工厂设计 聚酯工艺技术方案

工艺技术方案

§1.1 工艺技术方案的选择

§1.1.1 原料路线确定的原则和依据

1. 运输方便、廉价； 2. 供应稳定；

3. 原料质量好、反应平稳。

用于不饱和聚酯树脂制造的原料主要有：

(1)二元醇：乙二醇、丙二醇 (与单体互溶性好 )、甘油 (耐热 )、一缩二乙二醇 (柔韧 )、新戊二醇 (耐药品性 )、3,3 二醇 (耐热性、耐药品性 )等。

(2)不饱和二元酸（酐）：顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸、衣康酸、柠康酸、四氢苯二甲酸、氯代马来酸等。

(3)饱和二元酸（酐）：苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氯代苯酐、丁二酸、己二酸、癸二酸、氢代苯酐等。

(4)交联剂：一般用苯乙烯、对氯代苯乙烯、邻氯代苯乙烯、2-甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、一缩二乙二醇二丙烯酸酯、苯基二丙烯磷酸酯 (耐火 )、三聚氰酸三丙烯酸酯 (耐热 )和季戊四醇二丙烯缩醛醚 (气干性 )等。

(5)引发剂：主要是使用有机过氧化合物 .常用的过氧化合物包括过氧化苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化甲乙酮、叔丁基过氧化氢、过苯甲酸叔丁酯等。

(6 )促进剂：环烷酸钴、环烷酸钒、异辛酸钴、异辛酸钒、Ｎ ,Ｎ -二甲基苯胺、硫醇类和 1 ,3-二酮类等。

(7)抑制剂：对苯二酚、醌、间苯二酚、苯酚以及它们的衍生物、三甲基苄基氯化铵、三甲基苄基溴化铵、三甲基苄基醋酸铵等。

在本设计方案中选择的主要原料是丙二醇、一缩二乙二醇、苯酐、顺酐、苯乙烯。

丙二醇有两种异构体:1,3-丙二醇和1,2-丙二醇。聚酯生产中所用的是后者,为粘性液体,可和水与醇以任何比例混溶。在树脂生产中可以单独使用或与其他二元酸共用。采用丙二醇所制得的树脂结晶性较低。

一缩二乙二醇在树脂生产中有利于提高树脂的柔性，降低结晶性。但分子中的氧桥会提高固化后树脂对水的敏感性。

邻苯二甲酸酐称为邻苯二甲酸酐或苯酐,是邻苯二甲酸的脱水产物,邻苯二甲酸有两个羧基直接加在苯环的邻位上,都可以酯化,但其结构中不含非芳族的不饱和双键,因此没有不饱和性,由于两个羧基处于邻位,很容易脱水制成酸酐,实际使用的均为酸酐。一般说来在聚酯中引入苯二甲酸酐代替部分顺丁烯二酸酐,

可以调节聚酯的不饱和性,使之具有良好的综合性能。例如提高树脂的韧性,改善聚合产物与苯乙烯的相容性,在树脂配方中使用很普遍。

顺丁烯二酸酐简称〝顺酐〞,是顺丁烯二酸的脱水产物,溶于水后生成顺丁烯二酸。顺丁烯二酸是带有四个碳原子的αβ不饱和二元羧酸,其分子上两个羧基都很容易发生酯化反应,同时又含有不饱和双键可以和其他单体进行加成反应。在实际生产中常用的是顺丁烯二元酸酐,因为它熔点低,含水少,反应速度快。

交联单体采用苯乙烯。苯乙烯可以按各种比例溶于醇,醚,极微量溶于水。单体苯乙烯在光,热或催化剂作用下容易聚合成聚苯乙烯,它与不饱和聚酯共聚后,其共聚物可反映出聚苯乙烯的某些电绝缘性,耐水,耐化学等优良性能。苯乙烯上乙烯基中的双键可用于树脂聚酯的交联。由于其反应快,性能好,价格低,故是应用最广的交联单体。在树脂中苯乙烯的含量一般为25-35%。可使树脂呈琥珀色或无色。但用苯乙烯交联的树脂其折光率高于玻璃纤维,故不易作透明材料。苯乙烯在空气中或阳光下,开始缓慢聚合,但很快就会被空气中自动形成的过氧化物加速聚合,故必须加阻聚剂,如硫磺,对苯二酚,连苯三酚,单、二、三硝基苯,苦酰胺等。

表4-1通用不饱和聚酯树脂工艺配方

组分 1，2-丙二醇 乙二醇 顺丁烯二酸酐 苯二甲酸酐 理论缩水量 聚酯产量 苯乙烯 聚酯树脂产量

分子量 76.09 62.05 98.06 148.11 18.02 104.15 摩尔比 1.1 1.1 1 1 2 2 质量（kg） 83.70 68.26 98.06 148.11 -36.04 362.09 208.30 570.39 重量（%） 63.5 36.5 （1）缩聚反应反应式

1．1摩尔丙二醇1摩尔顺酐反应生成1摩尔顺丁烯二酸丙二醇酯。

occoHCCHo+CH3HOCHCH2OHCH3OOHOCHCH2OCCOHHCCH2．1摩尔丙二醇和1摩尔苯酐反应生成1摩尔邻苯二甲酸丙二醇酯。

CH3HOCHCH2OH+coCH3OOocoHOCHCH2OCCOH

3．1摩尔乙二醇1摩尔顺酐反应生成1摩尔顺丁烯二酸乙二醇酯。

occoHCCH

o+H2H2OHCCOHOOHOCH2CH2OCCOHHCCH4．1摩尔乙二醇和1摩尔苯酐反应生成1摩尔邻苯二甲酸乙二醇酯。

HOCH2CH2OH+coOOHOCH2CH2OCCOHoco

5．2摩尔丙二醇1摩尔顺酐和1摩尔苯酐反应，在均匀结构中产生以下反应。

occo+HCCHCH3oCH32HOCHCH2OHOO+coco+H2OoHOCHCH2OCCOCH2CHHCCHCH3

OOOCCOH6．2摩尔乙二醇、1摩尔顺酐和1摩尔苯酐反应，在均匀结构中产生以下反应。

occo+HCCHo2HOCH2CH2OH+OOcooco+H2OOOHOCH2CH2OCCOCH2CH2OCCOHHCCH

7． 以上反应继续进行，即形成高分子链。

CH3OOnCH3OOnHOCHCH2OCCOHCCHCHCH2OCCOOOCH2CH2OCCOHCCH（2）固化反应反应式

CH3OOCH3OOmCH2CH2OCCOHm

OOCH2OCCOOCHCH2OCCHCHCOCHCH2HCOCH2CH2OCOCCHCHCH2HCOnOOCH2CH2OCCOn

（3）流程简介

如图所示：

§1.1.2 国内外工艺技术概况

随着我国ＦＲＰ工业的快速发展,目前全国各地,特别是江苏、浙江和广东等地区玻璃钢机械化成型技术也不断提高。根据我国ＦＲＰ工业协会和有关信息中心提供情况,目前我国引进的成型加工设备和国内自己配套的设备大约为 800套。为了配合引进的成型加工生产线和国内自己配套的加工生产线,近年来我国开发和完善了各种树脂,比如邻苯、间苯和乙烯基树脂、阻燃树脂、低收缩树脂、亚克力粘合树脂、拉挤树脂、人造花岗岩树脂、原子灰、ＲＴＭ树脂、ＳＭＣ树脂及片材等,并已形成一定的生产能力。随着我国汽车工业和房地产住宅业的开发,十几年来也带动了我国高强度、低收缩ＳＭＣ树脂及片材,以及ＦＲＰ拉挤门窗的配套生产。ＳＭＣ成型加工技术引进和逐步发展壮大,主要大、中型企业由以往手糊加工技术为主,现在正逐步减少。人造大理石等加工方法也由过去胶衣饰面、平面浇铸发展到直接用间苯和乙烯基树脂与填料混合制块切片抛光。树脂传递模塑 (ＲＴＭ )是一种优良的复合材料模压成型方法。其特点是模具造价低,生产周期短,制造成本低,工艺技术先进,性能好,环境污染少,可制作尺寸较为精确的复杂制品。这一加工技术自问世以来,应用面越来越广。无论是高性能航天航空复合材料,还是一般常规增强材料均可采用ＲＴＭ成型加工工艺,并已取得了显著的成效。另外加工中采用功能性填料,如镁纤材料、纳米级硅粉和中空微珠材料等也已取得了一定的进展。

国外ＵＰＲ成型加工技术,除了手糊法之外,还有缠绕法、冷模压法、低压成型和浇铸等。70年代末和80年代初期,美国以喷射法为主,日本、英国和法国以手糊法为主。80年代中后期,传统手糊呈下降趋势,喷射成型逐年上升,模压成型也成倍递增 ,特别是近来随着电子电器和汽车工业的发展,适合于这些产品的模压工艺又获得了显著的发展。目前国外ＦＲＰ加工业逐步向机械化、自动化方向发展 ,一些异型加工仍然离不开手糊成型。对于喷射法今后主要向喷射设备高压量化方向发展。模压法主要用于ＳＭＣ和ＢＭＣ的加工,而缠绕法除主要用于管、罐和受压容器外,还用于ＸＭＣ制造。连续法一般是指连续浸渍树脂后,在一定压力下成型,再进80～130℃固化区,加工压力为 0.02～0.2ＭＰａ,传递速度为 2～ 5ｍ/ｍｉｎ。

就大批量生产的不饱和聚酯树脂品种来说，在品种有三项重要进展，这就是阻燃树脂、模塑料、SMC.BMC树脂和乙烯基酯树脂。随着原材料价格的升降，改变树脂配方，尽量使用廉价材料合成具有同样性能的树脂，也是当今国外，同时也是国内的热门话题。

在工艺上，直接连续生产的环氧化物工艺线路正在取得进展，同时，原有的二元醇与二元酸的分批合成工艺也在进一步完善。在设计配方中进一步采用二元

醇与二元酸参加聚酯化反应，给不饱和树脂添加联用技术的推广，改善了树脂性能和成型工艺。

我国UPR的生产工艺与国外没有明显区别，均采用直接熔融缩聚法，即把二元醇、苯酐、顺酐投入缩聚釜中，在惰性气体保护下高温反应，生产的聚酯放入盛有苯乙烯和阻聚剂的聚合釜中，于60－80℃混合而制得粘稠的液态树脂。常采用的方法有：一步法，即一次把二元醇、饱和二元酸和不饱和二元酸投入反应釜反应；一步半法，即把二元醇和饱和二元酸充分反应后再加入不饱和酸反应；二步法，即把二元醇与饱和二元酸充分反应，直到酸值很低后再加入不饱和酸。二步法的优点是双键排列比较均匀归整，有利于性能的提高。反应终点一般通过酸值或粘度控制，成品一般需要检测外观、粘度值、酸值、固体含量和凝胶时间等指标，有的还需要测试浇铸体和玻璃钢的物理机械等性能。我国UPR的生产除个别品牌外，均不需采用催化剂，近年在引进配方中有些特殊牌号需在催化剂的作用下反应。生产设备多数为不锈钢釜，以在热体加热。在设备方面，我国中小型聚合釜较多，较大的有6立方米和10立方米。 §1.1.3 工艺技术方案的比较和选择理由

1、方案选择

目前，国内外采用的生产不饱和聚酯的主要方法有：熔融缩聚法，溶剂共沸脱水法，减压法或加压法，环氧化合物法等。

熔融缩聚法：乙二醇和二元酸直接熔融缩聚，除加入原料外不需加入其他组分，利用醇，水沸程差，结合惰性气体的通量，是反应生成的水通过分馏柱，分离出来。此法设备比较简单，生产周期比较短，反应终点由测定聚酯的酸值或粘度控制。反应起始阶段酸值下降很快，而粘度增长很慢，在反应后阶段，酸值下降很慢，而粘度增长较快，当酸值和黏度达到预定数值时，就是反应终点。酸值或黏度合格后，降低料温，加入计量的石蜡和氢醌，再进一步搅拌稀释在稀释釜内预先投入计量的交联单体如苯乙烯，阻聚剂和光稳定剂，搅拌均匀。然后将反应釜中的不饱和聚酯慢慢放入稀释釜，控制流速使混合温度不超过90度。稀释完毕，冷却到室温，过滤包装。

溶剂共沸脱水法：在缩聚过程中加入溶剂，入甲苯（或二甲苯），加入量为投料量的 3％，利用甲苯或和水形成共沸混合物的共沸点比水的沸点低的原理，可以使反应生成的水迅速带出，促使缩聚反应的进行。其优点是反应比较平稳，易于掌握，产品颜色浅。但需要一套分水回收装置，反应过程要用甲苯，缩聚工段要防爆。另一个不足之处是溶剂与二元醇等会形成低沸点的共沸混合物，使二元醇的沸点降低，造成二元醇的损失。

减压法或加压法：在缩聚过程中，还可以采用减压和加压的办法。在缩聚反

应开始后，当缩水压达到2/3—3/4时，即可以抽真空减压，通常在一刻钟内逐渐把反应釜内的真空度提到0.082到0.09Mpa，反应至酸值达到要求为止。由于缩聚反应也是体积由小变大的过程，利用系统压力的增大，可以加速反应向生成物方向进行来缩短反应周期，达到提高生产率的目的。

环氧化合物法：该方法是利用一元环氧化合物，例如环氧乙烷。环氧丙烷代替二元醇合成不饱和聚酯。在环氧乙烷，环氧丙烷和顺丁烯二酸酐及饱和酸酐的混合反应时，采用二元醇，二元酸或水作为反应起始剂。

无论是熔融法还是溶剂法，其工艺过程均分为缩聚和混合两个工序。反应器为夹套热油加热（或电加热），内部带蛇形管的不锈钢设备，并配有回流器、冷凝器、接受罐等附属装置。反应在惰性气体的保护下，于200℃温度进行缩聚反应，终点以酸值或黏度进行控制。生成的聚酯烯加入单体稀释后，即得到液状树脂溶液。目前，国内外合成不饱和聚酯树脂广泛采用熔融缩聚法，投料多采用重量法计量，也有的采用体积计量或体积流量法。

生产过程选用熔融缩聚法的间歇生产的方式。近年来连续生产工艺已有不小的进步,特别是通用树脂生产方面进展较快,但间歇法生产在产品质量及品种的调节等方面仍具有较大的优势,所以仍选择间歇法生产工艺。

2、选择理由

1）可靠性和先进性: 流程畅通，生产安全，工艺操作稳定，消耗低（能源、原材料、人工），生产效率（低投入，高产出），产品质量，品种牌号，转换容易,三废处理容易；

2）此工艺目前处于成长期与成熟期之间，即具有较成熟的工艺，又较为容易改进创新；

3）与自身的条件相适应。具体表现在：

①其对资源的适应性好：运输条件好、电力条件及给水排水条件都满足工业生产的要求

②其技术适应性好：根据本企业的现状，在维修能力，备品、备件的供应能力上均可达到要求。

③对各种原料路线和工艺技术路线方案进行经济分析后，发现此方案符合本公司实际且最为可行。

§1.2 工艺流程和消耗定额

§1.2.1 全厂总工艺流程和车间（装置）的工艺流程说明

1、车间工艺流程图(见工艺物料流程图和带控制点的工艺流程图)

第一阶段,使二元羧酸和二元醇进行缩聚反应,产生不饱和的长链型聚酯分子；

第二阶段,将缩聚产物稀释并溶解到不饱和的单体中,成为一种粘稠液体,即得树脂产品（为了防止树脂在使用前或储存中发生交联固化,在树脂中需加入阻聚剂）；

以上两个阶段一般是在树脂生产过程中连续完成的。

第三阶段,在加工制作各种制品的过程中,加入引发剂和促进剂,并和各种增强材料,填料等,按一定得工艺条件,使树脂发生交联固化反应,同时成型为一定规格、形式的制品。

这是一种传统的生产树脂的工艺,处于它的成熟期,并在不断的向前发展。生产控制水平日益提高,并且实现了从原料的流态储存与输送到产品的入库的高度自动化的生产。对于这种中等规模的生产它完全能够适应。

工艺流程图如下：

向反应釜中投入通入N2 排除反应系统中的空气，将丙二醇，乙二醇等液体物料通过泵送电子秤计量后加入反应釜，加热到80—100℃， 再将熔融的酸酐类固体材料经泵送入酸酐熔融计量后加入釜内。各组分容积之和不应该超过反应器容积的80%，否则脱水太快容易泛泡。

开动搅拌，避免堆积成块。反应釜的加热属于热油循环式，即交热油循计泵的作用下，载热油经油炉加热，然后进入反应釜内油盘管，再经膨胀罐返回到热油循环泵。物料在载热油的作用下温度逐渐升高，升温速度以30-40℃/h为宜，注意防止放热反应使温度急骤升高。当有溜出物出现时，应该控制加热并严格控制馏头温度在100-105℃，以便醇和水的气体在经过分馏柱和立式冷凝器时，使高沸点的二元醇冷凝回流，低沸点的水蒸汽分离出去。水蒸汽经卧式冷凝器（位号6）冷却变成水，进入缩水罐。反应后期，根据具体情况使用真空泵抽空，减压，使脱水更完全。

稀释剂经齿轮泵预先打入稀释釜内。反应釜内物料达到技术要求时，停止向反应釜加热。往夹套通冷水冷却物料，当物料降温至170℃时，徐徐放料至已开动搅拌的稀释釜内。往稀释釜夹套通入冷水，控制稀释釜内物料温度在79-90℃为宜。温度太低，聚酯与苯乙烯混溶不良；温度太高，会引起聚酯与苯乙烯的热交换作用，发生胶凝现象。

车间分为三层。平顶楼面上可设简易房。底层为聚酯产品卸料,过滤,装筒操作区同时安有醇输送泵,苯乙烯输送泵及醇与苯乙烯的室外储存罐,真空泵及惰

性气体钢瓶也在底层；二层为稀释操作区，有稀释罐和相应的立式冷凝器，加热和冷却系统；三层为缩聚反应操作区，原料的称量，投料，产物的放料，合成过程中的各种温度，惰性气体的流量的监测和各种检验记录及控制仪表和开关按钮都在这里。设备有反应釜及相应的分馏柱，原料计量槽，蒸馏液接收罐等，还设有反应釜的加热和冷却系统。楼顶平台上有卧式冷凝器,可放在简易小室里。在各层间有提升机运送固体材料。

整个车间的管线,阀门用不锈钢制造。电气装置包括马达启动器,开关等,都要符合防火,防爆要求。

在大批量生产时可将丙二醇,苯乙烯等各种液态原料直接用泵打进地面或地下储罐,苯酐,顺酐等物料需加热成液态,用泵输送进储罐。储罐内有加热盘管或电热器,使顺酐储罐保持60℃,苯酚储罐保持155℃,输送泵也可使储罐内原料进行自身循环,并通过袋式过滤器进行净化。

苯酐与顺酐由专用保温管道输送到反应釜附近的称量罐,按规定量自动计量,并分别喂入反应釜。每次管道输送一种物料完毕,应立即用惰性气体反吹,将管道冲刷干净。

树脂产品可直接装桶，也可用泵输送进入树脂储藏。根据数值品种的不同可分别设不同的储藏如有触变或无触变的树脂，通过混釜进行储藏。 2、聚酯合成车间布置(见车间布置图)

车间分为三层。平顶楼面上可设简易房。底层为聚酯产品卸料,过滤,装筒操作区同时安有醇输送泵,苯乙烯输送泵及醇与苯乙烯的室外储存罐,真空泵及惰性气体钢瓶也在底层；二层为稀释操作区，有稀释罐和相应的立式冷凝器，加热和冷却系统；三层为缩聚反应操作区，原料的称量，投料，产物的放料，合成过程中的各种温度，惰性气体的流量的监测和各种检验记录及控制仪表和开关按钮都在这里。设备有反应釜及相应的分馏柱，原料计量槽，蒸馏液接收罐等，还设有反应釜的加热和冷却系统。楼顶平台上有卧式冷凝器,可放在简易小室里。在各层间有提升机运送固体材料。

整个车间的管线,阀门用不锈钢制造。电气装置包括马达启动器,开关等,都要符合防火,防爆要求。

在大批量生产时可将丙二醇,苯乙烯等各种液态原料直接用泵打进地面或地下储罐,苯酐,顺酐等物料需加热成液态,用泵输送进储罐。储罐内有加热盘管或电热器,使顺酐储罐保持60℃,苯酚储罐保持155℃,输送泵也可使储罐内原料进行自身循环,并通过袋式过滤器进行净化。

苯酐与顺酐由专用保温管道输送到反应釜附近的称量罐,按规定量自动计量,并分别喂入反应釜。每次管道输送一种物料完毕,应立即用惰性气体反吹,将管道冲刷干净。

树脂产品可直接装桶，也可用泵输送进入树脂储藏。根据数值品种的不同可分别设不同的储藏如有触变或无触变的树脂，通过混釜进行储藏。

树脂产品直接装筒,不饱和聚酯合成车间的平面布置根据车间内生产设备的大小或多少来决定。本厂采用缩聚釜容量为4000L,兑稀釜容量为6000L。 §1.2.2 产品消耗定额

本厂采用的生产原料是二元醇，顺酐，邻苯二甲酸酐和苯乙烯。辅助原料采阻聚剂对苯二酚，石蜡和光稳定剂UV—9。载热油与燃油分别采用矿物油和轻柴油

表4-2原料消耗定额表

物料名称 丙二醇 乙二醇 顺酐 苯酐 苯乙烯

表4-3动力定额消耗 动力消耗 电力 水 蒸气 惰性气体 燃料油

消耗定额 80 90 400 40 60-70 单位 Kw.h/t M3/t Kg/t M3/t Kg/t 消耗定额 670.94 547.34 784.55 1187.25 1597.5 单位 千克/釜 千克/釜 千克/釜 千克/釜 千克/釜 本项目产品的生产工艺和消耗定与国外并没有明显差距但现在国内大多数小型树脂都是采用内似工就于国外有较大的差距，不过本厂较小规模，资金有限所以力求 生产周期短，利润高作为首要的考滤。本厂所采用的生产工艺。设备及动力消耗基本满足要求，所以可行。

§1.2.3 全厂物料平衡方案 全厂物料平衡方案

表4-4通用型不饱和聚酯配方表

原料名称 丙二醇 乙二醇 顺酐 苯酐 理论缩水量 聚酯产量 分子量 70.06 62.07 98.06 148.11 18.02 摩尔比 1.1 1.1 1.0 1.0 2.0 质量比 83.67 68.26 98.06 148.1 --36.04 362.09 64.45 质量/﹪

苯乙烯 104.15 2.0 208.30 35.55 年工作时间：8000h;生产周期：12h. 聚酯流量： 3000×64.5÷（64.5+35.5）=1935 吨/年=2902.5 千克/釜 苯乙烯： 3000-1935=1065吨/年=1597.5千克/釜 产品流量： 3000÷8×12=4500千克/釜

水流量： 1935×36.04÷362.09=192.6吨/年=288.9千克/釜 丙二醇流量： 1935×83.67÷362.09=447.29吨/年=670.94千克/釜 乙二醇流量： 1935×68.28÷362.09=364.89吨/年=547.34千克/釜 顺酐流量： 1935×98.06÷362.09=523.03吨/年=784.55千克/釜 苯酐流量： 1935×148.11÷362.09=791.5吨/年=1187.25千克/釜 聚酯理论收率：362.09÷（362.09+36.04）×100﹪=90.95﹪ 加入35.5﹪的苯乙烯，树脂理论收率：

（362.09+208.30）÷（362.09+208.30+36.04）×100﹪=94.06﹪

表4-5缩合釜物料平衡表 名称 丙二醇 乙二醇 顺酐 苯酐 聚酯 水 合计 表4-6兑稀釜物料平衡表 名称 聚酯 苯乙烯 产品 合计

进料（千克/釜） 2902.5 1597.5 4500 出料（千克/釜） 4500 4500 进料（千克/釜） 670.94 547.34 784.55 1187.25 3190.08 出料（千克/釜） 2902.5 288.9 3191.4 §1.3 主要设备选择

§1.3.1 根据工艺技术方案的情况，主要设备方案比较和选用理由

1、反应釜或反应锅

①搅拌器 反应釜内装有螺旋桨式搅拌器,其位置在锅的中心线上,叶片离锅底约0.9米。也可用其他形式的搅拌器,搅拌器必须能使物料充分混合,使整个反应物温度均匀,防止局部过热,而且使各种反应物相互接触良好,水分排除快,使反应加速。搅拌器的电动机要有足够的功率,可以搅动粘性很大的液体,并且可

以尽量避免溅起反应物。这种溅起物在满锅时会达到人孔,在通过人孔加入一些反应料时,即会溅出。在半锅料时又会粘在盘管上,发生固化,焦化,再落下,使树脂变色。溅起很多时还会进入分馏柱,使之堵塞,造成反应无法控制。

②加热与冷却管 加热与冷却盘管是控制反应温度的重要工具。反应开始时要加热,使反应物料达到规定的反应温度,以加速反应,并维持反应物于液态。反应进行中要保持规定的温度。通过控制进入盘管中的加热介质的流量可以有效的控制反应温度,当缩聚反应达到规定程度时,反应物料要降温,以防止发生过早凝胶,并节省时间,此时盘管中可以通过低温介质使反应产物冷却。盘管用不锈钢管制成,呈螺旋状安装在反应锅内壁,由锅底开始向上延伸到锅高的3/4左右,为了适应特定树脂的合成工艺要求,有时安装两层盘管,以分别控制锅内上下物料的温度,盘管应有较大的表面积,以便反应物与介质之间有较好的热交换。盘管内可通过热油以加热物料,或改换冷油以冷却物料,也可用蒸汽和冷水来调节温度。

③夹套 反应釜的侧壁和底部为双层夹套,夹套中通有热交换介质。可用的热交换介质有多种,常用联苯和联苯醚的混合物，也可用变压器油。这种热交换介质可以在夹套外加热后送入夹套,也可以用电热器直接插入锅底部夹套以加热介质。

④惰性气体输入管 惰性气体输入管由锅顶插入反应物到接近锅底的部位,可以将惰性气体通入反应料深处,其作用是使反应釜内液面上空间充满惰性气体,排出氧气,防止树脂的变色。通过惰性气体起着对反应物料的搅拌作用；通过其流量的调节可以加速反应水的排除,强制反应。必要时还可向反应釜顶部空间插入惰性气体管,以增加空间气压,防止物料挥发。

⑤人孔 用于加入固体物料如苯酚,顺酐,反丁烯二酸等。也可用于工人进锅内检查锅壁腐蚀情况和内部完成情况。人孔四周有密封垫片,用螺栓将人孔盖固紧密封。

⑥观察孔 观察孔位于反应釜顶部,有两层经过热处理的玻璃,通过观察孔可以观察锅内反应情况。

⑦取样管 取样管安装在釜壁或釜底,可定期取样检验,以确定反应程度。 2、蒸汽排出及冷凝装置

物料在反应过程中产生水,以水蒸气形态进入液面上空,必须加以排除。与此同时,部分醇也挥发混入水蒸气中。惰性气体必须有排出口。因此,在反应釜顶部装有蒸汽排出管,管径较粗,由不锈钢制成。向上通入两段冷凝装置。

①回流冷凝分馏柱 在反应釜排出的蒸汽中,有相当数量的醇随水蒸汽外逸。必须使醇回流,以保持规定的醇酸比,而又使水蒸气得以排除。因此,分馏柱的温度要保持在醇的沸点与水的沸点之间。分馏柱中可装填以表面积大的填充物,如不锈钢或陶瓷的短状环多空物等,使醇能更有效地分离出来。

②冷凝器 从分馏柱出来的水蒸气和惰性气体再进入冷凝器,使水分冷凝,此时少量在分馏柱中未能冷凝回流的醇也和水一起冷凝。测定冷凝液的折射率可以确定醇在水中的含量。按此测定结果可以调节分馏柱顶部的蒸汽温度。如冷凝液中醇的含量偏高时,可以降低分馏柱顶部的蒸汽温度,防止醇的损失。反之,可以提高分馏柱顶部的蒸汽温度,使水分能更快排出。

③冷凝液接收器 冷凝液接收器是一个容器,有量规指示液面高低。顶部有排气孔,可排出惰性气体,底部有阀门可放水,通过所搜集的水量多少可显示反应进行的阶段。在冷凝器通往接收器的管路上可以装一个带阀门的取样管,以便取冷凝水样进行折射率测试。为了调节分馏柱顶部的蒸汽温度,有两种方法:一是在分馏柱的顶部加设一段热交换器,通过调节热交换器中的冷却水流量来调节蒸汽温度;二是将接受器中的冷凝液用泵打回分馏柱顶部,通过流量控制以调节蒸汽温度。在制造顺酐树脂时,可能需用稀释剂来稀释腐蚀性的酸蒸汽。此时,所用稀释剂溶剂要能和水形成共沸混合物,其沸点也应低于反应温度,从而易于从反应物中排除出去。蒸汽冷凝后,溶剂要能分离出来,回到反应釜中继续使用。反应后期可以通过以上分馏与冷凝系统抽真空以加速排除残余水分和溶剂。

3、稀释设备

酯化反应完成后,其产物即送入稀释设备与交联单体混溶。一般不易在反应釜中继续进行稀释,因为反应釜溶剂不足以再加稀释剂,而且稀释剂的温度低,应将酯化反应所得的热的产物注入稀释剂中,以减少稀释剂的挥发和溅起。有时,稀释罐也起临时贮存作用,可使不同批料的产品混合成均匀产品。

①酯化产物的输送管道 缩聚反应产物由反应釜底部的阀门排放出来,经输送管道流入稀释罐。输送管用2-4英尺不锈钢管制成。如用泵送可加速到70-140L/min。由于酯化产物粘度很大,用泵输送时需由足够的功率。

②稀释罐 稀释罐一般不用不锈钢制成,其容积至少应为反应釜的1.5倍,可以高到2-4倍,其搅拌机构同反应釜相同,使聚酯和交联剂均匀混溶,或将几个不同的聚酯混合均匀。稀释罐不一定要保温隔热,只有在缩聚产物难于溶解而需要维持较高温度时,就不能及时冷却,而又在罐内聚合凝胶的危险。稀释罐也有入孔,惰性气体输送管,和反应釜相同,出口在底部。排除树脂产品经过过滤装置后既可装筒。采用板框和袋式过滤的联合装置进行严格的过滤可以清除树脂中的杂质,保证合格的产品质量。在小量生产中也应经袋式过滤方为合格产品。

4、检测与控制仪器

反应釜中设温度计显示反应温度,同时按电热偶及记录反应物温度进行连续记录。在冷凝系统中,在分馏柱出口处应按热电偶以连续记录蒸汽温度。在热交换系统中应装热电偶以连续记录油温。惰性气体流量有装在管道中的流量计显示。在自动化的控制系统中,可用微机控制反应过程从投料,到放料,从升温,恒温到降温以及惰性气体流量调节的全过程。确定产品的质量稳定。

§1.3.2 车间(装置)主要设备表

表4-7 主要设备一览表

主要 设备 聚合反应釜 兑稀釜 竖式分馏柱 卧式冷凝器 套管冷凝器 分水器 苯乙烯高位槽 丙二醇高位槽 计量槽 丙二醇储槽 苯、顺酐储槽 泵 真空泵 备用柴油机组 各种阀门

位 号 F-101 F-102 E-102 E-103 E-101 R-107 R-103 R-105 R-106 R-102 R-101 B-101 B-102 B-103 B-104 —— 规格 型号 DFG4000 K-6000 DN250×1200mmF＝15 M 略 略 略 略 略 略 略 略 W4 —— 2 数量 （台） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 —— 材 料 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti A3F 1Cr18Ni9Ti A3F A3F A3F A3F A3F 略 略 略 略 价格 （万元） 11 7 1 1 1 1.2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 3 0.5 5 3.5 备 注 控制仪表已配备 —— 1-50-150kw 4135D

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