高分子量聚苯乙烯的生产特点

第22卷第4期2002年4月

现代化工

ModernChemicalIndustry

Apr.2002 43

高分子量聚苯乙烯的生产特点

张红梅 孙文盛

(中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司,大庆163714)

摘要:介绍了高分子量聚苯乙烯生产中原料的配制、引发剂的使用,反应停留时间、强放热、反应温度梯度、转化率及产品质量等方面的工艺特点。针对高分子量聚苯乙烯生产较难控制的特点提出了一些建议。

关键词:聚苯乙烯;高分子质量;生产中图分类号:TQ325 2

文献标识码:A

Productioncharacteristicsofhighmoleculemasspolystyrene

ZHANGHong-mei,SUNWen-sheng

(DaqingPetrochemicalCorp.,CNPC,Daqing163714,China)

Abstract:Thispaperintroducestechnologycharacteristicsinhighmoleculemasspolystyreneproduction,includingmater-icalmix,initiator,longsettletime,strongemitheat,largetemperaturegrad,lowconversionrateandproductquality,etc.Somesuggestionareputforwardonthebasisofdifficultiesofproductioncontrol.

Keywords:polystyrene;highmoleculemass;production

大庆石油化工公司2 5万t/a聚苯乙烯(PS)装置,具备生产高分子量聚苯乙烯的能力。但实际生产的工艺控制较难,分子质量波动较大。目前高分子量聚苯乙烯的市场需求较大,应用范围逐渐拓宽,高分子量聚苯乙烯的生产具有更强的现实意义,它可以为企业带来更高的附加值。

40万的GPPS-202产品,提升了企业竞争档次。

1 装置工艺介绍

大庆石化公司的聚苯乙烯装置是典型的连续本体聚合工艺(见图1),生产高分子量聚苯乙烯有自身困难。它在生产通用级聚苯乙烯时,采用3个聚合反应器串联进行本体自由基聚合反应。原料经过预热器预热后直接进入第二个立式反应器(DC-102),进行预聚合反应;然后用齿轮泵泵入2个卧式反应器(DC-103/DC-104),进行柱塞流聚合反应,最终的转化率在80%~85%。最后经过带有静态混合器的高效加热器加热后,送入脱挥器(FA-107)将未反应的单体脱出,然后进行造粒、干燥、包装。在经过一系列的工艺改进、工艺优化后,大庆石化公司聚苯乙烯成功地生产出了相对分子质量在30万~

收稿日期:2002-01-24

,,,图1 工艺流程简图

2 高分子量聚苯乙烯的特点

2 1 原料配制特点

在配制原料时主要考虑实现以下3点: 适当增加苯乙烯单体的浓度,降低惰性组分的含量,实现聚合过程高转化率的要求。

有适量的稀释剂、增塑剂,实现聚合末期对高黏物料的输送。

增强终止反应活性组分尽量减少,实现聚苯乙烯长链的高速增长(见表1)。

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表1 原料配制

原料名称苯乙烯(单体)矿物油(增塑剂)

惰性物(稀释剂/转移介质)

设计值质量分数/%

96 1~97 20 8~13 2~2 2

现代化工第22卷第4期

的区别在于它的引发、聚合都必需在很低的温度下进行,同时其反应放出的热量更多。因此控制热平衡的关键是及时撤走聚合过程中放出大量的热。因

此实际生产中必须保证冷却介质有足够低的温度,冷换设备有足够的撤热能力,保证聚合热能及时撤走,保证反应所需的热量平衡。

控制产品分子质量的另一重要参数就是引发、增长时的反应温度。1#、2#、3#反应器(DC-101/102/103)的温度正是这两个时期的关键控制点。采用负压操作的DC-101/102及正压操作的DC-103的温度要控制平稳,如果温度波动范围大,将造成熔融指数(MI)波动。控制参数温度对MI指数的影响关系是,当反应温度升高时,MI指数也相应地增高,分子质量下降。而高分子量聚苯乙烯的反应控制难点是增加反应链长,同时要相对减少活性自由基数量。因此在实际生产中,1、2反应器的控制关键是反应的负压要低、压力要稳、冷却回流量保持均一、液位等相应参数要控制好;3反应器的控制关键是反应器各段的温度要在低温条件下平稳控制、搅拌器转数稳定(见表2)。

表2 工艺控制参数

设备名称EA-101温度/ DC-101温度/ DC-102温度/ DC-103A区温度/ DC-103B区温度/ DC-104A区温度/ DC-104B区温度/

设计值80136136 5138140165175

设备名称EA-106温度/ DC-101液位/%DC-102液位/%

GD-103搅拌速度/r min-1GD-103搅拌速度/r min-1FA-107温度/ FA-107压力/kPa

设计值22560753030240-99 8

##

#

原料对分子质量的影响主要表现在苯乙烯、乙苯的含量,它们对产品分子量的影响非常大。如果

苯乙烯含量偏低、乙苯含量偏高的话,苯乙烯的单体浓度下降,根据反应动力学方程可知,将导致活性链的增长、活性降低、速率下降;同时由于乙苯的浓度相对较高,会造成活性链的链转移活性速率增强,造成反应过程提前进入链转移、终止时期。原料配比变化将会造成聚苯乙烯分子的聚合度变化,分子质量分布加宽,熔体流动指数上升。所以,由于原料溶液中苯乙烯、乙苯的比例不合理,可直接造成产品分子质量上不去、熔体流动指数偏高。2 2 引发剂的使用特点

高分子量聚苯乙烯采用引发剂的主要原因是降低反应过程的温度,在低温的情况下更加有利于分子的增长。引发剂的摩尔浓度要根据引发反应的单位总摩尔数量适当加入,引发剂过量必然降低聚苯乙烯的聚合度。

因此,我们在实施引发剂引发聚合反应中,采用了高效引发剂(过氧化-2-乙基-己酸特丁脂),加入量控制在0 2~0 4kg/h。

2 3 反应长停留时间的特点

增加低温反应区物料的停留时间是实现高分子质量产品 …… 此处隐藏：2800字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……