一種萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種芳氧基聚合物的制備裝置，具體涉及一種萬噸級(jí)芳氧基聚合 物的制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 芳氧基聚合物芳氧基聚合物，也稱聚芳醚（簡稱PAE)，已經(jīng)工業(yè)化很長時(shí)間。美 國專利US3, 733, 299 (Cooper等人）。美國專利US3, 988, 297 (Bennett等人）和美國專利 US3, 306, 874和3, 306, 875 (Hay)都有描述。目前，安全生產(chǎn)，環(huán)境保護(hù)，和產(chǎn)品應(yīng)用等方面 的要求對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提出更高要求。在安全生產(chǎn)方面體現(xiàn)在聚合過程的精細(xì)控制，全流程中 的燃爆防護(hù)；環(huán)境保護(hù)方面體現(xiàn)在：廢棄催化劑金屬的"零排放"，非化學(xué)反應(yīng)加料的全系 統(tǒng)回用。這些要求特別對(duì)年產(chǎn)萬噸級(jí)的工業(yè)化產(chǎn)線提出新要求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 為解決以上新問題，本實(shí)用新型提供一種萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，PAE聚 合物由烷基2, 6-二取代甲酚和O2通過半分批、氧化偶聯(lián)反應(yīng)生產(chǎn)，O2進(jìn)入反應(yīng)器，加熱和 冷卻是通過夾套和外循環(huán)管殼式換熱器完成，并通過安裝栗形成回路。基礎(chǔ)原料（2, 6-二 甲酚和〇2)以半連續(xù)批式進(jìn)料，其他組分均以全批式方式先于基礎(chǔ)原料投加到反應(yīng)器內(nèi)。在 反應(yīng)期間，2, 6-二甲酚通過消耗一定的氧轉(zhuǎn)換成PAE和水，并放熱。未反應(yīng)的氧氣從液體表 面逸出，被反應(yīng)器頂部的氮?dú)庀♂?。一種復(fù)雜的化學(xué)平衡過程來控制反應(yīng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，最初反 應(yīng)器內(nèi)部充滿了 ：有機(jī)溶劑有機(jī)反應(yīng)溶劑、Cu/有機(jī)胺混劑催化劑，經(jīng)過2個(gè)小時(shí)的反應(yīng)，聚 合分子隨著氧氣的消耗逐漸形成，相應(yīng)的黏性隨著溫度的升高而降低。
[0004] 氧化偶聯(lián)反應(yīng)完成之后，在反應(yīng)混合物中加入一種銅螯合劑，即可在連續(xù)分離機(jī) 中將輕相（有機(jī)銅）和重相（水合銅）分離。通過真空閃蒸系統(tǒng)，液體的含水率降至60%， 閃蒸器頂部餾出的有機(jī)溶劑回用，經(jīng)過增加濃度的聚合物溶液中不斷加入沉淀劑，形成聚 合物沉淀和固/液泥漿。泥漿被送到液-固過濾機(jī)，不斷用沉淀劑進(jìn)行多級(jí)再?zèng)_洗，然后進(jìn) 入干燥離心機(jī)。聚合物粉末送入倉儲(chǔ)式，有機(jī)溶劑/沉淀劑的混合物進(jìn)入回收系統(tǒng)沉淀劑 有機(jī)溶劑純化分離，回用至整個(gè)流程。
[0005] 本實(shí)用新型在萬噸級(jí)流程中對(duì)單體純度，聚合工藝控制參數(shù)，回收催化劑金屬，全 流程回用溶劑和沉淀劑，分離產(chǎn)品并洗滌凈化提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面綜合創(chuàng)新，提出完全整 合的工業(yè)產(chǎn)線流程。具體采用如下技術(shù)方案：
[0006] (1) 一種萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，包括以下步驟：
[0007] a.由烷基二取代酚單體、氧氣和催化劑在有機(jī)溶劑的條件下進(jìn)行氧化偶聯(lián)聚合反 應(yīng)；
[0008] b.去除催化劑；
[0009] c.預(yù)濃縮；
[0010] d.沉淀、過濾；
[0011] e.產(chǎn)品洗滌凈化；
[0012] f.干燥。
[0013] (2)根據(jù)（1)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述烷基二取代酚單體滿 足下列任一指標(biāo)或任意兩個(gè)及以上指標(biāo)的組合：
[0014] 2, 6-二甲酚的純度> 99. 5% ;
[0015] 總苯甲醚 <0.15%;
[0016] 總甲酚 <0.15 %;
[0017] 其他二甲酚< 0· 010% ;
[0018] 苯酚 <0.010 %;
[0019] 其他烷基酚<0.15 %;
[0020] 其他有機(jī)雜質(zhì)< 0· 10% ;
[0021] 色度 < 110 ;
[0022] 水分 < 1500ppm。
[0023] (3)根據(jù)⑴或⑵所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，優(yōu)選的，所述烷基二 取代酚單體滿足下列任一指標(biāo)或任意兩個(gè)及以上指標(biāo)的組合：
[0024] 2, 6-二甲酚的純度> 99. 8% ;
[0025] 總苯甲醚 <0.010%;
[0026] 總甲酚 <0.10 %;
[0027] 其他二甲酚< 0· 055% ;
[0028] 苯酚 < 0.005 %;
[0029] 其他烷基酚< 0· 10% ;
[0030] 其他有機(jī)雜質(zhì)< 0· 05 % ;
[0031] 色度 < 85 ;
[0032] 水分 < 500ppm。
[0033] (4)根據(jù)（1)-(3)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述催化劑為 銅-胺混劑，其中：胺混劑為烷基二取代酚單體重量的1% -50%。
[0034] (5)根據(jù)（1)-(4)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，優(yōu)選的，所述胺 混劑為烷基二取代酚單體重量的10% -40%。
[0035] (6)根據(jù)（1)-(5)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述銅-胺混劑 包括銅、和選自下列任一有機(jī)胺及其任意組合：伯胺，仲胺和叔胺，相轉(zhuǎn)移劑，其中胺混劑和 銅的摩爾比為〇. 5-50,胺混劑為有機(jī)溶劑重量的1-50%。
[0036] (7)根據(jù)（1)-(6)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，優(yōu)選的，胺混劑 和銅的摩爾比為5-40,胺混劑為有機(jī)溶劑重量的10-40%。
[0037] (8)根據(jù)（1)-(7)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述胺混劑包 含脂族胺，所述脂族胺包括脂族單和二胺，其中脂族基團(tuán)可以是直鏈或支鏈烴或脂環(huán)族化 合物。優(yōu)選的所述脂族胺為脂族伯、仲和叔一元胺或叔二胺。更優(yōu)選的所述脂族胺為單、二 和三（低級(jí)）烷基胺，其中烷基具有1~6個(gè)碳原子。最優(yōu)選的所述脂族胺為單、二和三 甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基取代的胺，或者所述脂族胺為單和二環(huán)己基胺、乙基甲 基胺、嗎啉類、N-(低級(jí)）烷基環(huán)脂族胺例如N-甲基環(huán)己基胺，N，N'-二烷基乙二胺，N， Ν'-二烷基丙二胺，Ν，Ν，Ν'-三烷基戊二胺；或者所述脂族胺為環(huán)狀叔胺，所述環(huán)狀叔胺 為啦啶、α-可力丁、γ-甲基啦啶。
[0038] (9)根據(jù)（1)-⑶任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，在氧化偶聯(lián)反 應(yīng)中基礎(chǔ)原料以半連續(xù)批式進(jìn)料，所述基礎(chǔ)原料為烷基二取代酚和氧氣，其他組分均以全 批式方式先于基礎(chǔ)原料投加到反應(yīng)器內(nèi)。
[0039] (10)根據(jù)（1)-(9)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述氧化偶聯(lián) 反應(yīng)的反應(yīng)條件滿足下列任一指標(biāo)或任意兩個(gè)及以上指標(biāo)的組合：溫度5-70Γ，聚合釜上 方壓力0-5?以，聚合釜上方氧氣分壓0-25%，氧氣進(jìn)料0-425 1113/1^，聚合釜外循環(huán)栗壓頭 IO-IOOpsi，反應(yīng)時(shí)間0-250分鐘。
[0040] (11)根據(jù)（I)-(IO)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述催化劑 去除裝置包括螯合劑加料系統(tǒng)、連續(xù)離心分離機(jī)、萃取塔和/或催化劑金屬回收系統(tǒng)。
[0041] (12)根據(jù)（I)-(Il)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，在所述螯合 劑加料中加入螯合劑以去除聚合加入的催化劑金屬，其中螯合劑包括：酒石酸鈉鉀、次氮基 三乙酸、檸檬酸、氨基乙酸，聚亞烷基聚胺多羧酸、氨基多羧酸、氨基羧酸、氨基多羧酸、氨基 羧酸、多羧酸和它們的堿金屬、堿土金屬或混合的堿金屬-堿土金屬鹽，優(yōu)選的包括：乙二 胺四乙酸（EDTA)、羥基乙二胺三乙酸、二亞乙基三胺五乙酸和它們的鹽。
[0042] (13)根據(jù)（1)-(12)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，通過所述連 續(xù)離心分離機(jī)將含有反應(yīng)產(chǎn)物聚合物的有機(jī)溶液與含有催化劑、螯合劑的水相分離。
[0043] (14)根據(jù)（1)-(13)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，在所述萃取 塔內(nèi)對(duì)所述催化劑、水和螯合劑混合物進(jìn)行萃取，將有機(jī)溶劑及有機(jī)胺類從上述水相分離 出來并回用有機(jī)相為有機(jī)溶劑為輕相，其余水相成為重相。
[0044] (15)根據(jù)（1)-(14)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述催化劑 金屬回收系統(tǒng)加入金屬硫化物將銅從重相中沉淀出來然后送至壓濾機(jī)。
[0045] (16)根據(jù)（1)-(15)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述預(yù)濃 縮裝置在預(yù)濃縮閃蒸塔內(nèi)部分去除產(chǎn)品聚合物溶液中的有機(jī)溶劑和水，得到重量濃度為 20-60%的濃縮聚合物溶液，其中，閃蒸的操作是在溫度200°C和45°C之間進(jìn)行。
[0046] (17)根據(jù)（1)-(16)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，在所述沉淀、 過濾裝置中，通過沉淀所述濃縮聚合物變?yōu)橐簼{狀態(tài)的聚合物，并通過連續(xù)過壓濾液漿狀 態(tài)的聚合物得到粉末狀聚合物濾餅。
[0047] (18)根據(jù)（1)-(17)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述產(chǎn)品洗 滌凈化裝置通過一級(jí)或多級(jí)沉淀劑洗滌和離心分離去除產(chǎn)品中的雜質(zhì)，其中，洗滌凈化操 作是在溫度15°C至IKTC之間進(jìn)行。
[0048] (19)根據(jù)（1)-(18)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，通過所述干 燥裝置將芳氧基聚合物粉末與液體進(jìn)行分離得到最終產(chǎn)品芳氧基聚合物，其中，干燥工藝 滿足至少下列任一或任何二個(gè)及以上條件的組合如下：干燥溫度在15°C至100°C之間，全 系統(tǒng)在循環(huán)封閉的惰性氣體環(huán)境中進(jìn)行，產(chǎn)生的揮發(fā)分冷凝液直接送入流程回用。
[0049] (20)根據(jù)（1)-(19)任一項(xiàng)所述的萬噸級(jí)芳氧基聚合物的制備裝置，所述芳氧基 聚合物滿足下列任一或任何二個(gè)及以上標(biāo)準(zhǔn)的組合如下：
[0050] 特性粘度值與產(chǎn)品目標(biāo)最大偏差< 5. 0ml/g、優(yōu)選的< 4. 0ml/g ;
[0051] 經(jīng)熱處理后特性粘度值增加< 208ml/g、優(yōu)選的< 180ml/g，所述熱處理溫度為 285°C，時(shí)間為4分鐘；
[0052] 有機(jī)胺殘留濃度< 5%、優(yōu)選的< 4% ;
[0053] 銅離子濃度< 15ppm、優(yōu)選的< IOppm ;
[0