制备聚乙烯醇的工艺流程(二)

实验四聚乙烯醇的制备化工系毕啸天2010011811一、实验目的1.了解高分子化学反应的基本原理及特点2.了解聚乙酸乙烯酯醇解反应的原理、特点及影响醇解反应的因素二、实验原理由于“乙烯醇”易异构化为乙醛，不能通过理论单体“乙烯醇”的聚合来制备聚乙烯醇，只能通过聚乙酸乙烯酯的醇解或水解反应来制备，而醇解法制成的PVA精制容易，纯度较高，主产物的性能较好，因此工业上通常采用醇解法。

聚乙酸乙烯酯的醇解可以在酸性或碱性条件下进行。

酸性条件下的醇解反应由于痕量酸很难从PVA中除去，而残留的酸会加速PVA的脱水作用，使产物变黄或不溶于水，因此目前多采用碱性醇解法制备PVA。

碱性条件下的醇解反应又有湿法和干法之分，为了尽量避免副反应，但又不使反应速度过慢，本实验中不是采用严格的干法，只是将物料中的含水量控制在5%以下。

聚乙酸乙烯酯的醇解反应激励类似于低分子的醇-酯交换反应。

本实验采用甲醇为醇解剂，氢氧化钠为催化剂，醇解条件较工业上的温和，产物中有副产物乙酸钠。

PVAc醇解主要有湿法和干法两种。

湿法醇解中，氢氧化钠是以水溶液的形式（约350g/L）加入的，VAc-MeOH体系的含水量在1%-2%。

该法的特点是醇解反应速度快，设备生产能力大，但副反应较多，碱催化剂耗量也较多，醇解残液的回收比较复杂。

干法醇解中，碱以甲醇溶液的形式加入。

反应体系中水含量控制在0.1%～0.3%以下。

该方法的最大特点是副反应少。

醇解残液的回收比较简单，但反应速度较慢，物料在醇解机中的停留时间较长。

主反应：**OO Me+MeOH**OH+O n n**OO Me+EtOH**OH+OO n n四、实验仪器磨口三口瓶，普通三口瓶，球冷，抽滤瓶，布氏漏斗，抽滤垫，表面皿，量筒，弹簧搅拌棒，电热套，机械搅拌器。

反应装置图简要表示如下（有很多东西画不出来，凑合一下）：六、实验注意事项1.投料时要将PVAc 剪碎后一次性投入三口瓶中，搅拌时注意不要让PVAc 粘成团。

合成工艺由乙炔站来的乙炔，进入清净系统后，进行加压进入TQ101。

该塔为次氯酸钠洗涤塔，塔内液相为次氯酸钠，此溶液由氯气与烧碱进过文丘里反应器生成，然后进入TQ101循环，利用其氧化性除去乙炔中的H2S，H3P等有害杂质，除去的过程中化学反应生成H2SO4、H3PO4、净化乙炔。

被TQ101净化的乙炔进入综合洗涤塔TQ102，此塔分为3段：一段洗碱，目的是除去乙炔气中夹带酸性物质。

二段水洗，洗去自一段夹带的碱性滴液。

三段为填料，除去自二段带来的水滴。

从TQ102出来的乙炔，经过活性炭吸附槽，进一步除去水分和杂质，出来的是精乙炔精乙炔与循环乙炔混合称为混合乙炔进入鼓风机GF104加压，加压后分冷、热两路进入反应器SB112：热路-进入醋酸蒸发器ZF101与醋酸蒸汽混合反应进入反应器；冷路-混合乙炔直接进入反应器；冷、热两路气量的大小决定反应器的温度，是重要的控制单元。

合成反应器SB112为流化床反应器。

反应器中装有大量的载有醋酸锌的活性炭（触媒），乙炔和醋酸的混合气体在GF104的加压下，使反应器中的触媒成流化态。

气体与触媒充分接触并在催化剂（触媒）的作用下，醋酸与乙炔进行合成反应，约有三分之一的乙炔和醋酸转化成醋酸乙烯（VAC）、含有醋酸，乙炔，醋酸乙烯，乙醛，丁烯醛的混合气体从反应器的顶部出来进入吸收塔TQ103。

TQ103分为3段：1段采用80℃左右的醋酸吸收，由于吸收液在吸收过程中扑集了大量的活性炭粉末，成为黑液。

吸收液吸收时增加的部分铜活性炭粉末一同送往过滤毡进行过滤，滤出的清液补充进入吸收塔（TQ103）2段。

2段的循环液经循环水冷却至32℃左右，与反应生成的混合气体逆流接触，使大部分的醋酸，醋酸乙烯等被冷凝下来，不断采出。

3段循环液温度控制在0℃（介质冷冻盐水），进一步冷却2段中的未冷凝气体中的醋酸，醋酸乙烯，乙醛等物质。

冷却液与2段采出汇合作为合成工序的产品（反应液），送往原料工段，经过TQ103第3段吸收后，未凝的气体成为循环乙炔，自塔顶采出，一部分同精乙炔混合继续参加反应，另一部分被送到小回收系统，再回收。

实验四聚乙烯醇的制备化工系毕啸天2010011811一、实验目的1.了解高分子化学反应的基本原理及特点2.了解聚乙酸乙烯酯醇解反应的原理、特点及影响醇解反应的因素二、实验原理由于“乙烯醇”易异构化为乙醛，不能通过理论单体“乙烯醇”的聚合来制备聚乙烯醇，只能通过聚乙酸乙烯酯的醇解或水解反应来制备，而醇解法制成的PVA精制容易，纯度较高，主产物的性能较好，因此工业上通常采用醇解法。

聚乙酸乙烯酯的醇解可以在酸性或碱性条件下进行。

酸性条件下的醇解反应由于痕量酸很难从PVA中除去，而残留的酸会加速PVA的脱水作用，使产物变黄或不溶于水，因此目前多采用碱性醇解法制备PVA。

碱性条件下的醇解反应又有湿法和干法之分，为了尽量避免副反应，但又不使反应速度过慢，本实验中不是采用严格的干法，只是将物料中的含水量控制在5%以下。

聚乙酸乙烯酯的醇解反应激励类似于低分子的醇-酯交换反应。

本实验采用甲醇为醇解剂，氢氧化钠为催化剂，醇解条件较工业上的温和，产物中有副产物乙酸钠。

PVAc醇解主要有湿法和干法两种。

湿法醇解中，氢氧化钠是以水溶液的形式（约350g/L）加入的，VAc-MeOH体系的含水量在1%-2%。

该法的特点是醇解反应速度快，设备生产能力大，但副反应较多，碱催化剂耗量也较多，醇解残液的回收比较复杂。

干法醇解中，碱以甲醇溶液的形式加入。

反应体系中水含量控制在0.1%～0.3%以下。

该方法的最大特点是副反应少。

醇解残液的回收比较简单，但反应速度较慢，物料在醇解机中的停留时间较长。

主反应：**OO Me+MeOH**OH+O n n**OO Me+EtOH**OH+OO n n四、实验仪器磨口三口瓶，普通三口瓶，球冷，抽滤瓶，布氏漏斗，抽滤垫，表面皿，量筒，弹簧搅拌棒，电热套，机械搅拌器。

反应装置图简要表示如下（有很多东西画不出来，凑合一下）：六、实验注意事项1.投料时要将PVAc 剪碎后一次性投入三口瓶中，搅拌时注意不要让PVAc 粘成团。

年产12万吨聚乙烯醇生产工艺流程设计聚乙烯醇是一种重要的化工产品，广泛应用于塑料、纺织品、医药等行业。

为了满足市场需求，提高生产效率，年产12万吨的聚乙烯醇生产工艺流程设计显得尤为重要。

首先，生产工艺中的原料准备是关键环节。

聚乙烯醇的原料主要是乙烯，因此需要对乙烯进行精炼和净化处理。

通过蒸馏、冷凝等操作，将乙烯中的杂质去除，提高纯度。

同时，还需要准备其他辅助原料和催化剂，确保生产过程的顺利进行。

其次，反应器的选择和设计是生产工艺的重要环节。

聚乙烯醇的生产主要通过乙烯的聚合反应实现。

反应器的类型有很多种，如连续式反应器、批式反应器等。

根据年产量和生产要求，选择合适的反应器类型，并进行合理的设计，确保反应过程的高效和稳定。

随后，需要考虑反应条件的控制和优化。

反应温度、压力、催化剂浓度等因素都会对聚乙烯醇的产率和质量产生影响。

通过对反应条件的精确控制和优化调整，可以提高产率，降低能耗，提高产品质量。

此外，分离和提纯也是聚乙烯醇生产中不可忽视的环节。

反应结束后，需要对反应混合物进行分离。

通常采用蒸馏、结晶等方法进行分离，得到纯度较高的聚乙烯醇产品。

同时，对分离和提纯过程进行合理的能量利用和废物处理，可以进一步降低生产成本，减少对环境的影响。

最后，生产工艺流程的安全性与可持续发展也是需要考虑的因素。

在设计过程中，需要充分考虑安全生产和环保要求，采取相应的措施确保生产过程中没有安全事故和环境污染。

此外，合理利用副产物和废弃物，进行资源回收和再利用，可以降低对环境的负面影响，实现可持续发展。

总之，年产12万吨聚乙烯醇生产工艺流程设计需要综合考虑原料准备、反应器选择和设计、反应条件控制和优化、分离和提纯、安全性和可持续发展等因素。

通过合理的设计和优化，可以提高生产效率，降低生产成本，满足市场需求。

聚乙烯醇的制备——PVAc的合成和醇解2011011743 分1 黄浩一、实验目的1.通过乙酸乙烯酯的溶液聚合，了解溶液聚合原理及过程。

2.掌握用于制备维尼纶的聚乙酸乙烯酯工艺条件的特点。

3.了解高分子化学反应的基本原理及特点。

4.了解聚醋酸乙烯酯醇解反应的原理、特点及影响醇解反应的因素。

二、实验原理(一)PVAc合成：1.聚合机理：自由基聚合。

醋酸乙烯酯是低活性单体、高活性自由基，容易发生链转移，一般转移至醋酸基的端甲基处，如向大分子转移则形成交联产物、向单体和溶剂转移则降低分子量。

为了控制链转移以控制分子量，需要对温度进行控制，温度升高则链转移反应增加，降低分子量，温度降低则反应速率降低，因此要选择适当的反应温度。

因为链转移的存在，聚乙酸乙烯酯（PVAc）为非结晶性聚合物，玻璃化温度较低，性脆，并且呈现出冷流，不能用作塑料制品。

2.实施方法：溶液聚合。

溶液聚合体系由单体、引发剂和溶剂组成，具有反应均匀、聚合热易散发、容易控温、分子量分布均匀等优点。

但同时，溶液聚合也存在着一些缺点，如自由基向溶剂进行链转移，导致分子量降低；单体浓度相对本体聚合降低，使得聚合速率降低；增加了溶剂分离的步骤，增加了工业生产的成本，等等。

因此，溶液聚合通常用于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料、粘合剂、合成纤维纺丝液等。

3.聚合条件：本实验使用AIBN为引发剂，甲醇为溶剂，控制聚合温度为70℃，最后通过水浸+水洗的方法，将聚合物与溶剂和单体分离。

AIBN是热引发的引发剂，根据半衰期选择聚合温度在70℃附近；为使聚合终点得以判断，选择低沸点溶剂甲醇，以其气化的气泡来监测体系粘度。

反应方程式如下：O O**OOnn(二)PVAc醇解：本实验为高分子反应，酯的醇解，即酯交换反应，在碱催化下进行。

高分子反应由于链团的屏蔽和分子扩散的阻碍，以及邻基效应、几率效应和溶解度效应等，反应程度普遍不高，与小分子反应存在较大差别。

由于“乙烯醇”易异构化为乙醛，不能通过理论单体“乙烯醇”的聚合来制备聚乙烯醇，只能通过聚乙酸乙烯酯的醇解或水解反应来制备，而醇解法制成的PVA 精制容易，纯度较高，主产物的性能较好，因此工业上通常采用醇解法。

五、聚乙烯醇及其缩丁醛的制备一、实验目的1．了解聚合物中官能团反应的常识，并学会其中的操作技术。

2．了解大分子的基本有机化学反应，在高分子链上有合适的反应基团时，均可按小分子有机反应历程进行高分子反应。

3．了解通过高分子反应改性原理。

二、实验原理由于单体乙烯醇并不存在，聚乙烯醇不可能从单体聚合而得，而只能以它的酯类（即聚乙酸乙烯酯）通过醇解在酸性条件下进行，通常用乙醇或甲醇作溶剂，酸性醇解时，由于痕量的酸极难自聚乙烯醇中除去，残留在产物中的酸，可能加速聚乙烯醇的脱水作用，使产物变黄或不溶于水；碱性醇解时，产品中含有副产品醋酸钠，目前工业上都采用碱性醇解法。

碱性醇解：酸性醇解：醇解在加热和搅拌下进行。

初始时微量聚乙烯醇先在瓶壁析出，当约有60％的乙酰氨基被羟基取代后，聚乙烯醇即自溶液中大量析出，继续加热，醇解在两相中进行，在反应过程中，除了乙酸根被醇解外，还有支链的断裂，聚乙酸乙烯酯的支化度愈高，醇解后分子量降低就愈多。

聚乙烯醇是白色粉末，易溶于水，将它的水溶液自纺织头喷入Na 2SO 4-K 2SO 4的溶液中，聚乙烯醇即沉淀而出，再用甲醛处理就得高强度、密度大的人造纤维，商品名叫“维尼纶”。

聚乙烯醇水溶液在浓盐酸催化下与丁醛缩合制得的聚乙烯醇缩丁醛树脂，就C H 2H C OCOCH 3H 2C H C OCOCH 3CH OH NaOH C H 2H C OH H 2C H C OH +CH 3COONa +CH 3COOCH 3C H 2H C OCOCH 3H 2C H C OCOCH 3CH OH H 2SO 4C H 2H C OH H 2C H C OH +CH 3COOH +CH 3COOCH 3是粘结力大，制造安全透明玻璃的一种原料，此外聚乙烯醇对许多有机溶剂的不溶性，可用来制造耐汽油的衬垫合管子。

三、主要试剂和仪器聚乙酸乙烯酯 乙醇 氢氧化钾－乙醇溶液 正丁醛盐酸羟氨水溶液 搅拌器 三颈瓶 冷凝管 滴液漏斗等四、实验步骤1．乙酸乙烯酯的醇解－聚乙烯醇的制备在装有搅拌器、冷凝管、温度计和滴液漏斗的500ml 三颈瓶中加30ml16％的氢氧化钾－乙醇溶液[注1]，用水浴保持温度在20-25o C 左右[注2]，滴加80克浓度为26％的聚乙酸乙烯酯溶液，速度不宜过快[注3]，在40-45分钟内滴完，然后维持在此温度2小时，冷却至室温，用布氏漏斗过滤，产物为白－浅黄色固体，用60ml70％乙醇分四次洗涤，抽干，然后置于真空烘干箱中在50-60o C 之间烘干。

pva粘结剂制备PVA粘结剂是一种常见的胶水，它具有广泛的用途和优良的粘结性能。

本文将介绍PVA粘结剂的制备方法和应用领域。

一、PVA粘结剂的制备方法PVA粘结剂的主要成分是聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，简称PVA），它是一种合成树脂。

PVA的制备过程相对较复杂，主要包括以下几个步骤：1. 聚合反应：将乙烯单体与引发剂在适当的条件下进行聚合反应，生成聚乙烯。

2. 醇化反应：将聚乙烯与碱性溶液（如氢氧化钠溶液）反应，将聚乙烯中的部分醋酸基团转化为羟基，生成PVA。

3. 过滤和洗涤：将醇化反应得到的PVA溶液经过滤和洗涤，去除杂质和未反应的物质。

4. 干燥：将洗涤后的PVA溶液进行干燥，得到固态的PVA。

5. 粉碎和分散：将固态的PVA进行粉碎和分散，制备成粘结剂的原料。

二、PVA粘结剂的应用领域PVA粘结剂具有优异的粘结性能和较高的耐候性，被广泛应用于以下领域：1. 木工行业：PVA粘结剂可以用于家具、地板、门窗等木制品的粘接和封边，具有较强的粘结强度和耐久性。

2. 建筑行业：PVA粘结剂可以用于墙纸的粘贴，具有良好的粘结效果和耐久性，可以提高墙纸的附着力和平整度。

3. 包装行业：PVA粘结剂可以用于纸箱、纸袋等包装材料的粘接，具有较高的粘结强度和耐水性，可以提高包装的牢固性和防水性能。

4. 纺织行业：PVA粘结剂可以用于纺织品的粘合和印花，具有良好的粘结效果和耐洗性，可以提高纺织品的质量和美观度。

5. 电子行业：PVA粘结剂可以用于电子元件的粘接和封装，具有良好的绝缘性能和耐高温性能，可以保护电子元件的安全和可靠性。

6. 医药行业：PVA粘结剂可以用于药片的涂膜和胶囊的制备，具有良好的可溶性和生物相容性，可以提高药物的稳定性和口服效果。

总结：PVA粘结剂是一种常见的胶水，其制备方法包括聚合反应、醇化反应、过滤洗涤、干燥和粉碎分散等步骤。

PVA粘结剂具有广泛的应用领域，包括木工、建筑、包装、纺织、电子和医药行业等。

实验2-21 聚乙烯醇(PV A)的制备——聚醋酸乙烯(PV AC)的醇解一、 实验目的了解聚醋酸乙烯的醇解反应原理、特点及影响醇解程度的因素。

二、 实验原理在醋酸乙烯的溶液聚合实验中，我们已经说过，聚乙烯醇是不能直接用乙烯醇单体聚合而得。

工业上应用的聚乙烯醇是通过聚醋酸乙烯醇解(或水解)这个聚合物的化学反应而得到的。

由于醇解法制得的PV A 容易精制、纯度较高、产品性能较好，因而目前工业上多采用醇解法。

本实验采用以甲醇为醇解剂，NaOH 为催化剂的体系进行醇解反应。

为了使实验更适合教学需要，醇解条件比工业上要来的缓和。

PV AC 和NaOH-CH 3OH 溶液中的醇解反应，主要按下列反应进行在主反应中，NaOH 仅起催化剂的作用，但NaOH 还可以参加以下两个副反应：这两个副反应在含水量较大情况下，就会显著地进行。

它们消耗了大量的NaOH ，从而降低了对主反应的催化效能，使醇解反应进行不完全，影响PV A 的着色，降低了产品质量。

因而为了尽量避免这种副反应，对物料中的含水量应有严格的要求，一般控制在5%以下。

从反应方程式中可以看出，醇解反应实际上是甲醇与PVAC 进行的酯交换反应。

这种使高聚物结构发生改变的化学反应，在高分子化学中叫做高分子化学反应。

PV AC 的醇解反应(又称酯交换反应)的机理和低分子酯与醇之间的交换反应很相似。

在PV AC 醇解反应中，由于生成的PV A 不溶于甲醇中，所以呈紫状物析出。

用作纤维的PV A ，残留醋酸根含量控制在≤0.2%，(醇解度为99.8%)。

为了满足这个要求，就要选择合适的工艺条件，主要是：1.甲醇的用量甲醇的用量即PV AC 的浓度对醇解反应影响很大。

实践证明，其它条件不变时，醇解度随聚合物浓度的提高而降低，但若聚合物浓度太低，则溶剂用量大，溶剂的损失和回收工作量大，所以工业生[ CH 2-CH ]n + nCH 3OH OCOCH 3 NaOH[CH 2-CH ]n + nCH 3COOCH 3CH 3COOCH 3 + NaOH CH 3COONa + CH 3OH[CH 2-CH ]n + [CH 2-CH ]n + nCH 3COONa OCOCH 3 OHCH 3OH + NaOH CH 3-O Na + H 2O~~~CH 2-CH~~~ + CH 3ONaOCH 3~~~CH 2-CH~~~OCH 3-COCH 3O NaH 2O~~~CH 2-CH~~~ + CH 3COOCH 3 + Na + OHOH产上选择聚合物浓度为22%。

1.1 聚乙烯醇的制备方法1.1.1 原料路线聚乙烯醇是由醋酸乙烯(VAc)经聚合醇解而制成，生产PVA 通常有两种原料路线，一种是以乙烯为原料制备醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇；此外一种是以乙炔(分为电石乙炔和天然气乙炔)为原料制备醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇。

(1)乙烯直接合成法石油裂解乙烯直接合成法，由日本可乐丽公司(原仓敷人造丝公司)首次开辟成功并用于工业化生产。

目前，国际上生产聚乙烯醇的工艺路线以乙烯法占主导地位，其数量约占总生产能力的72％。

美国已完成为了乙炔法向乙烯法的转变，日本的乙烯法也占70％以上，而中国的生产企业惟独两家为乙烯法。

其工艺流程包括：乙烯的获取及醋酸乙烯(VAc)合成、精馏、聚合、聚醋酸乙烯(PVAc)醇解、醋酸和甲醇回收五个工序。

石油乙烯法的工艺特点：生产规模较乙炔法大，产品质量好，设备易于维护、管理和清洗、热利用率高，能量节约明显，生产成本较乙炔法低30％以上。

(2)电石乙炔合成法电石乙炔合成法，最早实现工业化生产，其工艺特点是操作比较简单、产率高、副产物易于分离，于是国内至今仍有1O 家工厂沿用此法生产，且大部份应用高碱法生产聚乙烯醇。

但由于乙炔高碱法工艺路线产品能耗高、质量差、成本高，生产过程产生的杂质污染环境亦较为严重，缺乏市场竞争力，属逐渐淘汰工艺。

国外先进国家早于20 世纪7O 年代已全部用低碱法生产工艺。

(3)天然气乙炔合成法天然气乙炔为原料的Borden 法，非但技术成熟，而且生产的乙炔有利于综合利用，VAc 的生产成本较电石乙炔法低50％~70％，但天然气乙炔法投资和技术难度都较大。

在天然气、煤和电力丰富的地区，天然气乙炔法仍具有生命力。

欧洲及朝鲜等国家以天然气乙炔为主，我国也有套生产装臵采用该方法。

1.1.2 醇解法制备聚乙烯醇聚乙烯醇是不能直接通过单体聚合得到的，而是由其酯类——聚乙酸乙烯酯醇解或者水解来制备。

由于醇解法所生成的PVA 精制容易，纯度较高，主产物性能较好，于是工业上多采用醇解法。