CN103570940B - 一种对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法，其特征在于包括如下步骤：（1）采用破碎机对聚合废料破碎并进行水制浆；（2）向浆料中加入碱性物质，调节PH值至6-9；（3）采用干燥机对浆料进行真空蒸馏，蒸馏温度为110-200℃，蒸馏压力为5-30Kpa；气化物被蒸出后采用冷凝器对溶剂进行回收，真空蒸馏固体残留物进行后续处理。本发明通过采用破碎机对聚合废料进行水制浆，干燥机真空蒸馏浆料回收溶剂的技术方案，较好地解决了聚合废料溶剂回收率低及聚合废料水洗涤时采用滤布分离溶剂时易堵塞滤布的问题，可用于对位芳纶聚合生产过程中废料的工业生产处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工废料的处理方法，尤其涉及一种对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法。
背景技术
对位芳纶（PPTA）纤维被称为“王牌纤维”，属于国家三大高性能纤维材料之一，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃下，不分解，不融化，具有良好的绝缘性和抗老化性能，应用于个体防护、橡胶制品、光缆增强和复合材料等诸多领域，也是国防建设不可缺少的新材料。
对位芳纶一般采用低温溶液聚合生产方法，采用TPC与PPD两种反应单体在NMP及氯化钙溶剂体系中进行聚合生成聚对苯二甲酰对苯二胺聚合体，该聚合体富含溶剂与氯化钙反应，经水洗涤分离得到PPTA湿粉体及富含NMP溶剂，氯化钙盐份的水洗涤液，PPTA湿粉体经干燥工序除去水份后再进行干喷湿法纺丝，得到对位芳纶纤维产品，水洗涤液用于NMP溶剂回收处理实现溶剂循环使用。
在对位芳纶纤维生产过程中，只有聚对苯二甲酰对苯二胺高分子聚合体达到一定的聚合度或分子量，才能纺制出断裂强度达到要求的对位芳纶纤维。而对位芳纶的聚合反应属于严格意义的等摩尔反应，反应热巨大，反应过程中易形成凝胶，且整个过程不能接触到水与空气，反应条件极为苛刻，生产工艺的轻微波动及生产环境的轻微变化容易影响对位芳纶的聚合过程，生成聚合度达不到要求的低分子量聚合体，一般俗称“聚合废料”，该废料虽然不能用于纺制纤维，但聚合体中含有大量溶剂成份，将其溶剂成份有效回收，对降低对位芳纶生产成本及实现清洁生产具有重要意义。目前国内对位芳纶生产或研究主要针对主流工艺，即生产运行正常时对位芳纶的生产工艺流程，对该部分低分子量聚合体中溶剂的回收未见有专门文献及专利技术报道。
一般来讲，在对位芳纶实际生产中对聚合废料处理仍然沿用对聚合体水洗后采用滤布进行液固分离达到溶剂分离回收的目的，分离后的PPTA固体废弃物采用焚烧法处理。在实际生产操作中，对该低分子量聚合体进行水洗分离溶剂过程中，存在三个问题：一是聚合体浸入水进行分散制取浆液时极易结成团状物体，并且在常规浆叶搅拌中无法对团状物体进行分散，团状物体中包覆大量溶剂无法进行有效洗涤分离，造成该部份溶剂无法回收，废料溶剂回收率低；二是部分含溶剂的极低分子量聚合体物质粘性较强，采用滤布进行聚合废料洗涤分离溶剂时，易堵塞进行液固分离的滤布，造成生产无法正常进行；三是经该水洗过程后产生的聚合废料堆积密度大，有机含量高，在后序最终废弃物进行焚烧处理时，运输量大，焚烧中产生的二氧化碳气体排放量高，不利于环保。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种溶剂回收率高、操作方便的对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法。
技术方案：本发明所述的对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法，包括如下步骤：
（1）采用破碎机对聚合废料破碎并进行水制浆，制浆时聚合废料与水的重量比优选为1～2:1；
（2）向浆料中加入碱性物质，碱性物质包括但不限于碳酸氢钠或液碱，调节PH值至6-9；通过对浆料PH值的调节，有效的降低了浆料中溶剂在高温蒸发时酸性或碱性条件下产生的降解，保证了溶剂在进行下步回收的品质；
（3）采用干燥机对浆料进行真空蒸馏，蒸馏温度为110-200℃，蒸馏压力（绝对大气压）为5-30Kpa；气化物被蒸出后采用冷凝器对溶剂进行回收，真空蒸馏固体残留物进行后续处理。蒸馏温度随蒸馏压力不同而不同，真空蒸馏气化物成份为水和溶剂，真空蒸馏固体残留物为PPTA低分子量聚合体，金属盐份及少量水、NMP溶剂。其中金属盐份主要成份为氯化钙，其它盐份按碱性物质添加中和的种类而不同。真空蒸馏固体残留物一般采用焚烧的方法进行处理。
步骤（1）中，聚合废料先加入破碎机进行破碎，然后加入水进行制浆；或者，聚合废料与水同时加入破碎机中进行破碎制浆。通过破碎机对聚合废料机械破碎后进行水制浆，实际生产证实有效的避免了聚合废料遇水结团的现象，从而避免了团状物质包覆溶剂不能被水洗涤出的现象。
有益效果：1、本发明方法溶剂回收率明显较高，采用本发明方法用破碎机按水与聚合废料的重量比为1：1进行配浆，经中和后PH值6.1，在10kpa，130℃条件下进行真空蒸馏，固体残留物NMP溶剂含量质量比为5wt%；而采用以往技术方法将水与聚合废料重量比1：1配浆，经滤布进行液固分离后，所得固休残留物的NMP溶剂含量质量比为50wt%；2、本发明方法中，浆料无须采用滤布进行液固分离，因而不存在滤布堵塞问题，而现有方法采用的滤布在生产运行中由于堵塞需要进行多次更换，在生产过程中，对滤布进行了反吹清洗，也不能达到清洁滤布的效果；3、本发明方法处理后，由于固体残留物溶剂含量少，最终废弃物焚烧处理二氧化碳排放量少，有利于对位芳纶生产过程成本的降低和对位芳纶的清洁环保生产。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[实施例1]
将聚合废料与水按重量比1：1进入到破碎机进行破碎配浆，加入32%液碱，中和PH值至7，130℃，5kpa干燥机真空蒸馏，残留固体中溶剂质量百分比5%，水与溶剂气化后冷凝收集用于后道回收，凝液透明。
[实施例2]
将聚合废料与水按重量比1：1进入到破碎机进行破碎配浆，加入32%液碱，中和PH值至6.1，110℃，10kpa干燥机真空蒸馏，残留固体中溶剂质量百分比5%，水与溶剂气化后冷凝收集用于后道回收，凝液透明。
[实施例3]
将聚合废料与水按重量比2：1进入到破碎机进行破碎配浆，加入碳酸氢钠溶液，中和PH值至7.1，200℃，30kpa干燥机真空蒸馏，残留固体溶剂质量百分比8%，水与溶剂气化后冷凝收集用于后道回收，凝液淡黄色。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）采用破碎机对聚合废料破碎并进行水制浆；
（2）向浆料中加入碱性物质，调节pH值至6-9；
（3）采用干燥机对浆料进行真空蒸馏，蒸馏温度为110-200℃，蒸馏压力为5-30Kpa；气化物被蒸出后采用冷凝器对溶剂进行回收，真空蒸馏固体残留物进行后续处理。
2.根据权利要求1所述的对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法，其特征在于：制浆时聚合废料与水的重量比为1～2:1。
3.根据权利要求1所述的对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法，其特征在于：步骤（1）中，聚合废料先加入破碎机进行破碎，然后加入水进行制浆；或者，聚合废料与水同时加入破碎机中进行破碎制浆。
4.根据权利要求1所述的对位芳纶在聚合生产过程中产生的聚合废料的处理方法，其特征在于：所述碱性物质为碳酸氢钠或液碱。
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