甲醛下游产品市场和产品方案
(一)聚甲醛
聚甲醛,热塑性结晶聚合物,半透明或不透明白粉末,被誉为“超钢”、“赛钢”,又称聚氧亚甲基,英文缩写为POM。POM具有相对密度低、冲击强度和动力疲劳强度良好,耐磨、耐腐蚀、自润滑和电性能优异,且透气和透水蒸汽性较低等特点,可用于注塑、吹塑等多种成型工艺。作为一种新型材料,POM是替代金属,特别是铜、铝、锌等有金属及合金制品的理想工程塑料,广泛应用于电子电器、汽车、轻工、机械、化工、建材等领域。
1、技术
共聚甲醛是由三聚甲醛和环氧乙烷(或二氧戊环)在路易斯酸(通常是)的作用下两种单体共聚,单体中的微量水、醇、醚可以作为反应的分子量调节剂,由于共聚甲醛原材料及公用工程的消耗低,加工成型条件没有均聚甲醛那样苛刻,污染物排放少,聚合物分子量和特性容易控制,产品牌号可调。因此共聚甲醛将成为今后的发展方向,目前共聚甲醛的生产主要有本体聚合法、溶液聚合法和气相聚合法。
(1)本体聚合法
将原料高纯三聚甲醛、二氧戊环和引发剂-乙醚络合物按比例混合后,放置于一个具有强剪切和混
合作用的双螺杆反应器或连续捏合机中来完成聚合反应,完成聚合反应后产物经氨水处理,即得到粒状共聚甲醛,本体聚合法的优势是工艺简单、操作简便,且聚
合不使用溶剂,转化率相对较高,产品分子量分布均匀,目前国内外厂商一般均采用此法。
汽车甲醛(2)溶液聚合法
以汽油、环己烷或石油醚等为溶剂。将聚合级三聚甲醛与二氧戊环置于反应器中,在65℃左右加入单体量的0.01%左右的—乙醚络合物,控制釜内温度在60℃左右,保持1—2h后,将反应物料放入终止釜,加入终止剂,得到白粉末状共聚甲醛,经过氨水等稳定化处理后,得到产品,此法得到的产品热稳定性好。
(3)气相聚合法
该方法是由日本宇部兴产开发的工艺。其过程是以高纯度甲醛气体和三聚甲醛单体以及环氧乙烷在—乙醚络合物存在下,于40—70℃时加入分子量调节剂在双螺杆反应器中进行共聚反应进而制取特定的共聚甲醛粉末,再于130—160℃下经过稳定化处理,除去末端的不稳定活化基团,制得稳定化浆料,再经过过滤、干燥、造粒等步骤即可得到共聚甲醛产品。但是此法工艺过程复杂,生产成本偏高,并没有被广泛采用。
典型的共聚甲醛生产工艺流程
目前世界上共聚甲醛占聚甲醛总量的80%,且国内开封龙宇、天津渤海化工天津碱厂、上海蓝星化工新材料、神华宁夏煤业集团等均用的是香港富艺的共聚甲醛技术,下面就以开封龙宇使用的香港富艺共聚甲醛工艺为例做简要说明:
图2:香港富艺聚甲醛聚合工序工艺流程简图:
共聚甲醛产品是从甲醇氧化制甲醛,甲醛经三聚生成三聚甲醛、甲醛同乙二醇反应生成二氧戊环,三聚甲醛与二氧五环按比例共聚合成产品共聚甲醛。具体分为4个工艺单元:甲醛工序、三聚甲醛工序、二氧戊环工序、聚合工序,各工序反应原理及流程简图如下:(我公
司现有甲醛工序流程不再列入)
反应原理:
三聚甲醛(TOX)工序:TOX是甲醛单体以硫酸作为催化剂的聚合反应产物,反应方程式为:
二氧戊环(DOX)工序:浓缩甲醛溶液与纯乙二醇(EG)混合后送到DOX 反应器中,在硫酸催化剂的作用下反应生成DOX溶液,反应方程式为:
聚合工序:TOX是主要反应单体,DOX是共聚单体,(BF3)作为催化剂,甲缩醛用以控制聚合分子量。反应方程式为:
图3:各工序简易流程:
其中甲醛工序及聚合工序均采用2条生产线,此外,装置副产NaOH溶液(约30%)。
2、产业链、市场
聚甲醛的生产主要集中在欧美、日本、我国和韩国,国外的一些主要的聚甲醛生产厂家如杜邦、塞拉尼斯、巴斯夫、三菱瓦斯、日本宝理等产能在聚甲醛总产能的60%以上。
表3:国内外目前较大的POM生产厂家
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