聚合物合成工艺学思考题及其答案word精品
聚合物合成工艺学思考题

聚合物合成工艺学思考题1聚合反应釜中搅拌器的形式有哪些?适用范围如何?①常用搅拌器的形式有平桨式、旋桨式、涡轮式、锚式以及螺带式等;②涡轮式和旋桨式搅拌器适于低粘度流体的搅拌;平桨式和锚式搅拌器适于高粘度流体的搅拌;螺带式搅拌器具有刮反应器壁的作用,特别适用于粘度很高流动性差的合成橡胶溶液聚合反应釜的搅拌。
2简述合成树脂与合成橡胶生产过程的主要区别。
—合成橡胶生产中所用的聚合方法主要限于自由基聚合反应的乳液聚合法和离子与配位聚合反应的溶液聚合法两种。
而合成树脂的聚合方法则是多种的。
合成树脂与合成橡胶由于在性质上的不同,生产上的差别主要表现在分离过程和后处理过程差异很大:①分离过程的差异:合成树脂,通常是将合成树脂溶液逐渐加入第二种非溶剂中,而此溶剂和原来的溶剂是可以混溶的,在沉淀釜中搅拌则合成树脂呈粉状固体析出。
合成橡胶的高粘度溶液,不能用第二种溶剂以分离合成橡胶,其分离方法是将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中,同时进行强烈搅拌,未反应的单体和溶剂与一部分水蒸气被蒸出,合成橡胶则以直径10—20mm左右的橡胶析出,且悬浮于水中。
经过滤、洗涤得到胶粒。
②后处理过程的差异:合成树脂后处理方框图:干燥的粉状合成树脂包装粉状合成树脂商品潮湿的粉状粒状塑料均匀化干燥干燥的粉状合成树脂混炼造粒包装粒状塑料制品合成橡胶后处理方框图:潮湿的粒状合成橡胶干燥压块包装合成橡胶制品3、高分子合成工业的“三废”是如何产生的?怎样处理?什么是“爆炸极限”?①高分子合成工业所用的主要原料—单体和有机溶剂,许多是有毒的,甚至是剧毒物质。
由于回收上的损失或设备的泄漏会产生有害或有臭味的废气、粉尘污染空气和环境。
聚合物分离和洗涤排除的废水中可能有催化剂残渣、溶解的有机物质和混入的有机物质以及悬浮的固体微粒。
这些废水如果不经过处理排入河流中,将污染水质。
此外,生产设备中的结垢聚合物和某些副产物会形成残渣,因此高分子合成工业与其他化学工业相似,存在着废气、粉尘、废水和废渣等三废问题。
《聚合物制备工程》第1章绪论试题及答案

第一章绪论聚合物生产过程1.聚合物生产过程的基本内容包括什么?2.聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面?3.举例说明如何选择某种聚合物的聚合实施方法?4.如何评价生产工艺合理及先进性。
5.思考题:开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些?6.思考题:是否存在从聚合物单体到聚合物材料制品的最简化路线?举例说明。
聚合物工业与可持续发展1.三烯、三苯是哪些化学品?简述三烯、三苯和乙炊的来源。
2.聚合物工业的原料来源有哪些及其分类(是否属于可再生资源)?3.思考题:如何实现聚合物工业的可持续发展?4.思考题:可降解聚合物材料有哪些种类?此类材料的发展和使用具有哪些意义?参考答案聚合物生产过程1.聚合物生产过程的基本内容包括什么?答:任何聚合物的生产过程的都基本包括:生产准备,催化剂配制,聚合过程和后处理及回收四大过程。
①生产准备过程包括原料准备、公用工程的准备。
②催化剂的配制过程主要指催化剂的制备或配制与溶解:③聚合过程是聚合物生产过程的核心,是决定产品质量的宙要工序或过程;④后处理过程相当豆杂和繁多,尤其对于生产固体聚合物的生产过程,因采用的聚合实施方法不同,采用的后处理方式也不一样。
但归纳起来不外乎有:分岗工序、脱挥工序、脱灰工序、干燥工序、添加助剂(防老剂、增塑剂、加工助剂等)、产品形状处理工序(造粒、压块、切片),对于直接使用乳液的场合还需加涧湿剂、消泡剂。
除此之外聚合物后处理过程还包括,单体和溶剂的回收与精制工序。
2.聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面?答:聚合物制备工程是以高分子材料科学与化学工程学为理论基础的工程学科:其生产加工的对象包括对天然高分子材料的改性和人工合成高分子材料的工业化生产。
聚合物制备工程包括的内容是合理设计及选用最佳的聚合实施方法,合理设计及选用相应的反应器,合理选择原料、催化剂的制备或精制工序,合理地选择或设计后处理工序设备,过程的优化或系统化及其控制方法以及三废处理等工序设备的设计等。
聚合物合成工艺学思考题及 其答案

第一章1.简述高分子化合物的生产过程。
答:(1)原料准备与精制过程; 包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程; 包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。
调整浓度等过程与设备。
(3)聚合反应过程;包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备.(4)分离过程;包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂,脱出低聚物等过程与设备。
(5)聚合物后处理过程;包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程;主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
2 简述连续生产和间歇生产工艺的特点答:间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的,经历了进料、反应、出料、清理的操作。
优点是反应条件易控制,升温、恒温可精确控制,物料在聚合反应器中停留的时间相同,便于改变工艺条件,所以灵活性大,适于小批量生产,容易改变品种和牌号。
缺点是反应器不能充分利用,不适于大规模生产。
连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器,反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。
优点是聚合反应条件稳定,容易实现操作过程的全部自动化、机械化,所得产品质量规格稳定,设备密闭,减少污染。
适合大规模生产,因此劳动生产率高,成本较低。
缺点是不宜经常改变产品牌号,不便于小批量生产某牌号产品。
3. 合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程,试比较它们在这两个生产工程上的主要差别是什么?答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。
分离工程的主要差别:合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中,沉淀析出;合成橡胶是高粘度溶液,不能加非溶剂分离,一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中,以胶粒的形式析出。
后处理工程的主要差别:合成树脂的干燥,主要是气流干燥机沸腾干燥;而合成橡胶易粘结成团,不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥,而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥剂进行干燥。
(完整word版)高聚物合成工艺课后题答案

1生产单体的原料路线有哪几种?试比较它们的优缺点?答:①石油路线:目前最主要的单体原料路线②煤炭路线:乙炔,电石生产需大量电能,经济上不合理,由于我国历史原因和资源情况,乙炔仍是高分子合成的工业的重要原料。
③可再生资源路线,原料不充足,成本高,但充分利用自然资源,变废为宝的基础上,小量生产某些单体出发点还是可取的。
2、如何有C4馏分制取1,3丁二烯?①用C4馏分分离出来的丁烯进行氧化脱氢制取②将裂解气分离得到的C4馏分用PM下进行萃取蒸馏抽提制取。
第三章本体聚合1、简述高压聚乙烯工艺流程答:精制的乙烯进入一次压缩(一级);来自低压分离的循环乙烯与相对分子量调节剂混合后,进入一次压缩机入口,压缩至250MPa,然后与来自高压分离器循环乙烯混合后进行二级压缩;冷却单体进入聚合反应器,引发剂溶液用高压泵送入进料口或直接进入气相聚合;然后高压分离、低压分离挤出切粒,未反应单体分离循环使用。
2、高压PE有哪两种主要工艺路线?各有什么特点?管式反应器进行、反应釜中进行两条主要工艺路线管式反应器反应中:物料在管内呈柱塞状流动,无返混现象,反应温度沿反应管长度而变化,得高压聚乙烯分子量分布较宽,耐高压。
无搅拌系统,长链分枝少。
生产能力取决于反应管参数。
釜式反应器:物料可充分混合,反应温度均匀,还可分区操作。
耐高压不如管式,反应能力可在较大范围内变化,反应易控制。
PE分布窄,长链分枝多。
3、高压PE合成反应条件比较苛刻,具体条件如何?为什么采用这样的工艺条件?反应温度设在150℃~330℃,原因有二:①乙烯无任何取代基,分子结构对称,纯乙烯在350℃以上爆炸性分解,从安全角度,避免因某些特殊不可预知的因素造成温度上升,引发事故,故使T<330℃②PE 熔点为130℃,当T<130℃时造成大量PE凝固,堵塞管道,同样造成反应难以进行,造成事故,故最低温度不低于130℃,一般温度大于150℃。
反应在低压下进行,原因:乙烯常压下位气体,分子间距离远,不易反应,压缩后,分子间距离显著缩短,极大增加了自由基与单体分子之间碰撞几率,易反应,在100~300MPa下,C2H4接近液态烃,近似不可压缩状态,其次T上升,需压力也增加,才能使PE与单体形成均相状态,保持反应顺利进行。
(完整)聚合物合成工艺学思考题及其答案

第一章1.简述高分子化合物的生产过程.答:(1)原料准备与精制过程;包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程; 包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。
调整浓度等过程与设备。
(3)聚合反应过程;包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。
(4)分离过程;包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂,脱出低聚物等过程与设备.(5)聚合物后处理过程;包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程;主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
2 简述连续生产和间歇生产工艺的特点答:间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的,经历了进料、反应、出料、清理的操作。
优点是反应条件易控制,升温、恒温可精确控制,物料在聚合反应器中停留的时间相同,便于改变工艺条件,所以灵活性大,适于小批量生产,容易改变品种和牌号。
缺点是反应器不能充分利用,不适于大规模生产。
连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器,反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。
优点是聚合反应条件稳定,容易实现操作过程的全部自动化、机械化,所得产品质量规格稳定,设备密闭,减少污染.适合大规模生产,因此劳动生产率高,成本较低。
缺点是不宜经常改变产品牌号,不便于小批量生产某牌号产品。
3.合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程,试比较它们在这两个生产工程上的主要差别是什么?答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。
分离工程的主要差别:合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中,沉淀析出;合成橡胶是高粘度溶液,不能加非溶剂分离,一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中,以胶粒的形式析出。
后处理工程的主要差别:合成树脂的干燥,主要是气流干燥机沸腾干燥;而合成橡胶易粘结成团,不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥,而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥剂进行干燥.4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用.答:高分子合成工业中:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使用的气体;污染水质的废水主要来源于聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水;废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物.。
聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案

聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案一、针对工业上悬浮法聚合生产聚氯乙烯的的生产工艺,回答下列问题:1、写出聚氯乙烯向单体转移终止的反应式。
2、简述悬浮法生产聚氯乙烯的工艺过程。
(1)准备:计量去离子水→聚合釜→开启搅拌→依次加悬浮剂溶液、水相阻聚剂硫化钠溶液、缓冲剂碳酸氢钠溶液。
(2)聚合:聚合釜内升至规定温度→加溶有引发剂的单体溶液→开始聚合(严格控温,温度波动≤±0.2℃,冷凝器用于单体蒸发冷凝回流排出聚合热)→釜压达规定值→结束反应→加链终止剂→贮液罐。
(3)分离单体:贮液罐→减压脱除大部分未反应单体→含 2-3% VC 的 PVC 浆料→热交换器预热→单体剥离(汽提)塔顶,PVC 浆料与塔低通人的热的水蒸气做逆向流动,VC 与水蒸气一同逸出→ PVC 浆料(10-5 - 10-6 VC 质量分数)→塔底→热交换器冷却。
(4)聚合物后处理:经冷却的 PVC 浆料→离心机,脱除盐水,得到含水 20-30%的滤饼→螺旋输送机→气流干燥器,热风干燥→旋风分离器,除去湿的空气→沸腾床干燥器,挥发物 < 0.3%-0.4% →滚筒筛,筛分除去大颗粒树脂→料斗→成品包装。
3、氯乙烯的沉淀悬浮聚合只到转化率 70%后才有明显的自动加速现象,为什么?转化率 70%之前,体系内存在含 VC 27%的PVC 树脂颗粒(凝胶体)和单体液滴,聚合热由单体液滴的蒸发冷凝排除,同时由于凝胶体内 PVC 分子链堆砌疏松,能进行正常的链增长和向单体转移的链终止反应,自动加速现象尚不明显。
转化率达 70%时,体系内单体液滴已近乎消失,同时由于转化率的提高,凝胶体内 PVC 分子链堆砌较紧密,链终止反应受阻,而凝胶体内尚能进行正常的链增长,因此自动加速现象明显,转化率 80%后聚合反应速率逐渐降低。
二、针对工业上丁基橡胶的生产工艺,回到下列问题:1、设计合成丁基橡胶的大致生产配方。
异丁烯/ 异戊二烯:质量比为97 : 3 ;异丁烯的质量分数为25%-40%;溶剂氯甲烷,质量分数为50%-70%;引发剂AlCl3 :0.2% - 0.3% (以单体量计算);共引发剂水:0.002%(以AlCl3 量计算);分子量调节剂:乙烯或丙烯。
《聚合物合成工艺学》复习知识点及思考题

《聚合物合成工艺学》各章重点第一章绪论1.高分子化合物的生产过程及通常组合形式原料准备与精致,催化剂配置,聚合反应过程,分离过程,聚合物后处理过程,回收过程2.聚合反应釜的排热方式有哪些夹套冷却,夹套附加内冷管冷却,内冷管冷却,反应物料釜外循环冷却,回流冷凝器冷却,反应物料部分闪蒸,反应介质部分预冷。
3. 聚合反应设备1、选用原则:聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特性、聚合反应器操作特性对聚合物结构和性能的影响、经济效应。
2、搅拌的功能要求及作用功能要求:混合、搅动、悬浮、分散作用:1)推动流体流动,混匀物料;2)产生剪切力,分散物料,并使之悬浮;3)增加流体的湍动,以提高传热效率;4)加速物料的分散和合并,增大物质的传递效率;5)高粘体系,可以更新表面,使低分子蒸出。
第二章聚合物单体的原料路线1.生产单体的原料路线有哪些?(教材P24-25)石油化工路线,煤炭路线,其他原料路线(主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料)2.石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料?并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品?(教材P24-25、P26、P31)得到单体和原料:乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯。
得到聚合物:聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶、聚氧化乙烯、涤纶树脂。
3. 合成聚合物及单体工艺路线第三章自由基聚合生产工艺§ 3-1自由基聚合工艺基础1.自由基聚合实施方法及选择本体聚合、乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合。
聚合方法的选择只要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品成本。
2.引发剂及选择方法,调节分子量方法种类:过氧化物类、偶氮化合物,氧化还原体系。
选择方法:(1)根据聚合操作方式和反应温度条件,选择适当分解速度的引发剂。
(2)根据引发剂分解速度随温度的不同而变化,故根据反应温度选择适引发剂。
(3)根据分解速率常数选择引发剂。
聚合物合成工艺学作业

1.1.用方块图表示高分子合成材料的生产过程用方块图表示高分子合成材料的生产过程用方块图表示高分子合成材料的生产过程,,说明每一步骤的主要特点及意义。
2.2.如何评价生产工艺合理及先进性。
如何评价生产工艺合理及先进性。
3.3.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些?开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些?4.4.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。
简述石油裂解制烯烃的工艺过程。
5.5.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体?如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体?6.6.如何由石油原料制得芳烃?并写出其中的主要化学反应及工艺过如何由石油原料制得芳烃?并写出其中的主要化学反应及工艺过程。
第三章思考题1.1.简述四种自由基聚合生产工艺的定义以及它们的特点和优缺点。
简述四种自由基聚合生产工艺的定义以及它们的特点和优缺点。
3.3.在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量,,举例说明常用的分子量调节剂。
5.5.自由基悬浮聚合生产中的分散剂种类并举例,以及它们的作用机自由基悬浮聚合生产中的分散剂种类并举例,以及它们的作用机理。
7.7.自由基溶液聚合生产中溶剂聚合反应的影响。
自由基溶液聚合生产中溶剂聚合反应的影响。
8.自由基乳液聚合中乳化剂的分类并举例说明,并简述不同乳化剂的稳定性作用原理。
1.简述阴离子聚合、阳离子聚合的工业应用。
2.什么是Ziegler-Natta催化剂,它的组成如何。
3.复习配位聚合生产工艺。
第五章思考题比较熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚的工艺特点。
1.1.比较熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚的工艺特点。
线型缩聚反应的终点如何控制?2.2.线型缩聚反应的终点如何控制?在熔融缩聚和界面缩聚中如何控制缩聚物的分子量?3.3.在熔融缩聚和界面缩聚中如何控制缩聚物的分子量?第六章思考题,对比聚氨酯泡沫塑料的生产工艺有一步法及两步法两种,1.聚氨酯泡沫塑料的生产工艺有一步法及两步法两种两种方法的特点,,并说明为什么一步法是目前的主要生产两种方法的特点方法。
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1. 简述高分子化合物的生产过程。
答:(1)原料准备与精制过程;包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干 燥、调整浓度等过程和设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程;包括聚合用催化剂、引发剂和 助剂的制造、溶解、贮存。
调整浓度等过程与设备。
釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备 收、脱出溶剂、催化剂,脱出低聚物等过程与设备。
输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
和溶剂的回收与精制过程及设备。
2简述连续生产和间歇生产工艺的特点优点是反应条件易控制, 升温、恒温可精确控制,物料在聚合反应器中停留的时间相同,便于改变工艺条件,所以灵活性大,适于小批量生产,容易改变品种和牌号。
缺点是反应器不 能充分利用,不适于大规模生产。
连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器,反应得到的聚合物则连续 不断的流出聚合反应器的生产。
优点是聚合反应条件稳定,容易实现操作过程的全部自动化、 机械化,所得产品质量规格稳定,设备密闭,减少污染。
适合大规模生产,因此劳动生产率 高,成本较低。
缺点是不宜经常改变产品牌号,不便于小批量生产某牌号产品。
3. 合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程,试比较它们在这两个生产工程上的 主要差别是什么? 答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。
分离工程的主要差别:合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中,沉淀析出;合成橡 胶是高粘度溶液,不能加非溶剂分离, 一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中,以胶粒 的形式析出。
后处理工程的主要差别:合成树脂的干燥,主要是气流干燥机沸腾干燥;而合成橡胶易 粘结成团,不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥,而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥 剂进行干燥。
4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用。
答:高分子合成工业中:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使 用的气体;污染水质的废水主要来源于聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的 废水;废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物.。
对于废气处理,应在生产过程中严格避免设备或操作不善而造成的泄露, 并且加强监测仪表的精密度,以便极早察觉逸出废气并采取相应措施, 使废气减少到容许浓度之下。
对于 三废的处理,首先在井陉工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中, 不得已时则考虑它的利用,尽可能减少三废的排放量,例如工业上采用先进的不适用溶剂的聚合方法,或采用密闭循环系统。
必须进行排放时,应当了解三废中所含各种物质的种类和数量,有针对性地回 收利用和处理,最后再排放到综合废水处理场所。
废弃物的回收利用有以下三种途径:1、 、作为材料再生循环利用;2、 作为化学品循环利用;3、 作为能源回收利用 第一章 答:间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的, 经历了进料、反应、出料、清理的操作。
(3)聚合反应过程;包括聚合和以聚合•(4)分离过程;包括未反应单体的回(5)聚合物后处理过程;包括聚合物的(6)回收过程;主要是未反应单体第二章1.生产单体的原料路线有那些?(1 )石油行高温裂解,得到的裂解气经分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等。
产生的液体经加氢后催化重整使之转化为芳烃,经萃取分离可得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃化合物。
然后可将它们直接用作单体或进一步经化学加工以生产出一系列单体。
(2)煤炭路线:煤炭经炼焦生成煤气、氨、煤焦油和焦炭。
由煤焦油经分离可得到苯,甲苯、苯酚等。
焦炭与石灰石在电炉中高温反应得到电石,电石与水反应生成乙炔,由乙炔可以合成一系列乙烯基单体或其他有机化工原料。
其他原料路线:主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料,直接用作单体或经化学加工为单体2.石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料?简述石油化工路线裂解生产乙烯单体的过程,并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品?答:单体和原料:烯烃、丁二烯、和芳烃、苯、甲苯、二甲苯等。
它们是重要的基本有机原料,而细听中的乙烯、丙烯和丁二烯,则又是重要的单体;汽油、石脑油、煤油、柴油等馏分和炼厂气。
过程:轻油在水蒸汽存在下,于750-820 C高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。
为减少副反应,提高烯烃收率,液态烃在高温裂解区的停留时间仅0.2-0.5秒。
水蒸汽稀释目的在于减少烃类分压,抑制副反应并减轻结焦速度。
液态烃经高温裂解生成的产品成分复杂,包括氢、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、裂解汽油等。
聚合物产品:聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶聚氧化乙烯、涤纶树脂。
第三章1,简述四种自由基聚合生产工艺的定义以及它们的特点和优缺点。
答:(1)本体聚合(又称块状聚合):在不用其它反应介质情况下,单体中加有少量或不加引发剂发生聚合的方法。
优点:a 本体聚合是四种方法中最简单的方法,无反应介质,产物纯净,适合制造透明性好的板材和型材。
b 后处理过程简单,可以省去复杂的分离回收等操作过程,生产工艺简单,流程短,所以生产设备也少,是一种经济的聚合方法c 反应器有效反应容积大,生产能力大,易于连续化,生产成本比较低。
本体聚合的缺点:a放热量大,反应热排除困难,不易保持一定的反应温度b单体是气或液态,易流动。
聚合反应发生以后,生成的聚合物如溶于单体则形成粘稠溶液,聚合程度越深入,物料越粘稠,甚至在常温下会成为固体。
(2)乳液聚合:是单体和水在乳化剂作用下形成的乳状液中进行聚合反应的一种聚合物生产方法。
优点:a以水作分散介质,价廉安全,比热较高,乳液粘度低,有利于搅拌传热和管道输送,便于连续操作。
同时生产灵活,操作方便,可连续可间歇。
b 聚合速率快,同时产物分子量高,可在较低的温度下聚合。
c 可直接应用的胶乳,如水乳漆,粘结剂,纸张、皮革、织物表面处理剂更宜采用乳液聚合。
乳液聚合物的粒径小。
d 不使用有机溶剂,干燥中不会发生火灾,无毒,不会污染大气。
乳液聚合方法的缺点:a 需固体聚合物时,乳液需经破乳、洗涤、脱水、干燥等工序,生产成本较高。
b 产品中残留有乳化剂等,难以完全除尽,有损电性能、透明度、耐水性能等。
c 聚合物分离需加破乳剂,如盐溶液、酸溶液等电解质,因此分离过程较复杂,并且产生大量的废水;如直接进行喷雾干燥需大量热能;所得聚合物的杂质含量较高。
(3)悬浮聚合:是将单体在强烈机械搅拌及分散剂的作用下分散、悬浮于水相当中,同时经引发剂引发聚合的方法。
悬浮聚合法的主要优点:a.以水为分散介质,价廉、不需要回收、安全、易分离。
b.悬浮聚合体系粘度低、温度易控制、产品质量稳定。
c. 由于没有向溶剂的链转移反应,其产物相对分子质量一般比溶液聚合物高。
d. 与乳液聚合相比,悬浮聚合物上吸附的分散剂量少,有些还容易脱除,产物杂质较少。
e. 颗粒形态较大,可以制成不同粒径的颗粒粒子。
聚合物颗粒直径一般在0.05-0.2mm,有些可达0.4 mm .甚至超过1mm悬浮聚合法的主要缺点:a. 工业上采用间歇法生产,而连续法尚未工业化。
b. 反应中液滴容易凝结为大块,而使聚合热难以导出,严重时造成重大事故。
c. 悬浮聚合法目前仅用于合成树脂的生产。
(4)溶液聚合:是将单体和引发剂溶于适当溶剂(水或有机溶剂)进行聚合的方法。
溶液聚合的优点:a.与本体聚合相比,溶剂可作为传热介质使体系传热较易,温度容易控制;b. 体系粘度较低,减少凝胶效应,可以避免局部过热;c. 易于调节产品的分子量及其分布。
溶液聚合的缺点:a.单体浓度较低,聚合速率较慢,设备生产能力和利用率较低。
b.单体浓度低和向溶剂链转移的结果,使聚合物分子量较低。
c. 使用有机溶剂时增加成本、污染环境。
d. 溶剂分离回收费用高,除尽聚合物中残留溶剂困难。
2.举例说明自由基聚合物引发剂的分类,在高聚物生产中如何选择适合的引发剂?答:(1)过氧化物类(2)偶氮化合物(3)氧化还原体系1根据聚合操作方式和反应温度条件,选择适当分解速度的引发剂;2根据引发剂的分解速度随温度的不同而变化,所以要根据反应温度选择适当的引发剂;3根据分解速度常数选择引发剂;4根据分解活化能选择引发剂;5根据引发剂的半衰期选择引发剂。
3.在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量,举例说明常用的分子量调节剂。
答:聚合生产工艺中控制产品分子量:是向单体进行链转移以外,多数情况下是在高纯度单体条件下,加入适当数量的易发生链转移反应的物质。
利用链转移反应来控制产品的平均分子量,甚至还可以用来控制产品的分子构型,消除那些不希望产生的支链和交联结构,从而得到便于成型加工的聚合物。
例如在高压法生产低密度聚乙烯过程中用丙烷、丙烯或H2作为链转移剂,以控制聚乙烯平均分子量。
生产丁苯橡胶时加入硫醇作为链转移剂以控制丁苯橡胶的平均分子量。
这时链转移剂起了控制分子量的作用,或调节分子量大小的作用。
因此习惯上称为分子量调节剂、分子量控制剂或改性剂。
4.自由基本体聚合生产用到的聚合反应器的类型和特点。
答:本体聚合反应器(1)形状一定的模型:适用于本体浇铸聚合。
这种反应装置无搅拌器,其聚合条件应根据聚合时热传导条件而定。
(2)聚合釜:流体粘度高,多采用旋桨式或大直径的斜桨式搅拌器。
采用数个聚合釜串联,分段聚合的连续操作方式。
(3)本体连续聚合反应器.a.管式反应器一般的管式反应器为空管,但有的管内加有固定混合器。
通常物料在管式反应器中呈层流状态流动,所以管道轴心部位流速较快,而靠近管壁的物料流速则较慢,聚合物含量高。
管式反应器的单程转化率通常仅为10%--20%。
b.塔式反应器它相当于放大的管式反应器。
其特点是无搅拌装置。
物料在塔式反应器中呈塞装流动。
这种反应器的却思安是聚合物中仍含有微量单体及低聚物。
此外连续操作也可用多个釜式聚合釜串联进行。
5.自由基悬浮聚合生产中的分散剂种类并举例,以及它们的作用机理。
答:分散剂主要有保护胶类分散剂和无机粉状分散剂两大类。
保护胶类分散剂都是水溶性高分子化合物。
主要(1)天然高分子化合物及其衍生物:明胶、淀粉、纤维素衍生物(如甲基维生素)(2)合成高分子化合物:部分水解度的聚乙烯醇、聚丙烯酸及其盐、磺化聚苯乙烯等。
作用机理:a. 高分子保护胶的作用在于两液滴之间形成了高分子薄膜层,从而阻止了两液滴凝结。
b. 保护胶被液滴表面吸附而产生定向排列,产生空间位阻作用。
无机粉状分散剂主要有:高分散性的碱土金属的磷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等。
如碳酸镁等。
作用机理:分散稳定作用是存在于水相中的粉状物在单体液滴表面形成隔离层,从而防止了液滴的凝结。
6.简述自由基悬浮聚合的生产工艺?答:自由基悬浮聚合工艺主要为:原料准备、聚合、托单体、过滤分离、水洗、干燥等工序。