CN102492126A - 一种生产聚酯多元醇的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生产聚酯多元醇的方法及装置，属于多元醇生产技术领域，按照摩尔比(1.1～2.0)∶1.0∶(0.0001～0.0005)配置多元醇类、多元酸(酯)类和醋酸锌、乙二醇锑或钛酸酯类中一种或几种的混合物，采用三级微波或电磁加热，一级将物料由室温逐步升温至110-150度，二级将物料继续升温至180-200度，三级将物料再次升温至200-250度，真空脱水反应物至其酸值小于等于1mgkoh/g获取聚酯多元醇。本发明所要解决的技术问题是提供一种生产聚酯多元醇的方法及装置，能够有效较少热量损耗，节省预热时间，很大程度的提高生产效率。

Description

一种生产聚酯多元醇的方法及装置

技术领域

本发明涉及多元醇生产技术领域，尤其涉及一种生产聚酯多元醇的方法及装置。

背景技术

聚酯是由二元或多元醇和二元或多元酸缩聚而成，在大分子主链上含有酯键

的一大类高聚物的总称。

生产方法主要有：酯交换法、直接酯化法和环氧乙烷法。无论哪种方法其反应温度都需在220～265℃下进行。根据原料反应时间在6～10小时，保温脱水时间在4～8小时，并且都是在存在催化剂的前提下完成。传统的生产工艺都是间歇式生产工艺。生产效率相对低，产品质量相对有差异，且很难实现全程自动控制。

因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提出一种有效措施，以克服现有技术中存在的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产聚酯多元醇的方法及装置，能够有效较少热量损耗，节省预热时间。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生产聚酯多元醇的方法，包括以下步骤：

按照摩尔比(1.1～2.0)∶1.0∶(0.0001～0.0005)配置多元醇类、多元酸(酯)类和醋酸锌、乙二醇锑或钛酸酯类中一种或几种的混合物；

采用三级微波或电磁加热，一级将物料由室温逐步升温至110-150度，二级将物料继续升温至180-200度，三级将物料再次升温至200-250度，真空脱水反应物至其酸值小于等于1mgkoh/g获取聚酯多元醇。

进一步地，所述多元醇类为乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、辛戊二醇、己二醇和山梨醇中的一种或其几种的混合物。

进一步地，所述多元酸(酯)类为多元酸、多元酸酐及其酯类。

进一步地，所述多元酸(酯)类为苯酐、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸及邻苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸二甲酯中的一种或其几种的混合物。

进一步地，所述电磁波的频率为20KHZ～40KHZ。

进一步地，所述微波的频率为300MHz～300GHz。

本发明还公开了一种生产聚酯多元醇的装置，包括：原料储存部分、加热部分和监控中心，所述原料储存部分包括不锈钢材质的原料储罐A和输料管道连接，输料管道中装有流量计L1-L3和电磁阀f1-f3，并与阀门控制柜B连接；加热部分包括三段加热管道1-3，三段加热管线各自有一条物料循环系统，并且加热管道1和加热管道3之间还连接有一条物料循环系统，所述循环系统包括不锈钢材质管道、循环泵G和电磁阀，加热管道2采用螺旋推进装置H、固体料斗E和冷凝装置F，加热管道3配有冷凝装置F和真空装置L，加热装置与加热控制柜C相连接；监控中心，实时对酸值、羟值、粘度和水分进行监测，并根据监测数据与设定数据的比对输出控制信号来调整循环流程和加热温度以及抽真空的时间，直到各指标合格。

进一步地，采用电磁加热时，加热管道1-3为有导磁性材料，为铁、不锈钢、铁铸或有导磁层的耐热玻璃器皿；

采用微波加热时，加热管道1-3为玻璃或聚四氟乙烯管。

综上，本发明提供一种生产聚酯多元醇的方法及装置主要以小分子的醇或酸为原料，通过新工艺来达到连续生产合成大分子多元醇树脂的目的，在新工艺中采用电磁加热或微波加热工艺，根据具体情况在料筒外部包裹一定的隔热保温材料，这样就大大减少热量的损失，提高了热效率，可达95％以上，因此节电效果十分显著，可达30％以上，而且加热速度提高60％，大大节省了预热时间。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式中所述的一种生产聚酯多元醇的方法流程图；

图2是本发明的具体实施方式中所述的一种生产聚酯多元醇的装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1所示一种生产聚酯多元醇的方法，包括：

步骤101，按照摩尔比(1.1～2.0)∶1.0∶(0.0001～0.0005)配置多元醇类、多元酸(酯)类和醋酸锌、乙二醇锑或钛酸酯类中一种或几种的混合物；

步骤102，采用三级微波或电磁加热，一级将物料由室温逐步升温至110-150度，二级将物料继续升温至180-200度，三级将物料再次升温至200-250度；

步骤103，真空脱水反应物至其酸值小于等于1mgkoh/g获取聚酯多元醇。

采用三级微波或电磁加热，一级将物料由室温逐步升温至110-150度，二级将物料继续升温至180-200度，三级将物料再次升温至200-250度。

具体的，所述多元醇类为乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、辛戊二醇、己二醇和山梨醇中的一种或其几种的混合物。

所述多元酸(酯)类为多元酸、多元酸酐及其酯类。

所述多元酸(酯)类为苯酐、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸及邻苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸二甲酯中的一种或其几种的混合物。

其中，所述电磁波的频率为20KHZ～40KHZ。

所述微波的频率为300MHz～300GHz。

本方案中，产品聚酯多元醇是由多元醇，多元酸、多元酸酐及其酯类，和催化剂按照一定的摩尔比合成而得。根据不同的产品，其三者的摩尔比不同。但大体都在(1.1-2.0)∶1.0∶(0.0001-0.0005)，其中的多元醇优先选择乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、辛戊二醇、己二醇和山梨醇等；多元酸、多元酸酐及其酯类优先选择苯酐、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸及邻苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯等；催化剂优先选择醋酸锌、乙二醇锑、钛酸酯类等。设定所要获得聚酯多元醇的技术参数(如：羟值、酸值、水分)用摩尔比计算出每种原料的使用重量比，由阀门控制柜来控制各种物料的加入量。

参见图2，为本发明提供的一种生产聚酯多元醇的装置的示意图，具体包括：原料储存部分、加热部分和监控中心，所述原料储存部分包括不锈钢材质的原料储罐A和输料管道连接，输料管道中装有流量计L1-L3和电磁阀f1-f3，并与阀门控制柜B连接；加热部分包括三段加热管道1-3，三段加热管线各自有一条物料循环系统，并且加热管道1和加热管道3之间还连接有一条物料循环系统，所述循环系统包括不锈钢材质管道、循环泵G和电磁阀，加热管道2采用螺旋推进装置H、固体料斗E和冷凝装置F，加热管道3配有冷凝装置F和真空装置L，加热装置与加热控制柜C相连接；监控中心，实时对酸值、羟值、粘度和水分进行监测，并根据监测数据与设定数据的比对输出控制信号来调整循环流程和加热温度以及抽真空的时间，直到各指标合格。

采用电磁加热时，加热管道1-3为有导磁性材料，为铁、不锈钢、铁铸或有导磁层的耐热玻璃器皿；

采用微波加热时，加热管道1-3为玻璃或聚四氟乙烯管。

补充说明的，附图2中1～A为原料储罐；2～L1-L3为流量计；3～f1-f18为电磁阀；4～加热管道1-3(电磁加热为有导磁性材料，如铁、不锈钢、铁铸及有导磁层的耐热玻璃器皿，微波加热为玻璃或聚四氟乙烯管)；5～E为电磁加热装置或微波加热装置；6～F为冷凝装置；7～E为固体料斗；8～B为阀门控制柜；9～C为加热控制柜(电磁和微波加热控制柜各不相同)；10～L为真空装置；11～D为监测中心；12～K为降温储罐；13～G为循环泵。

在实际的应用中，输料管道外敷石棉保温层，生产聚酯多元醇的装置与计算机联机可实现自动控制。监测中心可实时对酸值、羟值、粘度和水分进行监测，并根据监测数据与设定数据的比对输出控制信号来调整循环流程和控制需要添加的物料，直到各指标合格。储罐位于所有设备的最高点，以期有足够的势能而使物料自然流淌。循环泵为当监测中心为未达到合格的指标而发去指令需某一级重新加工时，为使物料返回到上级所提供动力。

所述螺旋推进装置为加入固体料后物料在完全反应前粘度增大高位势能不足以使物料流动时，提供推力。

根据反应条件设定三级加热的每级加热温度，再根据流量情况设定加热功率，同时有哪个加热区未达到需加热的温度，将开启该加热区的循环加热泵进行加热，达到设计温度时物料自动流入下级加热区，同时新的物料再次流入该加热区。

合成后的聚酯多元醇流经监测中心检测实际数值与设定参数的差别，合格，f17阀门开启，f12、f13、f14、f15、f16阀门关闭，合成后的聚酯多元醇流进降温储罐。不合格f12、f14、f15阀门开启，f16、f17阀门关闭，启动循环泵，开启、关闭上级相关阀门，物料重新循环加工调整。

进一步地，上述装置可广泛应用于采用传统反应釜进行加热生产的工业领域中，具体地，例如氯化石蜡、聚醚多元醇等其他化工原料及产品的生产。针对聚醚多元醇利用该装置生产工艺的介绍为：关闭冷凝装置、固体料斗装置、真空装置，依次加入起始剂、环氧乙烷、环氧丙烷、催化剂等，开启f5、f7、f8、f10、f12、f14、f16，其余阀门关闭，打开电磁\微波加热系统加热到90-120℃温度，控制压力为0.07-0.35MPA，反应到所需分子量的聚醚多元醇，最后打开真空系统脱去小分子物质即可得到所需聚醚多元醇。

同样地，氯化石蜡生产也可以采用所述装置来实现，针对氯化石蜡利用该装置生产工艺的介绍为：关闭固体料斗装置，开启f1、f2、f4、f7及冷凝装置F，其余阀门关闭，将液体石蜡加入到加热管道1和加热管道2中，然后关闭F1、F2阀门，开启氯气进气阀门F3，同时打开f8、f9、f10、f11、f4、f7及冷凝装置，关闭其他阀门，进行氯化反应，产生的氯化氢气体及未反应的氯气在冷凝装置处排出并被吸收，待反应物氯化石蜡相对密度到达1.24时，打开f12，将氯化石蜡放进加热管道3进行真空脱气。酸值小于0.5mgkoh/g后出料从而获取到氯化石蜡，加热管道1和加热管道2将被重新加热液体石蜡进行循环生产。

下面通过实例对本发明的方案做更为具体的介绍：

硬泡聚酯多元醇；羟值：450mgkoh/g～455mgkoh/g，酸值：小于1mgkoh/g，水分小于0.05％。

所使用原料的重量比为：二甘醇30.6％，甘油26.59％，苯酐42.8％，钛酸四异丙酯0.01％。

三种液体料二甘醇、甘油、钛酸四异丙酯按比例流到第一级加热管线，加温至150度流入第二级加热管线，按比例加入苯酐，同时螺旋推进装置工作增加整体物料的流动，继续加热至200度流入第三极加热管线，第三极加热管线继续加热至220度，同时完成脱水、排酸工作。

产品流经监测中心检测羟值、酸值、水分。

合格：f17阀门开启，f12、f13、f14、f15、f16阀门关闭，合成后的聚酯多元醇流进降温储罐。

不合格：

1)羟值小于450mgkoh/g，根据差额量由流量计控制开启f1和f2阀门，补入适量的二甘醇和甘油，同时f5、f7、f8、f10、f12、f14、f16阀门开启，其余阀门关闭，启动循环泵，重新循环加工直至指标合格。

2)羟值大于455mgkoh/g，根据差额量补填苯酐，同时同时f5、f7、f8、f10、f12、f14、f16阀门开启，其余阀门关闭，启动循环泵，重新循环加工直至指标合格。

3)酸值大于1mgkoh/g或水分大于0.05％，f13、f14、f15、阀门开启，其余阀门关闭，启动循环泵真空装置，重新循环加工直至指标合格。

连续生产工艺较间歇工艺在降低能耗上也有较大的提高，单就散热面积就小得多，加之生产的连续性，可以省去余热的消耗。

本发明所述的方案中，可以省去原始工艺中导热油加热的热传导过程，直接节约导热油加热过程中使用的能源。同时，增加了在线监测其产品技术指标，使监测数值与设定数值实施比对并传送给控制装置，可以实现生产全过程的自动控制和保证产品的质量，采用电磁或微波直接对物料加热工艺，物料在降温过程中，停止加热，不存在余热消耗，物料降温速度较原始工艺要快，缩短生产周期。并且，在生产工艺中如果需要，通过循环泵和相关阀门控制还可以实现间歇生产，其间歇生产方式也较传统反应釜生产方式效率高出30％-40％。

本发明的技术方案的核心思想中，将工业中普遍使用的反应釜设备改为连续的管道生产装置，同时将传统导热油加热方式改为电磁\微波加热方式，既节约了对生产设备的投资，也节省了能源损耗，同时缩短了生产周期。对于采用与本发明相同或相近思想，仅对装置进行简单改动而完成的方案同样属于本发明所要求保护的范围之内。

以上对本发明所提供的一种生产聚酯多元醇的方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种生产聚酯多元醇的方法，包括以下步骤：

按照摩尔比(1.1～2.0)∶1.0∶(0.0001～0.0005)配置多元醇类、多元酸(酯)类和醋酸锌、乙二醇锑或钛酸酯类中一种或几种的混合物；

采用三级微波或电磁加热，一级将物料由室温逐步升温至110-150度，二级将物料继续升温至180-200度，三级将物料再次升温至200-250度；

真空脱水反应物至其酸值小于等于1mgkoh/g获取聚酯多元醇。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述多元醇类为乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、辛戊二醇、己二醇和山梨醇中的一种或其几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述多元酸(酯)类为多元酸、多元酸酐及其酯类。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述多元酸(酯)类为苯酐、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸及邻苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸二甲酯中的一种或其几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述电磁波的频率为20KHZ～40KHZ。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述微波的频率为300MHz～300GHz。

7.一种生产聚酯多元醇的装置，包括：原料储存部分、加热部分和监控中心，所述原料储存部分包括不锈钢材质的原料储罐A和输料管道连接，输料管道中装有流量计L1-L3和电磁阀f1-f3，并与阀门控制柜B连接；加热部分包括三段加热管道1-3，三段加热管线各自有一条物料循环系统，并且加热管道1和加热管道3之间还连接有一条物料循环系统，所述循环系统包括不锈钢材质管道、循环泵G和电磁阀，加热管道2采用螺旋推进装置H、固体料斗E和冷凝装置F，加热管道3配有冷凝装置F和真空装置L，加热装置与加热控制柜C相连接；监控中心，实时对酸值、羟值、粘度和水分进行监测，并根据监测数据与设定数据的比对输出控制信号来调整循环流程和加热温度以及抽真空的时间，直到各指标合格。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

采用电磁加热时，加热管道1-3为有导磁性材料，为铁、不锈钢、铁铸或有导磁层的耐热玻璃器皿；

采用微波加热时，加热管道1-3为玻璃或聚四氟乙烯管。

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