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浅谈变压吸附制合成气技术在聚氨酯领域的应用

来源:www.schxhg.net 发表时间:2018-09-30

组成气是以一氧化碳和氢气为首要组分,用作化工质料的一种质料气,其在工业上用处广泛,例如,以组成气为质料制备的产品首要包含氨、甲醇、费托组成产品、氢甲酰化产品以及其下游产品等,其间,运用广泛的聚氨酯即归于氢甲酰化产品中一种。组成气作为一种开端质料在聚氨酯的工业化出产进程中发挥着重要的效果。

(一)聚氨酯的价值及现状

聚氨酯是一种高分子资料,其首要特征是分子链中含有多个重复的“氨基甲酸酯”基团。聚氨酯既有橡胶的弹性,又有塑料的强度和优异的加工功能,因其一起具有橡胶和塑料的双重长处,能够认为是橡胶和塑料优异功能的结合体。因为其有其它资料无法比拟的优异特色,从上世纪60年代后期开端,聚氨酯逐步完成了规模化出产,从上世纪80年代开端,聚氨酯开端在全世界高速开展,已经成为继聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙烯、聚苯乙烯之后的第五大塑料,现在其年产量已经超过1000万吨,列全球塑料行业的第六位。

现在,世界均匀聚氨酯人均消耗量为1.68公斤,其间,北美消耗量最大,高达9.33公斤,欧洲次之,约为4.69公斤,日本第三,约为4.10公斤。我国的人均消耗量仅有1.39公斤,低于世界均匀水平,仅为北美的14.9%,欧洲和日本的30%和34%。虽然聚氨酯具有重要的工业运用价值,可与国外发达国家比照,现在我国的聚氨酯人均消费量还很低,仍有很大的开展潜力。所以与“世界工厂”的地位与世界水平比较,我国的聚氨酯消费市场还有很大的提高空间。

(二)组成气在聚氨酯出产中的运用

聚氨酯品种很多,功能变化不断,是一种多用处产品。聚氨酯是以异氰酸酯和多元醇为质料,经缩聚反响制备而成的,其间异氰酸酯有20多种: 如二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI);还有1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、间苯二甲基异氰酸酯(XDI)等等,其间最首要的是MDI 和TDI,这两种的用量占总用量的95%以上;多元醇也有20多种:聚醚多元醇(PPG)、聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚乙二醇(PEG)、聚酯多元醇、聚合物多元醇、聚己内酯多元醇等。通过不同的质料配比,分子规划,能够出产不同功能、不同情况的聚氨酯制品。在异氰酸酯和多元醇的出产进程中,均需运用组成气,详细反响进程如下:

(1)组成多元醇

如前所述,作为组成聚氨酯质料之一的多元醇有20种之多,但广泛运用的是辛二醇,辛二醇的全组成首要包含如下过程:第一步,以丙烯和组成气为质料反响生成正丁醛;第二步,正丁醛进行分子缩合生成5-羟基辛醛;第三步,5-羟基辛醛经加氢复原,生成1,5-辛二醇。其扼要组成原理如下:

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(2)光气法制备异氰酸酯

自从工业上广泛运用的伯胺光气化技能以来,光气法便成为工业上出产异氰酸酯的首要办法。迄今为止,世界上绝大多数的异氰酸酯产品仍选用光气法出产。液相光气法第一个完成了人类组成异氰酸酯的工业梦,数十年来,跟着对出产工艺和技能的不断开发与优化,逐步形成了液相成盐光气法和液相直接光气法两种液相光气出产工艺。首要,一氧化碳与氯气进行光化反响,生成光气;然后,光气再与多胺进一步反响生成异氰酸酯,其扼要组成原理如下:

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(3)组成聚氨酯

以过程(1)中的1,5-辛二醇和过程(2)中的异氰酸酯为质料,反响生成聚氨酯。

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从上述反响机理能够看出,在多元醇组成进程中,需求一起运用氢气和一氧化碳,在异氰酸酯组成进程中,需求以一氧化碳为质料组成光气,现在,组成气的提纯首要有两种办法:变压吸附提纯法(PSA)及深冷提纯法。

其间,深冷提纯法作业原理是通过紧缩、净化、用热交换的办法使质料气液化成为液态,运用质料气中各组分沸点不同的原理,通过精馏,到达别离出每种组分的意图,一起搜集所需产品气,如氢气、一氧化碳等。PSA的作业原理为(以别离提纯CO为例):变压吸附别离CO气体技能是将质料气通入到PSA-CO吸附塔,塔内吸附剂吸附CO,尾气从吸附塔顶部排出。通过必定循环过程后,吸附塔内合格的CO通过逆向放压和抽真空方法排出吸附塔。一部分CO作为产品气送往后工序,一部分CO经置换气紧缩机后用于置换吸附塔内残存的杂质组份。

深冷提纯法的首要长处是产品气纯度高、设备占地面积小等。但其下风也较显着,如工艺流程杂乱,设备较多;发动时间长,一般在15~40小时,有必要接连运转,不能间断运转,时间短停机,康复工况时间长;设备结构杂乱,加工精度高,维修保养技能难度大,维护保养费用高级。

与深冷提纯法比较,PSA规律具有更多的长处:低能耗,工艺习惯的压力范围较广;产品纯度高且可灵敏调节;工艺流程简略,可完成多种气体的别离;自动化程度高,操作便利,开停车简略敏捷;设备调节能力强,操作弹性大;吸附剂运用周期长;设备可靠性高级。

就变压吸附提纯法,北京北大前锋科技有限公司PSA别离技能已非常老练并广泛运用于组成气提纯领域,公司选用的一氧化碳吸附剂PU-1更好的完成了CO在混合气中的高效提纯。PU-1是一种载铜分子筛吸附剂,该吸附剂对CO有极高的吸附容量和选择性,其功能指标已居世界领先水平。依据PU-1的吸附特性,公司又开发成功世界领先水平、高效低能耗的变压吸附别离CO技能。CH4作为质料气中常见的有害杂质气,在CO中的含量要求非常严厉,其产生的副反响为:

副产物四氯化碳会积累在光气化反响溶剂回收工序中,然后影响光气质量;另一副产物盐酸则会加剧设备的腐蚀,北大前锋的PU-1吸附剂及变压吸附技能成功的处理了从CH4杂质含量高的质料气中别离高纯度CO的难题。

变压吸附制氢吸附剂中,传统的分子筛在成型阶段会参加15%-20%的粘结剂,降低了分子筛原粉的含量,影响了实际吸附功能。北大前锋在变压吸附提纯氢气中运用的自主研制的新一代无粘结剂分子筛,出产时选用先成型后转化的制备工艺,将粘结剂转化为分子筛,更好的提高了分子筛吸附容量和强度。

(三)总结

综上所述,因为聚氨酯在越来越多的领域中的地位不断升高,眼下,在一切都快速开展着的我国,天然具有着非常好的运用前景,而组成气又是聚氨酯组成中重要的质料之一,因而,组成气在该领域的需求也将会越来越大。跟着科学技能的不断进步和完善,具有很多优势的变压吸附法提纯组成气将被越来越广泛的运用,具有更宽广的市场前景。

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