CN105199093B - 聚碳酸酯二元醇的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学品的生产工艺，公开了聚碳酸酯二元醇的生产工艺，其包括以下步骤：(A)将原料一、催化剂加入反应釜(7)中；(B)往滴灌(1)中加入原料二；(C)打开导流阀门(8)，打开第一冷凝阀门(10)，关闭第二冷凝阀门(12)；(D)将导热油加热至90‑140℃，并打开搅拌器(4)；(E)将原料二慢慢滴入到反应釜(7)；(F)关闭收集器阀门(15)，打开缓冲罐阀门(17)；(G)当精馏塔顶温度≤63℃时，打开第二冷凝阀门(12)；(H)确保精馏塔顶温度稳定在61‑63℃；(I)关闭第一冷凝阀门(10)，并打开收集器阀门(15)卸料；(J)打开卸料阀门(6)。本发明具有产品产量高、反应转化率高、设备耗能低的优点。

Description

聚碳酸酯二元醇的生产工艺

技术领域

本发明涉及化学品的生产工艺，尤其涉及聚碳酸酯二元醇的生产工艺。

背景技术

聚碳酸酯二元醇(PCDL)是一类分子内含有低聚碳酸酯单元而两端带有羟基的新型多元醇化合物，可用来合成新一代聚碳酸酯型聚氨酯。其分子结构如下：与传统型多元醇所合成的聚氨酯材料相比，聚碳酸酯型聚氨酯具有优良的力学性能、耐水解性、耐热性、耐氧化性及耐光性。因而，聚碳酸酯二元醇(PCDL)被认为是目前性能最优的一种多元醇，并被广泛应用于制备品质优良、性能优异的各种聚氨酯材料。

在现有技术中制备聚碳酸酯二元醇的设备，一般将所有反应原料都是一咕噜倒入到反应釜中，这样有三个问题：1.产品产量不高；2.转化率较低，因为该反应是可逆反应，在反应达到平衡时无法再往有利方向转化；3.设备耗能高，反应釜装那么多的原料要加热到同样的温度比加热较少的原料能耗要高。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的不足，提供了聚碳酸酯二元醇的生产工艺。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

聚碳酸酯二元醇的生产工艺，包括以下步骤：

(A)将原料一、催化剂加入反应釜中，并在加料过程中充入氮气，再用紧固螺丝将反应釜锁紧，使反应釜处于密封状态；

(B)关闭滴灌底部的流量控制阀门，打开滴灌的排空阀门，然后往滴灌中加入原料二，完成加料后关闭排空阀门；

(C)打开连接精馏塔与反应釜的导流阀门，精馏塔分别与第一冷凝器、第二冷凝器连接，打开与第一冷凝器连接的第一冷凝阀门，并将第一冷凝器接通冷却水；关闭与第二冷凝器连接的第二冷凝阀门，并将第二冷凝器接通冷却水；

(D)将夹套中的导热油加热至90-140℃，并在导热油温度达到60℃时打开搅拌器；

(E)通过流量控制阀门将原料二慢慢滴入到反应釜中；

(F)关闭收集器阀门，打开缓冲罐阀门；

(G)通过加热器来调节料温，料温能调节精馏塔顶温度，当精馏塔顶温度≤63℃时，打开第二冷凝阀门；

(H)持续调节料温，确保精馏塔顶温度稳定在61-63℃；

(I)当料温到达160-180℃时，如果精馏塔顶温度达不到61℃，则关闭第一冷凝阀门，并打开收集器阀门卸料；待副产物从收集器阀门排出后，关闭收集器阀门，再关闭缓冲罐阀门；

(J)打开反应釜内冷却盘管加速料温下降，当料温下降到120℃以下时，打开反应釜下方的卸料阀门进行卸料。

作为优选，在步骤(A)之前还包括以下步骤：检测反应釜的气密性。

作为优选，通过真空表或肥皂水检测反应釜的气密性。

作为优选，步骤(G)中，通过调整原料二的滴速来调节料温，当精馏塔顶温度≤63℃时，打开第二冷凝阀门。

作为优选，步骤(G)中，通过调整搅拌器的速度来调节料温，当精馏塔顶温度≤63℃时，打开第二冷凝阀门。

作为优选，步骤(I)和步骤(J)之间还包括以下步骤：

打开缓冲罐顶部的真空阀门，将真空阀门连接到真空泵；

打开真空泵，缓慢提升真空度，真空泵工作7-10小时后，关闭真空阀门，并关闭真空泵；

往反应釜充入氮气，在反应釜内压力返回到常压后，打开收集器阀门卸料。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

利用精馏塔、第一冷凝器和第二冷凝器将副产物排到收集器中，将主产物回流到反应釜，再通过滴灌滴加原料的方式，化学反应往主产物方向转化，可以提高转化率，从而提高产品产量；通过滴灌滴加原料的方式也能降低设备能耗，因为滴加原料比同时加入所有原料要少，将前后者加热到相同的温度前者耗能低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—滴灌、2——排空阀门、3—流量控制阀门、4—搅拌器、5—冷却盘管、6—卸料阀门、7—反应釜、71—夹套、72—加热器、8—导流阀门、9—精馏塔、10—第一冷凝阀门、11—第一冷凝器、12—第二冷凝阀门、13—第二冷凝器、14—收集器、15—收集器阀门、16—缓冲罐、17—缓冲罐阀门、18—真空阀门、19—紧固螺丝。

具体实施方式

下面结合附图1与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

聚碳酸酯二元醇的生产工艺，包括以下步骤：

(A)将原料一、催化剂加入反应釜7中，并在加料过程中充入氮气，氮气是为了防止物料氧化，再用紧固螺丝19将反应釜7锁紧，使反应釜7处于密封状态；

(B)关闭滴灌1底部的流量控制阀门3，打开滴灌1的排空阀门2，然后往滴灌1中加入原料二，完成加料后关闭排空阀门2；

(C)打开连接精馏塔9与反应釜7的导流阀门8，精馏塔9分别与第一冷凝器11、第二冷凝器13连接，打开与第一冷凝器11连接的第一冷凝阀门10，并将第一冷凝器11接通冷却水；关闭与第二冷凝器13连接的第二冷凝阀门12，并将第二冷凝器13接通冷却水；

(D)将夹套71中的导热油加热至90℃，并在导热油温度达到60℃时打开搅拌器4；

(E)通过流量控制阀门3将原料二慢慢滴入到反应釜7中；

(F)关闭收集器阀门15，打开缓冲罐阀门17；

(G)通过加热器72来调节料温，料温能调节精馏塔顶温度，当精馏塔顶温度在63℃时，打开第二冷凝阀门12；

(H)持续调节料温，确保精馏塔顶温度稳定在63℃；

(I)当料温到达160℃时，如果精馏塔顶温度达不到61℃，则关闭第一冷凝阀门10，并打开收集器阀门15卸料；待副产物从收集器阀门15排出后，关闭收集器阀门15，再关闭缓冲罐阀门17；

(J)打开反应釜7内冷却盘管5加速料温下降，当料温下降到120℃时，打开反应釜7下方的卸料阀门6进行卸料。

在步骤(A)之前还包括以下步骤：检测反应釜7的气密性。

通过真空表检测反应釜7的气密性。

步骤(I)和步骤(J)之间还包括以下步骤：

打开缓冲罐16顶部的真空阀门18，将真空阀门18连接到真空泵；

打开真空泵，缓慢提升真空度，真空泵工作7小时后，关闭真空阀门18，并关闭真空泵；

往反应釜7充入氮气，在反应釜7内压力返回到常压后，打开收集器阀门15卸料。

上述原料一是1,6-已二醇，原料二是碳酸二甲酯，化学反应主要为1,6-已二醇+碳酸二甲酯＝聚碳酸酯二元醇+甲醇，其中聚碳酸酯二元醇为主产物，碳酸二甲酯的沸点为90.1℃，甲醇沸点为64℃；碳酸二甲酯和甲醇会形成共沸物，共沸点在63℃，而1,6-已二醇和聚碳酸酯二元醇的沸点大于63℃，所以将精馏塔顶温度设定值确认在63℃。

随着反应的进行，反应产生的产物会通过精馏塔慢慢上升到第一冷凝阀门10和第二冷凝阀门12的交界处。若精馏塔顶温度高于63℃时，打开第一冷凝阀门10，关闭第二冷凝阀门12，物料通过第一冷凝器11的冷凝回流到反应釜7内。当精馏塔顶温度在63℃时，打开第二冷凝阀门12，此时甲醇就会通过第二冷凝器13冷却而流动到收集器14中，1,6-已二醇和聚碳酸酯二元醇因温度未超过沸点而回流到反应釜7中。随着反应的进行，反应釜7中产生的甲醇越来越少了，精馏塔顶温度也会随之降低，通过加热器72控制导热油的温度来提高反应釜的温度，确精馏塔顶温度在63℃，以便反应继续。此上措施可以将甲醇收集到收集器14中，将聚碳酸酯二元醇回流到反应釜7中，可以提高化学转化率，提高聚碳酸酯二元醇产量。当料温到达160℃时，如果精馏塔顶温度达不到61℃，则关闭第一冷凝阀门10，并打开收集器阀门15卸料；待副产物从收集器阀门15排出后，关闭收集器阀门15，再关闭缓冲罐阀门17；打开缓冲罐16顶部的真空阀门18，将真空阀门18连接到真空泵；打开真空泵，缓慢提升真空度，真空泵工作7小时后，关闭真空阀门18，并关闭真空泵；往反应釜7充入氮气，在反应釜7内压力返回到常压后，打开收集器阀门15卸料。真空泵的作用是在容器中形成气压差，从而将容器中的残留物料收集到收集器14中。

打开反应釜7内冷却盘管5加速料温下降，当料温下降到120℃时，打开反应釜7下方的卸料阀门6进行卸料，得到高纯度的聚碳酸酯二元醇。由于在反应过程中甲醇被慢慢排出，碳酸二甲酯又被慢慢滴入，化学可逆反应朝聚碳酸酯二元醇的方向进行，所以提高了反应转化率，提高了聚碳酸酯二元醇的产量，并降低设备能耗。

实施例2

同实施例1，所不同的是通过肥皂水检测反应釜7的气密性。

实施例3

同实施例1，所不同的是在步骤(G)中，通过调整原料二的滴速来调节料温，当精馏塔顶温度在63℃时，打开第二冷凝阀门12。

实施例4

同实施例1，所不同的是在步骤(G)中，通过调整搅拌器4的速度来调节料温，当精馏塔顶温度在63℃时，打开第二冷凝阀门12。

实施例5

同实施例1，所不同的是在步骤(D)中，将夹套71中的导热油加热至140℃。

实施例6

同实施例1，所不同的是在步骤(H)中，确保精馏塔顶温度稳定在61℃。

实施例7

同实施例1，所不同的是在步骤(I)中，当料温到达180℃时，如果精馏塔顶温度达不到61℃，则关闭第一冷凝阀门10，并打开收集器阀门15卸料。

实施例8

同实施例1，所不同的是真空泵工作10小时后，关闭真空阀门18，并关闭真空泵。

实施例9

同实施例1，所不同的是原料一是1,5戊二醇。

实施例10

同实施例1，所不同的是原料一是3甲基1,5戊二醇。

实施例11

同实施例1，所不同的是原料二是碳酸二乙酯。

实施例12

同实施例1，所不同的是原料二是碳酸二苯酯。

实施例13

同实施例1，所不同的是原料二是碳酸亚乙酯。

实施例14

同实施例1，所不同的是如图1所示，反应釜7连接有流量控制阀门3，流量控制阀门3连接有滴灌1，滴灌1上设有排空阀门2；反应釜7内设有冷却盘管5，反应釜7内设有搅拌器4，反应釜7连接有卸料阀门6；反应釜7包括夹套71和加热器72；反应釜7连接有导流阀门8，导流阀门8连接有精馏塔9，精馏塔9通过第一冷凝阀门10与第一冷凝器11连接，精馏塔9通过第二冷凝阀门12与第二冷凝器13连接，第二冷凝器13与收集器14连接，收集器14连接有收集器阀门15，缓冲罐16与收集器14连接，缓冲罐16下端设有缓冲罐阀门17，缓冲罐16上端设有真空阀门18；反应釜7上设有紧固螺丝19。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (6)

1.聚碳酸酯二元醇的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(A)将1,6-己二醇、催化剂加入反应釜(7)中，并在加料过程中充入氮气，再用紧固螺丝(19)将反应釜(7)锁紧，使反应釜(7)处于密封状态；

(B)关闭滴灌(1)底部的流量控制阀门(3)，打开滴灌(1)的排空阀门(2)，然后往滴灌(1)中加入碳酸二甲酯，完成加料后关闭排空阀门(2)；

(C)打开连接精馏塔(9)与反应釜(7)的导流阀门(8)，精馏塔(9)分别与第一冷凝器(11)、第二冷凝器(13)连接，打开与第一冷凝器(11)连接的第一冷凝阀门(10)，并将第一冷凝器(11)接通冷却水；关闭与第二冷凝器(13)连接的第二冷凝阀门(12)，并将第二冷凝器(13)接通冷却水；

(D)将夹套(71)中的导热油加热至90-140℃，并在导热油温度达到60℃时打开搅拌器(4)；

(E)通过流量控制阀门(3)将碳酸二甲酯慢慢滴入到反应釜(7)中；

(F)关闭收集器阀门(15)，打开缓冲罐阀门(17)；

(G)通过加热器(72)来调节料温，料温能调节精馏塔顶温度，当精馏塔顶温度≤63℃时，打开第二冷凝阀门(12)；

(H)持续调节料温，确保精馏塔顶温度稳定在61-63℃；

(I)当料温到达160-180℃时，如果精馏塔顶温度达不到61℃，则关闭第一冷凝阀门(10)，并打开收集器阀门(15)卸料；待副产物从收集器阀门(15)排出后，关闭收集器阀门(15)，再关闭缓冲罐阀门(17)；

(J)打开反应釜(7)内冷却盘管(5)加速料温下降，当料温下降到120℃以下时，打开反应釜(7)下方的卸料阀门(6)进行卸料。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯二元醇的生产工艺，其特征在于：在步骤(A)之前还包括以下步骤：检测反应釜(7)的气密性。

3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯二元醇的生产工艺，其特征在于：通过真空表或肥皂水检测反应釜(7)的气密性。

4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯二元醇的生产工艺，其特征在于：步骤(G)中，通过调整碳酸二甲酯的滴速来调节料温，当精馏塔顶温度≤63℃时，打开第二冷凝阀门(12)。

5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯二元醇的生产工艺，其特征在于：步骤(G)中，通过调整搅拌器(4)的速度来调节料温，当精馏塔顶温度≤63℃时，打开第二冷凝阀门(12)。

6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯二元醇的生产工艺，其特征在于：步骤(I)和步骤(J)之间还包括以下步骤：

打开缓冲罐(16)顶部的真空阀门(18)，将真空阀门(18)连接到真空泵；

打开真空泵，缓慢提升真空度，真空泵工作7-10小时后，关闭真空阀门(18)，并关闭真空泵；

往反应釜(7)充入氮气，在反应釜(7)内压力返回到常压后，打开收集器阀门(15)卸料。