【導(dǎo)讀】景可觀，尤其是干法腈綸性能與用途優(yōu)于濕法腈綸。隨著科學(xué)技術(shù)和社。本文通過(guò)對(duì)聚合釜工藝條件的優(yōu)化，以達(dá)到提高聚合物產(chǎn)品。論分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，給出聚合釜最佳工藝控制點(diǎn)。釜內(nèi)液——固相流動(dòng)狀態(tài)分析，控制攪拌轉(zhuǎn)速，改變聚合釜內(nèi)進(jìn)料方向，反應(yīng)數(shù)據(jù)過(guò)程跟蹤，工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明：反應(yīng)轉(zhuǎn)化率得到提。高，分子量分布寬度變窄，產(chǎn)品疵點(diǎn)降低，優(yōu)級(jí)品率得到大幅度提高，成纖聚合物平均分子量（聚合度）與機(jī)械性能關(guān)系???聚合反應(yīng)不同終止形式對(duì)聚合物分子量分布影響????撫順腈綸廠目前干法腈綸生產(chǎn)定位與不足?????????

　　

【正文】 單體聚合反應(yīng)次數(shù) =（次） 第 4 章 聚合釜內(nèi)部液體運(yùn)行狀態(tài)分析 40 聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率 與分子量分布 [28]測(cè)定 聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率測(cè)定：采用聚合釜連續(xù)運(yùn)行周期內(nèi)，參與反應(yīng)單體量與單體耗用量比值計(jì)算。 20xx 年 79 月，聚合釜反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨攪拌轉(zhuǎn)速變化測(cè)定結(jié)果如表 42 表示。 表 42 聚合釜轉(zhuǎn)化率測(cè)定數(shù)據(jù) 時(shí)間 9:00 攪拌 轉(zhuǎn)數(shù) Rpm 132135 135138 138142 142145 單體回收量 T 單體耗用量 T 5 24 5(天 ) 5 24 10(天 ) 5 24 10(天 ) 5 24 5(天 ) 轉(zhuǎn)化率 % 聚合物分子量分布測(cè)定：根據(jù)同期內(nèi)固定攪拌轉(zhuǎn)速條件下樣品采集，測(cè)試結(jié)果如圖 44 所示。 圖 a: 圖 b: 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 41 聚合物樣品采集數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?43 表示。 表 43 聚合釜轉(zhuǎn)化率測(cè)定數(shù)據(jù) 時(shí)間 9:00 9:00 9:00 9:00 攪拌轉(zhuǎn)數(shù) rpm 132135 135138 138142 142145 轉(zhuǎn)化率 % 分子量分布寬度 D 圖 d: 圖 44 不同轉(zhuǎn)化率聚合物分子量分布 圖 c: 圖d: 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 42 聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提高分析 聚合釜內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合流體流動(dòng)原理，理論計(jì)算聚合釜內(nèi)物料停留 分鐘，歷經(jīng)約 98 次分子間聚合反應(yīng)，其循環(huán)反應(yīng)過(guò)程類同圖 41 所示。聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率影響因素由表 42 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可見(jiàn)攪拌轉(zhuǎn)速需要控制 ；由表 44 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可見(jiàn)提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，分子量分布寬度變窄，利于分子量分布控制。 理論計(jì)算聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率控制在 81%以上，經(jīng)實(shí)際測(cè)定、現(xiàn)場(chǎng)分析，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率措施： 1. 最佳攪拌轉(zhuǎn)數(shù)控制（ 140177。 2） Rpm，否則，影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。攪拌轉(zhuǎn)速低，聚合反應(yīng)不充分，過(guò)低，分子間聚合熱增大，加速聚合反應(yīng)，最終凝結(jié)為大塊，容易造成生產(chǎn)事故；過(guò)高，引起釜內(nèi)物料飛濺，同時(shí)，易將氧氣吸入漿料中，造成 K2S2O 8 活性降低，從而影響聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。 2. 聚合釜攪拌轉(zhuǎn)速高，造成物料反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低。由圖 43 可見(jiàn)，物料沿折流板飛濺，且物 料注入口與物料溢出口間夾角?。?900），易形成物料短路，部分物料未反應(yīng)便由溢流口流出，若增大物料注入口與溢出口間夾角，適當(dāng)控制攪拌轉(zhuǎn)速，防止物料飛濺，保證物料反應(yīng)充分，會(huì)對(duì)提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率有利。， 3. 聚合釜工藝條件和攪拌轉(zhuǎn)速最佳控制，進(jìn)一步提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，防止物料短路是關(guān)鍵。目前聚合釜內(nèi)物料進(jìn)、出口間夾角為 900，改變聚合釜內(nèi)物料進(jìn)入位置，增大其進(jìn)、出口間夾角，將會(huì)使物料反應(yīng)更加充分，達(dá)到提高轉(zhuǎn)化率目的。 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 43 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 聚合釜進(jìn)料位置改變方案制定（一） 基于對(duì)聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率影響因素的理 論分析，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，于 20xx年 10 月 9 日，利用聚合釜停車檢修時(shí)間，改變聚合釜內(nèi)物料進(jìn)入位置，與物料溢出口間夾角由原來(lái) 900 增至 1800。如圖 51 所示。現(xiàn)場(chǎng)施工一天。 軸轉(zhuǎn)向圖51聚合釜物料進(jìn)、出口相對(duì)位置俯視圖攪拌軸物料溢出口物料注入口（1）α 1物料注入口（2）α2 聚合釜進(jìn)料位置改變后數(shù)據(jù)測(cè)定 聚合釜穩(wěn)定運(yùn)行 48 小時(shí)后，連續(xù)取樣分析，以 6 天為單位，測(cè)定聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、聚合物分子量分布（如圖 52 所示），并跟蹤產(chǎn)品疵點(diǎn)情況，此數(shù)據(jù)跟蹤在聚合釜兩個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)進(jìn)行，結(jié)果如表 51 表示。 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 44 e f 圖 52 聚合物分子量分布 表 51 聚合物樣品采集數(shù)據(jù) 時(shí)間 9： 00 9： 00 9： 00 9： 00 平均 攪拌轉(zhuǎn)數(shù) rpm 138142 138142 138142 138142 138142 特性粘度 η 轉(zhuǎn)化率 % 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 45 聚合釜進(jìn)料位置改變前后數(shù)據(jù)對(duì)比 表 52 聚合釜進(jìn)料位置改變前后樣品數(shù)據(jù)對(duì)比 內(nèi)容 特性粘度 η 轉(zhuǎn)化率 % 分子量分布寬度 D 產(chǎn)品疵點(diǎn)mg/h 改造前 方案（一） 上表可見(jiàn)：聚合釜進(jìn)料位置改變后 ，相應(yīng)聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提高 個(gè)百分點(diǎn)，聚合物分子量分布寬度變窄，產(chǎn)品疵點(diǎn)降低，從數(shù)據(jù)分析上，證實(shí)聚合物質(zhì)量得到一定優(yōu)化，證明方案（一）實(shí)施成功。 聚合釜進(jìn)料位置改變方案制定（二） 通過(guò)方案（一）實(shí)施，設(shè)想結(jié)果得到證實(shí)，在此基礎(chǔ)上制定了方案（二）。擬通過(guò)繼續(xù)增大物料進(jìn)、出口間夾角，使釜內(nèi)物料參與反應(yīng)能力加強(qiáng)，于20xx 年 11 月 21 日實(shí)施進(jìn)一步增大物料進(jìn)、出口相對(duì)位置間夾角（ 1800→2700），希望進(jìn)一步提高聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。聚合釜進(jìn)料位置改變后的示意圖如圖 53 所示。 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 46 α2物料注入口（2）物料注入口（3）物料溢出口攪拌軸圖53聚合釜物料進(jìn)、出口相對(duì)位置俯視圖軸轉(zhuǎn)向α3 聚合釜進(jìn)料位置改變后數(shù)據(jù)測(cè)定 聚合物樣品采集分析同方案（一），測(cè)試結(jié)果如表 53 表示： g h 圖 54 聚合物分子量分布 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 47 表 53 聚合物樣品采集數(shù)據(jù) 時(shí)間 9： 00 9： 00 9： 00 9： 00 平均 攪拌轉(zhuǎn)數(shù) Rpm 138142 138142 138142 138142 138142 特性粘度 η 轉(zhuǎn)化率 % 分子量分布寬度 D _ _ 產(chǎn)品疵點(diǎn) mg/h 聚合釜進(jìn)料位置改變前后數(shù)據(jù)對(duì)比 表 54 聚合釜進(jìn)料位置改變前后樣品數(shù)據(jù)對(duì)比 內(nèi)容 特性粘度 轉(zhuǎn)化率 % 分子量分布寬 度 產(chǎn)品疵點(diǎn) mg/h 改造前 方案（一） 方案（二） 第 5 章 聚合釜進(jìn)料位置優(yōu)化 48 上表可見(jiàn)：聚合釜進(jìn)料位置實(shí)施方案（二）改造后，樣品采集數(shù)據(jù)匯總，結(jié)果均比方案（一）好，尤其聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率又提高近一個(gè)百分點(diǎn)，其它分析指標(biāo)明顯改善，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，達(dá)到預(yù)期目的。實(shí)踐證明增大聚合釜物料進(jìn)、出口間夾角，能夠進(jìn)一步提高聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，同時(shí)聚合物質(zhì)量得到實(shí)質(zhì)性優(yōu)化。 第 6 章 結(jié)論 49 第 6 章 結(jié) 論 干法腈綸聚合物是由丙 烯腈（ AN）、丙烯酸甲酯（ MA）、苯乙烯磺酸鈉（ SSS）三種單體結(jié)合而成的三元共聚物，合理控制三單體間最佳比例，有助于對(duì)聚合物分子量分布控制，提高纖維玻璃化溫度（ Tg），最終降低纖維疵點(diǎn)，提高產(chǎn)品優(yōu)級(jí)品率。 聚合反應(yīng)工藝條件苛刻，相互間制約因素多，準(zhǔn)確控制聚合釜溫度、釜內(nèi) pH 值，對(duì)反應(yīng)體系很關(guān)鍵，特別是加強(qiáng)高聚物中硫的控制，至關(guān)重要。是整個(gè)聚合反應(yīng)控制核心。 特性粘度是衡量聚合物質(zhì)量重要指標(biāo)之一，提高聚合物相對(duì)分子量，限制分子量分布寬度，降低第二單體（ MA）含量，控制第三單體（ SSS）加入量，有利于 改善聚合物質(zhì)量，保證纖維玻璃化溫度（ Tg）高值，從而降低纖維疵點(diǎn)產(chǎn)生機(jī)率。 聚合物分子量分布變化直接影響纖維玻璃化溫度（ Tg）和疵點(diǎn)，同時(shí)對(duì)纖維韌性，斷裂強(qiáng)度和可紡性有很大貢獻(xiàn)。反應(yīng)體系中，鍵增長(zhǎng)占主導(dǎo)地位，適當(dāng)控制好端基硫來(lái)源比例，能有效控制聚合物分子量及其分布。 聚合釜進(jìn)料位置改造后，提高了聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，聚合物相對(duì)分子量分布寬度明顯變窄，纖維產(chǎn)品中疵點(diǎn)得到降低，產(chǎn)品優(yōu)級(jí)品率提高 20%，目前達(dá)到 95%以上。 實(shí)踐證明，聚合釜進(jìn)、出料間角度增大，保證物料反應(yīng)充分，降低損失，提高聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。 其角度越大越好，但介于實(shí)際布局空間所限，此項(xiàng)工作有待于進(jìn)一步探索和研究。目前，聚合反應(yīng)實(shí)際轉(zhuǎn)化率較改造前提高 個(gè)百分點(diǎn)，已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 符號(hào)表 50 符 號(hào) 表 Dg 聚合物聚合度 K 聚合單體共聚速率常數(shù) r 聚合單體竟聚率 Tg 共聚物玻璃化溫度 Y 聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率 % Mn 聚合物平均分子量 EGT 聚合物端基滴定度 Rpm 聚合釜攪 拌轉(zhuǎn)數(shù) η 聚合物特性粘度 D 聚合物分子量分布寬度 R0 自由基 M 聚合單體 S 岐化終止鏈轉(zhuǎn)移劑 Nn 聚合物分子鏈總數(shù)量 Kp 聚合物鏈增長(zhǎng)速率常數(shù) Kt 聚合物鏈終止速率常數(shù) Pn′ 鏈岐化終止聚合物分子鏈數(shù)量 Pn ″ 鏈偶合終止聚合物分子鏈數(shù)量 f 分子擴(kuò)散引發(fā)效率 參考文獻(xiàn) 51 參 考 文 獻(xiàn) 1 撫順腈綸化 工廠．杜邦腈綸纖維工藝說(shuō)明．天津市和平翻譯公司：1991． 812． 2 侯文順．高聚物生產(chǎn)技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx． 147150、336337． 3 董世震．合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)．紡織工業(yè)出版社， 1981． 6368． 4 趙德仁 張慰盛．高聚物合成工藝學(xué)（二）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20xx． 525 380382． 5 張旭之．丙烯衍生物學(xué)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1998． 148150、 153154． 6 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