劉志超（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏 750411）

PVA平均聚合度的優(yōu)化控制方法及其生產(chǎn)應(yīng)用

劉志超（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏 750411）

在PVA反應(yīng)過程中，根據(jù)聚合反應(yīng)的工藝及反應(yīng)基本特點(diǎn)，在結(jié)合大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，尋找影響平均聚合度的相關(guān)因素，進(jìn)而在相關(guān)影響因素中研究探索如何優(yōu)化其平均聚合度。結(jié)合大量實(shí)際與理論基礎(chǔ)，從而找出生產(chǎn)中各因素對(duì)PVA平均聚合度影響的規(guī)律，并探討其實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用方向

PVA平均聚合度;優(yōu)化;應(yīng)用

PVA的生產(chǎn)方式有石油乙烯法、天然氣乙炔法和電石乙炔法。PVA具有無色、無毒、無腐蝕性的特點(diǎn)，并且作為生物可降解的水溶性高分子聚合物被廣泛運(yùn)用與各種生產(chǎn)生活中。在工業(yè)上，根據(jù)其良好的絕緣性和熱穩(wěn)定性等常作為紡織原料、涂料、粘合劑等應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。其應(yīng)用范圍的廣泛，甚至涉及食品、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。近年來隨著對(duì)其應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，市場上各商家為滿足市場競爭需求，在PVA開發(fā)上加大力度，研發(fā)了更多相關(guān)產(chǎn)品。這些相關(guān)產(chǎn)品根據(jù)其化學(xué)分子的平均聚合度不同從而改變產(chǎn)品相應(yīng)的性質(zhì)和狀態(tài)。所以說，在生產(chǎn)過程中PVA的平均聚合度的優(yōu)化與控制，是影響其生產(chǎn)的主要因素。

1 PVA平均聚合度的優(yōu)化控制方法

1.1 優(yōu)化生產(chǎn)裝置，確定反應(yīng)機(jī)理

在PVA生產(chǎn)過程中，其反應(yīng)機(jī)理是以醋酸乙烯為主要原料，并加甲醇為溶劑，在偶氮二異丁腈的催化下產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，從而形成工業(yè)生產(chǎn)中相關(guān)的化學(xué)化工產(chǎn)品。在相關(guān)反應(yīng)中，甲醇溶劑的配比量會(huì)對(duì)反映產(chǎn)生很大的影響。過高的甲醇溶液會(huì)使PVA聚合度降低。經(jīng)過實(shí)踐證明19.5%的甲醇配比度最適合其反應(yīng)的發(fā)生?；诒痉磻?yīng)的放熱原理，在發(fā)生反應(yīng)裝置中為確保反應(yīng)平穩(wěn)的進(jìn)行，采取冷凝的辦法吸收反應(yīng)放出的熱量。在聚合反應(yīng)過程中又采取夾層溫水保溫辦法確保聚合反應(yīng)的順利進(jìn)行。

1.2 影響PVA的平均聚合度因素

在PVA的生產(chǎn)過程中，由于其屬于化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)過程中的任何環(huán)境因素及反應(yīng)物的比例濃度都會(huì)影響反應(yīng)的發(fā)生。據(jù)研究表明在PVA平均聚合度影響因素中，聚合率、甲醇比例、醋酸乙烯的活性及其中含有的雜質(zhì)等都會(huì)對(duì)反應(yīng)的平均聚合度產(chǎn)生極大的影響。除此之外反應(yīng)發(fā)生時(shí)的外界因素，如溫度、反應(yīng)物的量、相關(guān)步驟停留的時(shí)間等也會(huì)使反映的平均聚合度產(chǎn)生很大的變化。在實(shí)際生產(chǎn)中，結(jié)合大量數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，甲醇鈉溶劑的濃度和聚合率是影響其平均聚合度的關(guān)鍵因素，隨著對(duì)PVA相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對(duì)其反應(yīng)的平均聚合度控制也隨之增加，主要是甲醇聚合率成為了控制PVA平均聚合度的核心問題。

1.3 甲醇配比濃度與聚合率對(duì)PVA平均聚合率優(yōu)化的影響

在大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中，相應(yīng)的產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)主要是依據(jù)甲醇的配比濃度與聚合率的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì)甲醇溶液濃度的調(diào)整，從而生產(chǎn)出不同聚合度的PVA產(chǎn)品。但是在相應(yīng)的實(shí)際生產(chǎn)中，過低的甲醇濃度和較高的粘度會(huì)使物料的輸送產(chǎn)生困難從而發(fā)生安全事故，存在安全隱患。

2 PVA優(yōu)化控制措施在生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 相關(guān)理論關(guān)系式在PVA優(yōu)化生產(chǎn)中的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)理論研究公式，及相關(guān)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)表明，在甲醇溶液的聚合率不變的情況下，其配比為17%時(shí)聚合度最優(yōu)，每提高1%，聚合度將會(huì)下降62.3。當(dāng)聚合率為63%時(shí)每提高1%的聚合率，相關(guān)聚合度就下降14。在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)記錄表明，在甲醇的配比與聚合率變化的時(shí)候，在高聚合度的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中受其影響較大，但是在低聚合度的產(chǎn)品生產(chǎn)中，其相關(guān)配比與聚合率的影響較小。上述理論依據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)相吻合，說明此理論研究可以作為實(shí)際生產(chǎn)中的理論依據(jù)。

2.2 催化劑及反應(yīng)時(shí)間等因素的控制對(duì)其生產(chǎn)優(yōu)化的應(yīng)用

將相關(guān)因素逐一確定，僅產(chǎn)生一個(gè)變量的情況下對(duì)相關(guān)反應(yīng)進(jìn)行研究可知。催化劑的計(jì)量，反應(yīng)時(shí)間的長短及甲醇配比都會(huì)對(duì)反應(yīng)聚合率產(chǎn)生影響。反應(yīng)中適量的催化劑的添加有助于縮短反應(yīng)時(shí)間，增多聚合反應(yīng)的活動(dòng)性中心，提高相應(yīng)的反應(yīng)速率，但是會(huì)使平均聚合度下降。而反應(yīng)時(shí)間的控制也是影響相關(guān)PVA產(chǎn)品平均聚合度的一大因素，雖然透過外界干擾，如催化劑的使用、甲醇配比度的變化都可以在確保平均聚合度的情況下縮短反應(yīng)時(shí)間，但此種做法會(huì)增加高聚合度及低聚合度的比例分配差異。根據(jù)相關(guān)理論，及大量的實(shí)踐表明，關(guān)于聚合率的變動(dòng)及反應(yīng)催化劑的添加比例都可根據(jù)理論依據(jù)而改變，并且在聚合時(shí)間不變的情況下，提高平均聚合率，縮短高聚合率與低聚合率之間的極差，從而更好地控制PVA相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。

3 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展以及社會(huì)對(duì)PVA及相關(guān)產(chǎn)品的需求PVA的生產(chǎn)及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)受到了越來越多人們的關(guān)注。本文借鑒相關(guān)理論推導(dǎo)及大量的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，總結(jié)了在PVA及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)過程中，影響其平均聚合度的相關(guān)因素，如甲醇溶液、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)催化劑等因素對(duì)反應(yīng)生成時(shí)的影響。且根據(jù)相關(guān)因素的影響，探究了在相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，如何控制各種因素的變化，從而提高PVA平均聚合率，進(jìn)一步促進(jìn)不同聚合度的PVA相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。

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