一步法生產(chǎn)聚羧酸減水劑單體聚醚的連續(xù)化工藝的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001]—、
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于聚醚合成技術(shù)領(lǐng)域，一步法生產(chǎn)聚羧酸減水劑單體聚醚的連續(xù)化工藝。
[0002]二、
【背景技術(shù)】
高效聚羧酸減水劑是第三代高性能減水劑，與前兩代減水劑相比具有摻量低、減水率大、不離析和高保坍等特點(diǎn)，是我國(guó)高速客運(yùn)鐵路指定外加劑。單體聚醚是合成高效聚羧酸減水劑的主要原料，其通常大多是由不飽和醇或不飽和醇醚為起始劑，如丙烯醇及其同系物、異戊烯醇、甲基丙烯醇乙二醇醚、四羥丁基乙烯基醚等合成而來(lái)，反應(yīng)方式為間歇法釜式生產(chǎn)。間歇法釜式生產(chǎn)存在的問(wèn)題是產(chǎn)品從原料合成到成品后，再次生產(chǎn)時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)還殘留一定量的成品，如果對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行清洗，就會(huì)產(chǎn)生大量的廢水；如果不清洗就會(huì)造成質(zhì)量波動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。除此之外，在合成高分子量的產(chǎn)品時(shí)，由于受到反應(yīng)爸直徑、容積和反應(yīng)形式等影響，通常要先合成一個(gè)較低分子量的中間體，無(wú)法一步合成到產(chǎn)品。另外產(chǎn)品的生產(chǎn)周期長(zhǎng)、收率偏低使產(chǎn)品的成本增加，降低了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]三、

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種一步法生產(chǎn)聚羧酸減水劑單體聚醚的連續(xù)化工藝，采用該工藝制備的單體聚醚能有效地解決現(xiàn)有技術(shù)工藝中的諸多缺點(diǎn)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:該工藝為:以不飽和醇類、不飽和醇醚或者不飽和胺類為起始劑，在一定溫度、壓力及催化劑的作用下，通過(guò)在多個(gè)反應(yīng)釜分段進(jìn)環(huán)氧化物聚合，進(jìn)行連續(xù)合成制得產(chǎn)品。
[0005]上述起始劑和環(huán)氧化物摩爾比為1:20-112，分子量為1000-5000。
[0006]上述不飽和醇類主要是不飽和一元醇，包括丙烯醇、甲基丙烯醇、異戊烯醇、丁烯醇、庚烯醇及其同系物和同分異構(gòu)體等，同時(shí)包括同系物的同分異構(gòu)體；不飽和醇醚為丙烯醇乙二醇醚、甲基丙烯醇乙二醇醚、四羥丁基乙烯基醚、四羥丁基甲基丙烯醇及其同系物和同分異構(gòu)體等，同時(shí)包括同系物的同分異構(gòu)體；不飽和胺類為烯丙基胺、二烯丙基胺、甲基烯丙基胺、乙基烯丙基胺及其同系物，同時(shí)包括其同系物的同分異構(gòu)體。
[0007]上述反應(yīng)溫度T=80_160°C，反應(yīng)壓力P〈0.6MPa。
[0008]上述催化劑用量不高于總投料量的2%。
[0009]上述反應(yīng)用催化劑為堿金屬、堿金屬氫氧化物、堿金屬氫化物、堿土金屬的氫氧化物、堿金屬的烷氧化物、堿土金屬的氧化物、有機(jī)堿催化劑及其中的兩種或兩種以上；其中堿金屬為鈉、鉀；堿金屬氫氧化物為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰；堿金屬氫化物為:氫化鈉、氫化鉀；堿土金屬的氫氧化物為氫氧化鎂、氫氧化鈣；堿金屬的烷氧化物為甲醇鈉、乙醇鈉、甲醇鉀、甘油醇鉀；堿土金屬的氧化物為氧化鎂、氧化鈣；有機(jī)堿催化劑為乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺。
[0010]上述聚合用環(huán)氧化物為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷中的一種或多種。
[0011]上述反應(yīng)用反應(yīng)釜為白鋼反應(yīng)釜、攪拌式壓力反應(yīng)容器或循環(huán)式壓力反應(yīng)容器，其中白鋼反應(yīng)釜為標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型。
[0012]上述反應(yīng)用反應(yīng)釜為3臺(tái)或者4臺(tái)。
[0013]上述制備的單體聚醚分子量為1000-5000。
[0014]上述反應(yīng)用反應(yīng)釜為3臺(tái)時(shí)，起始劑和環(huán)氧化物摩爾比為1:20-66，分子量為1000-3000，具體工藝為:
①在反應(yīng)釜A中投入原料和催化劑，采用高純度N2置換反應(yīng)釜內(nèi)空氣三次，再真空抽到-0.095MPa以下，反應(yīng)釜加熱升溫到反應(yīng)溫度，緩慢勻速的連續(xù)向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧化物；控制在一定的溫度和壓力下，將環(huán)氧化物全部進(jìn)完，后降壓熟化，然后將物料全部導(dǎo)入反應(yīng)釜B中；
②A釜倒料結(jié)束后，繼續(xù)重復(fù)A釜工藝生產(chǎn)；與此同時(shí)B釜內(nèi)物料開始連續(xù)通入環(huán)氧化物；控制在一定的溫度和壓力下，將環(huán)氧化物全部進(jìn)完，后降壓熟化，然后將物料全部導(dǎo)入反應(yīng)釜C中；
③B釜倒料結(jié)束后，A釜的物料反應(yīng)也已經(jīng)結(jié)束；將A釜物料全部導(dǎo)入B釜，繼續(xù)重復(fù)B釜工藝生產(chǎn)，A釜也繼續(xù)重復(fù)工藝生產(chǎn)；此時(shí)的C釜物料也開始緩慢勻速的連續(xù)向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧化物；控制在一定的溫度和壓力下，將環(huán)氧化物全部進(jìn)完，后降壓熟化，然后對(duì)物料進(jìn)行脫氣、中和、切片并包裝形成產(chǎn)品。
[0015]上述反應(yīng)用反應(yīng)釜為4臺(tái)時(shí)，起始劑和環(huán)氧化物摩爾比為1:43-112，分子量為2000-5000，具體工藝為:
①在反應(yīng)釜A中投入原料和催化劑，采用高純度隊(duì)置換反應(yīng)釜內(nèi)空氣三次，再真空抽到-0.095MPa以下，反應(yīng)釜加熱升溫到反應(yīng)溫度，緩慢勻速的連續(xù)向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧化物；控制在一定的溫度和壓力下，將環(huán)氧化物全部進(jìn)完，后降壓熟化，然后將物料全部導(dǎo)入反應(yīng)釜B中；
②A釜倒料結(jié)束后，繼續(xù)重復(fù)A釜工藝生產(chǎn)；與此同時(shí)B釜內(nèi)物料開始連續(xù)通入環(huán)氧化物；控制在一定的溫度和壓力下，將環(huán)氧化物全部進(jìn)完，后降壓熟化，然后將物料全部導(dǎo)入反應(yīng)釜C中；
③B釜倒料結(jié)束后，A釜的物料反應(yīng)也已經(jīng)結(jié)束；將A釜物料全部導(dǎo)入B釜，繼續(xù)重復(fù)B釜工藝生產(chǎn)，A釜也繼續(xù)重復(fù)工藝生產(chǎn)；此時(shí)的C釜物料也開始連續(xù)通入環(huán)氧化物；控制在一定的溫度和壓力下，將環(huán)氧化物全部進(jìn)完，后降壓熟化，然后將物料全部導(dǎo)入反應(yīng)釜D中；
④C釜倒料結(jié)束后，B釜物料導(dǎo)入C釜，A釜物料導(dǎo)入B釜，A釜繼續(xù)投料，三個(gè)釜重復(fù)各自工藝生產(chǎn)；此時(shí)的D釜物料也開始連續(xù)通入環(huán)氧化物；控制在一定的溫度和壓力下，將環(huán)氧化物全部進(jìn)完，后降壓熟化，然后對(duì)物料進(jìn)行脫氣、中和、切片并包裝形成產(chǎn)品。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、該工藝針對(duì)聚羧酸減水劑單體聚醚合成，通過(guò)在多個(gè)反應(yīng)釜分段進(jìn)環(huán)氧化物聚合，解決了高分子量產(chǎn)品難以實(shí)現(xiàn)一步法生產(chǎn)的難題。
[0017]2、連續(xù)化的生產(chǎn)工藝徹底改變了該類產(chǎn)品僅采用的單一間歇釜式生產(chǎn)，連續(xù)化生產(chǎn)提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率和產(chǎn)品收率。
[0018]3、由于形成了專釜專用，每個(gè)釜生產(chǎn)的都是產(chǎn)品中某一步固定分子結(jié)構(gòu)和分子量，大幅的提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，降低了工藝和操作的難度。
[0019]4、本發(fā)明所用的設(shè)備均為常規(guī)反應(yīng)用設(shè)備，無(wú)需高投資和高維護(hù)費(fèi)用即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化工藝生產(chǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[0020]四、【具體實(shí)施方式】實(shí)施例1:
四臺(tái)反應(yīng)釜連續(xù)法合成分子量為2400的甲基丙烯醇聚氧乙烯醚:
①在3m3反應(yīng)爸A中投入甲基丙稀醇360kg，片狀氫氧化鉀14kg，采用高純度N2置換反應(yīng)釜內(nèi)空氣三次，再真空抽到-0.095MPa以下，反應(yīng)釜加熱升溫至85°C，緩慢勻速向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧乙烷補(bǔ)至0.05MPa。待反應(yīng)釜內(nèi)物料引發(fā)反應(yīng)放熱后，使反應(yīng)釜溫度緩慢升至90°C，再向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧乙烷1390kg?？刂品磻?yīng)溫度T=95-105°C，反應(yīng)壓力P〈0.lOMPa，加料完畢后，保持溫度T=95-105°C降壓熟化0.5h，然后將物料全部導(dǎo)入6m3反應(yīng)釜B中。
[0021]②A釜倒料結(jié)束后，繼續(xù)重復(fù)A釜工藝生產(chǎn)。與此同時(shí)B釜內(nèi)物料開始連續(xù)通入環(huán)氧乙烷2250kg?？刂品磻?yīng)溫度T=95-105°C，反應(yīng)壓力P〈0.lOMPa，加料完畢后，保持溫度T=95-105°C降壓熟化0.5h，然后將物料全部導(dǎo)入10m3反應(yīng)釜C中。
[0022]③B釜倒料結(jié)束后，A釜的物料反應(yīng)也已經(jīng)結(jié)束。將A釜物料全部導(dǎo)入B釜，繼續(xù)重復(fù)B釜工藝生產(chǎn)，A釜也繼續(xù)重復(fù)工藝生產(chǎn)。此時(shí)的C釜物料也開始連續(xù)通入環(huán)氧乙烷4014kg?？刂品磻?yīng)溫度T=105-110°C，反應(yīng)壓力P〈0.15MPa，加料完畢后，保持溫度T=105-110°C降壓熟化0.5h，然后將物料全部導(dǎo)入26m3反應(yīng)釜D中。
[0023]④C釜倒料結(jié)束后，B釜物料導(dǎo)入C釜，A釜物料導(dǎo)入B釜，A釜繼續(xù)投料，三個(gè)釜重復(fù)各自工藝生產(chǎn)。此時(shí)的D釜物料也開始連續(xù)通入環(huán)氧乙烷12042kg。控制反應(yīng)溫度T=105-110°C，反應(yīng)壓力P〈0.20MPa，加料完畢后，保持溫度T=105_110°C降壓熟化lh，然后對(duì)物料進(jìn)行脫氣、中和、切片并包裝形成產(chǎn)品。
[0024]測(cè)試結(jié)果:分子量2363，產(chǎn)品收率為99.3%，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為99.0%。
[0025]實(shí)施例2:
四臺(tái)反應(yīng)釜連續(xù)法合成分子量為2000的異戊烯醇聚氧乙烯醚:
①在3m3反應(yīng)釜A中投入異戊烯醇430kg，片狀氫氧化鈉21kg，采用高純度N2置換反應(yīng)釜內(nèi)空氣三次，再真空抽到-0.095MPa以下，反應(yīng)釜加熱升溫至85°C，緩慢勻速向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧乙烷補(bǔ)至0.05MPa。待反應(yīng)釜內(nèi)物料引發(fā)反應(yīng)放熱后，使反應(yīng)釜溫度緩慢升至90 °C，再向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧乙烷1100kg?？刂品磻?yīng)溫度T=95-105 °C，反應(yīng)壓力P〈0.lOMPa，加料完畢后，保持溫度T=95-105°C降壓熟化0.5h，然后將物料全部導(dǎo)入6m3反應(yīng)釜B中。
[0026]②A釜倒料結(jié)束后，繼續(xù)重復(fù)A釜工藝生產(chǎn)。與此同時(shí)B釜內(nèi)物料開始連續(xù)通入環(huán)氧乙烷1550kg?？刂品磻?yīng)溫度T=95-105°C，反應(yīng)壓力P〈0.lOMPa，加料完畢后，保持溫度T=95-105°C降壓熟化0.5h，然后將物料全部導(dǎo)入10m3反應(yīng)釜C中。
[0027]③B釜倒料結(jié)束后，A釜的物料反應(yīng)也已經(jīng)結(jié)束。將A釜物料全部導(dǎo)入B釜，繼續(xù)重復(fù)B釜工藝生產(chǎn)，A釜也繼續(xù)重復(fù)工藝生產(chǎn)。此時(shí)的C釜物料也開始連續(xù)通入環(huán)氧乙烷2100kg?？刂品磻?yīng)溫度T=105-110°C，反應(yīng)壓力P〈0.15MPa，加料完畢后，保持溫度T=105-110°C降壓熟化0.5h，然后將物料全部導(dǎo)入26m3反應(yīng)釜D中。
[0028]④C釜倒料結(jié)束后，B釜物料導(dǎo)入C釜，A釜物料導(dǎo)入B釜，A釜繼續(xù)投料，三個(gè)釜重復(fù)各自工藝生產(chǎn)。此時(shí)的D釜物料也開始連續(xù)通入環(huán)氧乙烷5650kg?？刂品磻?yīng)溫度T=105-110°C，反應(yīng)壓力P〈0.20MPa，加料完畢后，保持溫度T=105_110°C降壓熟化lh，然后對(duì)物料進(jìn)行脫氣、中和、切片并包裝形成產(chǎn)品。
[0029]測(cè)試結(jié)果:分子量2034，產(chǎn)品收率為99.5%，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為99.1%。
[0030]實(shí)施例3:四臺(tái)反應(yīng)釜連續(xù)法合成分子量為4000的四羥丁基乙烯基聚氧乙烯醚: ①在3m3反應(yīng)釜A中投入四羥丁基乙烯基醚355kg，氫化鈉35kg，采用高純度N2置換反應(yīng)釜內(nèi)空氣三次，再真空抽到-0.095MPa以下，反應(yīng)釜加熱升溫至85°C，緩慢勻速向反應(yīng)釜內(nèi)通入環(huán)氧乙烷補(bǔ)至0.05MPa。待反應(yīng)釜內(nèi)物料引發(fā)反應(yīng)放熱后，使反應(yīng)