合成己二酸系聚酯多元醇的熔融法工程化應用

楊建新　董成苓　錢義芬

摘要：以小分子二元醇合成聚酯多元醇，從反應釜加醇、加己二酸、升溫、蒸水、真空縮聚、降溫出料，整個生產過程持續約16-25個小時。為縮短生產時間，提高生產效率，經過實驗發現，將加料與初步升溫環節獨立摘出，可縮短生產時間2-3小時。

關鍵詞：己二酸;聚酯多元醇;分步法

己二酸系聚酯多元醇的合成原理比較簡單，是己二酸系二元酸與小分子多元醇進行酯化反應，多元醇體系是過量的，所以最終產物是羥基封端的。聚酯多元醇的合成方法也比較經典，在聚氨酯方面的參考資料[l-2]中均有較為詳細的描述。但受行業發展及投資等方面的影響，如何進一步縮短生產周期，提高生產效率則未見相關報道。

本項目從職業健康與環境保護、經濟效益與工業化角度等因素考慮。采取分步法合成己二酸系聚酯多元醇，項目考察了反應溫度、反應時間、產品收率等對反應過程的影響，為己二酸系聚酯多元醇的分步合成提供參考。

1生產應用現狀

在國內聚氨酯鞋底原液行業，間歇式聚酯多元醇的生產工藝多年來一直保持著傳統的己二酸的添加方式，反應釜開蓋添加方式存在勞動量大，效率低下，粉塵較多、設備腐蝕嚴重、安全隱患多等缺陷。企業因產業發展、效益等多因素考慮。一直未能進行技術改造或升級。本項目致力于改善現場環境，提升工作效率，縮短生產周期而進行實驗研究及工程化應用。分為兩個階段，配料階段和反應階段。

2實驗研究

聚酯多元醇的生產過程中，原料的醇酸配比、催化劑等因素有著至關重要的影響;反應溫度的控制，既影響平衡，又影響達到平衡的速率。溫度高時可以較快地趨向平衡，同時也有利于小分子副產物的排出，利于縮聚物的生成。在聚酯多元醇的反應體系中，溫度升高速度與出水速度不宜太快，并要嚴格控制出水時溫度在120℃左右。否則系統中醇量損失過大，將導致當量比破壞，使聚酯多元醇產物分子量偏高。因此實驗初期選定配料升溫環節溫度< 120℃。

取某聚酯多元醇生產配方，按一定比例縮小，在燒杯中加入醇，開啟磁力攪拌，緩慢加入己二酸，通過控制加熱速度，觀察己二酸在醇中的溶解速度及溶解速率。

通過多次實驗，通過對己二酸溶解率、終止溫度、醇單體反應速度三者之間的平衡取值，選擇配料階段終溫為110℃。

3分步法應用

工藝采用新增配料車間，實現提前加料、提前升溫。節省加料與升溫到110℃時間，縮短聚酯多元醇生產周期（流程圖1）。聚酯多元醇根據生產計劃，提前4-6小時進行配料。按照生產配方設定好程序后，所需的醇經過準確計量后放入配料釜，啟動攪拌器。然后啟動己二酸自動加料程序，己二酸生產線氣送的三通閥由原來的包裝線切換至配料。當需要的己二酸重量達到后，三通閥換向己二酸包裝線。管線經過氮氣吹掃實現管線內己二酸“零”緩存。加料完成后，在配有加熱盤管的配料釜內經過1 -2小時用0.5MPa蒸汽升到終溫，溫度控制在105 -110 0C。確定己二酸溶解后，啟動抽料泵，將己二酸與醇漿料抽到相應的反應釜進行反應。

4經濟效益評估

項目實現運行后，直接經濟效益有減少投料工人、減少轉運與吊裝環節、縮短生產周期2-3小時。間接效益減少了物料與空氣的接觸、與人的接觸，降低人為操作帶來的醇酸比值，有利于提高產品質量。社會效益降低勞動強度，提高生產效率;實現粉塵零污染，有利于員工職業健康、安全發展。如某5萬噸產能聚酯多元醇生產，減少投料工人、減少轉運與吊裝環節、縮短生產周期2-3小時共節約成本150多萬元每年，設備投資節約成本約100萬元。

5結論

聚酯多元醇是聚氨酯彈性體生產的非常重要的中間原料，聚酯多元醇的精益生產一方面提高了聚酯多元醇的生產效率，另一方面也提高了產品的質量。按照5萬噸產能進行效益分析，增加配料升溫環節可提高產能11%。而且消除了部分生產操作環節。同時也符合目前工業化、信息化的總體發展要求。

參考文獻：

[1]陳建福，周俊峰，己二酸系聚酯多元醇的合成[J].聚氨酯工業，2009.

[2]晁國庫，等，聚酯多元醇的合成方法研究[J].長春工業大學學報（自然科學版），2007.