(完整word版)高聚物合成工艺课后题答案.pdf
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1、1 生产单体的原料路线有哪几种?试比较它们的优缺点?答:石油路线:目前最主要的单体原料路线煤炭路线: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。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?用 C4馏分分离出来的丁烯进行氧化脱氢制取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
2、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
3、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150330,原因有二: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T330 PE熔点为 130,当 T130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100300MPa下,C2H4接近液态烃,近似不可压缩状态,其次T 上升,需
4、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。转化率 1530%:明显低于其他单体本体聚合,f 造成大量乙烯需要循环使用。CH高,热容小,f 提高 1%,温度上升1213,如果反应热不能及时移除,极易造成温度急剧上升,从而造成爆炸发生,故一般提高 f 困难,另外提高f,PE含量,易发生分相,需更高压力才能保持均相f 上升困难。4、本体法聚合工艺常需分段,为什么?试以本体法啊VC聚合工艺为例分析。首先分段聚合原因:从工程上,预聚时粘度低流动性高,对反应器要求不高,后聚时粘度高,流动性差,对搅拌器要求很高机理上,预聚时转化率不高,粘度不大,聚合热易排出,可采用较高温度下较短时间内,
5、利用搅拌加速反应,以使自动加速现象提前到来,缩短了聚合周期,提高了效率。后期,降低温度,?降低,充分利用自动加速现象,使反应基本上在平稳条件下进行,避免由于自动加速现象而造成局部过热,既保证了安全生产又保证了质量。其次,对PVC而言,当f 小于 20%物料固液共存,而f 40 时表现为干燥粒子,不同f 物料呈现不同相态,对传质、传热要求明显不同,对反应器要求也不同,故采用了分段聚合。5、简要讨论本体聚合的工艺特点杂质少,产品纯净;工艺流程相对较短,所需设备少;反应器要求相对较高,反应热移除相对困难;单程转化率相对较低,多采用分段聚合;产物分子量分布相对较宽,反应后期传热传质困难,凝胶效应严重。
6、6、自由基聚合引发剂有哪些种类?如何进行选择?其中过氧类有哪些类型?过氧化物类、偶氮类、氧化还原体系等。过氧类有烷基过氧化氢类、过氧酸类、过氧化二烷基、过氧化二酰基、过氧化碳酸二酯类、过氧化磺酸酯类氢过氧化物等。选择方法根据分解活性能、分解速度常数选择。根据聚合方法选取,悬浮、本体、溶液聚合选择油溶性引发体系,乳液聚合选择水溶性引发体系。根据操作方式和反应温度,间歇聚合依据反应时间,连续聚合依据停留时间选取与反应时间同数量文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编
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8、3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R
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12、P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P
13、4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7级半衰期的引发剂;高温热分解型、低温氧化还原体系。再者根据用途不同选择,过氧类易着色,偶氮类的-CN有毒等。7、从高分子化学原理出发,简要讨论控制自由基聚合产物分子量的主要手段根据自由基聚合原理可知,影响M主要因素:聚合反应温度,引发剂浓度、单体浓度、链转移剂种类及用量。应严格控制引发剂使用量,严格控制反应温度;选用适当链转移剂品种及用量。
14、一般 I增加,Rp也增加,严重时反应失控,另外残留量提高,影响产物贮存性能,反应温度影响反应Ri、Rp、Rtr 与程度,从而影响产物Xn。第四章悬浮聚合1、简述悬浮聚合及其工艺特点工艺流程较短,设备要求相对简单;反应过程较易控制,反应体系中含大量水作介质;体系粘度低,反应热易除去;树脂纯度以乳液法高;三废排放量以乳液法低。缺点:难以实现连续化生产;三废排放量比本体法高;产品纯度比本体法更低。2、悬浮聚合基本组成和工艺过程如何?基本组成:单体(难溶于水)、溶剂水、分散剂、油溶性引发剂、分子量调节剂等。基本组成在一定搅拌强度下聚合反应固液分离聚合物后处理(在达到反应温度时最后加引发剂)3、分散剂主
15、要种类有哪些?水溶性高分子化合物:合成、半合成、天然聚合物,例PVA,SMA,PAA,明胶。纤维素醚类等不溶于水的无机化合物粉末:例CaCO3,MgCO3,BaCO3等SMA钠盐(苯乙烯-马来酸酐共聚物醚类等助分散剂(表面活性剂):起调整颗粒形态和粒径作用。4、VC悬浮聚合工艺流程和主要设备有哪些?主要设备:聚合釜,冷凝器、储液罐、氯乙烯剥离塔、分离器、沸腾床、离心机等工艺流程:准备工作:开动搅拌,加入悬浮剂溶液、水相阻聚剂、Na2S、缓冲剂溶液聚合,加入引发剂单体,控制一定温度聚合,保证适当的减半速度分离,加入链终止剂,减压拖出单体,进入单体回收系统,然后?聚合物后处理:干燥、筛分等。5、结
16、合反应过程,对VC工艺控制曲线进行简要分析。(有图)a 曲线为压力曲线,投料后,温度上升,故压力升高,达到恒定温度时,压力恒定,反应后期游离单体骤减少,压力开始下降,monomer文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7
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22、ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10
23、T6P4J7消失时,压力急剧减少b 曲线为物料温度控制曲线,为核心指标,温度波动0.2,除起始阶段物料温度增加外达到设定温度后,维持一条近似水平直线。c 曲线为夹套温度控制曲线,通过C 控制 b 曲线恒定性,先高后低再高的特点,升温阶段,通过夹套物料升温,故夹套温度高。反应初期,接近反应温度时,夹套温度下降,VC聚合放出大量的热,使物料温度恒定,夹套要降温。自动加速阶段:PVC不溶于 VC,但 VC可溶于 PVC,粘性凝胶,Rp上升,自动加速,放出大量的热使?上升,故夹套温度继续下降,以使b 曲线恒定,反应后期,M 下降,Rp 下降,反应热减少,夹套温度开始升高,并逐渐接近物料反应温度。6、V
24、C单体合成工艺路线主要有哪两种?写出反应方程式并简要比较一:电石法合成工艺,CaC2+H2O(HCl)CH2=CHCl 二:先进工艺,乙烯与Cl2加成(加成氧化)乙烯与氯气、氧气加成氧化(氯氧化)二氯乙烷裂解反应。总反应式:乙烯与氯气、氧气生成氯乙烯乙炔法需采用高能耗电石为原料,逐渐为先进工艺所取代,反应仅乙烯、氯气、氧气三种,原料易得耗能少。第六章1、简述乳液聚合工业特点和典型工业流程优点:.聚合物始终保持高分子分散状态,物料粘度低,传热容易,比较容易实现连续聚合;部分产品可以直接应用,且不含溶剂,产品环保性好;自由基不易终止,易制得分子量较高产物。缺点:需要固体聚合物时,后处理工艺耗能高且
25、污染严重,破乳消耗大量助剂且废水量较大,直接干燥,体系含水量大,消耗能源多。典型工艺流程:乳化聚合脱单体后处理(工艺)2.低温乳液聚合SBR的生产中引发体系组分构成,各组分主要作用,写出反应方程式氧化还原体系:氧化剂:异丙苯过氧化氢、对 艹孟 烷过氧化氢、K2S2O8等;还原剂:亚铁盐,EDTA钠盐,双雕白块,保险粉.亚铁盐,对 艹孟 烷过氧化氢:产生自由基CH3-苯-C(CH3)2-O-OH+Fe2+-CH3-苯-C(CH3)2-O+OH-+Fe3+EDTA一二钠盐:作用与 Fe2+形成易溶性络合物,防止 Fe(OH)3沉淀产生,该络合物在水中离解度小,H+,OH-中都很稳定,可较长时间保持
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