聚碳酸酯文獻(xiàn)綜述論文

1、-. z聚碳酸酯工藝設(shè)計(jì)摘 要 聚碳酸酯是由雙酚 A 鈉鹽與光氣進(jìn)展反響，產(chǎn)物簡(jiǎn)聚體進(jìn)展縮聚反響獲得。本設(shè)計(jì)聚碳酸酯廠工藝設(shè)計(jì)，主要進(jìn)展了工藝計(jì)算、設(shè)備選型，并繪制了全廠平面布置圖、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、車間的立面圖和平面圖。關(guān)鍵詞：聚碳酸酯，雙酚 A，工藝，圖PolycarbonatePolycarbonate ProcessProcess ofof TheThe TechnologicalTechnological DesignDesignABSTRACTABSTRACTPolycarbonate is deserved by the Bisphenol-A of Sodium salt

2、and phosgene. This indication is to design for a chemical factory, It include the main equipment putation and the shaping in the technical process of Polycarbonate CHP, entire factory floor-plan, synthetic CHP total flow chart, workshops elevation and horizontal plan.KEYKEY WORDSWORDS：Polycarbonate，

3、Bisphenol-A ，Technology ，Chart. - - . 可修編-一、課題背景聚碳酸酯簡(jiǎn)稱是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的構(gòu)造可分為脂肪族、芳香族、脂肪族芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。聚碳酸酯是一種性能優(yōu)異的通用工程塑料，自問(wèn)世以來(lái)迅速在興旺國(guó)家形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，且技術(shù)持續(xù)開展，裝置規(guī)模不斷擴(kuò)大。由于聚碳酸酯光學(xué)透明性好、抗沖擊強(qiáng)度高，并具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐蠕變性、抗寒性、電絕緣性和阻燃性等特點(diǎn)，使之在透明建筑板材、電子電器、光盤媒介、汽車工業(yè)等領(lǐng)

4、域得到廣泛應(yīng)用。聚碳酸酯的應(yīng)用開發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向開展，目前已推出了光盤、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級(jí)牌號(hào)。我國(guó)在聚碳酸酯研發(fā)上雖起步較早，先后有不少企業(yè)進(jìn)展研發(fā)生產(chǎn)，但由于工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)裝置規(guī)模較小、產(chǎn)能低、產(chǎn)品質(zhì)量差，目前僅剩一家企業(yè)維持生產(chǎn)，國(guó)市場(chǎng)所需的聚碳酸酯不得不大量依賴進(jìn)口。因此，大力加強(qiáng)聚碳酸酯研發(fā)，加速實(shí)現(xiàn)其規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，已成為國(guó)家的重要戰(zhàn)略需求。我國(guó)聚碳酸酯長(zhǎng)期依賴國(guó)外進(jìn)口，2000 年進(jìn)口量為 23 萬(wàn)噸，到 2021 年增至 101.7萬(wàn)噸，增長(zhǎng)了近 4 倍，2021 年國(guó)聚碳酸酯的表觀消費(fèi)量接近 80 萬(wàn)噸

5、，未來(lái)幾年將保持 10-15%的增長(zhǎng)率。中國(guó)聚碳酸酯的產(chǎn)能僅為 26 萬(wàn)噸，而且絕大局部為合資或獨(dú)資企業(yè)，對(duì)外依存度非常高。對(duì)我國(guó)聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講，加快技術(shù)進(jìn)步已刻不容緩。二、聚碳酸酯產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀由于世界金融市場(chǎng)處于混亂狀態(tài)，2021 年亞洲雙酚 A(BPA)市場(chǎng)，將繼續(xù)面臨困難時(shí)期的挑戰(zhàn)，除非經(jīng)濟(jì)走勢(shì)上行，來(lái)自下游環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯(PC)工業(yè)的需求才會(huì)稍有提升。一家亞洲貿(mào)易商于表示，要使雙酚 A(BPA)市場(chǎng)上揚(yáng)，至少在今后 6 個(gè)月以后。隨著雙酚 A(BPA)現(xiàn)貨的急劇下滑，該工業(yè)處于不景氣狀態(tài)。截至 2021 年 12 月，雙酚 A(BPA)價(jià)格與當(dāng)年 7 月相比、下降了近 40%。

6、由于全球金融市場(chǎng)惡化和經(jīng)濟(jì)衰退帶來(lái)的影響，來(lái)自聚碳酸酯(PC)和環(huán)氧樹脂-. z工業(yè)需求的疲軟，而導(dǎo)致雙酚 A(BPA)市場(chǎng)的不振，將可能會(huì)持續(xù)到年底。雖然新的環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯(PC)，生產(chǎn)裝置已于 2021 年投運(yùn)，但經(jīng)濟(jì)的下行趨勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)的加劇，已大大擠壓了一些公司的邊際利潤(rùn)，迫使一些生產(chǎn)商降低開工率或延長(zhǎng)裝置停工期。雙酚 A(BPA)開展在 2021 年也受到一些負(fù)面的影響，來(lái)自與雙酚 A(BPA)接觸的安康危害的爭(zhēng)論，已促使一些國(guó)家如加拿大在食品容器應(yīng)用中禁用這種化學(xué)品。鑒于終端用戶減少購(gòu)置量，亞洲地區(qū)一些雙酚 A(BPA)生產(chǎn)商紛紛降低開工率，以減少這種高本錢材料不斷增多的庫(kù)存。中國(guó)

7、大多數(shù)環(huán)氧樹脂裝置，目前開工率都在 5060%。集團(tuán)公司-三井化學(xué)公司合資的，10萬(wàn)噸/年雙酚 A(BPA)裝置于 2021 年 12 月投產(chǎn)后，又使該地區(qū)新增了供應(yīng)量，預(yù)計(jì)雙酚 A(BPA)價(jià)格一度會(huì)下跌至底線。另外貿(mào)易商和終端用戶的調(diào)查指出，如果需求繼續(xù)疲軟，則對(duì)雙酚 A(BPA)價(jià)格的支撐會(huì)很小。2021 年也會(huì)出現(xiàn)一些新的貿(mào)易動(dòng)向，中國(guó)與東南亞國(guó)家聯(lián)盟(ASEAN)成員國(guó)之間的自由貿(mào)易協(xié)定(FTA)將實(shí)施，按照新的法則，雙酚 A(BPA)從 ASEAN 出口將執(zhí)行零關(guān)稅。東南亞國(guó)家聯(lián)盟(ASEAN)有 2 家主要的雙酚 A(BPA)生產(chǎn)商：拜耳公司在泰國(guó)擁有 16 萬(wàn)噸/年裝置，三井化

8、學(xué)公司在新加坡?lián)碛?23 萬(wàn)噸/年裝置。三、聚碳酸酯市場(chǎng)需求概況20 世紀(jì)末，世界聚碳酸酯的產(chǎn)量約 114 萬(wàn)噸，聚碳酸酯按功能特性分為一系列品級(jí)，如通用級(jí)、透明級(jí)、醫(yī)藥食品級(jí)等。各品級(jí)又可進(jìn)一步細(xì)分為更多的具體牌號(hào)。一些大的生產(chǎn)廠商可提供幾十個(gè)品級(jí)、上百個(gè)牌號(hào)產(chǎn)品。聚碳酸酯的應(yīng)用開發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專業(yè)化、系列化方向開展。2004 年世界聚碳酸酯表觀消費(fèi)量278.2 萬(wàn)t,光學(xué)介質(zhì)是聚碳酸酯消費(fèi)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域, 消費(fèi)比例占24%; 其次是電子/電氣和建材, 各占19%; 汽車約占13%,詳見下表1-3 全球聚碳酸酯消費(fèi)表用途北美/萬(wàn)t西歐/萬(wàn)t日本/萬(wàn)t亞洲其他/萬(wàn)t其他/萬(wàn)t合計(jì)/萬(wàn)t

9、比例%汽車13.57.13.010.02.035.613電子電器7.511.56.122.95.053.019. - - . 可修編-片材13.513.36.114.17.054.019光學(xué)介質(zhì)11.012.03.536.94.067.024其他18.57.16.628.87.668.625合計(jì)64.051.025.3112.325.6278.2100北美的汽車產(chǎn)業(yè)所消費(fèi)的聚碳酸酯遠(yuǎn)高于西歐、日本及其它地區(qū), 約占全球汽車領(lǐng)域消費(fèi)量的38 %。歐洲受氣候影響, 對(duì)制造絕熱玻璃的薄膜和片材需求較高, 占全球該類產(chǎn)品總消費(fèi)量的25%。亞洲地區(qū)( 不包括日本) 在電子、電器產(chǎn)品和光學(xué)相關(guān)產(chǎn)品領(lǐng)域消費(fèi)

10、的聚碳酸酯在世界所占比例相當(dāng)高, 電子、電器領(lǐng)域占全球該類產(chǎn)品消費(fèi)量43%, 光學(xué)產(chǎn)品占全球該類產(chǎn)品消費(fèi)量54%.可見國(guó)外聚碳酸酯應(yīng)用的最大的市場(chǎng)是電子/電氣(寶庫(kù)計(jì)算機(jī)、辦公設(shè)備和光盤)，透明薄板和片材以及汽車工業(yè)。在未來(lái)的一段時(shí)間，聚碳酸酯的需求量將持續(xù)增長(zhǎng)，亞太、拉丁美洲將是增長(zhǎng)最快的地區(qū)。預(yù)計(jì)到 2007 年，世界聚碳酸酯的需求量將到達(dá)億噸，其中計(jì)算機(jī)、光盤等信息產(chǎn)業(yè)方面的增長(zhǎng)最快。 四、工藝流程選擇分析與研究目前，聚碳酸酯的生產(chǎn)方法主要有溶液光氣法、酯交換法、界面縮聚光氣法和非光氣法。(1)溶液光氣法該工藝是將光氣通入含有雙酚 A 堿性水溶液和二氯甲烷溶劑中進(jìn)展進(jìn)展界面縮聚反響，然后

11、將聚合物從溶液中別離出來(lái)。與其它的生產(chǎn)方法相比，溶液光氣法由于經(jīng)濟(jì)性較差已完全淘汰。(2)酯交換法酯交換法又稱傳統(tǒng)熔融工藝，其實(shí)也是一種間接光氣法工藝。它是以苯酚原料，經(jīng)過(guò)光氣法反響生成碳酸二苯酯，然后再鹵化鋰等催化劑和添加存在下和雙酚 A 進(jìn)展酯交換反響，生成低聚物，在進(jìn)一步縮聚得到聚碳酸酯。盡管該工藝生本錢錢低于其它生產(chǎn)工藝，但由于其生產(chǎn)出來(lái)的聚碳酸酯光學(xué)性能較差，催化劑易污染，并且由于存在副產(chǎn)品酚而導(dǎo)致產(chǎn)品分子量較低，應(yīng)用圍有限，因此限制了該工藝的商業(yè)應(yīng)用。(3)界面縮聚光氣法-. z界面縮聚光氣法工藝是將雙酚 A 和燒堿溶液配制成雙酚 A 鈉鹽，同時(shí)參加酚，然后送入光氣反響器。參加二氯

12、甲烷，通光氣進(jìn)展光氣化反響，反響完成后將反響液送到縮聚反響器，參加三乙胺和燒堿溶液，進(jìn)展縮聚反響。然后別離含有聚合物的有機(jī)相和水相，對(duì)有機(jī)相進(jìn)展洗滌、枯燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。(4)非光氣法非光氣法是先以液相氧化碳基法生產(chǎn)碳酸二甲酯(DMC)，再與醋酸苯酯酯交換生成碳酸二苯酯(DPC)，然后在熔融狀態(tài)下與雙酚 A 進(jìn)展酯交換，縮聚制得聚碳酸酯。因此無(wú)副產(chǎn)物，根本無(wú)污染，特別是不使用劇毒光氣，因此深受世界各大公司的重視，紛紛致力開發(fā)。綜上所述，非光氣法工藝是一種全封閉、無(wú)副產(chǎn)物、污染少、符合環(huán)境要求的綠色工藝，已經(jīng)由外國(guó)公司研究成功，但是由于國(guó)仍在研究開展中，工藝不成熟，本設(shè)計(jì)不采用，而界

13、面縮聚光氣法工藝成熟，反映在常溫常壓下進(jìn)展，對(duì)設(shè)備要求不高，產(chǎn)品質(zhì)量好，尤其是截止 2004 年底，全世界聚碳酸酯總生產(chǎn)能力接近 3.3Mta 。其中光氣法生產(chǎn)工藝約占總生產(chǎn)能力的 90%。所以本設(shè)計(jì)采用界面縮聚光氣法。五、五、PCPC 生產(chǎn)技術(shù)的開展方向生產(chǎn)技術(shù)的開展方向 全非光法形成 DMCDPCPC 的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈，從根本上擺脫了有毒原料光氣，對(duì)聚合更有利，產(chǎn)品中不含游離氯，且透明度高，更適合制造高附加值光盤?？梢钥隙ǎ枪夥?PC 生產(chǎn)技術(shù)符合綠色化工產(chǎn)業(yè)政策，是今后世界 PC 生產(chǎn)技術(shù)的開展方向，預(yù)計(jì)在未來(lái)聚碳酸酯生產(chǎn)中將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。目前世界各大聚碳酸酯公司已先后建立起了非光氣

14、酯交換法的工業(yè)裝置。根據(jù)生成碳酸二甲酯所采用的原料的不同，分別有 GE 公司以甲醇、一氧化碳和氧氣為原料，經(jīng)氧化、梭基化等反響制成 DMC;日本旭化成公司以二氧化碳和環(huán)氧乙烷生產(chǎn)碳酸亞乙酯，碳酸亞乙酯與甲醇反響制成 DMC。 目前世界各大聚碳酸酯公司已先后建立起了非光氣酯交換法的工業(yè)裝置。根據(jù)生成碳酸二甲酯所采用的原料的不同，分別有 GE 公司以甲醇、一氧化碳和氧氣為原料，經(jīng)氧化、梭基化等反響制成 DMC;日本旭化成公司以二氧化碳和. - - . 可修編-環(huán)氧乙烷生產(chǎn)碳酸亞乙酯，碳酸亞乙酯與甲醇反響制成 DMC。2001 年 GE 公司率先在日本投資建成 1 套 2.5 萬(wàn)噸/年的全非光法 P

15、C 生產(chǎn)裝置并順利投產(chǎn)，隨后又在西班牙興建 1 套 13 萬(wàn)噸/年全非光法 PC 生產(chǎn)裝置，從此全非光法 PC 生產(chǎn)技術(shù)引起了世界的矚目，世界 PC 生產(chǎn)廠商開場(chǎng)轉(zhuǎn)向全非光法 PC 生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)。日本旭化成公司開發(fā)的非光氣酯交換法有獨(dú)特的創(chuàng)意，使用二氧化碳、環(huán)氧乙烷(EO)和雙酚 A(BPA)作為主要原料生產(chǎn)聚碳酸酯(PC)，副產(chǎn)乙二醇(EG)。該工藝既不使用光氣，也不使用二氯甲烷，產(chǎn)生很少的廢物，是一項(xiàng)污染小的新工藝，該工藝已用于旭化成奇美聚碳酸酯裝置，生產(chǎn)能力已到達(dá) 6.5 萬(wàn)噸/年。目前全球的全非光法 PC 生產(chǎn)能力已經(jīng)到達(dá) 38.5 萬(wàn)噸/年。 總之，未來(lái)幾年，對(duì)人類與環(huán)境造成危害的

16、化工生產(chǎn)工藝與原料將逐步受到限制并最終被淘汰。 “清潔生產(chǎn)、 “綠色化工產(chǎn)品是 21 世紀(jì)化工行業(yè)開展的趨勢(shì)。PC 全非光氣法綠色清潔生產(chǎn)技術(shù)有著廣闊的市場(chǎng)空間，必將成為世界上 PC 生產(chǎn)技術(shù)開展的方向。 六、開展我國(guó)六、開展我國(guó) PCPC 產(chǎn)業(yè)的意義產(chǎn)業(yè)的意義 我國(guó)每年需進(jìn)口幾十萬(wàn)噸 PC，需求旺盛，市場(chǎng)潛力巨大，因而開展我國(guó) PC 產(chǎn)業(yè)有著廣闊的市場(chǎng)前景。開展我國(guó)聚碳酸酯產(chǎn)業(yè)一方面可以緩解我國(guó)聚碳緊的供需矛盾，另一方面可以打破興旺國(guó)家對(duì)我國(guó)聚碳生產(chǎn)的技術(shù)封鎖及產(chǎn)品價(jià)格壟斷，對(duì)開展我國(guó)民族工業(yè)有著十分重要的意義。因此，無(wú)論從市場(chǎng)需求，還是從開展自有核心技術(shù)等方面考慮，建立我國(guó)聚碳產(chǎn)業(yè)均是必要的、可行的。 我國(guó)有豐富的碳酸二甲酯(