聚乙烯醇的合成
年产12万吨聚乙烯醇生产工艺流程设计
年产12万吨聚乙烯醇生产工艺流程设计
根据要求，我将为您设计年产12万吨聚乙烯醇的生产工艺流程。
聚乙烯醇是一种重要的合成树脂，广泛应用于塑料、纺织、包装等领域。
为了确保生产工艺的顺利进行，我们需要设计合理的生产流程，包括原料准备、反应工艺、产品分离和精制等环节。
首先，我们需要准备聚乙烯醇的原料。
聚乙烯醇的主要原料是乙烯和水，通过乙烯的氧化水合反应制备聚乙烯醇。
在原料准备环节，需要确保原料的质量和纯度，以确保后续反应的顺利进行。
接下来是反应工艺的设计。
聚乙烯醇的生产主要通过乙烯的氧化水合反应进行。
在反应工艺中，需要考虑反应温度、压力、催化剂选择等因素，以提高反应的效率和产物的纯度。
同时，还需要考虑废气处理和能源利用等环保和节能措施。
产品分离是生产流程中的关键环节。
在反应结束后，需要对产物进行分离和提纯。
常用的分离技术包括蒸馏、结晶、萃取等，根据产物的性质选择合适的分离方法，并确保产品的质量和纯度。
最后是产品的精制和储存。
经过分离后的产品需要进行精制处理，以提高产品的品质和降低杂质含量。
同时，还需要考虑产品的储存和包装，确保产品在运输和使用过程中的安全和稳定。
综上所述，年产12万吨聚乙烯醇的生产工艺流程设计涉及原
料准备、反应工艺、产品分离和精制等多个环节。
通过合理设计生产流程，并结合环保和节能措施，可以实现高效、稳定和可持续的生产，满足市场需求并取得良好的经济效益。
聚乙烯醇的合成与降解详解
综合国内外的研究，我们可以知道PVA的降解机理主要是 聚合链的内部断裂，第一步由微生物产生的PVA氧化酶和 脱氢酶作用，形成特定的基团然后被水解酶催化促使碳碳 链的断裂。同时PVA的结构以及其本身的聚合度的不同造 成PVA降解酶活性的不同，使得对PVA的降解产生较多的问 题。但是相信由于自然界PVA的逐渐增多，会有越来越多 的微生物被发现可以降解PVA。
基本特性
【溶解性】PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机 溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的 PVA溶解极快，而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢。一般规律，对 PVA溶解性的影响，醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的， 即：亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。 成膜性PVA易成膜，其膜 的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。 粘 接性PVA与亲水性的纤维素有很好的粘接力。一般情况，聚合度、醇 解度越高，粘接强度越强。
聚 乙 烯 醉 (P V A )是 较 少 的 可 溶 于 水 并被 生 物 降 解 的 乙 烯 聚 合 物 之 一 。 研 究表 明 , 在 受P V A 污 染 的 自然 环 境 中存在 着 能 降解 P V A 的 微 生 物 , 并从 中提 取 出 了 P V A 降解 酶。
国内PVA生物酶研究
聚乙烯醇的合成与降解
化学1203 厉剑
基本介绍
分子式：[C2H4O]n
聚乙烯醇（简称PVA）外观为白色粉末，是一种用 途相当广泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑 料和橡胶之间，它的用途可分为纤维和非纤维两 大用途。聚乙烯醇具有较佳的强力粘接性、皮膜 柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、胶体保护 性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的 耐水性等，在纺织、食品、医药、建筑、木材加 工、造纸、 印刷、 农业以及冶金等行业具有广 泛的应用前景，开发利用前景广阔。
聚乙烯醇结构
聚乙烯醇结构聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol，PVA）是一种重要的合成高分子材料，其结构与性质的研究一直是化学和材料科学领域的热点。
本文将从聚乙烯醇的结构、制备和性质三个方面进行探讨。
一、聚乙烯醇的结构聚乙烯醇是由乙烯基醇单体（C2H4O）n聚合而成的高分子化合物，其化学式为（C2H4O）n。
聚乙烯醇分子中含有大量的羟基（-OH）官能团，它们以氢键相互作用形成互相交错的晶格结构，从而赋予聚乙烯醇许多独特的性质。
聚乙烯醇的分子量范围很广，一般为1000~200000之间。
聚乙烯醇的结构可以分为两种形式：晶态和非晶态。
晶态聚乙烯醇的结构呈现出规则的晶格结构，而非晶态聚乙烯醇的结构则呈现出无规则的结构。
二、聚乙烯醇的制备聚乙烯醇的制备方法有多种，常见的有以下几种：1. 水解聚乙烯醇醋酸酯法该方法是将聚乙烯醇醋酸酯加入水中，经过水解反应得到聚乙烯醇。
该方法制备出的聚乙烯醇质量较高，但需要较长时间的反应，且需要使用酸催化剂。
2. 乙烯醇水解法该方法是将乙烯醇加入水中，在酸催化下进行水解反应得到聚乙烯醇。
该方法制备出的聚乙烯醇质量较高，但需要使用酸催化剂。
3. 乙烯氧化法该方法是将乙烯氧化为环氧乙烷，再将环氧乙烷加入水中，在碱催化下进行水解反应得到聚乙烯醇。
该方法制备出的聚乙烯醇质量较高，但需要使用碱催化剂。
三、聚乙烯醇的性质聚乙烯醇具有许多优良的性质，如可溶性、亲水性、生物相容性和生物可降解性等。
以下将对其性质进行详细介绍：1. 可溶性聚乙烯醇在水中具有良好的可溶性，可以形成透明的粘稠溶液。
随着聚乙烯醇分子量的增大，其溶解度逐渐降低。
2. 亲水性聚乙烯醇具有良好的亲水性，可以吸附水分子形成水合物。
这种水合物的形成可以增加聚乙烯醇的黏度和强度。
3. 生物相容性聚乙烯醇具有良好的生物相容性，可以在人体内被分解为无害的物质。
因此，聚乙烯醇被广泛应用于医药领域，如制备药物载体和组织工程支架等。
4. 生物可降解性聚乙烯醇可以被微生物降解，不会对环境造成污染。
聚乙烯醇的制备
注意事项
1. 溶解PVAc时，要先加甲醇，在搅拌下慢慢将PVAc 碎片加入，不然会粘成团，影响溶解。 2. 搅拌的好坏是本实验成败的关键，PVA和PVAc的性 质不同，PVA不溶于CH3OH中，随醇解反应的进行， PVAc大分子上的乙酰基逐渐被羟基所取代，当达到一 定醇解度（60%）时，体系由均相转为非均相，外观 也发生突变，出现一团胶冻，此时必须强烈搅拌把胶 冻打碎，才能使醇解反应进行完全，否则胶冻内包住 的PVAc并未醇解完全，使实验失败，所以搅拌要安装 牢固。在实验中要注意观察现象，当胶冻出现后，要 及时提高搅拌转速。
PVAc在碱性介质中的醇解反应为
* H2 C H C * n
+ n CH3OH
*
H2 C
H C OH
*
+ nCH3COOCH3
(1#43; NaOH
CH3COONa
+
CH3OH
(2)
*
H C
* n
+ n NaOH
*
H2 C
H C OH
*
+ nCH3COONa
(3)
实验前预习的问题
1.列出主要反应物的投料比。反应介质及 催化剂是什么？ 2. 画出实验的主要流程图。
实验报告
1.叙述实验目的、原理和步骤。 2.记录反应过程中的现象。 3.回答思考题。
OCOCH3
其中（1）为主反应，在主反应中NaOH仅起助催 化剂作用。（2）（3）两副反应速度随反应体系 中含水量的增加而增大，副反应速度增大，消耗 大量的NaOH，从而降低了对主反应的催化作用， 使醇解反应进行不完全。因此，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。 PVAc的脱醋酸的反应速度与聚醋酸乙烯酯的聚合 度几乎无关，只随反应的进行而变化。
聚乙烯醇
聚乙烯醇聚乙烯醇(简称PV A)最早由德国的化学家赫尔曼（W.O.Hemnann）和海涅尔(W.Hachnel)于1924年发明的。
1951年我国已经从事PV A的研究和开发工作，20世纪70年代市场上出现了PV A商品。
由于合成技术的不断提高和价格不断下降，它的用途日益广泛，发展速度很快。
聚乙烯醇是通过醋酸乙烯酯聚合制得聚醋酸乙烯酯(PvAC)，然后再醇解或者水解得到的。
由于羟基基团的存在，使PvA有很高的吸水性，是一种性能优良，用途广泛的水溶性聚合物。
聚乙烯醇为一种可溶性树脂，一般用作纺织浆料，粘合剂、建筑等行业。
也可通过改性制成薄膜，用来制作可降解的地膜、保鲜膜等。
聚乙烯醇的最大特点就是可以自然降解，环境友好。
1聚乙烯醇的性质聚乙烯醇一般为白色或微黄色，为絮片状、颗粒状、粉末状固体。
无毒无味，性能介于塑料和橡胶之间。
PV A溶液遇碘液变深蓝色，这种变色受热后消失而冷却又重现。
由于分子链上含有大量的侧基一羟基，具有良好的水溶性，同时还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。
聚乙烯醇的相对密度为(25℃／4℃)1.27～1.31(固体)、1.02(10％溶液)，熔点230℃，玻璃化温度75-85℃，在空气中加热至100℃以上慢慢变色、脆化。
加热至160一170℃脱水醚化，失去溶解性，加热到200℃开始分解。
超过250℃变成含有共轭双键的聚合物。
折射率1．49"-'1．52，热导率0.2w／(m·K)，比热容l～5J／(kg·K)，电阻率(3．1～3．8)×107 Ώ·cm。
解度为97％～98％时这种影响变得十分明显。
1.2PV A水溶液的性质从表1．1可知，当聚乙烯醇的水溶液浓度为1％～5％时，在室温下放置较长时间或长时间加热，其粘度不下降，说明没有解聚现象。
当溶液浓度增高时，粘度也有所升高，长时间静置后可出现凝胶，因为放置后形成了超分子结构。
聚乙烯醇
聚乙烯醇的生产工艺聚乙烯醇的生产按原料的不同分为三种途径:一是石油→乙烯→醋酸乙烯→聚乙烯醇；二是天然气→乙炔→醋酸乙烯→聚乙烯醇；三是电石→乙炔→醋酸乙烯→聚乙烯醇。
国内13家聚乙烯醇生产企业，有10家采用电石乙炔路线，川维采用天然气乙炔路线；上海金山、北京有机化工厂采用石油乙烯路线。
无论是何种工艺生产，路线均较长，要经过多次化学合成反应，并伴有多道物理变化，还有多种中间物料与辅助材料的分离与精制，工艺相当复杂，技术诀窍甚多，没有长期的经验积累与对工艺的深刻理解，是很难全面掌握聚乙烯醇生产的秘密，这也是很多业外企业不敢轻易跨入此领域的关键原因。
近年来，随着科技的进步，聚乙烯醇个别业内企业，另辟蹊径，准备充分利用当地自然资源，以糖蜜、木薯为原料，先制成酒精，再利用酒精脱水制乙烯，走酒精乙烯路线，发展聚乙烯醇产业，用可再生资源酒精代不可再生资源，随着不可再生资源的减少和价格的攀升，此种工艺路线在今后的竞争中，将会获得更大的发展空间。
比较以上三种工艺路线所生产的聚乙烯醇品质，总体上讲乙烯法优于乙炔法。
聚乙烯醇分子结构与性质差别化聚乙烯醇体现在分子量的大小与醇解中羧基的非完全取代，从而形成高粘度、低粘度、高醇解度与低醇解度的品种差异，由于聚乙烯醇是典型的多元醇，与碳水化合物极其相似，与水能混溶，且由于其属于高分子，溶解于水中的溶液具有较高粘度。
能与水混溶的高分子材料，无论在自然界还是工业合成都是极其罕见的。
基于这一特性，为聚乙烯醇在粘合剂、涂料、纺织浆料行业的应用，提供了广阔的前景。
由于聚乙烯醇的分子主链构成为伸直链，反式—左右式平面锯齿形结构，没有支链，分子截面积只有0.228nm，单元链节长度0.253nm，其结晶结构为斜方晶系，结晶度可以达到65%—75%，内聚能密度180.3cal/ml。
由此可见，聚乙烯醇分子链直径小、分子间作用力强、极性大，其理论强度可以达到200CN/dtex，理论模量可以达到2100CN/dtex以上，这使得聚乙烯醇被应用到特种材料的生产成为可能。
聚乙烯醇
聚乙烯醇(简称PV A)最早由德国的化学家赫尔曼（W.O.Hemnann）和海涅尔(W.Hachnel)于1924年发明的。
1951年我国已经从事PV A 的研究和开发工作，20世纪70年代市场上出现了PV A商品。
由于合成技术的不断提高和价格不断下降，它的用途日益广泛，发展速度很快。
聚乙烯醇是通过醋酸乙烯酯聚合制得聚醋酸乙烯酯(PvAC)，然后再醇解或者水解得到的。
由于羟基基团的存在，使PvA有很高的吸水性，是一种性能优良，用途广泛的水溶性聚合物。
聚乙烯醇为一种可溶性树脂，一般用作纺织浆料，粘合剂、建筑等行业。
也可通过改性制成薄膜，用来制作可降解的地膜、保鲜膜等。
聚乙烯醇的最大特点就是可以自然降解，环境友好。
1聚乙烯醇的性质聚乙烯醇一般为白色或微黄色，为絮片状、颗粒状、粉末状固体。
无毒无味，性能介于塑料和橡胶之间。
PV A溶液遇碘液变深蓝色，这种变色受热后消失而冷却又重现。
由于分子链上含有大量的侧基一羟基，具有良好的水溶性，同时还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。
聚乙烯醇的相对密度为(25℃／4℃)1.27～1.31(固体)、1.02(10％溶液)，熔点230℃，玻璃化温度75-85℃，在空气中加热至100℃以上慢慢变色、脆化。
加热至160一170℃脱水醚化，失去溶解性，加热到200℃开始分解。
超过250℃变成含有共轭双键的聚合物。
折射率1．49"-'1．52，热导率0.2w／(m·K)，比热容l～5J／(kg·K)，电阻率(3．1～3．8)×107 Ώ·cm。
1.1PV A在水中的溶解性聚乙烯醇溶于水，几乎都是溶解在水中使用，其溶解性很大程度上受聚合度、特别是醇解度的影响。
PV A是一种含有大量羟基的高聚物，而羟基是强亲水性基团，所以它是一种水溶性的高分子化合物。
然而，由于大分子内和分子间存在者较强的氢键，所以阻碍了其水溶性。
聚乙烯醇合成类型 -回复
聚乙烯醇合成类型-回复聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，简称PVA）是一种重要的合成高分子材料，广泛应用于纺织、造纸、塑料、建筑、医药、食品和其他领域。
聚乙烯醇的合成类型主要包括乙烯基醇自由基聚合法和乙烯基醇反应粘接法。
下面将逐步回答关于这两种合成类型的问题。
1. 乙烯基醇自由基聚合法乙烯基醇自由基聚合法是制备聚乙烯醇的一种常用方法。
它通过将含乙烯醇单体的溶液或糊状物质，加入引发剂和催化剂，来引发聚合反应。
该方法的主要步骤如下：（1）原料准备：首先制备乙烯醇单体的溶液或糊状物质，通常使用乙烯醇溶液、糊状物或水溶性乙烯醇树脂。
（2）引发剂和催化剂的选择：选择合适的引发剂和催化剂用于引发聚合反应。
常用的引发剂包括过氧化氢、过硫酸铵等，而常用的催化剂则包括碱式催化剂。
（3）反应温度控制：将原料溶液或糊状物质的温度控制在适宜的范围内，以保证聚合反应的进行。
一般来说，温度在60-90摄氏度之间比较理想。
（4）引发聚合反应：将引发剂和催化剂加入到原料溶液或糊状物质中，搅拌均匀使其混合。
（5）控制聚合时间：根据需要控制聚合时间，一般情况下，聚合时间在2-4小时之间。
（6）过滤和洗涤：将反应混合物过滤，去除其中的杂质，然后用水或醇等溶剂进行洗涤去除残留的引发剂、催化剂和不溶性物质。
（7）干燥和热处理：洗涤后的产物通过烘干和热处理，去除水分，提高聚乙烯醇的物理性能。
2. 乙烯基醇反应粘接法乙烯基醇反应粘接法是另一种用于合成聚乙烯醇的方法。
该方法利用乙烯基醇的官能基进行反应，形成聚乙烯醇链，具有较高的反应活性。
该方法的主要步骤如下：（1）原料选择：选择合适的乙烯基醇单体作为反应物。
（2）引发剂和催化剂的添加：加入适量的引发剂和催化剂，促进反应的进行。
常用的引发剂和催化剂有过硫酸铵、过硫酸钠等。
（3）反应温度和时间控制：控制反应温度和时间以实现期望的聚合反应。
一般来说，反应温度在60-90摄氏度范围内，反应时间在2-4小时之间。
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实验原理
溶剂对聚合反应的影响：
1 1 [S ] = + Cs [M ] DP DP0
Cs：溶剂的链转移常数 [S]：溶剂的浓度 [M]：单体的浓度
DP0 :
无溶剂存在时的平均聚合度 有溶剂存在时的平均聚合度
DP :
实验内容
以甲醇为溶剂的乙酸乙烯酯的溶液聚合
蒸汽蒸馏法出去未反应单体
聚乙酸乙烯酯在碱催化下醇解反应
工业上主要用于直接使用聚合物溶液的场合， 如涂料、粘胶剂、合成纤维纺丝液等。
实验原理
溶剂对聚合反应的影响：
1、影响引发剂的分解速度，降低引发速率； 2、影响反应速率：促进 or 减慢； 3、影响聚合过程的分子构型，提高或降低聚合物的 立体规整性； 4、影响聚合物产物的分子量 主要是因为高分子链 影响聚合物产物的分子量, 影响聚合物产物的分子量 自由基向溶剂分子的链转移可在不同程度尚使产 物的分子量降低。
聚乙烯醇和甲醛的缩醛化反应
主要实验装置：
实验内容
时间安排：
1、聚合反应： 6 学时 2、除去未反应单体： 3 学时 3、醇解反应： 2 学时 4、缩醛化反应： 3 学时溶剂，其蒸汽与空气能形成爆 炸性的混合物，误饮能致眼失明，需非常 注意！ 2、聚合反应到后期体系，可加入少量甲醇； 3、蒸汽蒸馏时注意两个水浴锅的温度控制； 4、醇解过程中，浓碱液的滴入一定要缓慢；
综合化学实验
实验十九 溶液聚合法制备聚乙酸乙烯酯以及 转化为聚乙烯醇及其缩醛化的制备
综合化学实验
一、背景知识介绍 二、实验原理 三、实验内容 四、实验要求
背景知识介绍
聚合反应的实施方法：
1、本体聚合： 不加其他介质，只有单体本身在引发
剂光、热作用下进行的聚合。
2、溶液聚合： 单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的
1、了解高分子溶液聚合的特点以及乙酸 乙烯酯的溶液聚合过程； 2、利用高分子化学反应制备聚乙烯醇及 其缩醛化产物； 3、熟悉聚合物的特点及其制备方法；
实验原理
溶液聚合的优点：
反应热容易导出，聚合温度易控制，反应后物料 易输送，低分子物易出去，能消除自动加速现象。
溶液聚合的缺点：
单体浓度削聚合速率慢，设备利用率低，聚合物 分子量不高，溶剂回收麻烦。
实验要求
实验前要详细了解实验的内容，并做好 预习报告； 独立完成实验内容； 实验结束后上交实验报告及产品； 禁止实验过程中聊天、发短信； 禁止在实验室吃东西； 不要乱拿其他同学的实验用品； 实验结束后仪器要洗净凉干，清点之后经 老师同意方可离开；
参考文献
1. 林尚安 《高分子化学》 1982 2. 冯新德 《高分子合成化学》 上册 1981 3. 吉林化学工业公司设计院 《聚乙烯生产工艺》 1975 4. Lindemann MK, “Vinyl Polymeriation”, Vol. 1. Part 1 Ham GE, ed., Dekker, Chap. 4 1967 5. Matsumoto M, Pakakura K, and Okaya T, “Radical Polymerizations in Solution”, in “Polymerization Processes”, Schildknechi CE, Skeist I, eds., Wiley-Interscience(1977)
nCH3=CH OCOCH3
( CH2 CH ) n OCOCH3
背景知识介绍
聚乙烯醇（PVA）：
由聚乙酸乙烯酯经皂化而成的水溶性高分子化合 物。主要用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼 纶纤维，也可用作织物、皮革等的粘胶剂乳化剂和保 护胶体等。
( CH2 CH ) n OCOCH3
NaOH
( CH2 CH ) + n CH3COOCH3 n OH
聚合反应；
3、悬浮聚合： 通常以水为介质，另加分散剂，在强力
搅拌下把单体分散为无数个液珠进行的 聚合反应；
4、乳液聚合： 单体在乳化剂的作用及机械搅拌下，在
水中形成乳液状液而进行的聚合反应；
背景知识介绍
聚乙酸乙烯酯：
由乙酸乙烯酯经聚和而成的高分子化合物。根据 聚合方法的不同，可制得无色粘稠液体胶乳或无色透 明珠状固体。具热塑性，吸水性大，黏着力强。主要 用于制水性涂料漆和用作粘胶剂，也用作制造聚乙烯 醇和聚乙烯醇缩醛等原料。
背景知识介绍
聚乙烯醇缩醛：
由聚乙烯醇与醛，如甲醛、乙醛、丁醛等在酸催 化下经缩醛化反应而制得的高分子化合物。常用于作 涂料树脂，如聚乙烯醇缩甲醛是常用的一种胶水。
( CH2
CH ) OH
n + CH3COH
acid
CH2 CH OH
CH2 CH CH2 CH O CH CH3 O
背景知识介绍
实验目的