醇解技术

       在PVA生产过程中有高碱法和低碱法两种醇解工艺。高碱法的优点是醇解速度较快，设备生产能力高，缺点是副反应多，生成的醋酸钠多，需要回收设备，PVA产品中醋酸钠含量较多，造成PVA纯度偏低，灰分偏高，影响产品的内在质量。低碱法的突出优点是，采用低碱摩尔比，氢氧化钠耗量仅为高碱法的十分之一，副反应少，副产醋酸钠也相应较少，缺点是醇解速度慢。低碱醇解法与高碱醇解相比，工艺先进，产品质量好，物耗低，已成为当今PVA生产的主要方法。
       除目前已知的皮带连续醇解技术、管道醇解技术和间歇的釜式醇解技术外，新的醇解技术正在不断开发出来。美国杜邦公司开发了一种新的双螺杆挤出醇解技术生产醇解度82％～97％的部分醇解PVA产品，该技术与传统的皮带醇解技术相比，它采用更高浓度的聚醋酸乙烯甲醇溶液和更高的醇解反应温度，因而也就具有更高的反应速率生产效率。其主要工艺为：将质量浓度35％～55％的聚醋酸乙烯甲醇溶液经预热器加热后，在静力混合器中与皂化催化剂氢氧化钠甲醇溶液实现快速均匀混合，混合时间为0．1～0．3min，再进入双螺杆挤出醇解机，在45～75℃下醇解0．5～4min，醇解产物经含酸的溶剂洗涤后干燥，得到白色颗粒状的部分醇解PVA产品。此外，日本也新近开发了一种醇解技术。其皂化反应是在含醇的有机溶剂中进行，并且在进行的同时将由皂化反应所产生的醋酸甲酯蒸馏出来。其主要工艺为：将聚醋酸乙烯溶于二甲亚砜（DMSO）和甲醇中制得膏状物，然后加入摩尔比为0．002的甲醇钠，在39．2N·cm^-2、100℃下的捏合机类型的混合器中进行主皂化反应，然后将反应液加入填料塔的顶部，在73．3kPa压力、100℃下进行次皂化反应，同时将甲醇和醋酸甲酯蒸出。从塔的底部得到聚合度1720、皂化度97％、质量浓度为19．5％的PVA溶液，该溶液可直接用于纺丝。

节能降耗新技术
       由于PVA醇生产具有工艺流程长，涉及的工艺装置多，能耗较高的特点，因而节能降耗对于PVA工业具有重要的意义。目前，PVA工业节能降耗的研究领域主要有：新型塔板及高性能填料技术、热集成技术和催化精馏技术。
       （1）新型塔板及高性能填料技术    PVA工业研究开发的新型塔板主要有高效导向筛板、立体传质塔板、新型挡板塔盘技术。
       高效导向筛板是在普通筛板的基础上研究开发的一种新型塔板，它主要进行了两项改进，一是在塔板上开设了具有一定开孔密度和转角的导向孔。它能使塔板上的液体流动均匀，各区域的流动液体获得大致相同的停留时间分布，从而克服原有塔板上的液面落差和液相返混，提高板效率和塔的生产能力，解决堵塔、液泛、漏液等问题。二是在塔板的进口区设置了凸成斜台状的鼓泡促进器，促使液体一进入塔板就能产生鼓泡活化，带来良好的气液接触与传质。克服了传统塔板由于存在液面梯度导致传质效率低的缺点。
       立体传质塔板属气液并流喷射型塔板，气液接触、传热、传质元件为梯形喷射罩。由于立体传质塔板具有独特的结构以及采用喷射操作工况，它具有通量大、塔板效率高、操作弹性大、板上液面梯度对操作影响小、罩内压力分布合理、板压降低和能耗低等优点。
       近年来，通过对填料表面进行改性处理及改善汽液两相流体分布，填料技术在PVA工业获得了较大应用，采用的填料主要有新型金属板波纹和金属丝网波纹规整填料、新型金属阶梯环和环矩鞍填料，同时还采用了一些高性能的填料塔内件，如二级槽式液体分布器、盘孔式液体分布器等，取得了较好的应用效果。
       （2）热集成技术    由于PVA工业涉及的工艺装置较多，若只在各工艺装置内部进行换热回收，就很难做到热量的合理、充分利用。因此，跨工艺装置实施热联合，在系统内实现优化匹配，可节约大量的高温热源和大量冷却水。
       通过对PVA生产过程中的换热网络或热联合匹配方案进行设计优化，如采用汽相过塔进料技术、中采醋酸的多效精馏技术等，可以在PVA生产过程中节省蒸汽消耗40％，同时还可节省大量的循环冷却水。
       （3）醋酸甲酯催化精馏技术    在PVA生产中，每生产1tPVA约产生1．68t醋酸甲酯。目前各PVA厂均采用固定床阳离子交换树脂催化水解工艺，将醋酸甲酯水解为醋酸和甲醇再回收利用。该工艺的缺点是醋酸甲酯的水解率低，只有26％左右，且醋酸甲酯的水解产物中存在多个共沸物系，分离流程复杂，同时大量未水解的醋酸甲酯还需循环回收，因此，分离能耗高。
       为了降低分离能耗，近年来，针对醋酸甲酯的水解工艺，开展了许多将催化反应精馏过程用于醋酸甲酯水解的研究，取得了明显成效。有专利报道，采用丝网将催化剂包裹成条形袋子，装入催化精馏塔内，条形袋子既起催化作用，又起传质分离作用，醋酸甲酯的水解率可达到50％，大大高于固定床催化水解工艺，效果不错。日本专利则是用纤维状离子交换树脂纏绕在望料棒上，装填于塔内，用于醋酸甲酯的水解。河北科技大学开发了一种分段组合式催化反应精馏醋酸甲酯水解工艺，其精馏段和反应段交替设置，该工艺具有催化剂易装、易卸、不流失、易于更换，反应过程和精馏过程易于整合匹配、水解率高的特点，水解率高达50％～75％，节能效果明显。