《化工新材料生产技术》课件-知识点2 聚碳酸酯生产工艺流程

化工新材料生产技术石化工程学院12聚碳酸酯生产技术聚碳酸酯的生产工艺流程3以二氧化碳为起始原料的非光气法聚碳酸酯工艺过程分为四个单元，分别为碳酸丙烯酯（PC）单元、碳酸二甲酯（DMC）单元、碳酸二苯酯（DPC）单元、聚碳酸酯（PC）单元。首先是环氧丙烷（PO）与二氧化碳反应生成碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯与甲醇（M）进行酯交换得到碳酸二甲酯，碳酸二甲酯与苯酚反应得到碳酸二苯酯，碳酸二苯酯与双酚A（BPA）熔融缩聚制得聚碳酸酯产品。41.碳酸丙烯酯单元二氧化碳和环氧丙烷在催化剂的作用下，在管式反应器中进行反应得到碳酸丙烯酯，反应式如图1-1。56粗品碳酸丙烯酯再通过精馏得到中间产品碳酸丙烯酯，催化剂循环使用，其工艺流程如图1-3，合成反应压力为4-8MPa，温度为120℃-200℃，催化剂为KI复合催化剂或离子液体催化剂，反应停留时间为0.5-1h，反应单塔、双塔串联操作均可。原料环氧丙烷和催化剂经加压泵从塔顶进入，二氧化碳从塔底部进入，与环氧丙烷在塔内逆流接触，塔内反应热量通过循环泵及换热器移出，合成的粗品碳酸丙烯酯出料至气液分离器分离后，过量的二氧化碳通过捕沫后处理放空，液体进入粗品槽暂存。粗品碳酸丙烯酯精制条件为真空度-0.098MPa，真空度越高越好。78在碳酸二甲酯单元，碳酸丙烯酯与甲醇进行酯交换反应后分别精制得到碳酸二甲酯成品及丙二醇（PG）成品，其工艺如图1-4。甲醇、碳酸丙烯酯及催化剂进入反应精馏塔的中部，通过精馏，碳酸二甲酯与甲醇富集至塔顶出料后，使得平衡反应不断向生成碳酸二甲酯方向移动。反应精馏塔为常压塔，提馏段可以用填料，也可以用塔板，塔釜温度70℃-90℃。反应精馏塔塔顶出碳酸二甲酯-甲醇共沸物进入加压分离塔，利用物料自身产生的压力进行分离，反应精馏塔压力1.0-1.5MPa。9塔釜出粗品碳酸二甲酯，再经过碳酸二甲酯精馏塔精制分离即可得到成品碳酸二甲酯。碳酸二甲酯精馏塔顶部含少量甲醇的碳酸二甲酯返回加压分离塔。加压分离塔塔顶碳酸二甲酯含量较低，一般只有10%左右，这部分物料进入甲醇分离塔，塔顶出碳酸二甲酯-甲醇共沸物，塔釜的甲醇返回反应精馏塔。由于加压分离塔的操作压力较高，塔顶气相物料的潜热可作为反应精馏塔、甲醇分离塔的热源。1011反应精馏塔塔釜物料先进入丙二醇脱轻塔脱去甲醇等轻组分，轻组分回到反应精馏塔，塔釜重组分进入丙二醇精馏塔精制，侧线出料得丙二醇产品，丙二醇精馏塔塔中进料为气相进料。这样做的目的是防止填料堵塞，气相进料加热釜的含碳酸盐的物料送至碳化脱盐系统回收丙二醇，丙二醇精馏塔立式釜含有少量二丙二醇（DPG）。为了确保塔中丙二醇成品的纯度，塔釜连续出料至二丙二醇系统回收二丙二醇。12131.碳酸二苯酯单元在碳酸二苯酯单元，整个工序可分为以下四个部分：①碳酸苯酯反应工段：以碳酸二甲酯和苯酚为原料合成甲基碳酸苯酯（MPC），甲醇返回到碳酸二甲酯单元作为原料；②碳酸二苯酯反应工段：甲基碳酸苯酯反应生成碳酸二苯酯；③精馏工段：粗碳酸二苯酯经过精馏得到高纯度碳酸二苯酯；④回收分离工段：回收来自聚碳酸酯单元的苯酚及碳酸二苯酯单元副产的苯甲醚（ANS）。碳酸二苯酯工艺流程如图1-5。14由于碳酸二甲酯和苯酚反应生成甲基碳酸苯酯或碳酸二苯酯的平衡常数都很小，为了提高转化率，利用反应精馏的方法。首先，在甲基碳酸苯酯反应塔中，碳酸二甲酯从塔釜进料，苯酚和催化剂从塔中上部进料，在塔内逆流接触。其中，苯酚的来源有三部分：补充的新鲜脱水苯酚、来自聚碳酸酯单元通过苯酚回收塔回收的苯酚和苯甲醚回收塔塔釜回收的苯酚。碳酸二甲酯的来源有两部分：绝大部分来自碳酸二甲酯单元；少量来自苯酚回收塔塔顶回收的碳酸二甲酯。催化剂的来源也是两部分：补充的新鲜催化剂和碳酸二苯酯分离塔塔釜返回的催化剂。反应压力0.3-0.8MPa，温度180℃-250℃，反应生成的甲醇和部分未反应的碳酸二甲酯从塔顶分离出来返回碳酸二甲酯单元，合成的甲基碳酸苯酯和未反应的碳酸二甲酯、苯酚和催化剂从塔釜出料至碳酸二苯酯反应塔，进一步反应生成碳酸二苯酯和碳酸二甲酯。合成的碳酸二苯酯、未反应的甲基碳酸苯酯、催化剂以及重组分的混合物从碳酸二苯酯反应15塔釜出料进入碳酸二苯酯分离塔，塔顶的碳酸二甲酯、苯酚和反应副产物苯甲醚出料至苯甲醚分离塔，在苯甲醚分离塔中回收苯甲醚后，碳酸二甲酯和苯酚作为原材料返回甲基碳酸苯酯反应塔，碳酸二苯酯反应塔为负压塔，塔釜温度为170℃-220℃。在碳酸二苯酯分离塔中，塔顶出碳酸二苯酯和甲基碳酸苯酯至碳酸二苯酯精馏塔精馏，侧线得到碳酸二苯酯产品，塔釜物料返回甲基碳酸苯酯反应塔继续反应，并根据物料重组分情况定期开路，碳酸二苯酯分离塔为负压操作，塔釜温度约200℃。碳酸二苯酯精馏塔塔顶的物料返回碳酸二苯酯反应塔塔中，釜料进入苯酚回收塔，该塔也为负压，真空度越低越好，釜温比碳酸二苯酯分离塔釜温高一些。苯酚回收塔的主要作用是回收来自聚碳酸酯单元的苯酚，脱去其重组分，其塔釜温度为180℃-200℃，负压塔。

16171.聚碳酸酯单元聚碳酸酯单元包括备料、预聚、主聚、成品四部分工段，其工艺流程如图1-6。18备料工段包括双酚A中间仓、混料釜和混合料暂存釜。计量后的碳酸二苯酯和双酚A以及催化剂分别给料进入混料釜，加热、搅拌混合均匀后，输送至混合料暂存釜储存，再给料进入预聚工段，备料工段可间歇操作。暂存釜物料通过泵输送至第一反应器进行聚合反应，然后再进入第二反应器进一步聚合，随着聚合度增加，物料粘度不断增大，脱除苯酚的难度不断加大，第二反应器的温度比第一反应器更高，真空度也更高，从第二反应器出来的物料直接进入主聚工段。主聚工段由第一处理器、第一主反应器、第二处理器、第二主反应器组成，在这些反应器中，小分子苯酚不断地被脱除，聚碳酸酯的分子量不断增大，最终得到高分子量的聚碳酸酯产品。产品型号不同，主反应器的温度、压力也有所不同，所有脱出的苯酚分别通过急冷后，