CN102443122B

CN102443122B - 一种聚醚醚酮精制的生产方法

Info

Publication number: CN102443122B
Application number: CN 201110300749
Authority: CN
Inventors: 王树江; 尹丽; 石秀敏; 王元瑞; 刘桂英; 乔迁
Original assignee: Changchun University of Technology
Current assignee: Changchun University of Technology
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN102443122A

Abstract

一种聚醚醚酮精制的生产方法，属于精细化学工程方面的技术领域。针对现行工艺过程分散，使用设备较多、处理时间较长等弊端，将多台设备分散进行的生产过程集合到一台设备中，然后分步进行生产，也就是在一个设备中先进行丙酮浸取，再进行水洗，最后进行干燥。在设计丙酮洗时，避开物料过多粉化的问题，加强生产的连续性，使丙酮得到及时蒸发。水洗中为节约用水加设一套装置，使大部分水分排出，然后利用转筒转动，通入干净的过热空气，进行气流干燥，物料水分含量达到0.02％以下。设备整体投资少，厂房占用面积小；生产周期短，效率高；操作人员少，便于管理，生产效益高。是一种能耗低，可推广的新型精制方法。

Description

一种聚醚醚酮精制的生产方法

技术领域

本发明属于精细化学工程方面的技术领域，特别是涉及到一种关于生产聚醚醚酮的精致方法。

背景技术

聚醚醚酮最早是ICI公司以二苯砜为溶剂，4、4-二氟二苯酮和对苯二酚为原料，在碳酸钾存在下经亲核取代缩合反应合成的，以后国内外相继研发出多种、系列性醚酮。产物的共同特点是反应结束后，产物、溶剂、副产物等掺杂在一起，常温下形成固体混合物，产物中主要反应物4、4-二氟二苯酮和对苯二酚全部参与反应。通常将混合固体粉碎，用有机溶剂浸出聚合反应时的溶剂二苯砜，用水浸出副产物氟盐及原料碳酸钾等，再经干燥得纯聚醚醚酮。此过程通常又称为聚醚醚酮精制。

聚合反应溶剂二苯砜浸出时采用乙醇、丙酮溶剂，从能耗角度考虑丙酮优于乙醇。文献及现行工艺采用以下几种工艺。图4为脂肪提取工艺，图5为抽提工艺，图6为蒸煮工艺，图7为循环工艺。

脂肪提取式工艺是将含二苯砜的聚醚醚酮物料气流输送到反应釜R1中，从储罐向浸取釜R1中泵送丙酮，使丙酮溶液刚好淹没釜内物料。5分钟后，打开R1釜底放液阀及釜上部压缩空气调节阀，将R1中丙酮溶液全部压入R2中，关闭R1放料阀及压缩空气调节阀，打开R1的放空阀，使R1中压力降为常压。向R2夹套内通入蒸汽、加热、其中蒸馏流出蒸汽进入R1釜上部冷凝器，冷凝液流回R1内。注意检测R2溶液中二苯砜浓度，不要达到饱和状态，以防二苯砜在R2中结晶。当R2中二苯砜接近饱和时，将釜内溶液放到干燥器中，经刮片干燥得到二苯砜。R1内液位由于有部分丙酮溶液被放出导致液量不够，可以向R1中适当补充。丙酮溶液在R1内再次保持5分钟，打开R1釜底放液阀及釜上部压缩空气调节阀，将R1中丙酮溶液全部压入R2中，重复操作，直至R1中丙酮溶液的二苯砜含量达到要求为止。

抽提工艺是将含二苯砜的聚醚醚酮物料气流输送到反应釜R1中，及时从C储罐向R1中泵送丙酮。打开R1蒸汽进口阀加热，控制温度为40℃。打开R1釜底放料阀，调节泵入丙酮流量，控制釜内液位高度。R1流出物进入R2后，待R2中液位达到一定高度后，向R2内通蒸汽、加热、蒸馏，流出的丙酮直接放入R1中，并维持两个釜的液位在一定高度。为防止二苯砜结晶于R2中，实际设计中，R2体积较大。当R1溶液中二苯砜浓度达到处理要求时，R1停止加热，并将其中的液体分批的全部放入R2中蒸馏，馏出液放入储罐C中。当R2中溶液接近饱和时，溶液放到干燥器中干燥，回收二苯砜。

蒸煮工艺是将含二苯砜的聚醚醚酮物料气流输送到反应釜R中，及时从C1储罐向R中泵送丙酮，并及时开动R搅拌桨。打开R蒸汽进口阀加热，控制温度为40℃.以后时间一直蒸煮，直到釜内溶液中二苯砜达到一定浓度后，一次性全部放出釜内溶液，然后，重新泵入新鲜丙酮浸取。经多次重复处理，直至溶液中二苯砜含量达到处理要求。

循环工艺是将含二苯砜的聚醚醚酮物料气流输送到反应釜R1中，及时从A储罐向R1中泵送丙酮，并及时开动R1搅拌桨，防止物料结块，搅拌桨转动不起来。打开R1蒸汽进口阀加热，控制温度为40℃.打开R1釜底放料阀，调节泵入R1丙酮流量，控制釜内液位高度。处理一段时间后，将R1中溶液全部压入R2。向R2内通蒸汽、加热、蒸馏，流出的丙酮放入A储罐。注意检测R2溶液中二苯砜浓度，不要达到饱和状态，以防二苯砜在R2中结晶。当R2中二苯砜接近饱和时，将釜内溶液放到干燥器中，经刮片干燥得到二苯砜。由于前几次处理溶液中二苯砜浓度较高，直接进行蒸馏。后期浸取液中二苯砜浓度极低，为节约能量，浸取液不经蒸馏直接依次放入B-F罐中，作为下一批物料的前几次处理液。

循环工艺由于浸取次数多，工艺中要安排8个以上丙酮混合液储罐。并且相对能耗较高。蒸煮工艺过程与循环工艺接近，但由于传质因素，此工艺效率要低于循环工艺。抽提工艺依靠系统内物料循环，节约能量，节约时间，过程简单，丙酮用量少。相比之下，改进脂肪提取式工艺是最佳工艺，但设计时需要注意浸取釜结构调整。

水浸取过程也常称为水洗。一种工艺就是在慢速间歇搅拌下用水煮，煮到一定程度将水放出，然后添加新鲜水，直至将氟盐等水溶性物质洗净。另一种工艺是考虑搅拌会使物料粉化，采用循环水流动的形式加强传质过程，即在洗釜底部加设出水口，同时加过滤装置，反应釜的内部上端设有进水分布管，水经循环泵从洗釜上部打入，下部流出，循环进行。

经过丙酮浸出二苯砜、水洗出氟盐等之后，聚醚醚酮产物再经离心分离除去其中浸含的大部分水分，经双锥干燥器真空干燥，最后得到纯物料。此种形式的干燥，由于系统内温度较高，富含水蒸气，降温放料时，水分重新回到物料表面，检测时水分增加较大，达到干燥要求耗时较长。

以上工艺存在许多问题，最主要的是工艺过程复杂，每一个过程需要多台设备，并且每一个过程都相互独立，设备制造费用高，占地面积大。生产中一个操作过程还需与另一个过程衔接，物料转移过程中耗时较多，影响生产进度。同时，实际生产中前后工序、包装等又有特殊要求，如产品颗粒形状、几何尺寸等，不允许在浸取过程中发生较大变化。每次处理物料有一定数量，要求尽量慢速搅拌或不搅拌，以防物料粉化。

针对聚醚醚酮精制现行工艺及设备存在的诸多问题，结合具体生产要求，经过长时间实验研究，我们设计了一种新的生产工艺及设备并付诸于生产过程，使生产效率得到极大提高。

发明内容

针对现行工艺过程分散，使用设备较多、处理时间较长等弊端，将多台设备分散进行的生产过程集合到一台设备中，然后分步进行生产，也就是在一个设备中先进行丙酮浸取，再进行水洗，最后进行干燥。

一种聚醚醚酮精制的生产方法，其特征是：步骤一，将待精制物料经卸料口真空抽入精制器JZ101中，并由液体放净口向精制器JZ101中注入丙酮，同时启动电机、减速机，向加热蒸汽夹套通入蒸汽，将物料加热到40℃，30分钟后，将精制器JZ101中的丙酮通过软连接的丙酮蒸发釜管线送入蒸发釜，再将新鲜丙酮注入精制器JZ101中，重复以上过程，直至丙酮溶液中二苯砜含量达到≤10PPm，达到要求丙酮洗结束；

步骤二，打开纯水进水调节阀向精制器JZ101中充水至其体积的1/3，同时加大流入精制器JZ101加热蒸汽夹套的蒸汽量，控制精制器JZ101中温度不高于80℃，打开旋转电机，10分钟后停止电机，并将精制器JZ101中的水全部压入丙酮回收罐中，采用蒸馏方法回收其中丙酮，重新向精制器JZ101中连续泵水，调节泵水的流量及加热蒸汽夹套的蒸汽量，使精制器JZ101中的料液温度维持在80℃，流出的水经水洗水出口阀，再经冷却器E104冷却，进入水储罐CWC102中，经膜分离设备MD102及电除盐设备EDI102，含F水重新达到当初的纯度，并再次泵入精制器JZ101中，连续操作3-4小时后，检测精制器JZ101出口处F^-浓度，当C_F-≤10ppm时，结束水洗过程，并将精制器JZ101中残余水泵入水储罐CWC102中；

步骤三，进行干燥，打开蒸汽调节阀，将大量蒸汽放入精制器JZ101加热蒸汽夹套中，同时启动真空泵，经空气出气口将精制器JZ101内空气水汽抽走，当精制器JZ101中温度达到100℃时，将过热空气经空气入口引入精制器JZ101中，进入转筒气流干燥阶段，2小时后，从进料口取料检测，当物料中水含量≤0.02％时，停止干燥；

步骤四，取料阶段：将接料车推到取料口下部，打开卸料口，物料直接落入接料车内，物料未放净关上卸料口，起动电机在搅拌头作用下，物料向筒体中间集中，再次打开卸料口，物料流出，重复以上操作直至物料放净。

丙酮浸取结束通入水进行水洗时，先将水加到精制器JZ101体积的1/3处，浸泡30分钟将水放入水与丙酮混合的储液罐中，用精馏塔回收其中丙酮。

有益效果：在设计丙酮洗时，避开因加强传质进行搅拌而造成物料过多粉化的问题，同时加强生产的连续性，使丙酮得到及时蒸发，循环利用减少新鲜丙酮的罐存量。水洗中为节约用水，加设一套膜分离装置及EDI电除盐装置，大大节约用水量，干燥过程中利用加热蒸汽夹套先加热，再抽真空干燥，使大部分水分排出，然后利用转筒转动，通入干净的过热空气，进行气流干燥，使干燥速率得到极大提高，物料水分含量达到0.02％以下。

由于整个生产过程没有物料二次转移，即由丙酮洗釜转移到水洗釜，再由水洗釜转移到干燥设备，节省了由于物料转移而浪费的时间。一般正常生产时物料转移用时不多，但实际生产中总出现物料堵管问题，使整个生产周期加长。

本发明工艺及设备如图1、图2及图3。聚醚醚酮精制设备主要由转筒、外壳及辅助设备电机、阀等构成，结构相对简单。以此设备为核心的工艺过程相对简化，在同样生产能力下，主体浸取釜(丙酮洗、水洗)数量明显减少，占用厂房面积缩小，生产、管理十分方便。本发明的精制设备JZ101与先前的设备运行数据可见表1.

表1二种精制设备及工艺的生产数据对照表(以处理2吨物料计)

项目	原有设备	JZ101精制设备
			精制时间	53h	16.0h
物料水含量	0.07％	0.02％
			二苯砜含量	≤10ppm	≤10ppm
F^-浓度	≤10ppm	≤10ppm
			粉化率	8.7％	2.05％

本发明采用专门设计的转动釜，结合具体工艺，发明一种精制聚醚醚酮的好方法。此方法突出特点为：设备整体投资少，厂房占用面积小；生产周期短，效率高；操作人员少，便于管理，生产效益高。是一种能耗低，可推广的新型精制方法。

附图说明

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1为本发明的聚醚醚酮精制工艺流程图。

图2为本发明的聚醚醚酮精制设备主视图。

图3为本发明的聚醚醚酮精制设备俯视图。

图4为现有技术中的脂肪提取式工艺流程图。

图5为现有技术中的抽提工艺流程图。

图6为现有技术中的蒸煮工艺流程图。

图7为现有技术中的循环工艺流程图。

图中1-设备底盘、2-设备支架、3-加热蒸汽入口、4-空气入口、5-轴、6-机械密封、7-壳体、8-保温层、9-加强条、10-加热蒸汽夹套、11-卸料口、12-液体放净口、13-真空抽气口、14-搅拌头、15-内壳体、16-过滤器、17-转动齿轮、18-联轴器、19-蒸汽冷凝水出口、20-出气口、21-电机。

具体实施方式

主体设备精制器JZ101主要部分为旋转筒体、电机、齿轮传动部分及支架等。旋转筒体分三层：最外层即壳体，外径1800mm，长度3000mm，厚度6mm，Q235碳钢材质。中间层304不锈钢材质，厚度8mm，保温材质硅酸铝压实添充，厚度80mm。内壳体316L不锈钢材质，厚度8mm，外加2条200mm宽加强条，防止抽真空时抽瘪。支架为碳钢，转动轴304不锈钢。电机最大转数为1440转，减速机的减速比为1∶100。

一种聚醚醚酮精制的生产方法，其特征是：步骤一，将待精制物料经卸料口11真空抽入精制器JZ101中，并由液体放净口12向精制器JZ101中注入丙酮，同时启动电机21、减速机，向加热蒸汽夹套10通入蒸汽，将物料加热到40℃，30分钟后，将精制器JZ101中的丙酮通过软连接的丙酮蒸发釜管线送入蒸发釜，再将新鲜丙酮注入精制器JZ101中，重复以上过程，直至丙酮溶液中二苯砜含量≤10PPm，达到要求丙酮洗结束；

步骤二，打开纯水进水调节阀向精制器JZ101中充水至其体积的1/3，同时加大流入精制器JZ101加热蒸汽夹套10的蒸汽量，控制精制器JZ101中温度不高于80℃，打开旋转电机，10分钟后停止电机，并将精制器JZ101中的水全部压入丙酮回收罐中，采用蒸馏方法回收其中丙酮，重新向精制器JZ101中连续泵水，调节泵水的流量及加热蒸汽夹套10的蒸汽量，使精制器JZ101中的料液温度维持在80℃，流出的水经水洗水出口阀，再经冷却器E104冷却，进入水储罐CWC102中，经膜分离设备MD102及电除盐设备EDI102，含F^-水重新达到当初的纯度，并再次泵入精制器JZ101中，连续操作3-4小时后，检测精制器JZ101出口处F^-浓度，当C_F-≤10ppm时，结束水洗过程，并将精制器JZ101中残余水泵入水储罐CWC102中；

步骤三，进行干燥，打开蒸汽调节阀，将大量蒸汽放入精制器JZ101加热蒸汽夹套10中，同时启动真空泵，经空气出气口20将精制器JZ101内空气水汽抽走，当精制器JZ101中温度达到100℃时，将过热空气经空气入口4引入精制器JZ101中，进入转筒气流干燥阶段，2小时后，从进料口取料检测，当物料中水含量≤0.02％时，停止干燥；

步骤四，取料阶段：将接料车推到取料口下部，打开卸料口11，物料直接落入接料车内，物料未放净关上卸料口，起动电机在搅拌头14作用下，物料向筒体中间集中，再次打开卸料口，物料流出，重复以上操作直至物料放净。

设备中设备底盘1、设备支架2是设备稳固的基础，蒸汽冷凝水出口19便于蒸汽冷凝水排出，机械密封6是设备成功的关键小部件，涉及抽真空能否实现，能否漏液的关键。保温层8使热量得到充分利用，过滤器16防止真空干燥时物料被带走。

此设备使用中要特别注意：1、旋转筒转速不能过快，转速保持在(5-7)转/分钟。2、丙酮浸取二苯砜时，压力不能过大，温度不能过高，设备密封要好，以防事故发生。3、丙酮浸取结束通入水进行水洗时，先将水加到精制器JZ101的1/3，切不可加满。浸泡30分钟后，一定将水放入水与丙酮混合液储罐，以便用精馏塔回收其中丙酮，避免丙酮流失。

Claims

1.一种聚醚醚酮精制的生产方法，其特征是：步骤一，将待精制物料经卸料口(11)真空抽入精制器JZ101中，并由液体放净口(12)向精制器JZ 101中注入丙酮，同时启动电机(21)、减速机，向加热蒸汽夹套(10)通入蒸汽，将物料加热到40℃，30分钟后，将精制器JZ101中的丙酮通过软连接的丙酮蒸发釜管线送入蒸发釜，再将新鲜丙酮注入精制器JZ101中，重复以上过程，直至丙酮溶液中二苯砜含量≤10ppm，达到要求丙酮洗结束；

步骤二，打开纯水进水调节阀向精制器JZ101中充水至其体积的1/3，同时加大流入精制器JZ101加热蒸汽夹套(10)的蒸汽量，控制精制器JZ101中温度不高于80℃，打开旋转电机，10分钟后停止电机，并将精制器JZ101中的水全部压入丙酮回收罐中，采用蒸馏方法回收其中丙酮，重新向精制器JZ101中连续泵水，调节泵水的流量及加热蒸汽夹套(10)的蒸汽量，使精制器JZ101中的料液温度维持在80℃，流出的水经水洗水出口阀，再经冷却器E104冷却，进入水储罐CWC102中，经膜分离设备MD102及电除盐设备EDI 102，含F^-水重新达到当初的纯度，并再次泵入精制器JZ101中，连续操作3-4小时后，检测精制器JZ101出口处F^-浓度，当C_F-≤10ppm时，结束水洗过程，并将精制器JZ101中残余水泵入水储罐CWC102中；

步骤三，进行干燥，打开蒸汽调节阀，将大量蒸汽放入精制器JZ101加热蒸汽夹套(10)中，同时启动真空泵，经空气出气口(20)将精制器JZ101内空气水汽抽走，当精制器JZ101中温度达到100℃时，将过热空气经空气入口(4)引入精制器JZ101中，进入转筒气流干燥阶段，2小时后，从进料口取料检测，当物料中水含量≤0.02％时，停止干燥；

步骤四，取料阶段：将接料车推到取料口下部，打开卸料口(11)，物料直接落入接料车内，物料未放净关上卸料口，起动电机在搅拌头(14)作用下，物料向筒体中间集中，再次打开卸料口，物料流出，重复以上操作直至物料放净。

2.根据权利要求1所述的一种聚醚醚酮精制的生产方法，其特征是：丙酮浸取结束通入水进行水洗时，先将水加到精制器JZ101体积的1/3处，浸泡30分钟将水放入水与丙酮混合的储液罐中，用精馏塔回收其中丙酮。