從材料混合物中分離揮發性物質的方法和製備聚芳硫醚的設備的製作方法
2023-10-08 03:03:24 2
從材料混合物中分離揮發性物質的方法和製備聚芳硫醚的設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種從材料混合物中分離揮發性物質，特別是碘、二碘化芳香族化合物和/或由它們組成的混合物的方法，所述材料混合物包含上述化合物。此外，本發明還涉及一種製備聚芳硫醚的設備，藉助所述設備可從聚合產物中除去揮發性物質，特別是碘和二碘化芳香族化合物。
【專利說明】從材料混合物中分離揮發性物質的方法和製備聚芳硫醚的 設備
[0001] 本發明涉及一種從材料混合物中分離揮發性物質，特別是碘、二碘化芳香族化合 物和/或由其組成的混合物的方法，所述材料混合物包含上述化合物。此外本發明還涉及 一種製備聚芳硫醚的設備，藉助所述設備可從聚合產物中除去揮發性物質，特別是碘和二 碘化芳香族化合物。
[0002] 在縮聚過程中的化學反應期間會產生至少一種反應產物，必須將其從過程中分 離，以便有可能合成大分子。
[0003] 但反應產物由於"平衡原因"幾乎總是與至少另一種物質混合在一起，該物質通常 是蒸汽態並且可作為單體或原料參與大分子的合成，並因此應儘可能快地使其回流到過程 中去。
[0004] 已知的方法例如有聚酯縮聚法，這些方法藉助"傳統"方式，如精餾、反滲透、滲透 蒸發等，將反應產物，如水或甲醇和/或THF從過程中分離。
[0005] 用於藉助P-DIB和元素硫來製造 PPS (聚苯硫醚）或PAS (聚芳硫醚）的化學組分 或過程參數示例性地在以下專利中進行了描述：
[0006] · US 4786713 (共聚芳基-硫醚-二硫化物）
[0007] · US 2009/0203872 (聚芳硫醚的製備過程）
[0008] · US 2010/0105845 (具有極佳的光度的聚芳硫醚樹脂的製備方法和 [0009] 聚芳硫醚樹脂）
[0010] · US 4746758 (製備碘化芳香族化合物的過程）
[0011] 上述專利描述了製造聚苯醚硫或聚芳硫醚的化學組分。
[0012] 早在1988年，在專利US 4786713中就描述了一種由元素硫和二碘化苯合成聚合 物PAS的方法以及過程參數。
[0013] 在1988年的專利US 4786713中描述了通過熱惰性氣體或真空從固化的最終產物 中分離腐蝕性的碘，而在SKC的專利中是通過化學過程快要結束時加入封端添加劑來捕獲 碘，以減少最終產物中的碘含量。在這裡應實現的是，在最終產物中的碘含量少於lOOOppm， 以減少或防止最終產物造成的後續腐蝕。
[0014] 過程中出現的物質，例如碘和p-DIB(對二碘化苯）相當昂貴，從而使得有效地分 離上述組分並特別是將P-DIB直接回流到縮聚過程對成本效益來說非常重要且必須減少 物質損耗。因此有效的是，儘量將P-DIB全部直接回流到過程中並儘量無損失地排出昂貴 且危害環境的碘以進行後續處理。被排出的碘主要以另一種稱為"轉移碘"的方法"轉換" 成聚合物法所必需的P-DIB。
[0015] 來自縮聚過程的含碘混合氣體（其在低於碘的三相點氣壓的情況下被提取出來） 僅僅能凝華。由於這個原因"一般"的過程單元，如精餾、全蒸發等等在此處不再適用。
[0016] 此外特別困難的是，碘特別是在高純度時具有極強的腐蝕性且相應的反應器和其 它裝備需要特別昂貴的材料。
[0017] 當物質特別具有腐蝕性時，例如碘就是這種情況，必須使用非常昂貴的材料，例如 哈氏合金和其他材料。
[0018] 由於碘和p-DIB的混合物在1毫巴數量級的絕對壓力的真空下會發生凝華，因此 要求和真空密封非常高並且需要特殊的過程組件和措施。
[0019] 此外有問題的是，在低於一定的壓力和溫度以及待凝華物質過冷時，根據裝置的 操作方式和類型以不同的形式和改進方式進行分離。所述結構可能具有相當高的密度或者 具有非常低的密度，這會大大影響傳熱並因此影響熱交換器面積。在這裡，為了減少凝華器 中的接觸面積，在特別的操作方式尤其是凝華中，溫度很重要。
[0020] 因此，本發明的任務的出發點在於提出一種方法，該方法在聚芳硫醚製備時能有 效地分離生成的副產物，例如碘，以及未反應的反應物。本發明的任務還在於提出一種設 備，該設備可有效地從聚合物熔體或預聚物熔體中分離前述物質。
[0021] 此任務通過權利要求1所述特徵的方法，通過具有權利要求9所述特徵的設備得 以實現。同時相應的獨立權利要求對有利的改進形式進行了描述。
[0022] 因此，根據本發明提供了一種方法，其用於從含有碘和/或至少一種根據通式II 表示的二碘化芳香族化合物的材料混合物中分離碘、至少一種根據通式II表示的二碘化 芳香族化合物和/或其混合物，
[0023] -A-
[0024] 式 II
[0025] 其中A為二價芳族基，其中
[0026] a)在等於或大於碘的三相點的壓力下將碘、至少一種根據通式II表示的二碘化 芳香族化合物和/或由它們組成的混合物的第一部分分離，
[0027] b)在小於碘的三相點的壓力下將碘，根據通式II表示的二碘化芳香族化合物和/ 或由它們組成的混合物的第二部分分離，
[0028] 其中在兩個步驟a)和b)中材料混合物分別具有以下溫度，即在所述溫度下至少 碘在上述壓力下以氣態形式存在。
[0029] 因而，以本發明為基礎的方法的研宄對象不僅有縮聚過程自身，而且特別有附屬 於該過程的方法階段，該方法階段涉及對反應產物和還可以使用的反應物（其因為平衡的 原因從主過程，例如縮聚中以蒸汽形式逃逸出來）進行進一步處理、排出和/或回流。
[0030] 因此物質被分離出來，所述物質例如在縮聚過程時產生或未發生反應，在所述過 程中將元素硫和例如P-DIB (對二碘化苯）合成大分子。在這過程中會產生反應產物（例 如主要是碘），其與可能存在的反應物（例如P-DIB) -起以氣態形式在不同的壓力和溫度 下離開各過程階段並被分離出來。
[0031] 在依次進行的過程階段以及後續的進一步反應，其中壓力下降但溫度上升，所述 物質以不同的組合和量出現在縮聚過程的不同位置。
[0032] 過程單元會對排出的反應產物進行處理，所述反應產物可與所使用的材料中的至 少一種混合，而且單元必須儘量純地將還"能進行反應的"物質又重新引回到過程中並將不 再需要用於合成大分子的物質儘可能很大程度地從過程中排出來。
[0033] 此外，本發明還提供一種設備，該設備會合成大分子且同時處理縮聚過程中產生 的碘/P-DIB-氣流，其在常壓、中壓或非常低的壓力下，即例如在1毫巴或更小的真空中時， 從縮聚階段被排出。
[0034] 只有特殊的方法流程或對應的設備（其以新穎的方式來處理各種氣流）才有可能 經濟有效地操作較大的且特別是連續的設備。
[0035] 因此根據本發明提出的是，在縮聚過程中將二碘化芳香族化合物與碘縮聚成相應 的聚芳硫醚，而且在處理器的至少兩個不同位置產生的碘或被用作反應物的、有可能未發 生反應的二碘化芳香族化合物從相應的聚合物流或預聚物流中分離出來。如果除了未發生 反應的反應物（二碘化芳香族化合物）外同時還存在碘的話，則根據所述方法也可能的是， 將由碘和二碘化芳香族化合物構成的混合物從相應的聚合物流或預聚物流中分離出來。
[0036] 在本發明中重要的是，所述分離在預聚物流或聚合物流的至少兩個不同位置進 行。其中，在第一位置存在以下方法條件，在該方法條件下至少壓力在碘的三相點或比三相 點高，也就是說壓力優選多126毫巴（絕對壓力）；同時材料混合物的溫度足夠高（上述物 質應該從該材料混合物中分離出來），從而使得至少碘是氣態的。
[0037] 在另一位置實現碘或二碘化芳香族化合物和/或由其組成的混合物的進一步提 取，其中存在以下條件，即至少壓力低於主要在碘的三相點的壓力，也就是說壓力優選〈126 毫巴（絕對壓力），其中應該從中分離出所述物質的材料混合物，其具有足夠高的溫度，從 而使得至少碘在上述壓力條件下以氣態存在。
[0038] 但是同樣可能且本發明附帶包含的是，所提到的分離階段，即先前所提到條件的 第一部分或第二部分的分離是重複進行的，也就是說對上述物質進行多次分離，即在多個 地方依次進行分離，所述分離是在關於分離第一部分所描述的壓力條件下進行的；此外還 有可能在關於分離第二部分所描述的壓力條件下多次分離上述物質。
[0039] 令人驚訝的是表明了這一點，即用本發明所述方法有可能非常有效地將碘、根據 式II所表示的二碘化芳香族化合物或由其組成的混合物從材料混合物中分離出來，從而 使得所述材料混合物幾乎可完全地或全部地（即低於檢測極限）相對於碘或二碘化芳香族 化合物被分離出來。同時還表明了，根據本發明的方法對碘或二碘化芳香族化合物而言可 得到高的回收率。
[0040] 在一個優選的實施方式中，從其分離出碘、根據通式II所表示的二碘化芳香族化 合物或由其組成的混合物的材料混合物包含有聚芳硫醚，其具有至少一種根據通式I所表 示的重複單元，
【權利要求】
1. 一種用於從含有碘和/或至少一種根據通式II表示的二碘化芳香族化合物的材料 混合物中分離碘、至少一種根據通式π表示的二碘化芳香族化合物和/或其混合物的方 法， I-A-I通式II 其中A為二價芳族基，其特徵在於 a) 在等於或大於碘的三相點的壓力下將碘、所述至少一種根據通式II表示的二碘化 芳香族化合物和/或其混合物的第一部分分離，以及 b) 在小於碘的三相點的壓力下將碘、根據通式II表示的二碘化芳香族化合物和/或其 混合物的第二部分分離， 其中在兩個步驟a)和b)中所述材料混合物分別具有以下溫度，即在所述溫度下至少 碘在上述壓力下以氣態形式存在。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述材料混合物包含有聚芳硫醚和/或包含 有其預聚物，所述聚芳硫醚具有至少一種根據通式I表示的重複單元， 其中A為二價芳族基。
3. 如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於，通過縮聚反應進行所述分離， 在所述縮聚反應中，用硫化劑將根據通式II表示的化合物轉變成根據通式I表示的聚芳硫 醚。
4. 如前一權利要求所述的方法，其特徵在於，所述縮聚分兩個階段進行，其中 a) 在第一階段中，根據通式II表示的化合物與硫化劑反應並通過縮聚製備根據通式I 表示的聚芳硫醚的預聚物，以及 b) 在緊接第一階段後的第二階段中，實施所述預聚物的縮聚。 其中從第一階段的分離是在多126毫巴的壓力（絕對壓力）下進行，並且從第二階段 的分離是在〈126毫巴的壓力（絕對壓力）下進行。
5. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於 a) 將第一被分離的部分引入蒸餾和/或冷凝階段並使碘液化，以及 b) 將第二部分引入凝華階段並使碘凝華。
6. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述第一部分的分離的條件是 a) 所述材料混合物的溫度為250到320 °C，優選260到285 °C，和/或 b) 壓力彡126到1200毫巴（絕對壓力），優選彡126到500毫巴（絕對壓力），特別為 130到335毫巴（絕對壓力）。
7. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述第二部分的分離的條件是 a) 所述材料混合物的溫度為285到320 °C，優選290到300 °C，和/或 b) 壓力為0.01到〈126毫巴（絕對壓力），優選0· 1到50毫巴，特別為0.2到10毫巴 (絕對壓力）。
8. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於， a) 所述二價芳族基A選自包括鄰苯基、間苯基或對苯基；聯苯基，特別是p-p' -聯苯 基；二苯醚，特別是P-P' -二苯醚；萘基和/或二苯甲酮基組成的組，和/或 b) 所述硫化劑選自包括硫和/或鹼金屬硫化物的組。
9. 一種製備聚芳硫醚的設備，所述聚芳硫醚包含至少一種根據通式I表示的重複單 元，
其中A為二價芳族基，所述製備是通過用硫化劑來使根據通式II表示的二碘化芳香族 化合物縮聚， I-A-I 通式II 所述設備包括 a) 預縮合階段，其包括攪拌釜（10)或由多個攪拌釜串聯組成的攪拌釜級聯，其中所述 攪拌釜（10)或攪拌釜級聯的第一攪拌釜具有至少一種用於添加反應物（11、12)的可輸入 裝置，以及具有用於預聚物的出口，以及連接在下遊的所述攪拌釜或攪拌釜級聯； b) 縮聚階段，其包括至少一個縮聚反應器（20)或由多個串聯的縮聚反應器（20a、20b) 組成的級聯，其中所述縮聚反應器（20)或由多個縮聚反應器（20a、20b)組成的級聯的第一 縮聚反應器（20a)具有用於第一階段得到的預聚物的可輸入裝置並且還具有用於縮聚物 的可輸出裝置（22)， 其中預縮合階段通過產物管線（13)與縮聚階段連接，其特徵在於 所述攪拌釜或攪拌釜級聯的至少一個攪拌釜具有至少一種用於氣態副產物和/或未 發生反應的反應物，特別是碘和/或根據通式II表示的化合物的可排出裝置（101)，並且 所述縮聚反應器（20)或由多個串聯的縮聚反應器（20a、20b)組成的級聯的至少一個 縮聚反應器（20a、20b)具有至少一種用於氣態副產物和/或未發生反應的反應物，特別是 碘和/或根據通式Π表示的化合物的可排出裝置（201、201'、201a、201b)。
10. 如前一權利要求所述的設備，其特徵在於，所述至少一個可排出裝置（101)通向冷 凝設備和/或蒸餾塔（102)以便通過蒸餾來分離氣態的副產物和/或未發生反應的反應 物。
11. 如前一權利要求所述的設備，其特徵在於，所述蒸餾塔（102)具有回流（15)，其用 於將未發生反應的反應物分別回流到攪拌釜中或回流到攪拌釜級聯的第一攪拌釜中。
12. 如前面兩項權利要求中的其中一項所述的設備，其特徵在於，所述蒸餾塔（102)在 頭側具有排出口，所述排出口通過進料管（103)與至少一個冷凝器（104)或凝華器相連。
13. 如權利要求9至12中任一項所述的設備，其特徵在於，至少一種可排出裝置（201、 201'、201a、201b)通向至少一個凝華器（202、202a、202b)。
14. 如前一權利要求所述的設備，其特徵在於，所述至少一個蒸餾塔（206)連接到所述 至少一個凝華器（202、202a、202b)的下遊，所述蒸餾塔通過管線（205)與所述至少一個凝 華器（202、202a、202b)相連，並且具有在頭側的排出口（207)和在底部側的排出口（208)。
15. 如前一權利要求所述的設備，其特徵在於，所述在頭側的排出口（208) a) 通向所述冷凝器（104)或所述凝華器中，或 b) 與源於所述冷凝器（104)的產物流（105)合併（209)。
16.如權利要求9至14中任一項所述的設備，其特徵在於，其包括用於生成真空（30) 的裝置，所述用於生成真空（30)的裝置 a) 通過至少一根連接線（32、32a、32b)與所述至少一個凝華器（202、202a、202b)相連， 和/或 b) 通過至少一根連接線（33)與所述至少一個冷凝器（104)或所述凝華器相連。
【文檔編號】C08G75/02GK104470973SQ201380035015
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年4月29日 優先權日:2012年4月30日
【發明者】克利福德·謝弗斯庫帕, 託馬斯·希勒, 西奧多·于爾根斯, 安德烈·舒曼, 拉斯·吉爾世澤維斯基 申請人:伍德茵芬達菲瑟有限公司