聚甲醛生产工艺

发布日期：2024-09-10 15:56:27 浏览量：156

聚甲醛生产工艺

一、产品简介

1.1产品性质

聚甲醛（POM）

是一种综合性能优良的热塑性树脂。聚甲醛树脂在较大的温度范围内具有较高的弹性模数、硬度、刚性和机械性能，可在104℃以下长期使用，脆化温度-40℃，吸水性极小。同时它的突出特点是摩擦系数低，动磨擦系数与静磨擦系数相同，自润滑耐磨损性能优异。聚甲醛树脂的机械性能与金属类似，且比重小，因而广泛应用于替代钢铁、铜、锌、铝等金属材料和其它塑料，有“塑料中的金属”之称。

1.2产品用途

聚甲醛用途：主要用于电子电器、机械工业、轻工、汽车工业及农用喷雾器等各个领域。在电子、电器方面，主要用于录音机机芯、按钮、录音、录像带转轴，彩电频道预选器，照相机零件，洗衣机定时器，石英钟、打字机、复印机、电扇以及各类仪器仪表的传动齿轮等。在机械工业方面，主要用于齿轮、滑块、牵手螺栓等纺织机械零件、采煤机械、推土机轴瓦、火车轴瓦头、食品、饮料传送链片、电动工具零件。在轻工方面，主要用于圆珠笔、活动笔零件、打火机、化妆品气压喷嘴、煤气减压阀、箱包搭扣、剃须刀电机、饼干模具等。此外，聚甲醛树脂在拉链上的消耗量很大，并且消耗量在逐年增加，预计聚甲醛在拉链市场的消耗仍有很大潜力。在汽车工业方面，主要用于汽车板弹簧销套、千斤顶螺母、摇窗机、刮水板、空调控制器、油箱盖、指示器开关、齿轮、数字轮等。在农用喷雾器的生产上，主要用于制造各种类型喷雾器唧筒、螺母等。

1.3产品规格

二、原料辅料公用工程规格

2.1原料的主要技术规格

2.2公用工程规格

2.3聚甲醛生产单耗

三、聚甲醛生产技术简介

3.1 反应原理

三聚甲醛TOX单体合成，反应式如下：

聚甲醛（POM）合成：三聚甲醛是主要单体，DOX 是共单体，BF3 是催化剂，甲缩醛用以控制聚合物分子量。反应式如下：

3.2工艺流程简述

聚甲醛生产主要分：甲醛浓缩单元、三聚甲醛单元、共聚甲醛单元

3.2.1甲醛浓缩单元

由甲醛单元来的55% 甲醛直接进入甲醛浓缩器浓缩至75% 的甲醛供三聚甲醛工序和二氧戊环工序使用。甲醛浓缩前，先由甲醛泵送到除醇塔中进行除醇处理，再泵入甲醛浓缩器中。三聚甲醛工序产生的稀醛以及聚甲醛单元未反应的三聚甲醛进入后续生产装置处理（如有，例如乌洛托品装置，甲缩醛装置）。

循环热水在整个浓缩系统中循环使整个高浓度甲醛部份维持在聚合温度之上是该流程得以正常运行的第一要素。

由真空泵建立真空系统，在高浓度甲醛物性可容许的状态下越高的真空度将使浓缩效率提高，在浓缩系统中给以适当的真空是浓缩系统效率的控制要素。

当保温系统与真空系统建立后，甲醛供应泵将甲醛送入浓缩器而蒸汽的进料量与甲醛的进料量维持在适当的比例方可获得稳定的产品。

液态高浓度甲醛与气态低浓度甲醛混合流体在浓缩器的分离段进行分离，高浓度甲醛即由分离段下部取出而得成品由甲醛输送泵输出。

气态低浓度甲醛经蒸汽冷凝器冷凝成液态稀甲醛，经输送泵送至三聚甲醛工序甲醛液储槽。

3.2.2三聚甲醛单元

三聚甲醛的合成反应使用硫酸作为触媒，故此设备以防蚀材料锆（Zr）内衬，硫酸管路以Teflon 内衬管制作。由于锆材于60% 硫酸以下具有良好的防蚀性，但于60% 以上则快速腐蚀，故于添加硫酸时须同时加入水或甲醛溶液稀释。

使用6 ～ 8% 硫酸为触媒，合成反应出料TOX 浓度约15%，影响反应的因素有硫酸触媒浓度及再沸器热虹吸循环量。而硫酸在反应器中部分会被气体夹带出去，部分会与管路中的铁起反应，故需定时取样分析H₂SO₄ 并适时补充。进入反应器的混合甲醛浓度为60%，与硫酸触媒进行TOX合成反应。再沸器的蒸汽加入量由反应器液位加以控制。反应后的气体经反应器顶部的冷凝器将其冷凝成液体，再经储槽用泵送至TOX 浓缩塔。

在真空条件下使易挥发的TOX 挥发；使不易挥发的甲醛冷凝，在塔顶出料时其组成成分为45%TOX、15% 甲醛的水溶液。越下层的溶液组成中甲醛越高，塔底出料为54% 甲醛的水溶液。塔顶出料的蒸汽经过冷凝器及冷却器冷凝后，为高浓度TOX 水溶液，去中间受槽储存。再以无轴封泵分二部分输送，即一部分做为浓缩塔的定量回流液用，一部分通过静态混合器并加入氢氧化钠，做为萃取塔的入料，继续进行后段的萃取、精制。

自浓缩塔底出料的高浓度甲醛馏分，一部分打回反应器中，再做TOX 转化反应，一部分则打入甲醛回收塔入料，以回收甲醛并去除甲酸。

受槽顶部的TOX+ 苯溶液进入轻沸塔后，塔底蒸汽经再沸器加热，使苯与TOX 分离。塔顶为苯出料，并以苯的回流量控制塔顶温度，出料的苯蒸气先经净水喷洗骤冷后一起通过冷凝器及冷却器冷却，再流入接收槽，因苯与水不互溶而形成两层，上层的苯由泵打出一部分作回流用，多余的打回苯储槽作为萃取的苯入料。下层的水层则由泵打出，一部分作喷淋用；另一部分则打至甲醇回收槽，回收水溶液中的甲醇。轻沸塔底为纯TOX 含微量的重沸物，温度约120℃，由液位控制出料至重沸塔。此塔为常压操作，为保持其常压状况，接收槽上设氮封，排气管经水封槽去除苯气后排至废气回收塔。

在TOX 重沸塔中，除去TOX 中的高沸物（盐类），并将高沸物由塔底排出，经由泵打入TOX 回收缓冲槽，回收TOX。纯TOX 产品自重沸塔顶出料，作为POM 聚合原料。该塔为常压操作，与轻沸塔相同，其控制系统与一般精馏塔相同，关键在于回流量要适当，调整以求得合格成品。

TOX 储槽需由氮气密封，以防止TOX 与空气中的氧结合产生甲酸。

3.2.3共聚甲醛（POM）单元

TOX、DOX、甲缩醛通过线形混合器均匀混合，然后注入共聚反应器；BF3 络合物从另一个注入口作为引发剂注入反应器中，在现有的反应器运行条件下，共聚反应的转化率为65~70%。反应器输出的POM 为小片状固体，这是原始的聚合物，含有不稳定链端。为了降低聚合物的劣化，反应热必须被通入反应器夹套的冷却水带走。接着将反应物加入研磨机中，使小片状POM 颗粒粒径小于0.5mm，为了消除没有反应的BF3 络合物，在干燥前加入TEA（三乙胺）或者三乙醇胺作为反应终止剂，来中和没有反应的BF3，以减少不稳定链的含量。然后通过湿法工艺脱出未反应的甲醛和三聚甲醛，这些未反应物经过逐级吸收得到含有30%TOX、10% 甲醛的水溶液，送至储槽，经输送泵及过滤器输送到TOX 单元回收未反应的TOX，干燥的POM 粉进入储槽。