杜邦干法腈纶聚合反应的控制及研究

论文摘要

本课题对腈纶干法化学反应装置中聚合釜的控制进行小规模研究和工业试验研究。通过小规模试验研究表明工业化实验时尽可能确保淤浆滞留时间在20小时以上。过量的SO2同NaOH中和作为聚合反应活化剂,通过计算确定活化塔的参数值。通过实验研究调整聚合反应后淤浆中的pH值,使其控制在4.2-5之间,以控制最终聚合物游离酸度保持在1.5-3.0mmol/kg（毫摩尔每千克）,当淤浆pH值控制在4.6±0.1时能够使淤浆游离酸度在1.8-2 mmol/kg之间,指导工业生产更加稳定高效。研究结果表明铁离子浓度在2mg/l适合腈纶实际生产,若铁离子控制失误,造成反应物中铁离子浓度增加1.3mg/ l,会致使聚合物特性粘度减小,玻璃化温度降低,纤维机械性能变差,对腈纶纺丝可纺性影响很大。研究结果表明提高腈纶的化学反应速率,在聚合釜容积不变情况下,聚合釜反应速率由原来95t/天提高到110t/天,运行周期20天,聚合反应时间由38.69min减少到35.31min,此时反应原料浓度升高,会造成聚合物特性粘度升高,聚合物分子量增大,使聚合物性能发生改变,对腈纶纺丝的生产也会产生影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 当前我国腈纶生产和市场情况
• 1.1.1 我国腈纶生产情况
• 1.1.2 当前腈纶的市场发展趋势
• 1.2 杜邦干法腈纶研究历史及现状
• 1.2.1 干法聚丙烯腈纤维的国外研究历史
• 1.2.2 聚丙烯腈纤维的国外研究现状
• 1.3 丙烯腈和聚丙烯腈化学性质
• 1.3.1 丙烯腈化学性质
• 1.3.2 聚丙烯腈化学性质与结构
• 1.4 干法腈纶单体聚合机理
• 1.5 共聚物单体竟聚机理
• 1.6 悬浮聚合反应成粒机理及其影响颗粒大小和分布因素
• 1.7 高聚物平均分子量影响与分布
• 1.7.1 成纤聚合物平均分子量（聚合度）与机械性能关系
• 1.7.2 聚合反应不同终止形式及反应速率对聚合物分子量分布影响
• 1.8 游离酸对聚合反应的影响
• 1.8.1 控制游离酸度的重要性
• 1.8.2 游离酸参数的选择
• 1.9 催化剂流量对腈纶反应的影响
• 1.9.1 共聚单体及活化剂流量的选择
• 1.9.2 催化剂流量的选择
• 第二章 实验部分
• 2.1 小规模实验
• 2.1.1 小规模实验流程
• 2.1.2 小规模实验装置
• 2.1.3 小规模实验工艺参数
• 2.1.4 丙烯腈聚合物中的游离酸度测定
• 2.2 工业化生产
• 2.2.1 工业化生产工艺流程
• 2.2.2 工业化生产化工原料
• 2.2.3 工业化生产主要设备
• 2.2.4 工业化生产工艺控制参数
• 2.2.5 丙烯腈聚合物的特性粘度测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 生产参数指标的选择与控制
• 3.1.1 聚合反应中活化塔参数计算
• 3.1.2 亚硫酸氢根摩尔分数的计算
• 3.1.3 淤浆中和时间对pH的影响
• 3.1.4 淤浆pH调整（控制）及对游离酸FA的控制
• 3.2 生产工艺试验研究
• 3.2.1 反应时间对聚合反应的影响
• 3.2.2 催化剂流量对腈纶生产的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文情况
• 致谢