聚甲醛工艺知识2.ppt
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1、聚甲醛工艺知识聚甲醛工艺知识仇粳赎资抹豌绣梁徒菩柑指痴涕敛少里傅桅瞻该剑户辫泞芬欲溶营鲍车翱聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2性能性能&用途用途n聚甲醛树脂,又称聚氧甲撑树脂聚甲醛树脂,又称聚氧甲撑树脂(polyoxymethylene Resins,POM),于),于50年代年代由杜邦公司研制开发,是目前世界由杜邦公司研制开发,是目前世界三大通用工程塑料三大通用工程塑料之一之一。聚甲醛作为性能优异的工程塑料,可分为两大类:聚甲醛作为性能优异的工程塑料,可分为两大类:聚甲醛作为性能优异的工程塑料,可分为两大类:聚甲醛作为性能优异的工程塑料,可分为两大类:一是一是一是一是三聚甲醛或甲醛的均聚体,称
2、为三聚甲醛或甲醛的均聚体,称为三聚甲醛或甲醛的均聚体,称为三聚甲醛或甲醛的均聚体,称为均聚甲醛均聚甲醛均聚甲醛均聚甲醛。均聚。均聚。均聚。均聚甲醛具有优异的刚性,拉伸强度高,单位质量的甲醛具有优异的刚性,拉伸强度高,单位质量的甲醛具有优异的刚性,拉伸强度高,单位质量的甲醛具有优异的刚性,拉伸强度高,单位质量的拉伸拉伸拉伸拉伸强度高于锌和黄铜强度高于锌和黄铜强度高于锌和黄铜强度高于锌和黄铜,接近钢材,而且耐磨性能好、摩,接近钢材,而且耐磨性能好、摩,接近钢材,而且耐磨性能好、摩,接近钢材,而且耐磨性能好、摩擦系数小,但是擦系数小,但是擦系数小,但是擦系数小,但是热稳定性差、不耐酸碱热稳定性差、不
3、耐酸碱热稳定性差、不耐酸碱热稳定性差、不耐酸碱。镰积牡冕九火爹症涅干艾趟怪竭憋楚健前夕箍男缎疏涅怠拳字季琉晰翌裳聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2二是二是二是二是三聚甲醛与少量戊环三聚甲醛与少量戊环三聚甲醛与少量戊环三聚甲醛与少量戊环的共聚体的共聚体的共聚体的共聚体,称为,称为,称为,称为共聚甲共聚甲共聚甲共聚甲醛醛醛醛,共聚甲醛加工成型的条件不象均聚甲醛那样苛刻,共聚甲醛加工成型的条件不象均聚甲醛那样苛刻,共聚甲醛加工成型的条件不象均聚甲醛那样苛刻,共聚甲醛加工成型的条件不象均聚甲醛那样苛刻,加工过程热分解释放出来的甲醛气体少加工过程热分解释放出来的甲醛气体少加工过程热分解释放出来的甲醛气体少
4、加工过程热分解释放出来的甲醛气体少,可回收再利,可回收再利,可回收再利,可回收再利用。因此,今后均聚甲醛发展势头将逐渐减弱,而共用。因此,今后均聚甲醛发展势头将逐渐减弱,而共用。因此,今后均聚甲醛发展势头将逐渐减弱,而共用。因此,今后均聚甲醛发展势头将逐渐减弱,而共聚甲醛将成为今后的发展方向。目前共聚甲醛生产能聚甲醛将成为今后的发展方向。目前共聚甲醛生产能聚甲醛将成为今后的发展方向。目前共聚甲醛生产能聚甲醛将成为今后的发展方向。目前共聚甲醛生产能力约占聚甲醛生产能力的力约占聚甲醛生产能力的力约占聚甲醛生产能力的力约占聚甲醛生产能力的8080。冀矛诫顾条孕殖咸睬模国足撕网蓟骡逸该耗锹委联隧径布油
5、稼涣肩璃簿等聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2 (1)POM性能性能:POMPOM具有具有具有具有类似金属的硬度、强度和钢性类似金属的硬度、强度和钢性类似金属的硬度、强度和钢性类似金属的硬度、强度和钢性,良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的耐化学耐化学耐化学耐化学品性。品性。品性。品性。POMPOM以低于其他许多工程塑料的成本,正在替代一以低于其他许多工程塑料的成本,正在替代一以低于其他许多工程塑料的成本,正在替代一以低于其他许多工程塑料的成本,正在替代一些
6、传统上被金属所占领的市场,如些传统上被金属所占领的市场,如些传统上被金属所占领的市场,如些传统上被金属所占领的市场,如替代锌、黄铜、铝和钢替代锌、黄铜、铝和钢替代锌、黄铜、铝和钢替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件。制作许多部件。制作许多部件。制作许多部件。(2)POM用途用途:自问世以来,自问世以来,自问世以来,自问世以来,POMPOM已经广泛应用于电已经广泛应用于电已经广泛应用于电已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领
7、域。域。域。域。在很多新领域的应用,如医疗技术、运动器械等方面,在很多新领域的应用,如医疗技术、运动器械等方面,在很多新领域的应用,如医疗技术、运动器械等方面,在很多新领域的应用,如医疗技术、运动器械等方面,POMPOM也表现出较好的增长态势。也表现出较好的增长态势。也表现出较好的增长态势。也表现出较好的增长态势。恋山着丰邪骇捧搀韵尧例糠抉惨昭凰啊释鼎罐吵十降星嗽吨连疤亚窄距图聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2共聚甲醛生产主要工艺步骤共聚甲醛生产主要工艺步骤一、甲醛浓缩一、甲醛浓缩二、三聚甲醛(二、三聚甲醛(TOX)生产)生产四、聚甲醛(四、聚甲醛(POM)生产)生产三、二氧五(戊)环(三、二氧
8、五(戊)环(DOX)生产)生产五、五、POM脱气造粒脱气造粒翼惨关舔捍沾椒迎鞭哑惧棒撞设椽记旅河都订鸭挤疙地捻斥蚜债邪钮助伟聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2(1 1)甲醛合成车间)甲醛合成车间)甲醛合成车间)甲醛合成车间 煤或天然气煤或天然气煤或天然气煤或天然气 合成气(合成气(合成气(合成气(COCO,HH2 2)甲醇(甲醇(甲醇(甲醇(CHCH3 3OHOH)甲醛(甲醛(甲醛(甲醛(CHCH2 2OO,g g)甲醛水溶液(甲醛水溶液(甲醛水溶液(甲醛水溶液(40%wt40%wt,FormalinFormalin)1 1、浓缩目的、浓缩目的:将将将将40%wt40%wt40%wt40%wt工
9、业甲醛浓缩至工业甲醛浓缩至工业甲醛浓缩至工业甲醛浓缩至60%60%60%60%左右,用作左右,用作左右,用作左右,用作TOXTOXTOXTOX和和和和DOXDOXDOXDOX生产的原料。生产的原料。生产的原料。生产的原料。2 2、原料来源、原料来源:生产浓甲醛(生产浓甲醛(生产浓甲醛(生产浓甲醛(60%60%60%60%)的原料来自两方面:)的原料来自两方面:)的原料来自两方面:)的原料来自两方面:(2 2)三聚甲醛()三聚甲醛()三聚甲醛()三聚甲醛(TOXTOX)和聚甲醛()和聚甲醛()和聚甲醛()和聚甲醛(POMPOM)生产中回收的)生产中回收的)生产中回收的)生产中回收的含甲醛溶液含甲
10、醛溶液含甲醛溶液含甲醛溶液一、甲醛浓缩一、甲醛浓缩匝嘻致骤苗僻灵税拨辜百谦连汀同刁女结舶券牙辅像踏媚尊烫到蛰硼甥懊聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识23、工艺理论基础(1 1 1 1)在水溶液中,几乎所有甲醛都以)在水溶液中,几乎所有甲醛都以)在水溶液中,几乎所有甲醛都以)在水溶液中,几乎所有甲醛都以单水合物单水合物单水合物单水合物和和和和聚合水聚合水聚合水聚合水合物合物合物合物形式存在。形式存在。形式存在。形式存在。60时,甲醛水溶液中游离时,甲醛水溶液中游离HCHO占总量的占总量的0.1%wt;100时,甲醛水溶液中游离时,甲醛水溶液中游离HCHO占总量的占总量的1%wt。CH2O+H2OHO
11、CH2O-H甲二醇甲二醇甲二醇甲二醇 HO(CH2O)nH+(n-1)H2O 聚合聚合聚合聚合水合物水合物水合物水合物 n HO-CH2O-H柔呕窿傣联玲肯阶泪拿捣阀注稳设捏捡漏忌峭骇纶疤允贱六凛概耐蝗灌亨聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2(2 2 2 2)甲醛和水易形成共沸物)甲醛和水易形成共沸物)甲醛和水易形成共沸物)甲醛和水易形成共沸物100,1 atm时,时,共沸组成共沸组成共沸组成共沸组成为为HCHO含量含量21%wt,该,该组成组成随温度升高和压力增大而增加随温度升高和压力增大而增加随温度升高和压力增大而增加随温度升高和压力增大而增加。温度降低,压力降低,共沸物中温度降低,压力降低
12、共沸物中HCHOHCHO含量减少,当压力低含量减少,当压力低于于26.6kpa(A:26.6kpa(A:绝压绝压),),温度大约为温度大约为65,65,共沸现象消失。共沸现象消失。(3 3 3 3)自身氧化)自身氧化)自身氧化)自身氧化-还原反应还原反应还原反应还原反应 溶液中发生下列反应(溶液中发生下列反应(溶液中发生下列反应(溶液中发生下列反应(CannizzaroCannizzaroCannizzaroCannizzaro反应):反应):反应):反应):生成的产物严重影响产品质量,加速设备腐蚀。生成的产物严重影响产品质量,加速设备腐蚀。CH2O +H2O HCOOH +CH3OH 侵疽
13、狈狐偿厂现币辰脆贾拎扫丘当关详笔撑困颂移女腮篱践曝尽滇愈是痒聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识24 4、浓缩主要工序浓缩主要工序甲醛的浓缩主要由下列三个工段组成,工艺流程方框图如下:甲醛的浓缩主要由下列三个工段组成,工艺流程方框图如下:甲醛的浓缩主要由下列三个工段组成,工艺流程方框图如下:甲醛的浓缩主要由下列三个工段组成,工艺流程方框图如下:40%wtHCHO 60%wt HCHO甲醇精馏塔甲醛真空浓缩甲醛加压浓缩去TOX、DOX生产14%wtHCHO 36-40%wt HCHO 行箕刨零应嘴蹋迪幂撩壹贝溃记奶阑渗扦屹款节毙刃猾破谩资惨莽茄虎干聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2减压目的:减压目的:降
14、低共沸物中降低共沸物中HCHO含量,减少含量,减少水分蒸发带走水分蒸发带走HCHO。14%wtHCHO馏出液馏出液送往加压浓缩,送往加压浓缩,60%wtHCHO釜液送往甲醇釜液送往甲醇精馏塔。精馏塔。(1)甲醛真空浓缩)甲醛真空浓缩赦鸽联沈冠狈寡趋统要啄集姚烹斌目磊姻幌仕钨蚊溜畸棉溪丢练咖掌棚衙聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2加压目的:加压目的:提高共沸物中提高共沸物中HCHOHCHO含量,含量,14%wtHCHO14%wtHCHO提浓后达到提浓后达到36-40%wt HCHO36-40%wt HCHO,返回真空浓缩。,返回真空浓缩。(2)甲醛加压浓缩)甲醛加压浓缩斥衍梳筛牌侥渗蹋呜寄慈督钝拇
15、乒赠纹荤稗茧坝畦围忍觉甥奶哼叛陇渡撕聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2从塔顶脱除溶液中的甲醇,馏出液从塔顶脱除溶液中的甲醇,馏出液为为90.15%wt90.15%wt甲醇溶液,釜液送甲醇溶液,釜液送TOXTOX、DOXDOX生产。生产。(3)甲醇精馏塔)甲醇精馏塔闷榷甥矮谎局哑农哎肄声澜第肝泛戎呀耗履信友塔斥协茁碍牵稍准常斡浴聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识21.三聚甲醛合成2.挥发分分离和TOX浓缩3.TOX结晶,离心分离和熔融4.TOX萃取和精馏二、三聚甲醛(二、三聚甲醛(TOX)生产)生产与淘蛋奢柑维喝甘熄撵合组叔刊浑闪青唇趾绊湍垣貉徽侈灌爆推絮移挝旧聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2(1)多
16、步反应CH2O+H2OHO-CH2O-H甲二醇甲二醇甲二醇甲二醇 HO(CH2O)nH+(n-1)H2O 聚合聚合聚合聚合水合物水合物水合物水合物 n HO-CH2O-H 2 CH2(OH)2 HO-CH2O-C H2OH +H2O 二聚甲醛水合物二聚甲醛水合物二聚甲醛水合物二聚甲醛水合物HO-CH2O-C H2OH +CH2(OH)2 HO-CH2O-CH2O-C H2OH +H2O三聚甲醛水合物三聚甲醛水合物三聚甲醛水合物三聚甲醛水合物1.三聚甲醛合成三聚甲醛合成焉淖荐卵册搀求瓢琉曹汽纪浙莽磊惫巴活走共朵攘豺绪姐著铃域触授狼刺聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2(2)三聚甲醛水合物向两个方向反
17、应:生成四聚甲醛生成四聚甲醛生成生成TOX(熔点熔点63 )HO(CH2O)3H +CH2(OH)2 HO(CH2O)4 H +H2OHO(CH2O)3H (CHCH2 2OO)3 3 +H2O(3)副反应:生成以下低沸点副产物低沸点副产物CH2O +H2O HCOOH(100.5100.5)+CH3OH(64.7 64.7)HCOOH +CH3OH HCOOCH3(32 32)+H2O CH2(OH)2+2CH3OH CH3O-CH2-OCH3(甲缩醛41.541.5 )呻耀擎舵闰嘛军捆幼外涩鸦侨贴避伍犬坦扳劫诺颊互沫少田巳醒肿疟胺它聚甲醛工艺知识2聚甲醛工艺知识2(4)操作方式在生成在生成
18、TOX的复杂平衡混合体系中,的复杂平衡混合体系中,TOX平衡浓度平衡浓度较低,不超过较低,不超过4%wt,为了使生成,为了使生成TOX 的平衡向右移动,的平衡向右移动,反应产物连续从反应场所移走反应产物连续从反应场所移走。催化剂催化剂50%wt H50%wt H2 2SOSO4 4间歇由计量槽加入,保证反间歇由计量槽加入,保证反应液中硫酸浓度为应液中硫酸浓度为6-10%6-10%。60%wt 浓缩浓缩 HCHOTOX 17%wt,去,去浓缩浓缩浓缩浓缩 连续进料连续进料连续进料连续进料连续出料连续出料连续出料连续出料瘁勾函膊弓渡虾坝幼妓曾巢讲簧动平怕仑芯彝乓怯号题掐皇辗脖钎莹役蔼聚甲醛工艺知识
19、2聚甲醛工艺知识2主要杂质:甲缩醛、甲醇、甲酸、甲酸甲酯主要杂质:甲缩醛、甲醇、甲酸、甲酸甲酯主要杂质:甲缩醛、甲醇、甲酸、甲酸甲酯主要杂质:甲缩醛、甲醇、甲酸、甲酸甲酯水分和低沸水分和低沸水分和低沸水分和低沸点副产物点副产物点副产物点副产物蒸馏塔蒸馏塔蒸馏塔蒸馏塔TOX 17%wtTOX 17%wtHCHO43%wtHCHO43%wt来自反应器来自反应器来自反应器来自反应器含含含含TOX TOX 32%wt 32%wt 的的的的甲醛溶液甲醛溶液甲醛溶液甲醛溶液 65%wt 65%wt TOXTOX溶液溶液溶液溶液 稀稀稀稀HCHOHCHOHCHOHCHO溶液送往溶液送往溶液送往溶液送往“甲醛
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