聚合试验装置的分类与应用.pdf

第36 卷第4期2023-07doi:10.3969/j.issn.1008-8261.2023.04.018聚酯工业Polyester Industry聚合试验装置的分类与应用Vol.36 No.4July.2023王有超（欧瑞康巴马格惠通（扬州）工程有限公司，江苏扬州2 2 50 0 9）摘要：本文介绍了目前聚合试验装置的分类、流程及装置的特点、应用范围。各企业和高校院所可以根据具体的研发需求，合理组配，提高研发效率，兼顾研发成本。研究结果可为不同的需求单位提供一定的参考。关键词：聚合反应；试验装置；分类与应用中图分类号：TQ320.50前言2022年,中国的聚酯产能逐渐增加,产能分布主要集中在浙江的恒逸集团、桐昆集团、新风鸣集团、荣盛集团、江苏恒力集团、盛虹集团等企业。这些企业在追求产能布局的同时，也在追求新产品的研发，成立研发中心、新产品转化基地以及研发基地,开发具有自主知识产权的新产品、新工艺，并且及时将研发的新产品、新工艺及时转化、推向市场。同时，各高校、研究院所，在国家政策鼓励及自身研发需求的推动下，加大研发力度，研发新材料、新产Table 1 Comparison of advantages and disadvantages between continuous operation and intermittent operation项目1操作灵活，随时开始试验、随时停止。间歇操作2.岚险小，每次试验失败的损失小。1稳定，能够连续、快速找到最佳工艺配方参数。连续操作2在线随时调整工艺配方和工艺参数，效率高。1.2木根据反应釜体积大小分类从试验的角度出发，根据反应釜的体积大小将Table 2 Parameters of reaction kettles with different volume sizes内容小型（微型）反应釜体积1 30 L反应釜数量单釜操作方式间歇每批次或每小时0.3 10连续出料量/kg企业的研发中心、服务对象高校、研究院安装方式整体撬装文献标识码：B表1连续操作和间歇操作的优缺点对比优点1.每批次都需要操作，人员操作强度大。2.操作效率低，需要每批次调整配方和工艺参数。1.对操作人员的操控要求较高，不能随时开始试验，随时停止。2：风险大，一县配方调整方式不正确或者工艺参数调整不到位，造成的物料损失比较大。试验装置分为：小型（微型）、中型以及大型试验装置。不同体积大小的反应釜参数如表2 所示。表2 不同体积大小的反应釜参数中型大型50 300 L500 1 000 L两釜两釜或者三釜（特殊工艺）流程按照五釜连续工艺设计）间歇间歇或者连续15 100150300企业的研发中心、企业、研究院。高校、研究院整体撬装或者根据现场实际情况进行组装文章编号：10 0 8-8 2 6 1(2 0 2 3)0 4-0 0 58-0 4提供参考依据。1试验装置的分类1.1根据操作方式分类研发装置根据操作方式的不同，可以分为连续操作和间歇操作。两者方式的优缺点对比如表1所示。缺点缩聚釜的体积大于1000L时，俗称中试装置。此部分的分类仅指一般分类，主要受场地（配套的共用工程）以及和研发投人资金的影响根据现场实际情况进行组装品、新工艺，积极推动聚合化纤行业的发展与更新。这些企业、高校以及研究院根据自身的研发需求，选择合适的研发试验装置，对新产品的研发起到关键的作用。本文结合不同客户的研发需求，分类整理，分析不同研发装置的特点、功能,为不同的需求单位备注一收稿日期：2 0 2 3-0 2-18。作者简介：王有超（19 8 0-），男，江苏六合人，本科，高级工程师，研究方向为PET聚合工程设计，尤其是差别化的PET聚合工艺，PBT、P E T G、P T T、P B A T、P B S 等新材料的聚合工艺。第4期2流程及装置的特点根据试验装置的工艺流程，主要分为单釜流程、两釜流程、三釜流程以及五釜流程。2.1单釜流程王有超：聚合试验装置的分类与应用的产出物料少、损耗低、可以一釜两用（具有酯化功能和缩聚功能）等优点，可应用在实验室新品研发中。单釜流程示意图如图1所示。南化冷凝器59单釜试验装置具有占地尺寸小、投资低、每批次彭胀南化水接收罐分馆柱真空泵真空镀冲罐中助剂加料罐区油气分高器反应签旋风分高器缩聚冷凝器粗EG接收罐电加热炉M电加热导热油泵图1单釜流程示意图Fig.1 Schematic diagram of single kettle process2.2两釜流程两釜流程既可适用于试验装置，又可用于规模化的生产装置。聚合的2 个反应阶段分开，可以提升试验效率,同时具有一定的规模，可以用于新产品的样品打样。由于研发试验装置在设计时结合了研发规划,嫁接了其他辅助系统，使其可以研发PA66系列的新品种，拓展了研发装置的功能性。两釜流程示意图如图2 所示。谢化冷凝器分栏膨胀糖加料斗路区?水环真空泵油气分高果南化反应签化水接收罐结豪冷凝器结聚皮应签真空泵特热炸炉文热烘循环泵Q换收据冷印水糖奶粒机图2 两釜流程示意图Fig.2Schematic diagram of the two kettle process602.3三釜流程三釜流程适用于不同的聚合单体进行共聚反应,如两种酸（PTA与SA），一种醇（BDO）的共聚反应,或者一种酸,两种醇的共聚反应。常规的两釜或者单釜在进行共聚反应时，是将所有的物料全部混聚酯工业合在一起进行酯化反应，而三釜可以分别在2 台酯化釜中模拟出最佳的反应条件，寻找最佳的工艺配比后进行缩聚反应。具有操作灵活的优点，可提升试验效率。三釜流程示意图如图3所示。第36 卷第一南化真冰极果第二南化分校第一窗化分做社区真虫系信EG高健#第一南化签第二扇化备口国区EC换收&图3三釜流程示意图Fig.3 Schematic diagram of the three kettle process2.4五釜流程五釜连续工艺流程完全模拟大聚合五釜生产装置，在此类试验装置中试验出的工艺配方、工艺参数，完全可以在大聚合生产装置中放大使用（局部的工艺参数，只需微调即可）。工艺配方及工艺参数可以同时在线进行调整和优化，具有快速、高效的特点，同时由于产能较小，在调整优化工艺参数的过程中，物料消耗损失较小（与大聚合装置相比，过度料较少）。五釜流程示意图如图4所示。PTAM制+第一做果务PTA餐特制一区-工艺琴口MB山一第二扇化备图4五釜流程示意图Fig.4Schematic diagram of the five kettle process第4期2.5OBHE聚合试验装置的特点通过多次试验，结合不同试验装置的运行需要和使用经验,形成了具有OBHE独有的特点。(1)设备加工精度高。对于反应釜的加工精度要求高,尤其是抛光精度要求高，可以达到Ra=0.20.4,甚至是镜面抛光,减少了物料的挂壁现象，提升了物料的品质。（2）模块化设计及制造。试验装置整体采用模块化的设计理念，整体撬装，运至现场后，直接接通配套的公用工程管道即可投入运行，降低了现场安装的工作量。同时，通过嫁接不同模块化系统可以使试验装置具备不同的试验功能，拓展了装置的功能性。如,嫁接不同的冷凝系统及辅助系统,使其在满足PET及其改性PET的使用需求下,兼容PBAT、PBS及PA66等系列的使用需求。（3）根据不同客户现场的实际条件可以量身定做不同的试验装置。(4)独特的缩聚抽真空控制程序。根据OBHE多年装置的运行经验，独特的抽真空控制程序能够快速、平稳达到聚合反应所需要的真空要求，减少了物料的夹带现象,减少真空管道的堵塞现象。（5)根据客户的使用需求及装置的大小（配套系统的多少)特点,试验装置采用PLC或者 DCS操作控制系统，达到精准操作控制。(6)在真空运行状态下，具有独特的辅料加入Classification and application of the experiment polymer plant(Oerlikon Barmarg Huitong(Yangzhou)engineering Co.,LTD.,Yangzhou 225009,China)Abstract:This article introduces the classification,process,characteristics,and application scope of current poly-merization testing devices.Enterprises and universities can reasonably organize and improve research and develop-ment efficiency based on specific research and development needs,while balancing research and developmentcosts.The research results can provide a certain reference for different demand units.Key words:polymerization reaction;test device;classification and application王有超：聚合试验装置的分类与应用方式及取样方式。在反应釜处于真空运行状态下，通过独特的真空辅料加人方式，将添加剂加入反应釜中,模拟大装置的操作需求。通过独特的物料取样方式，在运行状态下，,将中间阶段物料取出进行化验，根据化验结果随时调整工艺参数和工艺配方，提高试验效率。3试验装置的应用目前开发的聚合试验装置，主要运用方向包括：(1)PET及其改性（共混、共聚)PET研发（纤维级及非纤维级（非纤维级主要是指膜级、瓶级及其他特种工程塑料）。（2）生物降解材料的研发（如PBS、P B A T、PBST,PBSA)。(3)PBT、P T T、P B G T、P C T、P C、T P E E 弹性体等新品的研发。（4)P A 6 6（P A 56、P A 6 T、P A 9 T、P A 10 T）新品种研发。(5)以上几种品种的共聚、共混的新材料研发等。4结语通过对不同试验装置的分类、装置特点及应用进行分析，可以帮助不同的企业、研究院及高校寻找合适的研发装置。WANG You-chao61