CN102863615B - 一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，属化学工程领域。其特征在于该装置由溶剂循环处理装置和分子筛活化装置组成。采用该装置，能在低能耗下将聚合用溶剂的含水率降至100ppm以下，且分子筛经活化处理后可反复使用，适用于工业化大规模对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水处理。

Description

一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置

技术领域

属化学工程领域，是涉及溶剂深度脱水技术。确切地说是涉及一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置。

背景技术

对位芳纶纤维也称聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，对位芳纶是当今世界三大高性能纤维中用途最广、需求量最大的有机纤维,对位芳纶被材料界称为“百变金刚”，其用途非常广泛，是制造高强度轻质装甲和特种防护材料的首选,被广泛应用于航天、航空、军工、机电、建筑、汽车、体育用品等领域。

在对位芳纶的聚合过程中要使用一种溶剂，溶剂的含水率高低对聚合有重要的影响。国产溶剂含水率一般≥300ppm，进口溶剂含水率一般≥150ppm，均无法直接使用，需要经过深度脱水处理，将溶剂含水率降至100ppm以下。

目前对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水处理方法有：（1）溶剂中加入氢化钙蒸发回流一段时间，然后减压蒸馏出溶剂，这种方法可使溶剂的含水率降至100ppm以下，但仅适用于实验室规模，无法在工业化生产中使用。（2）将溶剂送至精馏系统精馏，这种方法也可使溶剂的含水率降至100ppm以下，满足对位芳纶聚合要求，但精馏过程中需要消耗大量能量，增加了生产成本。（3）新购买的溶剂中按一定比例参兑含水率≤100ppm的溶剂，可使参兑后的溶剂含水率降至100ppm以下，但这种操作繁琐，会造成溶剂中含水率波动，从而影响对位芳纶连续聚合的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置。

本发明采取的技术方案如下：

一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，包含溶剂循环处理装置和分子筛活化装置；溶剂循环处理装置的连接关系是：溶剂贮罐的输出端与第一级处理塔的溶剂输入端之间，联接着溶剂输送泵和溶剂流量计；第一级处理塔的溶剂输出端联接着第二级处理塔的溶剂输入端；第二级处理塔的溶剂输出端联接着过滤器的输入端；过滤器的输出端联接着溶剂贮罐的回流端；分子筛活化装置的连接关系是：一定压力条件下的氮气经流量计计量，换热器和补热器加热升温至一定温度后，进入第一级处理塔的氮气输入端和第二级处理塔的氮气输入端，经过第一级处理塔的塔体和第二级处理塔的塔体后，将第一级处理塔塔体中的水分和溶剂及第二级处理塔塔体中的水分和溶剂，从第一级处理塔的氮气输出端和第二级处理塔的氮气输出端带至冷凝器中冷凝后，流入贮罐中。

本发明的积极效果是：

（1） 适用于工业化大规模对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水处理；

（2） 该处理装置能耗低，对生产成本影响不大；

（3） 处理塔中的分子筛活化处理后，可反复使用；

（4） 脱水处理后的溶剂质量稳定，含水率≤100ppm，能满足聚合用溶剂的要求。

附图说明

图1为本发明生产装置结构示意图

具体实施方式

现结合附图对本发明的结构作进一步说明。

一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，包含溶剂循环处理装置和分子筛活化装置；溶剂循环处理装置的连接关系是：溶剂贮罐（1）的输出端与第一级处理塔（4）的溶剂输入端之间联接着溶剂输送泵（2）和溶剂流量计（3）；第一级处理塔（4）的溶剂输出端联接着第二级处理塔（5）的溶剂输入端；第二级处理塔（5）的溶剂输出端联接着过滤器（6）的输入端；过滤器（6）的输出端联接着溶剂贮罐（1）的回流端；分子筛活化装置的连接关系是：一定压力条件下的氮气经流量计（7）计量，换热器（8）和补热器（9）加热升温至一定温度后，进入第一级处理塔（4）的氮气输入端和第二级处理塔（5）的氮气输入端，经过第一级处理塔（4）的塔体和第二级处理塔（5）的塔体后，将第一级处理塔（4）塔体中的水分和溶剂及第二级处理塔（5）塔体中的水分和溶剂，从第一级处理塔（4）的氮气输出端和第二级处理塔（5）的氮气输出端带至冷凝器（10）中冷凝后，流入贮罐（11）中。

所述的第一级处理塔（4）填充3A或4A或5A分子筛，优先选择3A分子筛。

所述的第二级处理塔（5）填充3A或4A或5A分子筛，优先选择4A分子筛。

所述的过滤器（6）过滤精度≤5微米，优先选择≤1微米。

所述的换热器（8）采用板式换热器或管壳式换热器，加热介质为水蒸汽。

所述的补热器（9）采用电热棒加热。

所述的冷凝器（10）采用管壳式换热器，冷却介质为水。

实施案例

实施例1。

溶剂贮罐（1）中的NMP溶剂处理前含水率为150ppm，通过填充3A分子筛的第一级处理塔（4）、填充4A分子筛的第二级处理塔（5）和过滤精度≤1微米的过滤器（6）循环一次后，溶剂贮罐（1）中的NMP溶剂含水率为50ppm，循环二次后，NMP溶剂含水率为20ppm。

实施例2。

溶剂贮罐（1）中的NMP溶剂处理前含水率为500ppm，通过填充4A分子筛的第一级处理塔（4）、填充4A分子筛的第二级处理塔（5）和过滤精度≤3微米的过滤器（6）循环一次后，溶剂贮罐（1）中的NMP溶剂含水率为80ppm，循环二次后，NMP溶剂含水率为30ppm。

实施例3。

溶剂贮罐（1）中的NMP溶剂处理前含水率为1000ppm，通过填充3A分子筛的第一级处理塔（4）、填充3A分子筛的第二级处理塔（5）和过滤精度≤5微米的过滤器（6）循环一次后，溶剂贮罐（1）中的NMP溶剂含水率为120ppm，循环二次后，NMP溶剂含水率为50ppm。

实施例4。

0.2MPa压力下的氮气经换热器（8）加热后温度升至168℃，换热器（8）采用管壳式换热器和0.8MPa饱和水蒸汽加热，升温后的氮气经过补热器（9）进一步加热，温度升至300℃，进入第一级处理塔（4）和第二级处理塔（5），将两个塔中的水分和溶剂以气体的形式带入冷凝器（10）冷凝后，流入贮罐（11）中，加热氮气连续处理两塔5小时后，塔中分子筛即恢复活性，可重新用来对溶剂的深度脱水。

实施例5。

0.3MPa压力下的氮气经换热器（8）加热后温度升至160℃，换热器（8）采用管壳式换热器和0.8MPa饱和水蒸汽加热，升温后的氮气经过补热器（9）进一步加热，温度升至350℃，进入第一级处理塔（4）和第二级处理塔（5），将两个塔中的水分和溶剂以气体的形式带入冷凝器（10）冷凝后，流入贮罐（11）中，加热氮气连续处理两塔3小时后，塔中分子筛即恢复活性，可重新用来对溶剂的深度脱水。

Claims (7)

1.一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，其特征是：包含溶剂循环处理装置和分子筛活化装置，分子筛分别填充在第一级处理塔和第二级处理塔中；溶剂循环处理装置的连接关系是：溶剂贮罐（1）的输出端与第一级处理塔（4）的溶剂输入端之间联接着溶剂输送泵（2）和溶剂流量计（3）；第一级处理塔（4）的溶剂输出端联接着第二级处理塔（5）的溶剂输入端；第二级处理塔（5）的溶剂输出端联接着过滤器（6）的输入端；过滤器（6）的输出端联接着溶剂贮罐（1）的回流端；分子筛活化装置的连接关系是：在流量计（7）的输出端与补热器（9）的输入端之间连接着换热器（8），补热器（9）的输出端与第一级处理塔（4）的氮气输入端和第二级处理塔（5）的氮气输入端相接，第一级处理塔（4）的氮气输出端和第二级处理塔（5）的氮气输出端与冷凝器（10）的输入端相接，冷凝器（10）的输出端与贮罐（11）的输入端相接。

2.根据权利要求1所述的一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，其特征是：所述的第一级处理塔（4）填充3A或4A或5A分子筛。

3.根据权利要求1所述的一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，其特征是：所述的第二级处理塔（5）填充3A或4A或5A分子筛。

4.根据权利要求1所述的一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，其特征是：所述的过滤器（6）过滤精度≤5微米。

5.根据权利要求1所述的一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，其特征是：所述的换热器（8）采用板式换热器或管壳式换热器，加热介质为水蒸汽。

6.根据权利要求1所述的一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，其特征是：所述的补热器（9）采用电热棒加热。

7.根据权利要求1所述的一种对位芳纶聚合用溶剂的深度脱水装置，其特征是：所述的冷凝器（10）采用管壳式换热器，冷却介质为水。

Images