《化工新材料生產(chǎn)技術(shù)》課件-知識點(diǎn)2 聚碳酸酯生產(chǎn)工藝流程

化工新材料生產(chǎn)技術(shù)石化工程學(xué)院12聚碳酸酯生產(chǎn)技術(shù)聚碳酸酯的生產(chǎn)工藝流程3以二氧化碳為起始原料的非光氣法聚碳酸酯工藝過程分為四個單元，分別為碳酸丙烯酯（PC）單元、碳酸二甲酯（DMC）單元、碳酸二苯酯（DPC）單元、聚碳酸酯（PC）單元。首先是環(huán)氧丙烷（PO）與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯與甲醇（M）進(jìn)行酯交換得到碳酸二甲酯，碳酸二甲酯與苯酚反應(yīng)得到碳酸二苯酯，碳酸二苯酯與雙酚A（BPA）熔融縮聚制得聚碳酸酯產(chǎn)品。41.碳酸丙烯酯單元二氧化碳和環(huán)氧丙烷在催化劑的作用下，在管式反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)得到碳酸丙烯酯，反應(yīng)式如圖1-1。56粗品碳酸丙烯酯再通過精餾得到中間產(chǎn)品碳酸丙烯酯，催化劑循環(huán)使用，其工藝流程如圖1-3，合成反應(yīng)壓力為4-8MPa，溫度為120℃-200℃，催化劑為KI復(fù)合催化劑或離子液體催化劑，反應(yīng)停留時間為0.5-1h，反應(yīng)單塔、雙塔串聯(lián)操作均可。原料環(huán)氧丙烷和催化劑經(jīng)加壓泵從塔頂進(jìn)入，二氧化碳從塔底部進(jìn)入，與環(huán)氧丙烷在塔內(nèi)逆流接觸，塔內(nèi)反應(yīng)熱量通過循環(huán)泵及換熱器移出，合成的粗品碳酸丙烯酯出料至氣液分離器分離后，過量的二氧化碳通過捕沫后處理放空，液體進(jìn)入粗品槽暫存。粗品碳酸丙烯酯精制條件為真空度-0.098MPa，真空度越高越好。78在碳酸二甲酯單元，碳酸丙烯酯與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)后分別精制得到碳酸二甲酯成品及丙二醇（PG）成品，其工藝如圖1-4。甲醇、碳酸丙烯酯及催化劑進(jìn)入反應(yīng)精餾塔的中部，通過精餾，碳酸二甲酯與甲醇富集至塔頂出料后，使得平衡反應(yīng)不斷向生成碳酸二甲酯方向移動。反應(yīng)精餾塔為常壓塔，提餾段可以用填料，也可以用塔板，塔釜溫度70℃-90℃。反應(yīng)精餾塔塔頂出碳酸二甲酯-甲醇共沸物進(jìn)入加壓分離塔，利用物料自身產(chǎn)生的壓力進(jìn)行分離，反應(yīng)精餾塔壓力1.0-1.5MPa。9塔釜出粗品碳酸二甲酯，再經(jīng)過碳酸二甲酯精餾塔精制分離即可得到成品碳酸二甲酯。碳酸二甲酯精餾塔頂部含少量甲醇的碳酸二甲酯返回加壓分離塔。加壓分離塔塔頂碳酸二甲酯含量較低，一般只有10%左右，這部分物料進(jìn)入甲醇分離塔，塔頂出碳酸二甲酯-甲醇共沸物，塔釜的甲醇返回反應(yīng)精餾塔。由于加壓分離塔的操作壓力較高，塔頂氣相物料的潛熱可作為反應(yīng)精餾塔、甲醇分離塔的熱源。1011反應(yīng)精餾塔塔釜物料先進(jìn)入丙二醇脫輕塔脫去甲醇等輕組分，輕組分回到反應(yīng)精餾塔，塔釜重組分進(jìn)入丙二醇精餾塔精制，側(cè)線出料得丙二醇產(chǎn)品，丙二醇精餾塔塔中進(jìn)料為氣相進(jìn)料。這樣做的目的是防止填料堵塞，氣相進(jìn)料加熱釜的含碳酸鹽的物料送至碳化脫鹽系統(tǒng)回收丙二醇，丙二醇精餾塔立式釜含有少量二丙二醇（DPG）。為了確保塔中丙二醇成品的純度，塔釜連續(xù)出料至二丙二醇系統(tǒng)回收二丙二醇。12131.碳酸二苯酯單元在碳酸二苯酯單元，整個工序可分為以下四個部分：①碳酸苯酯反應(yīng)工段：以碳酸二甲酯和苯酚為原料合成甲基碳酸苯酯（MPC），甲醇返回到碳酸二甲酯單元作為原料；②碳酸二苯酯反應(yīng)工段：甲基碳酸苯酯反應(yīng)生成碳酸二苯酯；③精餾工段：粗碳酸二苯酯經(jīng)過精餾得到高純度碳酸二苯酯；④回收分離工段：回收來自聚碳酸酯單元的苯酚及碳酸二苯酯單元副產(chǎn)的苯甲醚（ANS）。碳酸二苯酯工藝流程如圖1-5。14由于碳酸二甲酯和苯酚反應(yīng)生成甲基碳酸苯酯或碳酸二苯酯的平衡常數(shù)都很小，為了提高轉(zhuǎn)化率，利用反應(yīng)精餾的方法。首先，在甲基碳酸苯酯反應(yīng)塔中，碳酸二甲酯從塔釜進(jìn)料，苯酚和催化劑從塔中上部進(jìn)料，在塔內(nèi)逆流接觸。其中，苯酚的來源有三部分：補(bǔ)充的新鮮脫水苯酚、來自聚碳酸酯單元通過苯酚回收塔回收的苯酚和苯甲醚回收塔塔釜回收的苯酚。碳酸二甲酯的來源有兩部分：絕大部分來自碳酸二甲酯單元；少量來自苯酚回收塔塔頂回收的碳酸二甲酯。催化劑的來源也是兩部分：補(bǔ)充的新鮮催化劑和碳酸二苯酯分離塔塔釜返回的催化劑。反應(yīng)壓力0.3-0.8MPa，溫度180℃-250℃，反應(yīng)生成的甲醇和部分未反應(yīng)的碳酸二甲酯從塔頂分離出來返回碳酸二甲酯單元，合成的甲基碳酸苯酯和未反應(yīng)的碳酸二甲酯、苯酚和催化劑從塔釜出料至碳酸二苯酯反應(yīng)塔，進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸二苯酯和碳酸二甲酯。合成的碳酸二苯酯、未反應(yīng)的甲基碳酸苯酯、催化劑以及重組分的混合物從碳酸二苯酯反應(yīng)15塔釜出料進(jìn)入碳酸二苯酯分離塔，塔頂?shù)奶妓岫柞?、苯酚和反?yīng)副產(chǎn)物苯甲醚出料至苯甲醚分離塔，在苯甲醚分離塔中回收苯甲醚后，碳酸二甲酯和苯酚作為原材料返回甲基碳酸苯酯反應(yīng)塔，碳酸二苯酯反應(yīng)塔為負(fù)壓塔，塔釜溫度為170℃-220℃。在碳酸二苯酯分離塔中，塔頂出碳酸二苯酯和甲基碳酸苯酯至碳酸二苯酯精餾塔精餾，側(cè)線得到碳酸二苯酯產(chǎn)品，塔釜物料返回甲基碳酸苯酯反應(yīng)塔繼續(xù)反應(yīng)，并根據(jù)物料重組分情況定期開路，碳酸二苯酯分離塔為負(fù)壓操作，塔釜溫度約200℃。碳酸二苯酯精餾塔塔頂?shù)奈锪戏祷靥妓岫锦シ磻?yīng)塔塔中，釜料進(jìn)入苯酚回收塔，該塔也為負(fù)壓，真空度越低越好，釜溫比碳酸二苯酯分離塔釜溫高一些。苯酚回收塔的主要作用是回收來自聚碳酸酯單元的苯酚，脫去其重組分，其塔釜溫度為180℃-200℃，負(fù)壓塔。

16171.聚碳酸酯單元聚碳酸酯單元包括備料、預(yù)聚、主聚、成品四部分工段，其工藝流程如圖1-6。18備料工段包括雙酚A中間倉、混料釜和混合料暫存釜。計量后的碳酸二苯酯和雙酚A以及催化劑分別給料進(jìn)入混料釜，加熱、攪拌混合均勻后，輸送至混合料暫存釜儲存，再給料進(jìn)入預(yù)聚工段，備料工段可間歇操作。暫存釜物料通過泵輸送至第一反應(yīng)器進(jìn)行聚合反應(yīng)，然后再進(jìn)入第二反應(yīng)器進(jìn)一步聚合，隨著聚合度增加，物料粘度不斷增大，脫除苯酚的難度不斷加大，第二反應(yīng)器的溫度比第一反應(yīng)器更高，真空度也更高，從第二反應(yīng)器出來的物料直接進(jìn)入主聚工段。主聚工段由第一處理器、第一主反應(yīng)器、第二處理器、第二主反應(yīng)器組成，在這些反應(yīng)器中，小分子苯酚不斷地被脫除，聚碳酸酯的分子量不斷增大，最終得到高分子量的聚碳酸酯產(chǎn)品。產(chǎn)品型號不同，主反應(yīng)器的溫度、壓力也有所不同，所有脫出的苯酚分別通過急冷后，