聚醚多元醇生产工艺控制的探讨
王 强 刘英 杨林
沈 阳化工股份有限公司
摘要 近年我 国 产量增 长率达 。
如何 引进先进的 工 艺技术并消化 、
吸收是重要的研究论题 。
文 中
阐述 了聚醚 多元醇工 艺 中催化 剂 的加入 、
真空脱水和加 去 离子 水 中和 的控制原理 。
关健词 聚醚 多元醇 催化 剂 真空脱水 去 离子 水
聚醚多元醇简称 ,
是合成硬质聚氨醋泡沫塑
料的主要原料 ,
工业生产基本按照相同的工艺方法 ,
均采用环氧化物作原料 ,
采用间歇式操作 ,
批次生产。
由于聚醚多元醇生产 方法其核心机密只掌握在几个
大公司中 ,
像巴斯夫、
陶氏、
拜耳、
壳牌公司 ,
这些公司
掌握着数百个品牌聚醚多元醇生产控制技术。
中国
工业从 年代开始的几千吨到 目前的几十万
吨 ,
近几年增长率达到 ,
而 引进的产品大多为老
型号的产品 。
因此如何引进工艺技术并且消化、
吸收
是 技术人员和研究人员的重要课题。
下面就生
产工艺中的要点谈谈 自己的看法。
一、
催化剂加入 的控制
生产 中为了得到一定 分子量的产品或中间
体 ,
往往向起始剂中加入一定量的碱性催化剂 ,
然后
与环氧化物反应生成 目标产品。
通过对产品的计算发
现 ,
每 个起始剂分子中只有 个碱分子与之
反应 ,
也就是说每 个起始剂分子最多有 多个
分子上有碱金属离子存在而其余 左右起始剂分子无碱金属离子。
以起始剂为 、
中间体 、
产品为 为例
生 产 中间体 分子量 为 ,
催 化剂量 为
,
量为 ,
则方程式为
醇钾十
用 中间体 生 产 产 品 ,
中间体量 为
,
催化剂量为 ,
则方程式
醇钾十 」
到
上述表 明每 个 分子 每个 分子
只与一个金属离子反应 最多有
个分子与催化剂反应,
而多数未参与反应。
而环氧化
物的开环聚合是在碱金属离子存在的支链上进行的 ,
那么我们如何才能得到产品分子量都是在很窄范围
内分布的产品 ,
的聚合反应是阴离子聚合 ,
通过单元分子的
开环加聚作用而形成 ,
方程式如下 一
一 一 一
一 一
磷 ’ 一 一 一 一 ·
”
由此可见链 的增长是通过阴离子 电荷的传递而产生的 由于催化剂用量少 多数链端基为轻基 只有
少数为烷氧基金属盐。
当一个端基的链随着反应进行
活性降低时 ,
在两种端基之间能发生等离子交换 ,
而
离子电荷向另一个链转移时总是转移到较短的链上 ,
使聚合反应均匀的进行。
由此看出有催化剂的存在 ,
反应才能顺利的进行 ,
碱催化剂加入量的大小直接影
响着环氧化物反应速度 ,
加入量低 ,
反应速度慢 ,
反应
时间长 ,
生产能力降低 ,
影响经济效益 加入量大 ,
分
子中含有烷氧基金属盐的分子增多,
与环氧化物反应
速度加快 ,
反应时间缩短 ,
使产量增加。
但是由于环氧
化物开环反应是很强 的放热反应 ,
据文献记载 ,
环氧
乙烷为 … 般 环氧丙烷为 琦 如果反应速
度快 ,
反应热无法及时取出,
导致温度升高 ,
釜内压增
大 ,
生产将无法控制 ,
因此一个合适的催化剂的加入
量 ,
是经过多次试验得出的 ,
不同的装置 ,
不同的冷却
能力 ,
不同的加料速率 ,
都会有不同的结果 ,
一般
生产控制在 卜 之间 ,
视工 艺设备及反应条
件而定。
由于聚醚工业最大的优点是 不存在放大效
应 ,
生产 由小试到大试 ,
对催化剂加入量研究开发很
有利。
二、
聚醚工艺中水的脱出和去离子水的
加入
在聚合工艺中起始剂与强碱反应生成醇钾和水 ,
这部分水需采用真空喷射器来脱出。
我们知道 及
不仅与醇钾进行反应 ,
还会与含有活泼 十
的化合
物如水 、
醇和氨等反应生成不同的反应物 ,
并且还会与强碱反应生成副产物。
由于副反应 的存在 ,
我们将
得不到指定的 目标产品 ,
这是生产脱水的一个原 因。
另一个重要原 因在于生成醇钾的反应是一个可逆动
态平衡反应 ,
而且这个平衡主要倾向于醇钾的分解。
其反应方程式为
一 ,
因此为了使强碱全部反应生成醇钾 ,
必须不断地
脱出水分子 ,
反应才能向生成醇钾方向继续进行 ,
这
是脱水的另一个主要原 因。
而水的加入过程 ,
实际上
是上述反应的逆反应 ,
是将粗聚醚中 从反应相吸
出至水相中,
采用酸性中和剂中和 ,
生成不溶于聚
醚的沉淀物在过滤工序除去。
加水的反应方程式为
在水的作用下 ,
反应向生成碱和多元醇的方向进
行 ,
也是可逆动态平衡 ,
只有经过中和反应 ,
不断地中
和掉 平衡反应才能继续向生成多元醇方 向进
行 ,
同时还需把 中和生成的水从反应中脱出 ,
这就是
反应加水 ,
再脱水的原 因。
聚醚多元醇生产工艺除了上述两方面外 ,
还有许
多控制方面。
像环氧化物的加料速度 ,
反应温度和熟
化温度的控制 ,
中和剂、
精致剂、
去离子水的加入量 ,
这些构成 生产 的核心技术 ,
需要我们在今后 的
工作中不断地学 习和实践。
参考文献
悻魁宏 有机化学 高等教育出版社 ,
李绍雄,
刘益军 聚氨醋树脂及其应用 化学工业出版社 ,
黄宪等 新编有机化学合成 化学工业出版社
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发表于 2008-12-28 19:02:55
