一種合成聚醋酸乙烯酯的方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合成聚醋酸乙烯酯的方法，包括以下步驟：引發(fā)劑溶液的配制；用氮氣置換裝置對聚合反應(yīng)釜置換，然后加入VAC、甲醇，打開攪拌裝置、冷凝回流裝置；向反應(yīng)釜內(nèi)加入過氧化物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液；取樣送至分析室檢驗；所述過氧化物引發(fā)劑的化學(xué)分子式為C9H12O3。一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置，包括通過管道依次連接的引發(fā)劑配置槽、引發(fā)劑送出泵、引發(fā)劑儲槽、引發(fā)劑加料泵、預(yù)熱器、聚合一釜、聚合一釜送出泵、聚合二釜、聚合二釜送出泵，所述引發(fā)劑配置槽中配置上述過氧化物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液。本發(fā)明能夠合成分子量在15萬以上的聚醋酸乙烯酯，聚合物的聚合度分布較為均勻，聚合物轉(zhuǎn)化率較高，適合聚乙烯醇的工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種合成聚醋酸乙烯酯的方法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種合成量聚醋酸乙烯酯的方法及其裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] PVA行業(yè)聚合工序是以醋酸乙烯(VAC)為單體，以偶氮二異丁腈(AZN)作引發(fā)劑，甲 醇作溶劑，采用連續(xù)部分溶液聚合方法來生產(chǎn)聚醋酸乙烯甲醇溶液，采用偶氮類引發(fā)劑作 為聚合反應(yīng)的引發(fā)劑，引發(fā)劑的活性較低，產(chǎn)生的自由基太少，用來引發(fā)單體聚合的活性點 少，單體不能被充分引發(fā)聚合，得到的聚合物分子鏈短，相對分子量小，單獨使用高活性引 發(fā)劑雖可提高聚合平均速率、縮短聚合時間，但會出現(xiàn)聚合前中期聚合速率過大、后期聚合 速率顯著降低的弊端。聚合前中期聚合速率過大，反應(yīng)放熱隨之增大，當(dāng)反應(yīng)放熱大于聚合 釜傳熱能力時，就會出現(xiàn)聚合溫度失控，這使得聚合物分子量分布不均勻，嚴(yán)重時出現(xiàn)爆 聚。單獨使用低活性引發(fā)劑，聚合誘導(dǎo)期長，聚合速率低，聚合時間延長，而且殘留引發(fā)劑量 大，影響聚合物質(zhì)量。當(dāng)引發(fā)劑活性適宜時，聚合速率均勻，能有效利用聚合釜的傳熱能力， 縮短聚合時間，同時聚合反應(yīng)結(jié)束后，引發(fā)劑殘留量少，對提高聚合物熱穩(wěn)定性有利。因此 找到一種用于合成高分子兩聚醋酸乙烯酯的引發(fā)劑對生產(chǎn)高分子量的聚醋酸乙烯酯將具 有深遠(yuǎn)的意義。
[0004] 針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種合成聚醋酸乙烯酯的方法及其 裝置，能夠合成分子量在15萬以上的聚醋酸乙烯酯。
[0007] 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的： 一種合成聚醋酸乙烯酯的方法，包括以下步驟： 1) 引發(fā)劑溶液的配制：將過氧化物引發(fā)劑與甲醇按照0.012-0.014%: 1的比例配制溶 液，攪拌均勻，溫度控制在<〇°C ; 2) 用氮氣置換裝置對聚合反應(yīng)釜置換20-40min，置換合格后向反應(yīng)釜中以4000-8000 L/h的投料量加入VAC、以390-780 L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為60-100r/min，并打開冷凝回流裝置； 3) 打開低溫恒溫槽循環(huán)水，溫度達(dá)到65°C，向反應(yīng)釜內(nèi)以157-313L/h的流速加入過氧 化物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液，反應(yīng)釜內(nèi)開始發(fā)生聚合反應(yīng)并逐漸出現(xiàn)大量氣泡； 4) 加熱至65 °C開始計時，反應(yīng)3.5-4.5小時后，取樣送至分析室檢驗； 其中，所述過氧化物引發(fā)劑的化學(xué)分子式為C9H12〇3，其結(jié)構(gòu)式為：
[0008]
所述過氧化物引發(fā)劑的基本性質(zhì)如下表：
所述過氧化物引發(fā)劑的主要指標(biāo)如下表：
進(jìn)一步的，在步驟2)和3)中，所述含有過氧化物引發(fā)劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預(yù)熱 器預(yù)熱后在聚合釜中發(fā)生聚合反應(yīng)，聚合前期需要用聚合釜的夾套進(jìn)行加熱，聚合反應(yīng)正 常后可關(guān)閉夾套利用反應(yīng)自身的放出的熱量引發(fā)反應(yīng)。
[0009]在步驟3)中，所述聚合反應(yīng)的引發(fā)機(jī)理如下： 3.1)鏈引發(fā)
一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置，包括通過管道依次連接的引發(fā)劑配置槽(1)、引發(fā)劑送 出栗（2)、引發(fā)劑儲槽（3)、引發(fā)劑加料栗（4)、預(yù)熱器（5)、聚合一釜（6)、聚合一釜送出栗 (7)、聚合二釜(8)、聚合二釜送出栗(9)，所述引發(fā)劑配置槽（1)中配置上述過氧化物引發(fā)劑 與甲醇的混合溶液。
[0010] 進(jìn)一步的，所述聚合一釜送出栗(7)出口通過管道與所述聚合一釜(6)上部進(jìn)口相 連通。
[0011] 進(jìn)一步的，所述聚合二釜送出栗(9)出口通過管道與所述聚合二釜(8)上部進(jìn)口相 連通。
[0012] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明能夠合成分子量在15萬以上的聚醋酸乙烯酯，該發(fā)明 在實際生產(chǎn)中能夠有效控制反應(yīng)速度，聚合物的聚合度分布較為均勻，聚合物轉(zhuǎn)化率較高， 產(chǎn)品質(zhì)量控制穩(wěn)定，適合聚乙烯醇的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0013]
【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0015] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖中： 1、引發(fā)劑配置槽;2、引發(fā)劑送出栗;3、引發(fā)劑儲槽;4、引發(fā)劑加料栗;5、預(yù)熱器;6、聚合 一爸;7、聚合一爸送出栗;8、聚合二爸;9、聚合二爸送出栗。
[0017]
【具體實施方式】
[0018] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。
[0019] 實施例1 1.在實驗室內(nèi)采用醋酸乙烯溶液聚合方法，在恒溫條件下進(jìn)行。實驗室合成規(guī)模按 500mL反應(yīng)爸、500L反應(yīng)爸逐級進(jìn)行。
[0020] 2.實驗儀器： 玻璃反應(yīng)釜、小型聚合釜、恒溫水浴槽、電子天平、氮氣及通氮裝置、恒溫水浴槽、溫度 記錄儀、攪拌器、乳膠管、玻璃儀器等。
[0021] 3.化學(xué)試劑： 醋酸乙烯(工業(yè)級）、甲醇(工業(yè)級）、過氧化物引發(fā)劑(工業(yè)級）。
[0022] 4.實驗步驟： 4.1) 引發(fā)劑溶液的配制：將過氧化物引發(fā)劑與甲醇按照0.012%: 1的比例配制溶液，攪 拌均勻，溫度控制在<〇°C; 4.2) 用氮氣置換裝置對聚合反應(yīng)釜置換30min，置換合格后向500ml反應(yīng)釜中加入300 ml VAC、加入33ml甲醇，打開攪拌裝置，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為80r/min，并打開冷凝回流裝置； 4.3) 打開低溫恒溫槽循環(huán)水，溫度達(dá)到65°(：，向反應(yīng)釜內(nèi)以2.41111/1^11的流速加入 11.74 ml的過氧化物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液，5分鐘內(nèi)加入完畢，反應(yīng)釜內(nèi)開始發(fā)生聚合 反應(yīng)并逐漸出現(xiàn)大量氣泡； 4.4) 加熱至65 °C開始計時，反應(yīng)4小時后，取樣送至分析室檢驗;分析結(jié)果見下表1。 [0023]表1實驗室逐級放大實驗產(chǎn)品檢測結(jié)果表
其中，所述過氧化物引發(fā)劑的化學(xué)分子式為C9H12〇3，其結(jié)構(gòu)式為：
[0024] 在步驟2)和3)中，所述含有過氧化物引發(fā)劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預(yù)熱器預(yù)熱后在 聚合釜中發(fā)生聚合反應(yīng)，聚合前期需要用聚合釜的夾套進(jìn)行加熱，聚合反應(yīng)正常后可關(guān)閉 夾套利用反應(yīng)自身的放出的熱量引發(fā)反應(yīng)。
[0025] 實施例2 1.工業(yè)化生產(chǎn)采用絕熱釜式反應(yīng)器，合成規(guī)模按25000L/釜。
[0026] 2.設(shè)備 引發(fā)劑配制槽(7m3)、聚合反應(yīng)釜(25m3)、預(yù)熱器、溫度記錄儀、氮氣及通氮裝置等。
[0027] 3.化學(xué)試劑 醋酸乙烯(工業(yè)級）、甲醇(工業(yè)級）、過氧化物引發(fā)劑(工業(yè)級）。
[0028] 4.實驗步驟： 4.1) 將過氧化物引發(fā)劑與甲醇按照0.012%: 1的比例配制溶液，攪拌均勻，溫度控制在 <o°c； 4.2) 用氮氣置換裝置對聚合反應(yīng)釜置換30min，置換合格后向反應(yīng)釜中以4000 L/h的 投料量加入VAC、以436L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為80r/min，并打開 冷凝回流裝置； 4.3) 打開低溫恒溫槽循環(huán)水，溫度達(dá)到60°C，向反應(yīng)釜內(nèi)以157L/h的流速加入過氧化 物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液，反應(yīng)釜內(nèi)開始發(fā)生聚合反應(yīng)并逐漸出現(xiàn)大量氣泡； 4.4) 加熱至65°C開始計時，反應(yīng)3.5小時后，取樣送至分析室檢驗;分析結(jié)果見下表2。
[0029] 表2檢測結(jié)果表
其中，所述過氧化物引發(fā)劑的化學(xué)分子式為C9H12〇3，其結(jié)構(gòu)式為：
[0030] 在步驟4.2)和4.3)中，所述含有過氧化物引發(fā)劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預(yù)熱器預(yù)熱 后在聚合釜中發(fā)生聚合反應(yīng)，聚合前期需要用聚合釜的夾套進(jìn)行加熱，聚合反應(yīng)正常后可 關(guān)閉夾套利用反應(yīng)自身的放出的熱量引發(fā)反應(yīng)。
[0031] 實施例3 1.工業(yè)化生產(chǎn)采用絕熱釜式反應(yīng)器，合成規(guī)模按50000L/釜。
[0032] 2.設(shè)備 引發(fā)劑配制槽（l〇m3)、聚合反應(yīng)釜(50m3)、預(yù)熱器、溫度記錄儀、氮氣及通氮裝置等。 [0033] 3.化學(xué)試劑 醋酸乙烯(工業(yè)級）、甲醇(工業(yè)級）、過氧化物引發(fā)劑(工業(yè)級）。
[0034] 4.實驗步驟： 4.1) 將過氧化物引發(fā)劑與甲醇按照0.012%: 1的比例配制溶液，攪拌均勻，溫度控制在 <o°c； 4.2) 用氮氣置換裝置對聚合反應(yīng)釜置換30min，置換合格后向反應(yīng)釜中以8000 L/h的 投料量加入VAC、以873L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為80r/min，并打開 冷凝回流裝置； 4.3) 打開低溫恒溫槽循環(huán)水，溫度達(dá)到65°C，向反應(yīng)釜內(nèi)以313L/h的流速加入過氧化 物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液，反應(yīng)釜內(nèi)開始發(fā)生聚合反應(yīng)并逐漸出現(xiàn)大量氣泡； 4.4) 加熱至65°C開始計時，反應(yīng)4.5小時后，取樣送至分析室檢驗，分析結(jié)果見下表3。 [0035] 表3檢測結(jié)果表
其中，所述過氧化物引發(fā)劑的化學(xué)分子式為C9H12〇3，其結(jié)構(gòu)式為：
[0036]
在步驟4.2)和4.3)中，所述含有過氧化物引發(fā)劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預(yù)熱器預(yù)熱 后在聚合釜中發(fā)生聚合反應(yīng)，聚合前期需要用聚合釜的夾套進(jìn)行加熱，聚合反應(yīng)正常后可 關(guān)閉夾套利用反應(yīng)自身的放出的熱量引發(fā)反應(yīng)。
[0037] 如圖1所示，一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置，包括通過管道依次連接的引發(fā)劑配置 槽1、引發(fā)劑送出栗2、引發(fā)劑儲槽3、引發(fā)劑加料栗4、預(yù)熱器5、聚合一釜6、聚合一釜送出栗 7、聚合二釜8、聚合二釜送出栗9,所述引發(fā)劑配置槽1中配置上述過氧化物引發(fā)劑與甲醇的 混合溶液。
[0038] 所述聚合一釜送出栗7出口通過管道與所述聚合一釜6上部進(jìn)口相連通。
[0039] 所述聚合二釜送出栗9出口通過管道與所述聚合二釜8上部進(jìn)口相連通。
[0040] 綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明能夠用于合成分子量在30萬以 上的聚醋酸乙烯酯，該發(fā)明在實際生產(chǎn)中能夠有效控制反應(yīng)速度，聚合物的聚合度分布較 為均勻，聚合物轉(zhuǎn)化率較高，產(chǎn)品質(zhì)量控制穩(wěn)定，適合聚乙烯醇的工業(yè)化生產(chǎn);采用所述過 氧化物做醋酸乙烯酯的引發(fā)劑，保持體系中自由基濃度在一平穩(wěn)水平，使聚合一釜聚合率 達(dá)到36%，聚合二釜聚合率達(dá)到63%，聚合反應(yīng)速率得到有效控制，可有效的提高聚合物的分 子量;過氧化物引發(fā)劑用量僅是傳統(tǒng)偶氮類引發(fā)劑(AZN)用量的1/3,而這種過氧化物引發(fā) 劑在產(chǎn)品中的殘留量更低。
[0041] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種合成聚醋酸乙烯酯的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 引發(fā)劑溶液的配制：將過氧化物引發(fā)劑與甲醇按照0.012-0.014%: 1的比例配制溶 液，攪拌均勻，溫度控制在<〇°C ; 2) 用氮氣置換裝置對聚合反應(yīng)釜置換20-40min，置換合格后向反應(yīng)釜中以4000-8000 L/h的投料量加入VAC、以390-780 L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為60-100r/min，并打開冷凝回流裝置； 3) 打開低溫恒溫槽循環(huán)水，溫度達(dá)到65°C，向反應(yīng)釜內(nèi)以157-313L/h的流速加入過氧 化物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液，反應(yīng)釜內(nèi)開始發(fā)生聚合反應(yīng)并逐漸出現(xiàn)大量氣泡； 4) 加熱至65 °C開始計時，反應(yīng)3.5-4.5小時后，取樣送至分析室檢驗； 其中，所述過氧化物引發(fā)劑的化學(xué)分子式為C9H12〇3，其結(jié)構(gòu)式為：2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成聚醋酸乙烯酯的方法，其特征在于，在步驟2)和3)中，所 述含有過氧化物引發(fā)劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預(yù)熱器預(yù)熱后在聚合釜中發(fā)生聚合反應(yīng)， 聚合前期需要用聚合釜的夾套進(jìn)行加熱，聚合反應(yīng)正常后可關(guān)閉夾套利用反應(yīng)自身的放出 的熱量引發(fā)反應(yīng)。3. -種權(quán)利要求1所述的合成聚醋酸乙烯酯的裝置，其特征在于，包括通過管道依次連 接的引發(fā)劑配置槽（1)、引發(fā)劑送出栗(2)、引發(fā)劑儲槽(3)、引發(fā)劑加料栗(4)、預(yù)熱器(5)、 聚合一釜(6)、聚合一釜送出栗（7)、聚合二釜(8)、聚合二釜送出栗(9)，所述引發(fā)劑配置槽 (1)中配置上述過氧化物引發(fā)劑與甲醇的混合溶液。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成聚醋酸乙烯酯的裝置，其特征在于，所述聚合一釜送出栗 (7)出口通過管道與所述聚合一釜(6)上部進(jìn)口相連通。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成聚醋酸乙烯酯的裝置，其特征在于，所述聚合二釜送出栗 (9)出口通過管道與所述聚合二釜(8)上部進(jìn)口相連通。
【文檔編號】B01J19/18GK106065041SQ201610535038
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】喬玉華, 徐勇彪, 姜維, 程瑞平, 姚凌峰, 朱文峰
【申請人】內(nèi)蒙古雙欣環(huán)保材料股份有限公司