CN110577633B - 一种聚碳酸酯生产原料预处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚碳酸酯生产原料预处理系统及方法，包括双酚A储罐、碳酸二苯酯储罐、双酚A管线和碳酸二苯酯管线；所述双酚A储罐通过双酚A管线接至聚碳酸酯反应装置，所述双酚A管线上设有静态混合器；所述碳酸二苯酯储罐通过碳酸二苯酯管线并入到静态混合器入口前的双酚A管线上。本发明的生产原料预处理系统可避免原料互串、原料分解造成的色相和品质恶化问题，结合精确的原料摩尔配比，可大大提高聚碳酸酯产品品质和质量稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯工程技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯生产原料预处理系统及方法。
背景技术
聚碳酸酯（简称PC）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，聚碳酸酯是一种性能优异的通用工程塑料，自问世以来迅速在发达国家形成产业化生产，且技术持续发展，装置规模不断扩大。由于聚碳酸酯光学透明性好、抗冲击强度高，并具有优良的热稳定性、耐蠕变性、抗寒性、电绝缘性和阻燃性等特点，使之在透明建筑板材、电子电器、光盘媒介、汽车工业等领域得到广泛应用。我国在聚碳酸酯研发上虽起步较早，先后有不少企业进行研发生产，但由于工艺技术落后、生产装置规模较小、产能低、产品质量差，目前国内企业主要引进国外工艺技术进行生产。因此，加强聚碳酸酯新工艺新技术的研发，加速实现其产业化降低生产成本提高产品质量，已成为国家以及国内聚碳酸酯生产企业的重要战略需求。
当前PC生产工艺技术主要有以下几种：
1）界面缩聚光气法；
2）酯交换熔融缩聚法；
3）非光气酯交换熔融缩聚法，该方法因工艺过程中彻底不使用光气，是在酯交换法生产工艺的基础上开发成功，属绿色环保工艺路线。其生产工艺分为两步：①酯交换法合成碳酸二苯酯(DPC)：苯酚+碳酸二甲酯(DMC)→DPC；②DPC+双酚A(BPA)→PC。首先，以碳酸丙烯酯与甲醇酯交换生产碳酸二甲酯(DMC)；其次，苯酚和DMC反应首先生成甲基苯基碳酸酯(MPC)，然后MPC和苯酚进一步反应生成DPC，同时MPC发生歧化反应也生成DPC。合成DPC后，在高温、高真空和微量催化剂存在下与双酚A进行酯交换反应生成低聚物，再进一步缩聚制得PC产品。该法与界面缩聚光气法及酯交换熔融缩聚法相比，有以下优点：①不使用剧毒的光气和溶剂二氯甲烷，无脱溶剂和水洗脱盐工序，流程简单，大大降低了对环境的污染；②副产品甲醇和苯酚可循环使用，降低原料成本。
由于聚碳酸酯树脂对色相、熔融指数的稳定性等要求较高，因此必须首先从原料预处理方面进行良好控制。非光气酯交换熔融聚合法生产工艺中，两种主要原料为双酚A和碳酸二苯酯，其中双酚A熔点157.7℃，其遇高温、酸、碱极易发生分解，生成乙烯基苯酚和苯酚，造成原料发黄，进而影响聚碳酸酯树脂的产品品质。目前聚碳酸酯生产工艺均为将双酚A先造粒，将加热升温后的液态碳酸二苯酯送至带搅拌的混合罐中。然后将颗粒双酚A通过风送或斗式提升机送至带搅拌的混合罐中熔于液态碳酸二苯酯中，并在加料过程中进行称量计量，实现原料双酚A与碳酸二苯酯的摩尔配比。熔化过程需要夹套蒸汽不断提供热量，用于熔化固态双酚A，造成生产能耗高。同时，该过程的计量精度偏低，易造成原料配比的摩尔比与实际相比存在偏差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种聚碳酸酯生产原料预处理系统及方法。
为了实现上述目的，本发明的一个技术方案是：一种聚碳酸酯生产原料预处理系统，其特征在于：包括双酚A储罐、碳酸二苯酯储罐、双酚A管线、碳酸二苯酯管线、控制器、第一压差变送器、第二压差变送器和流量计算器，
所述双酚A储罐通过双酚A管线接至聚碳酸酯反应装置，所述双酚A管线自双酚A储罐出口端至聚碳酸酯反应装置入料口端依次设有第一开关阀、第一压力表、第一质量流量计、第一流量控制阀、三通阀、第二开关阀、第一止逆阀、第二压力表、第三压力表和静态混合器，所述三通阀的a入口和b出口连接双酚A管线，所述三通阀的c出口通过循环管线连接双酚A储罐入口，
所述碳酸二苯酯储罐通过碳酸二苯酯管线并入到第一止逆阀与第二压力表之间的双酚A管线上，所述碳酸二苯酯管线自碳酸二苯酯出口端至与双酚A管线的交汇处依次设有第三开关阀、第四压力表、第二质量流量计、第二流量控制阀、第四开关阀和第二止逆阀，
所述流量计算器通过信号分别连接第一质量流量计和第二质量流量计，所述第一压差变送器通过信号分别连接第一压力表和第三压力表，所述第二压差变送器通过信号分别连接第二压力表和第四压力表，所述控制器分别于第一压差变送器、第二压差变送器、流量计算器、三通阀、第二开关阀和第四开关阀信号连接，
所述控制器、第一压差变送器、第二压差变送器、流量计算器、三通阀、第二开关阀和第四开关阀构成联锁系统，当第一压差变送器和第二压差变送器其中任一的压差值异于系统设定值，或流量计算器的流量差值异于系统设定值时，触发联锁，控制器控制三通阀b出口关闭、c出口开启、第二开关阀关闭和第四开关阀关闭。
进一步地；所述第一质量流量计与第一流量控制阀信号连接，所述第二质量流量计与第二流量控制阀信号连接，所述第一流量控制阀与第二流量控制阀信号连接。
进一步地；还包括蒸汽管线，所述蒸汽管线连接双酚A管线，连接点位于第一开关阀与第一压力表之间，所述蒸汽管线上设有第一截止阀。
进一步地；还包括苯酚储罐和苯酚管线，所述苯酚储罐通过苯酚管线连接碳酸二苯酯管线，连接点位于第三开关阀与第四压力表之间，所述苯酚管线上设有第二截止阀。
进一步地；所述双酚A管线、碳酸二苯酯管线、循环管线和苯酚管线均为蒸汽伴热管线。
本发明的一个技术方案是： 一种聚碳酸酯生产原料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)首先根据双酚A与碳酸二苯酯的进料摩尔比分别设定第一流量控制阀流量和第二流量控制阀流量；
2）开启第一开关阀和第二开关阀，开启三通阀b出口、关闭c出口，关闭第一截止阀，液态双酚A进入双酚A管线，第一流量控制阀根据设定流量自动调节阀芯开度；
3）开启第三开关阀和第四开关阀，关闭第二截止阀，液态碳酸二苯酯进入碳酸二苯酯管线，第二流量控制阀根据设定流量自动调节阀芯开度，与液态双酚A汇合后进入静态混合器，充分混合后进入聚碳酸酯反应装置；
4）所述第一压差变送器将第一压力表和第三压力表之间的压差值发送给控制器，所述第二压差变送器将第二压力表和第四压力表之间的压差值发送给控制器，所述流量计算器将第一质量流量计和第二质量流量计之间的流量差值发送给控制器；当第一压差变送器和第二压差变送器其中任一的压差值异于系统设定值，或流量计算器的流量差值异于系统设定值时，触发联锁，控制器控制三通阀b出口关闭、c出口开启，双酚A经循环管线返回双酚A储罐，并同时控制第二开关阀关闭和第四开关阀关闭，然后如需恢复运行，可重新从步骤（2）开始。
进一步地；还包括步骤5）反应结束系统停车后，开启第一截止阀，向蒸汽管线内通入蒸汽，蒸汽进入双酚A管线内进行吹扫；开启第二截止阀，苯酚进入碳酸二苯酯管线内，清洗钝化管线。
本发明的有益效果：
本发明将液态碳酸二苯酯与液态双酚A直接进行管道混合。混合后的原料液温度可降至140±5℃，同时大幅提升其热稳定性。液态双酚A在混合前通过流量控制阀控制流量，以缩短液态双酚A的停留时间。本发明通过在双酚A管线和碳酸二苯酯管线上设置压力表、质量流量计、流量控制阀、开关阀、止逆阀以及联锁系统，可防止双酚A、碳酸二苯酯串料。同时在双酚A管线上设置三通阀和循环管线，发生联锁时可将管线中的液态双酚A返回双酚A储罐，避免滞留分解变质。
本发明将双酚A和碳酸二苯酯进行液态输送、混合。通过流量控制阀可精确控制原料摩尔配比，解决了传统原料处理能耗高、摩尔配比精度差的缺点，同时还解决了传统搅拌罐混合方式带来的废气处理问题。
本发明的生产原料预处理系统可避免原料互串、原料分解造成的色相和品质恶化问题，结合精确的原料摩尔配比，可大大提高聚碳酸酯产品品质和质量稳定性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2 是本发明连锁系统控制框图。
图中：1、第一开关阀；2、第一压力表；3、第一质量流量计；4、第一流量控制阀；5、三通阀；6、第二开关阀；7、第一止逆阀；8、第二压力表；9、第三压力表；10、静态混合器；11、第一截止阀；12、第三开关阀；13、第四压力表；14、第二质量流量计；15、第二流量控制阀；16、第四开关阀；17、第二止逆阀；18、第二截止阀；19、第一压差变送器；20、第二压差变送器；21、流量计算器；L1、双酚A管线；L2、碳酸二苯酯管线；L3、蒸汽管线；L4、苯酚管线；L5、循环管线。
具体实施方式
实施例：
如图1和图2所示，一种聚碳酸酯生产原料预处理系统，包括双酚A储罐、碳酸二苯酯储罐、聚碳酸酯反应装置、蒸汽管线L3、苯酚储罐、苯酚管线L4、双酚A管线L1、碳酸二苯酯管线L2、控制器、第一压差变送器19、第二压差变送器20和流量计算器21。
所述双酚A储罐通过双酚A管线L1连接聚碳酸酯反应装置，所述双酚A管线L1自双酚A储罐出口端至聚碳酸酯反应装置入料口端依次设有第一开关阀1、第一压力表2、第一质量流量计3、第一流量控制阀4、三通阀5、第二开关阀6、第一止逆阀7、第二压力表8、第三压力表9和静态混合器10，所述三通阀5的a入口和b出口连接双酚A管线L1，所述三通阀5的c出口通过循环管线L5连接双酚A储罐入口。
所述碳酸二苯酯储罐通过碳酸二苯酯管线L2并入到第一止逆阀7与第二压力表8之间的双酚A管线L1上，所述碳酸二苯酯管线L2自碳酸二苯酯出口端至与双酚A管线L1的交汇处依次设有第三开关阀12、第四压力表13、第二质量流量计14、第二流量控制阀15、第四开关阀16和第二止逆阀17。
所述蒸汽管线L3连接双酚A管线L1，连接点位于第一开关阀1与第一压力表2之间，所述蒸汽管线L3上设有第一截止阀11。
所述苯酚储罐通过苯酚管线L4连接碳酸二苯酯管线L2，连接点位于第三开关阀12与第四压力表13之间，所述苯酚管线L4上设有第二截止阀18。
所述双酚A管线L1、碳酸二苯酯管线L2、循环管线L5和苯酚管线L4均为蒸汽伴热管线。
所述第一质量流量计3与第一流量控制阀4信号连接，所述第二质量流量计14与第二流量控制阀15信号连接，所述第一流量控制阀4与第二流量控制阀15信号连接，所述流量计算器21通过信号分别连接第一质量流量计3和第二质量流量计14，所述第一流量控制阀4和第二流量控制阀15可根据设定流量自动调节阀芯开度。
所述第一压差变送器19通过信号分别连接第一压力表2和第三压力表9，所述第二压差变送器20通过信号分别连接第二压力表8和第四压力表13，所述控制器分别于第一压差变送器19、第二压差变送器20、流量计算器21、三通阀5、第二开关阀6和第四开关阀16信号连接。
所述控制器、第一压差变送器19、第二压差变送器20、流量计算器21、三通阀5、第二开关阀6和第四开关阀16构成联锁系统，当第一压差变送器19和第二压差变送器20其中任一的压差值异于系统设定值，或流量计算器21的流量差值异于系统设定值时，触发联锁，控制器控制三通阀5b出口关闭、c出口开启、第二开关阀关闭6和第四开关阀16关闭。
一种聚碳酸酯生产原料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)首先根据双酚A与碳酸二苯酯的进料摩尔比1:1，分别对第一流量控制阀4和第二流量控制阀15进行流量设定；所述第一流量控制阀4可接收第一质量流量计3的流量信号，并进行流量指示控制累计（FICQ）；所述第二流量控制阀15可接收第二质量流量计14的流量信号，并进行流量指示累计（FIQ）和计算与第一流量控制阀4之间的流量比值（FFC）；
2）开启第一开关阀1和第二开关阀6，开启三通阀5b出口、关闭c出口，关闭第一截止阀11，液态双酚A进入双酚A管线L1，第一流量控制阀4根据设定流量自动调节阀芯开度；
3）开启第三开关阀12和第四开关阀16，关闭第二截止阀18，液态碳酸二苯酯进入碳酸二苯酯管线L2，第二流量控制阀15根据设定流量自动调节阀芯开度，与液态双酚A汇合后进入静态混合器10，充分混合后进入聚碳酸酯反应装置；
4）所述第一压差变送器19计算第一压力表2和第三压力表9之间的压差值，并将该压差值发送给控制器，所述第二压差变送器20计算第二压力表8和第四压力表13之间的压差值，并将该压差值发送给控制器，所述流量计算器21计算第一质量流量计3和第二质量流量计14之间的流量差值，并将该流量差值发送给控制器。当第一压差变送器19和第二压差变送器20其中任一的压差值异于系统设定值，或流量计算器21的流量差值异于系统设定值时，均触发联锁，并将连锁信号1-01发送至控制器，控制器控制三通阀5b出口关闭、c出口开启，双酚A经循环管线L5返回双酚A储罐，并同时控制第二开关阀6关闭和第四开关阀16关闭，然后如需恢复运行，可重新从步骤（2）开始；
5）反应结束系统停车后，开启第一截止阀11，向蒸汽管线L3内通入蒸汽，蒸汽进入双酚A管线L1内进行吹扫；开启第二截止阀18，向碳酸二苯酯管线L2内通入苯酚，清洗钝化管线。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种聚碳酸酯生产原料预处理系统，其特征在于：包括双酚A储罐、碳酸二苯酯储罐、双酚A管线、碳酸二苯酯管线、控制器、第一压差变送器、第二压差变送器和流量计算器，
所述双酚A储罐通过双酚A管线接至聚碳酸酯反应装置，所述双酚A管线自双酚A储罐出口端至聚碳酸酯反应装置入料口端依次设有第一开关阀、第一压力表、第一质量流量计、第一流量控制阀、三通阀、第二开关阀、第一止逆阀、第二压力表、第三压力表和静态混合器，所述三通阀的a入口和b出口连接双酚A管线，所述三通阀的c出口通过循环管线连接双酚A储罐入口，
所述碳酸二苯酯储罐通过碳酸二苯酯管线并入到第一止逆阀与第二压力表之间的双酚A管线上，所述碳酸二苯酯管线自碳酸二苯酯出口端至与双酚A管线的交汇处依次设有第三开关阀、第四压力表、第二质量流量计、第二流量控制阀、第四开关阀和第二止逆阀，
所述流量计算器通过信号分别连接第一质量流量计和第二质量流量计，所述第一压差变送器通过信号分别连接第一压力表和第三压力表，所述第二压差变送器通过信号分别连接第二压力表和第四压力表，所述控制器分别与第一压差变送器、第二压差变送器、流量计算器、三通阀、第二开关阀和第四开关阀信号连接，
所述控制器、第一压差变送器、第二压差变送器、流量计算器、三通阀、第二开关阀和第四开关阀构成联锁系统，当第一压差变送器和第二压差变送器其中任一的压差值异于系统设定值，或流量计算器的流量差值异于系统设定值时，触发联锁，控制器控制三通阀b出口关闭、c出口开启、第二开关阀关闭和第四开关阀关闭；
所述第一质量流量计与第一流量控制阀信号连接，所述第二质量流量计与第二流量控制阀信号连接，所述第一流量控制阀与第二流量控制阀信号连接；
还包括蒸汽管线，所述蒸汽管线连接双酚A管线，连接点位于第一开关阀与第一压力表之间，所述蒸汽管线上设有第一截止阀。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯生产原料预处理系统，其特征在于：
还包括苯酚储罐和苯酚管线，所述苯酚储罐通过苯酚管线连接碳酸二苯酯管线，连接点位于第三开关阀与第四压力表之间，所述苯酚管线上设有第二截止阀。
3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯生产原料预处理系统，其特征在于：所述双酚A管线、碳酸二苯酯管线、循环管线和苯酚管线均为蒸汽伴热管线。
4.一种权利要求3所述聚碳酸酯生产原料预处理系统的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)首先根据双酚A与碳酸二苯酯的进料摩尔比分别设定第一流量控制阀流量和第二流量控制阀流量；
2）开启第一开关阀和第二开关阀，开启三通阀b出口、关闭c出口，关闭第一截止阀，液态双酚A进入双酚A管线，第一流量控制阀根据设定流量自动调节阀芯开度；
3）开启第三开关阀和第四开关阀，关闭第二截止阀，液态碳酸二苯酯进入碳酸二苯酯管线，第二流量控制阀根据设定流量自动调节阀芯开度，与液态双酚A汇合后进入静态混合器，充分混合后进入聚碳酸酯反应装置；
4）所述第一压差变送器将第一压力表和第三压力表之间的压差值发送给控制器，所述第二压差变送器将第二压力表和第四压力表之间的压差值发送给控制器，所述流量计算器将第一质量流量计和第二质量流量计之间的流量差值发送给控制器；当第一压差变送器和第二压差变送器其中任一的压差值异于系统设定值，或流量计算器的流量差值异于系统设定值时，触发联锁，控制器控制三通阀b出口关闭、c出口开启，双酚A经循环管线返回双酚A储罐，并同时控制第二开关阀关闭和第四开关阀关闭。
5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯生产原料预处理系统的预处理方法，其特征在于：还包括步骤5）反应结束系统停车后，开启第一截止阀，向蒸汽管线内通入蒸汽，蒸汽进入双酚A管线内进行吹扫；开启第二截止阀，苯酚进入碳酸二苯酯管线内，清洗钝化管线。
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