聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置的製作方法

2023-06-26 22:57:06

專利名稱：聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聚對苯二甲醯對苯二胺(以下簡稱對位芳綸或PPTA)聚合用溶劑回 收裝置，屬於化學工程領域。
背景技術：
眾所周知，PPTA是對苯二胺和對苯二甲醯氯在N-甲基吡咯烷酮(NMP)和氯化鈣(CaCl2) 溶劑體系中經過低溫溶液縮聚反應而制行，在製備PPTA的過程中，需使用大量的NMP，而且 對其要求極為苛刻(含水量低於lOOppm)，是否能夠較理想地回收NMP是PPTA能否產業化的 關鍵因素之一。因此，該領域的科研人員也相繼提了不同的方法進行NMP的回收。CN95102183.4公開了一種合成PPTA聚合溶劑回收的方法，提出將聚合得到的縮聚物減 壓蒸餾，冷凝溶劑經縛酸劑中和後，過濾回收溶劑再利用NMP。該方法存在以下幾方面的問 題(1)聚合物經減壓中和處理後，聚合體中的鹽將難以洗淨，PPTA產品中的灰分較高；(2) NMP在酸性條件下經蒸餾過程，易分解，大大降低NMP的回收率；(3)回收的NMP不能符合 PPTA的聚合要求(符合紡絲要求的聚合體的相對比濃對數粘度應在5. 5dl/g以上)。CN200610037771. 3提出了將聚合反應產物用中和劑中和至中性，再加去離子水或回收水 洗滌PPTA，然後過濾，收集過濾液、洗滌液，再進行脫水、脫鹽、粗餾、精餾、提純回收溶 劑循環利用。該方法的優點在於將含有溶劑的洗滌液與產品PPTA先行分開再進行回收溶劑操 作，避免了溶劑NMP的分解，回收溶劑的純度達到99.5%，回收率達91%，水分低於100ppm， 完全符合PPTA的聚合要求，但該方法對於產業化而言還存在連續程度不夠，脫水、脫鹽效率較低，能耗較高，且回收率偏低的問題。 發明內容本實用新型所要解決的技術問題是避免上述現有技術所存在的不足，提供一種高效率、 高收率、低能耗的PPTA聚合用溶劑回收裝置，既有利於提高回收溶劑NMP的品質，又可進 一步降低PPTA的生產成本，減少環境汙染。為達到上述目的，本實用新型的聚對苯二甲醯對苯二胺聚合溶劑回收裝置，由脫鹽、粗 餾、精餾、純化四個單元裝置通過管道連接構成，從中和液貯罐出來的主要成分為N-甲基吡 咯烷酮(NMP)、氯化鈣和水的混合溶液，依次通過脫鹽、粗餾、精餾、純化四個單元裝置實 現N-甲勘比咯烷酮(NMP)的高品質、高效能的回收。所述的脫鹽單元裝置由第i、 n級薄膜蒸發器和高濃氯化鈣接受器及相關的節流閥、流 量計和管道相互連接組成；所述的第n級薄膜蒸發器帶有強制刮板，所述的中和液貯罐的出口通過節流閥、流量計及管道與所述的第I級薄膜蒸發器的入口連接，所述的第I級薄膜蒸 發器的重組份出口通過視鏡、節流閥及管道與高濃氯化鈣接受器的入口連接，高濃氯化鈣接 受器的出口通過輸送泵及管道與帶有強制刮板的第n級薄膜蒸發器的入口連接，所述的第n 級薄膜蒸發器的重組份出口與氯化鈣接受器連接；第i級薄膜蒸發器的重組份經高濃氯化鈣 接受器、由輸送泵泵入帶有強制刮板的第n級薄膜蒸發器中進一步脫除鹽中的溶劑後，重組 份收集到氯化鈣接受器中。所述的第I級薄膜蒸發器和第II級薄膜蒸發器的頂部汽化口直接連接粗餾單7C裝置中的粗餾塔中部入口，即從第i級薄膜蒸發器和第n級薄膜蒸發器頂部出來的輕相分N-甲基吡咯垸酮(NMP)和水以混合氣態形式直接進入粗餾塔的中部。所述的粗餾塔的重組份出門與精餾單元裝置中的精餾塔的中部入口連接，精餾塔的底部 出口與純化單元裝置中的純化塔的中部入口連接，純化塔的底部出口有N-甲基吡咯烷酮成品 接受貯罐連接。重組份經精餾塔和純化塔進一步提高回收溶劑NMP的純度和降低其中的微 量水量後，送入N-甲基吡咯烷酮(NMP)產品接受貯罐，用於聚合工序。所述的粗餾塔、精餾塔和純化塔的塔頂輕組份水出口各自與三個冷凝器連接，三個冷凝 器的出口分別與所述的粗餾塔、精餾塔、純化塔的塔頂連接。粗餾塔、精餾塔及純化塔的塔 頂輕組份^C經冷凝器冷凝後循環應用於洗滌PPTA聚合體。本實用新型溶劑回收裝置的特點是採用脫鹽、粗餾、精餾、純化四個單元裝置將從中 和液貯罐出來的主要成分為N-甲基吡咯烷酮、氯化鈣和水的混合溶液中的NMP進行高品質、 高效能的屈收利用。即PPTA聚合體洗滌液經中和後的中和液，首先經過兩級薄膜蒸發器脫 鹽；溶劑NMP和水以混合氣態直接進入粗餾塔進行粗蒸餾；脫去大部份水的NMP進入精餾 塔以進一步提高NMP的純度；高純度的NMP再經過純化處進一步降低NMP中的微量水分。 最終得到完全符合PPTA聚合要求的NMP，且回收率達到96%以上。與現有技術相比，本實用新型的有益效果體現在1. PPTA聚合用溶劑回收裝置連續化程度高；2. 脫水、脫鹽採用兩級薄膜蒸發器一步完成，且NMP和水以混合氣體的形式從薄膜蒸 發器的汽化口直接進入粗餾塔的中部，避免了NMP和水的冷凝再汽化過程，大大降 低了能耗；3. NMP的回收率高，達到96%以上；4. 回收得到的溶劑NMP產品質量高，純度高於99.5%，含水量低於100ppm，完全符合PPTA聚合的要求。

圖1本實用新型聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置示意圖。圖中中和液貯罐i、第I級薄膜蒸發器2、第II級薄膜蒸發器3、高濃氯化鈣接受器4、氯化鈣接受器5、粗餾塔6、精餾塔7、純化塔8、 N-甲基吡咯烷酮成品接受罐9、冷凝器IO、流量計ll、視鏡12、節流閥13、輸送泵14、頂部汽化口 15。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型作進一步詳細闡述。 參見圖1， 一種聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置，由脫鹽、粗餾、精餾、純化四個單元裝置通過管道連接構成；從中和液貯罐l出來的主要成分為N-甲基吡咯烷酮、氯化鈣和水的混合溶液，依次通過脫鹽、粗餾、精餾、純化四個單元裝置實現N-甲基吡咯烷酮的回收。脫鹽單元裝置由第I 、 II級薄膜蒸發器2、 3和高濃氯化鈣接受器4及相關的節流閥13、 流量計11和管道相互連接組成；第II級薄膜蒸發器3帶有強制刮板，中和液貯罐1的出口通 過節流閥13、流量計li及管道與第I級薄膜蒸發器2的入口連接，第I級薄膜蒸發器2的 重組份出口通過視鏡12、節流閥13及管道與高濃氯化鈣接受器4的入口連接，高濃氯化鈣 接受器4的出口通過輸送泵14及管道與帶有強制刮板的第II級薄膜蒸發器3的入口連接，第 II級薄膜蒸發器3的重組份出口與氯化鈣接受器5連接。第I級薄膜蒸發器2和第II級薄膜蒸發器3的頂部氣化口 15直接連接粗餾單元裝置中 的粗餾塔6中部入口。粗餾塔6的重組份出口與精餾單元裝置中的精餾塔7的中部入口連接，精餾塔7的底部 出口與純化單元裝置中的純化塔8的中部入口連接，純化塔8的底部出口有N-甲基吡咯垸酮 成品接受貯罐9連接。粗餾塔6、精餾塔7和純化塔8的塔頂輕組份水出口各自與三個冷凝器10連接，三個 冷凝器10的出口分別與所述的粗餾塔6、精餾塔7、純化塔8的塔頂連接。實施例1含18%NMP、 3% CaCl2的中和水洗液，從中和液貯罐1中以50kg/hr的流速進入第I級 薄膜蒸發器2，控制第I級薄膜蒸發器2絕對壓強為1.0 L5KPa，溫度為100 120°C，大部份NMP和水汽化後直接進入粗餾塔6中部，第I級薄膜蒸發器2的重組份進入第II級薄膜蒸發 器3，控制第II級薄膜蒸發器3絕對壓強為0.5~1.0Pa，溫度為15(M8(TC，第II級薄膜蒸發 器3輕組份也以氣態進入粗餾塔6中部，控制粗餾塔6內絕對壓強為L0 2.0Pa，溫度為70~130 °C,去除溶劑中絕大部份水後，進入精餾塔7脫去NMP中的少量水量，提高NMP的純度，控 制精餾塔7塔內絕對壓強為L0 1.5Pa，溫度為70~130°C，再經過純化塔8進一步降低畫P 中的微量水分含量後，進入最終N-甲基吡咯垸酮成品接受罐9中，接收NMP的流量為8.7kg/hr， 即NMP的回收率達96.7%,測得NMP純度為99.9%,水分含量為56 ppm。用回收的NMP 進行連續低溫溶液縮聚反應製備PPTA，製得PPTA的平均相對比濃對數粘度為6.3dl/g，完全 符合PPTA的紡絲要求。實施例2含18%NMP、 3% CaCl2的中和水洗液，從中和液貯罐1中以40kg/hr的流速進入第I級 薄膜蒸發器2，控制第I級薄膜蒸發器2絕對壓強為1.0 1.5KPa，溫度為100~12(TC,大部份 NMP和水汽化後直接進入粗餾塔6中部，第I級薄膜蒸發器2的重組份進入第n級薄膜蒸發 器3，控制第II級薄膜蒸發器3絕對壓強為0.5 1.0Pa，溫度為15(M8(TC，第II級薄膜蒸發 器3的輕組份也以氣態進入粗餾塔6中部，控制粗餾塔6內絕對壓強為L0 2.0Pa，溫度為 70~130°C，去除溶劑中絕大部份水後，進入精餾塔7脫去NMP中的少量水量，提高NMP的純 度，控制精餾塔7塔內絕對壓強為1.0 1.5Pa，溫度為70 13(TC，再經過純化塔8進一步降低 NMP中的微量水分含量後，進入最終N-甲基吡咯烷酮成品接受罐9中，接收NMP的流量為 6.99kg/hr,即NMP的回收率達97.1%，測得NMP純度為99.9%，水分含量為28ppm。用回 收的NMP進行連續低溫溶液縮聚反應製備PPTA，製得PPTA的平均相對比濃對數粘度為 6.9dl/g，完全符合PPTA的紡絲要求。實施例3含18%NMP、 3% CaCb的中和水洗液，從中和液貯罐1中以55kg/hr的流速進入第I級薄膜蒸發器2，控制第I級薄膜蒸發器2絕對壓強為1.(M.5KPa，溫度為10(M2(TC，大部份NMP和水汽化後直接進入粗餾塔6中部，粗餾塔6的重組份進入第II級薄膜蒸發器3，控制第II級薄膜蒸發器3絕對壓強為0.5 1.0Pa，溫度為150~180°C，第II級薄膜蒸發器3的輕組份也以氣態進入粗餾塔6中部，控制粗餾塔6內絕對壓強為1.0 2.0Pa，溫度為70 130'C，去除溶劑中絕大部份水後，進入精餾塔7脫去NMP中的少量水量，提高剛P的純度，控制精餾-塔7塔內絶對壓強為1.0~1.5Pa，溫度為70 130°C，再經過純化塔8進一步降低NMP中的微量水分含量後，進入最終N-甲基吡咯烷酮成品接受罐9中，接收NMP的流量為9.53kg/hr，即 NMP的回收率達96.3%，測得NMP純度為99.9%,水分含量為54 ppm。用回收的NMP進 行連續低溫溶液縮聚反應製備PPTA，製得PPTA的相對比濃對數粘度為6.5dl/g，完全符合 PPTA的紡絲要求。
權利要求1. 一種聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置，其特徵在於，所述的溶劑回收裝置由脫鹽、粗餾、精餾、純化四個單元裝置通過管道連接構成；從中和液貯罐(1)出來的主要成分為N-甲基吡咯烷酮、氯化鈣和水的混合溶液，依次通過脫鹽、粗餾、精餾、純化四個單元裝置實現N-甲基吡咯烷酮的回收。
2. 根據權利要求1所述的聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置，其特徵在於， 所述的脫鹽單元裝置由第I 、 II級薄膜蒸發器(2)、 (3)和高濃氯化鈣接受器(4)及相關的 節流閥(13)、流量計(11)和管道相互連接組成；所述的第II級薄膜蒸發器(3)帶有強制 刮板，所述的中和液貯罐(1)的出口通過節流閥(13)、流量計(11)及管道與所述的第I 級薄膜蒸發器(2)的入口連接，所述的第I級薄膜蒸發器(2)的重組份出口通過視鏡(12)、 節流閥(13)及管道與高濃氯化鈣接受器(4)的入口連接，高濃氯化鈣接受器(4)的出口 通過輸送泵(14)及管道與帶有強制刮板的第II級薄膜蒸發器(3)的入口連接，所述的第II 級薄膜蒸發器(3)的重組份出口與氯化鈣接受器(5)連接。
3. 根據權利要求1或2所述的聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置，其特徵在 於，所述的第I級薄膜蒸發器(2)和第II級薄膜蒸發器(3)的頂部氣化口 (15)直接連接 粗餾單元裝置中的粗餾塔(6)中部入口。
4. 根據權利要求3所述的聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置，其特徵在於， 所述的粗餾塔(6)的重組份出口與精餾單元裝置中的精餾塔(7)的中部入口連接，精餾塔(7)的底部出口與純化單元裝置中的純化塔(8)的中部入口連接，純化塔(8)的底部出口 有N-甲基吡咯烷酮成品接受貯罐(9)連接。
5. 根據權利要求4所述的聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置，其特徵在於， 所述的粗餾塔(6)、精餾塔(7)和純化塔(8)的塔頂輕組份水出口各自與三個冷凝器(10) 連接，三個冷凝器(10)的出口分別與所述的粗餾塔(6)、精餾塔(7)、純化塔(8)的塔頂 連接。
專利摘要一種聚對苯二甲醯對苯二胺聚合用溶劑回收裝置，由脫鹽、粗餾、精餾、純化四個單元裝置構成脫鹽單元裝置由第I、II級薄膜蒸發器(2)、(3)和高濃氯化鈣接受器(4)及相關的節流閥(13)、流量計(11)和管道組成；第I級薄膜蒸發器(2)第II級薄膜蒸發器(3)頂部氣化口(15)直接連接粗餾塔(6)中部入口，重組份再分別經精餾塔(7)和純化塔(8)進一步提高回收溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)的純度和降低其中的微量水量後，送入N-甲基吡咯烷酮成品接受貯罐(9)，而粗餾塔(6)、精餾塔(7)及純化塔(8)的塔頂輕組份水經冷凝器(10)冷凝後循環應用於洗滌PPTA聚合體。本實用新型連續化程度高，能耗低，回收率高且回收的NMP品質高，完全符合PPTA聚合的苛刻要求。
文檔編號C08J11/02GK201089749SQ200720068970
公開日2008年7月23日 申請日期2007年4月16日 優先權日2007年4月16日
發明者劉兆峰, 盛 葉, 周助勝, 尤秀蘭, 曹煜彤 申請人:常熟市貝斯特皮革有限公司;上海艾麥達化纖科技有限公司