一種合成聚醋酸乙烯酯的方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種合成聚醋酸乙烯酯的方法，包括以下步驟：引發劑溶液的配制；用氮氣置換裝置對聚合反應釜置換，然后加入VAC、甲醇，打開攪拌裝置、冷凝回流裝置；向反應釜內加入過氧化物引發劑與甲醇的混合溶液；取樣送至分析室檢驗；所述過氧化物引發劑的化學分子式為C9H12O3。一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置，包括通過管道依次連接的引發劑配置槽、引發劑送出泵、引發劑儲槽、引發劑加料泵、預熱器、聚合一釜、聚合一釜送出泵、聚合二釜、聚合二釜送出泵，所述引發劑配置槽中配置上述過氧化物引發劑與甲醇的混合溶液。本發明能夠合成分子量在15萬以上的聚醋酸乙烯酯，聚合物的聚合度分布較為均勻，聚合物轉化率較高，適合聚乙烯醇的工業化生產。
【專利說明】
一種合成聚醋酸乙烯酯的方法及其裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種合成量聚醋酸乙烯酯的方法及其裝置。
[0002]
【背景技術】
[0003] PVA行業聚合工序是以醋酸乙烯(VAC)為單體，以偶氮二異丁腈(AZN)作引發劑，甲 醇作溶劑，采用連續部分溶液聚合方法來生產聚醋酸乙烯甲醇溶液，采用偶氮類引發劑作 為聚合反應的引發劑，引發劑的活性較低，產生的自由基太少，用來引發單體聚合的活性點 少，單體不能被充分引發聚合，得到的聚合物分子鏈短，相對分子量小，單獨使用高活性引 發劑雖可提高聚合平均速率、縮短聚合時間，但會出現聚合前中期聚合速率過大、后期聚合 速率顯著降低的弊端。聚合前中期聚合速率過大，反應放熱隨之增大，當反應放熱大于聚合 釜傳熱能力時，就會出現聚合溫度失控，這使得聚合物分子量分布不均勻，嚴重時出現爆 聚。單獨使用低活性引發劑，聚合誘導期長，聚合速率低，聚合時間延長，而且殘留引發劑量 大，影響聚合物質量。當引發劑活性適宜時，聚合速率均勻，能有效利用聚合釜的傳熱能力， 縮短聚合時間，同時聚合反應結束后，引發劑殘留量少，對提高聚合物熱穩定性有利。因此 找到一種用于合成高分子兩聚醋酸乙烯酯的引發劑對生產高分子量的聚醋酸乙烯酯將具 有深遠的意義。
[0004] 針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
[0005]
【發明內容】
[0006] 針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種合成聚醋酸乙烯酯的方法及其 裝置，能夠合成分子量在15萬以上的聚醋酸乙烯酯。
[0007] 為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的： 一種合成聚醋酸乙烯酯的方法，包括以下步驟： 1) 引發劑溶液的配制：將過氧化物引發劑與甲醇按照0.012-0.014%: 1的比例配制溶 液，攪拌均勻，溫度控制在<〇°C ; 2) 用氮氣置換裝置對聚合反應釜置換20-40min，置換合格后向反應釜中以4000-8000 L/h的投料量加入VAC、以390-780 L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調節轉速為60-100r/min，并打開冷凝回流裝置； 3) 打開低溫恒溫槽循環水，溫度達到65°C，向反應釜內以157-313L/h的流速加入過氧 化物引發劑與甲醇的混合溶液，反應釜內開始發生聚合反應并逐漸出現大量氣泡； 4) 加熱至65 °C開始計時，反應3.5-4.5小時后，取樣送至分析室檢驗； 其中，所述過氧化物引發劑的化學分子式為C9H12〇3，其結構式為：
[0008]
所述過氧化物引發劑的基本性質如下表：
所述過氧化物引發劑的主要指標如下表：
進一步的，在步驟2)和3)中，所述含有過氧化物引發劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預熱 器預熱后在聚合釜中發生聚合反應，聚合前期需要用聚合釜的夾套進行加熱，聚合反應正 常后可關閉夾套利用反應自身的放出的熱量引發反應。
[0009]在步驟3)中，所述聚合反應的引發機理如下： 3.1)鏈引發
一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置，包括通過管道依次連接的引發劑配置槽(1)、引發劑送 出栗（2)、引發劑儲槽（3)、引發劑加料栗（4)、預熱器（5)、聚合一釜（6)、聚合一釜送出栗 (7)、聚合二釜(8)、聚合二釜送出栗(9)，所述引發劑配置槽（1)中配置上述過氧化物引發劑 與甲醇的混合溶液。
[0010] 進一步的，所述聚合一釜送出栗(7)出口通過管道與所述聚合一釜(6)上部進口相 連通。
[0011] 進一步的，所述聚合二釜送出栗(9)出口通過管道與所述聚合二釜(8)上部進口相 連通。
[0012] 本發明的有益效果:本發明能夠合成分子量在15萬以上的聚醋酸乙烯酯，該發明 在實際生產中能夠有效控制反應速度，聚合物的聚合度分布較為均勻，聚合物轉化率較高， 產品質量控制穩定，適合聚乙烯醇的工業化生產。
[0013]
【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施 例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲 得其他的附圖。
[0015] 圖1是根據本發明實施例所述的一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置的結構示意圖。
[0016] 圖中： 1、引發劑配置槽;2、引發劑送出栗;3、引發劑儲槽;4、引發劑加料栗;5、預熱器;6、聚合 一爸;7、聚合一爸送出栗;8、聚合二爸;9、聚合二爸送出栗。
[0017]
【具體實施方式】
[0018] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的 范圍。
[0019] 實施例1 1.在實驗室內采用醋酸乙烯溶液聚合方法，在恒溫條件下進行。實驗室合成規模按 500mL反應爸、500L反應爸逐級進行。
[0020] 2.實驗儀器： 玻璃反應釜、小型聚合釜、恒溫水浴槽、電子天平、氮氣及通氮裝置、恒溫水浴槽、溫度 記錄儀、攪拌器、乳膠管、玻璃儀器等。
[0021] 3.化學試劑： 醋酸乙烯(工業級）、甲醇(工業級）、過氧化物引發劑(工業級）。
[0022] 4.實驗步驟： 4.1) 引發劑溶液的配制：將過氧化物引發劑與甲醇按照0.012%: 1的比例配制溶液，攪 拌均勻，溫度控制在<〇°C; 4.2) 用氮氣置換裝置對聚合反應釜置換30min，置換合格后向500ml反應釜中加入300 ml VAC、加入33ml甲醇，打開攪拌裝置，調節轉速為80r/min，并打開冷凝回流裝置； 4.3) 打開低溫恒溫槽循環水，溫度達到65°(：，向反應釜內以2.41111/1^11的流速加入 11.74 ml的過氧化物引發劑與甲醇的混合溶液，5分鐘內加入完畢，反應釜內開始發生聚合 反應并逐漸出現大量氣泡； 4.4) 加熱至65 °C開始計時，反應4小時后，取樣送至分析室檢驗;分析結果見下表1。 [0023]表1實驗室逐級放大實驗產品檢測結果表
其中，所述過氧化物引發劑的化學分子式為C9H12〇3，其結構式為：
[0024] 在步驟2)和3)中，所述含有過氧化物引發劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預熱器預熱后在 聚合釜中發生聚合反應，聚合前期需要用聚合釜的夾套進行加熱，聚合反應正常后可關閉 夾套利用反應自身的放出的熱量引發反應。
[0025] 實施例2 1.工業化生產采用絕熱釜式反應器，合成規模按25000L/釜。
[0026] 2.設備 引發劑配制槽(7m3)、聚合反應釜(25m3)、預熱器、溫度記錄儀、氮氣及通氮裝置等。
[0027] 3.化學試劑 醋酸乙烯(工業級）、甲醇(工業級）、過氧化物引發劑(工業級）。
[0028] 4.實驗步驟： 4.1) 將過氧化物引發劑與甲醇按照0.012%: 1的比例配制溶液，攪拌均勻，溫度控制在 <o°c； 4.2) 用氮氣置換裝置對聚合反應釜置換30min，置換合格后向反應釜中以4000 L/h的 投料量加入VAC、以436L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調節轉速為80r/min，并打開 冷凝回流裝置； 4.3) 打開低溫恒溫槽循環水，溫度達到60°C，向反應釜內以157L/h的流速加入過氧化 物引發劑與甲醇的混合溶液，反應釜內開始發生聚合反應并逐漸出現大量氣泡； 4.4) 加熱至65°C開始計時，反應3.5小時后，取樣送至分析室檢驗;分析結果見下表2。
[0029] 表2檢測結果表
其中，所述過氧化物引發劑的化學分子式為C9H12〇3，其結構式為：
[0030] 在步驟4.2)和4.3)中，所述含有過氧化物引發劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預熱器預熱 后在聚合釜中發生聚合反應，聚合前期需要用聚合釜的夾套進行加熱，聚合反應正常后可 關閉夾套利用反應自身的放出的熱量引發反應。
[0031] 實施例3 1.工業化生產采用絕熱釜式反應器，合成規模按50000L/釜。
[0032] 2.設備 引發劑配制槽（l〇m3)、聚合反應釜(50m3)、預熱器、溫度記錄儀、氮氣及通氮裝置等。 [0033] 3.化學試劑 醋酸乙烯(工業級）、甲醇(工業級）、過氧化物引發劑(工業級）。
[0034] 4.實驗步驟： 4.1) 將過氧化物引發劑與甲醇按照0.012%: 1的比例配制溶液，攪拌均勻，溫度控制在 <o°c； 4.2) 用氮氣置換裝置對聚合反應釜置換30min，置換合格后向反應釜中以8000 L/h的 投料量加入VAC、以873L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調節轉速為80r/min，并打開 冷凝回流裝置； 4.3) 打開低溫恒溫槽循環水，溫度達到65°C，向反應釜內以313L/h的流速加入過氧化 物引發劑與甲醇的混合溶液，反應釜內開始發生聚合反應并逐漸出現大量氣泡； 4.4) 加熱至65°C開始計時，反應4.5小時后，取樣送至分析室檢驗，分析結果見下表3。 [0035] 表3檢測結果表
其中，所述過氧化物引發劑的化學分子式為C9H12〇3，其結構式為：
[0036]
在步驟4.2)和4.3)中，所述含有過氧化物引發劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預熱器預熱 后在聚合釜中發生聚合反應，聚合前期需要用聚合釜的夾套進行加熱，聚合反應正常后可 關閉夾套利用反應自身的放出的熱量引發反應。
[0037] 如圖1所示，一種合成聚醋酸乙烯酯的裝置，包括通過管道依次連接的引發劑配置 槽1、引發劑送出栗2、引發劑儲槽3、引發劑加料栗4、預熱器5、聚合一釜6、聚合一釜送出栗 7、聚合二釜8、聚合二釜送出栗9,所述引發劑配置槽1中配置上述過氧化物引發劑與甲醇的 混合溶液。
[0038] 所述聚合一釜送出栗7出口通過管道與所述聚合一釜6上部進口相連通。
[0039] 所述聚合二釜送出栗9出口通過管道與所述聚合二釜8上部進口相連通。
[0040] 綜上所述，借助于本發明的上述技術方案，本發明能夠用于合成分子量在30萬以 上的聚醋酸乙烯酯，該發明在實際生產中能夠有效控制反應速度，聚合物的聚合度分布較 為均勻，聚合物轉化率較高，產品質量控制穩定，適合聚乙烯醇的工業化生產;采用所述過 氧化物做醋酸乙烯酯的引發劑，保持體系中自由基濃度在一平穩水平，使聚合一釜聚合率 達到36%，聚合二釜聚合率達到63%，聚合反應速率得到有效控制，可有效的提高聚合物的分 子量;過氧化物引發劑用量僅是傳統偶氮類引發劑(AZN)用量的1/3,而這種過氧化物引發 劑在產品中的殘留量更低。
[0041] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種合成聚醋酸乙烯酯的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 引發劑溶液的配制：將過氧化物引發劑與甲醇按照0.012-0.014%: 1的比例配制溶 液，攪拌均勻，溫度控制在<〇°C ; 2) 用氮氣置換裝置對聚合反應釜置換20-40min，置換合格后向反應釜中以4000-8000 L/h的投料量加入VAC、以390-780 L/h的投料量加入甲醇，打開攪拌裝置，調節轉速為60-100r/min，并打開冷凝回流裝置； 3) 打開低溫恒溫槽循環水，溫度達到65°C，向反應釜內以157-313L/h的流速加入過氧 化物引發劑與甲醇的混合溶液，反應釜內開始發生聚合反應并逐漸出現大量氣泡； 4) 加熱至65 °C開始計時，反應3.5-4.5小時后，取樣送至分析室檢驗； 其中，所述過氧化物引發劑的化學分子式為C9H12〇3，其結構式為：2. 根據權利要求1所述的合成聚醋酸乙烯酯的方法，其特征在于，在步驟2)和3)中，所 述含有過氧化物引發劑的甲醇溶液與醋酸乙烯烴預熱器預熱后在聚合釜中發生聚合反應， 聚合前期需要用聚合釜的夾套進行加熱，聚合反應正常后可關閉夾套利用反應自身的放出 的熱量引發反應。3. -種權利要求1所述的合成聚醋酸乙烯酯的裝置，其特征在于，包括通過管道依次連 接的引發劑配置槽（1)、引發劑送出栗(2)、引發劑儲槽(3)、引發劑加料栗(4)、預熱器(5)、 聚合一釜(6)、聚合一釜送出栗（7)、聚合二釜(8)、聚合二釜送出栗(9)，所述引發劑配置槽 (1)中配置上述過氧化物引發劑與甲醇的混合溶液。4. 根據權利要求3所述的合成聚醋酸乙烯酯的裝置，其特征在于，所述聚合一釜送出栗 (7)出口通過管道與所述聚合一釜(6)上部進口相連通。5. 根據權利要求4所述的合成聚醋酸乙烯酯的裝置，其特征在于，所述聚合二釜送出栗 (9)出口通過管道與所述聚合二釜(8)上部進口相連通。
【文檔編號】B01J19/18GK106065041SQ201610535038
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】喬玉華, 徐勇彪, 姜維, 程瑞平, 姚凌峰, 朱文峰
【申請人】內蒙古雙欣環保材料股份有限公司