反应釜）、管式聚合反应器、塔式聚合反应 器以及带有特殊型式的聚合反应器，其中，聚合反应釜使用最普遍， 约占聚合反应器的80-90%，PVC、 E-SBR 、 S-SBR 、EPDM 、BR 等聚合物均采用聚合反应釜生产，详细在第三章讨论学习。
§2.3 聚合工段
聚合工段是将备好的物料进行加成聚合或缩聚反应，使低分子转 化成高分子的工序。所生产的聚合物分子量及分布、聚合物结构与性 能以及不同产品牌号与聚合反应设备、聚合反应机理、聚合反应实施 方法、物料组成、聚合反应操作方式以及聚合反应工艺条件有关。此 工段不仅对原料准备和配制提出了要求;而且对后处理提出了工艺及设 备要求（如一般不能采用蒸馏、结晶、 萃取等方法对聚合物进行精制 提纯；聚合反应设备和管道多数采用不锈钢、搪玻璃或不锈钢碳铜复 合材料等不会污染聚合物的材质制成等）。
4. 聚合反应体系多样、伴随相态变化
5. 生产品种多、生产过程复杂、设备要求高(见图2-2)
⑥ ①
④ ③
⑤
① 单体精制 ② 催化剂配制
③ 聚合
②
④ 聚合物分离
⑤ 聚合物干燥
图2-2 聚合物生产过程
⑥ 单体、溶剂回收
(典型溶液离子型聚合生产橡胶)
§2.2 原料精制与配制工段
高分子合成工业中，最主要原料是单体和溶剂,其次是引发剂、催化 剂和分散剂，再次是分子调节剂、络合剂、抗冻剂等助剂。在聚合生产 前或在聚合生产过程中，这些原料必须根据实际情况准备好，主要包括 原料精制和配制两道工序。
种可进行光合作用的眼虫藻为主要原料，成功合成了塑料
同于聚一合般物化生工共产产性品过? 如程不
酸、碱、盐以及有机化 合物的生产过程，具有 如下特性：
1. 单体具有双键或两个 及其以上活性官能团
一般,单体分子化学结 构和官能度不同,合成聚 合物产品的分子量和用 途也不同, 如图2-1所示。
图2-1 单体聚合官能度数目 与合成聚合物结构、产品的关系
工业生产中，为了生产符合要求规格的聚合物产品，聚合反应器 应具有良好的热交换能力和优良的反应参数控制系统如温度、压力控 制系统和安全连锁装置。对于聚合反应釜而言，它还应具有适合的转 速和适当形状的搅拌装置。
2.3.2 聚合反应机理
根据聚合反应机理，聚合反应主要包括连锁聚合反应（加聚反 应）和逐步聚合反应两种，其中连锁聚合又分为自由基聚合反应和离子 型聚合反应；逐步聚合又分为线型缩聚反应和体型缩聚反应。此外，还 包括逐步加成聚合反应。
2. 聚合物分子量具有多分散性
3. 聚合反应中热力学和动力学不同于一般有机化学反应 加成聚合反应为连锁反应，经过链引发、链增长、链终止及链转移等
基元反应;缩聚反应为两个及其以上官能团单体之间连续、重复进行的缩 合反应。对应的每个基元反应、缩合反应的热力学和动力学不同。它们 直接影响聚合物的分子量、分子结构和转化率。