PVA平均聚合度的優(yōu)化控制方法及其生產(chǎn)應用

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反應過程中，根據(jù)聚合反應的工藝及反應基本特點，在結合大量數(shù)據(jù)基礎上，尋找影響平均聚合度的相關因素，進而在相關影響因素中研究探索如何優(yōu)化其平均聚合度。結合大量實際與理論基礎，從而找出生產(chǎn)中各因素對PVA平均聚合度影響的規(guī)律，并探討其實際生產(chǎn)應用方向

PVA平均聚合度;優(yōu)化;應用

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，并且作為生物可降解的水溶性高分子聚合物被廣泛運用與各種生產(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、粘合劑等應用于工業(yè)領域。其應用范圍的廣泛，甚至涉及食品、醫(yī)學、工業(yè)等各個領域。近年來隨著對其應用范圍的逐漸擴大，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)了更多相關產(chǎn)品。這些相關產(chǎn)品根據(jù)其化學分子的平均聚合度不同從而改變產(chǎn)品相應的性質和狀態(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，確定反應機理

在PVA生產(chǎn)過程中，其反應機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)生相應的化學反應，從而形成工業(yè)生產(chǎn)中相關的化學化工產(chǎn)品。在相關反應中，甲醇溶劑的配比量會對反映產(chǎn)生很大的影響。過高的甲醇溶液會使PVA聚合度降低。經(jīng)過實踐證明19.5%的甲醇配比度最適合其反應的發(fā)生。基于本反應的放熱原理，在發(fā)生反應裝置中為確保反應平穩(wěn)的進行，采取冷凝的辦法吸收反應放出的熱量。在聚合反應過程中又采取夾層溫水保溫辦法確保聚合反應的順利進行。

1.2 影響PVA的平均聚合度因素

在PVA的生產(chǎn)過程中，由于其屬于化學反應，生產(chǎn)過程中的任何環(huán)境因素及反應物的比例濃度都會影響反應的發(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等都會對反應的平均聚合度產(chǎn)生極大的影響。除此之外反應發(fā)生時的外界因素，如溫度、反應物的量、相關步驟停留的時間等也會使反映的平均聚合度產(chǎn)生很大的變化。在實際生產(chǎn)中，結合大量數(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鍵因素，隨著對PVA相關產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對其反應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節(jié)來實現(xiàn)的，通過對甲醇溶液濃度的調整，從而生產(chǎn)出不同聚合度的PVA產(chǎn)品。但是在相應的實際生產(chǎn)中，過低的甲醇濃度和較高的粘度會使物料的輸送產(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)中的應用

2.1 相關理論關系式在PVA優(yōu)化生產(chǎn)中的應用

根據(jù)相關理論研究公式，及相關的數(shù)學推導表明，在甲醇溶液的聚合率不變的情況下，其配比為17%時聚合度最優(yōu)，每提高1%，聚合度將會下降62.3。當聚合率為63%時每提高1%的聚合率，相關聚合度就下降14。在實際生產(chǎn)中對相關數(shù)據(jù)記錄表明，在甲醇的配比與聚合率變化的時候，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，其相關配比與聚合率的影響較小。上述理論依據(jù)與實際生產(chǎn)中的相關數(shù)據(jù)相吻合，說明此理論研究可以作為實際生產(chǎn)中的理論依據(jù)。

2.2 催化劑及反應時間等因素的控制對其生產(chǎn)優(yōu)化的應用

將相關因素逐一確定，僅產(chǎn)生一個變量的情況下對相關反應進行研究可知。催化劑的計量，反應時間的長短及甲醇配比都會對反應聚合率產(chǎn)生影響。反應中適量的催化劑的添加有助于縮短反應時間，增多聚合反應的活動性中心，提高相應的反應速率，但是會使平均聚合度下降。而反應時間的控制也是影響相關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時間，但此種做法會增加高聚合度及低聚合度的比例分配差異。根據(jù)相關理論，及大量的實踐表明，關于聚合率的變動及反應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相關產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。

3 結語

隨著社會的發(fā)展以及社會對PVA及相關產(chǎn)品的需求PVA的生產(chǎn)及相關產(chǎn)品的研發(fā)受到了越來越多人們的關注。本文借鑒相關理論推導及大量的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，總結了在PVA及相關產(chǎn)品研發(fā)過程中，影響其平均聚合度的相關因素，如甲醇溶液、反應時間、反應催化劑等因素對反應生成時的影響。且根據(jù)相關因素的影響，探究了在相關產(chǎn)品生產(chǎn)時，如何控制各種因素的變化，從而提高PVA平均聚合率，進一步促進不同聚合度的PVA相關產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。

[1]劉世均.PVA平均聚合度的優(yōu)化控制方法及其生產(chǎn)應用[J].石油與天然氣化工,2011,06∶562-566+537.

[2]唐成宏.聚乙烯醇平均聚合度與粘度關系相關分析[J].中國纖檢,2006,03∶27-28.

[3]楊明,周龍昌,蒲小東.影響聚乙烯醇平均聚合度主要因素的規(guī)律分析[J].長春理工大學學報,2006,01∶24-27.