CN113428841A - 一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统。该聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统，将N个脱水反应釜和/或M个S级板式脱水塔串联形成脱水预处理系统；原料依次经过串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔，蒸出的含水气相进入各脱水反应釜和/或板式脱水塔顶部的冷凝器，冷凝回收脱出的水份，将蒸出的有机溶剂重新回到脱水预处理系统中，不凝气则送到气相洗涤净化系统。该聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统，原料脱水率完全可控、稳定，含硫单体分解率和脱出的冷凝水中溶剂浓度均较低，脱水物料组成稳定，有利于后续缩聚反应过程工艺控制的稳定性、可靠性；同时降低了原料的分解损耗，降低了成本，更加绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料合成工技术领域，特别涉及一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统。
背景技术
聚芳硫醚功能树脂是一类用途广泛的热塑性高分子功能材料，具有优秀的耐化学腐蚀，耐高温性，良好的电气性能，阻燃性能，高机械强度和尺寸稳定性，以及和其他材料的相容性和可加工性能，广泛应用于电子电器，航空航天，汽车与运输，军工、精密仪器、医药化工管道管件、阀门的制造，以及3D打印、新能源电池、以及生态环境修复等工业领域。
1963年，本领域技术人员提出了硫化钠和对二氯苯在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中反应生成聚苯硫醚(PPS)的工艺，并在1973年第一次实现了聚芳硫醚的工业化生产。但是，在硫化钠路线合成聚芳硫醚树脂的过程中，原料中的水含量会极大低影响缩聚反应的进行，影响树脂的分子量和稳定性。因此必须部分脱去结晶硫化钠的结晶水，以满足缩聚工艺的要求。
常见的脱水方法分釜外脱水以及釜内脱水。釜外脱水即真空干燥预除结晶水，让硫化钠以无水形式加入反应体系；釜内脱水即加入结晶硫化钠后直接通过蒸馏除去水分，也可加入甲苯、环己酮、环己烷等共沸剂通过与水形成共沸混合物来除去水分。
由于硫化钠不能很好地溶解在缩合反应的溶剂NMP中，脱水过程是固液非均相过程，分散在体系中的硫化钠受热分解，脱水过程比较困难、脱水率和硫化钠的分解率，难以稳定控制，从而严重影响参与缩聚反应过程的物料配比，影响缩聚反应进行的快慢，进而引起低分子量的聚芳硫醚树脂在长时间受热发生分解，着色；影响树脂的收率和品质。
为了解决上述问题，本领域技术人员提出采用硫氢化钠替代硫化钠作为硫源进行聚芳硫醚的生产，加入氢氧化钠溶液进行中和反应后脱水。该方法为均相反应到非均相反应的渐变过程，体系均匀度高，脱水率更好通过加热温度，升温过程与脱水时间控制。但该法通过间歇方式生产，硫氢化钠与氢氧化钠需一次投料完成，物料量大，只能通过人工操作。脱水过程的稳定性受搅拌效果影响很大，搅拌不充分，混合不均匀会使得体系剧烈产生气泡，反应浆料剧烈鼓泡，气泡会裹挟反应浆料一起从脱水采出口快速冲出，造成浆料损失与出水口堵塞。
针对上述问题，本发明提出了一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步、将N个脱水反应釜和/或M个S级板式脱水塔串联形成脱水预处理系统，N，M和S均为自然数，且N与M之和不小于2，S不小于2；在各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔顶部设置冷凝器，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间通过位差自然溢流或输送泵输送实现物料的转移；
第二步、先以氮气流充分置换脱水预处理系统中的空气，然后以计量泵计量原料，将聚芳硫醚合成所需的原料连续加入到脱水系统的一级进料口，控制原料在脱水预处理系统中的停留时间t，脱水温度T和操作压力P；
第三步，原料依次经过串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔，串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔蒸出的含水气相进入各脱水反应釜和/或板式脱水塔顶部的冷凝器，冷凝回收脱出的水份，将蒸出的有机溶剂重新回到脱水预处理系统中，不凝气则输送到气相洗涤净化系统。
所述第一步中，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔设有换热夹套和/或内盘管，换热夹套和/或内盘管中通入蒸汽或导热油来控制和调节脱水温度T。
所述第一步中，各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间设有换热器，对物料进行换热，以调节进入下一级脱水反应釜或S级板式脱水塔的物料温度。
所述第一步中，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔公用一套冷凝器，脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔处于各自不同的脱水温度T进行脱水，但操作压力P相同。
所述第一步中，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔各自配置一套独立的冷凝器，以实现不同脱水温度T和操作压力P条件下蒸汽相的单独冷凝收集；各个冷凝器输出的不凝气相合并后进入气相洗涤净化系统。
所述第二步中，停留时间t为30～300min，脱水温度T为80～220℃，操作压力P为-0.085～0.15MPa；
脱水预处理系统从进料端到出料端温度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间的脱水温度T实现梯度控温，进料端脱水反应釜或S级板式脱水塔脱水温度T为80℃～120℃，出料端脱水反应釜或S级板式脱水塔脱水温度T为180℃～220℃；
通过换热夹套和/或内盘管中加热介质的温度梯度实现S级板式脱水塔内各塔板温度梯度的控制。
所述第三步中，实时监测冷凝器的脱水量以及脱水液的折光率，控制进料速度、脱水预处理系统的脱水温度以及脱水液的采出速度，以保证脱水预处理系统内硫源总含量与脱水预处理系统内剩余水分的摩尔比控制在1:1.0～1:5.0之间。
一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统，其特征在于：包括相互串联的N个脱水反应釜和/或M个S级板式脱水塔，N，M和S均为自然数，且N与M之和不小于2，S不小于2；脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间通过位差自然溢流或输送泵输送实现物料的转移；各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔顶部设有冷凝器，冷凝器连接有冷凝水箱和气相洗涤净化系统，所述冷凝水箱用于接收并计量冷凝水，冷凝器中的不凝气接入气相洗涤净化系统，脱除水分后的有机溶剂返回脱水预处理系统；
各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔设有换热夹套和/或内盘管，换热夹套和/或内盘管中通入蒸汽或导热油来控制和调节脱水温度T，实现脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度的控制；
脱水预处理系统中设有流量计量子系统，温度检测子系统和压力检测子系统，用于检测物料在各部位的实时流量、温度和压力；
脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔公用一套冷凝器，脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔处于各自不同的脱水温度T进行脱水，但操作压力P相同；
或者脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔各自配置一套独立的冷凝器，以实现不同脱水温度T和操作压力P条件下蒸汽相的单独冷凝收集；各个冷凝器输出的不凝气相合并后进入气相洗涤净化系统。
脱水预处理系统中，各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间设有换热器，对物料进行换热，以调节进入下一级脱水反应釜或S级板式脱水塔的物料温度。
脱水预处理系统进料口连接有氮气罐，出料口连接有折光率仪的取样装置。
本发明的有益效果是：该聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法及系统，原料脱水率完全可控、稳定，含硫单体分解率和脱出的冷凝水中溶剂浓度均较低，脱水物料组成稳定，有利于后续缩聚反应过程工艺控制的稳定性、可靠性；同时降低了原料的分解损耗，降低了成本，更加绿色环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明4台脱水反应釜组成的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统示意图。
附图2为本发明S级板式脱水塔结构示意图。
附图3为本发明脱水反应釜与S级板式脱水塔组成的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
该聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，包括以下步骤：
第一步、将N个脱水反应釜和/或M个S级板式脱水塔串联形成脱水预处理系统，N，M和S均为自然数，且N与M之和不小于2，S不小于2；在各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔顶部设置冷凝器，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间通过位差自然溢流或输送泵输送实现物料的转移；
第二步、先以氮气流充分置换脱水预处理系统中的空气，然后以计量泵计量原料，将聚芳硫醚合成所需的原料连续加入到脱水系统的一级进料口，控制原料在脱水预处理系统中的停留时间t，脱水温度T和操作压力P；
聚芳硫醚合成的原料包括硫源化合物，碱液，催化剂，助剂和溶剂，其中硫源化合物为硫化钠、含结晶水的硫化钠、结晶硫氢化钠、硫氢化钠水溶液、硫氢化锂、硫氢化锂水溶液、硫化锂等化合物的水溶液，质量分数在10～60％；碱液为碱性物质(氢氧化钠或氢氧化锂)的水溶液，质量分数20～60％；硫源化合物与碱性物质的摩尔比为1：1至1：1.2。
第三步，原料依次经过串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔，串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔蒸出的含水气相进入各脱水反应釜和/或板式脱水塔顶部的冷凝器，冷凝回收脱出的水份，将蒸出的有机溶剂重新回到脱水预处理系统中，不凝气则输送到气相洗涤净化系统。
所述第一步中，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔设有换热夹套和/或内盘管，换热夹套和/或内盘管中通入蒸汽或导热油来控制和调节脱水温度T。
所述第一步中，各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间设有换热器，对物料进行换热，以调节进入下一级脱水反应釜或S级板式脱水塔的物料温度。
所述第一步中，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔公用一套冷凝器，脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔处于各自不同的脱水温度T进行脱水，但操作压力P相同。
低温度段(80～180℃)脱水反应釜蒸出的气相冷凝液中水分含量高，有机溶剂含量低；高温段脱水反应釜(180～220℃)蒸出的气相冷凝液中水份含量低，溶剂含量高；所述第一步中，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔也可以各自配置一套独立的冷凝器，以实现不同脱水温度T和操作压力P条件下蒸汽相的单独冷凝收集；各个冷凝器输出的不凝气相合并后进入气相洗涤净化系统。
所述第二步中，停留时间t为30～300min，脱水温度T为80～220℃，操作压力P为-0.085～0.15MPa；
脱水预处理系统从进料端到出料端温度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间的脱水温度T实现梯度控温，进料端脱水反应釜或S级板式脱水塔脱水温度T为80℃～120℃，出料端脱水反应釜或S级板式脱水塔脱水温度T为180℃～220℃；
附图2为板式脱水塔的结构示意图。板式脱水塔反应器内设有塔板、降液管、溢流堰、气体分布器等装置，各塔板设置有温度检测器，板式脱水塔反应器外部设有换热夹套，夹套设有加热介质接入口和排出口。
通过换热夹套和/或内盘管中加热介质的温度梯度实现S级板式脱水塔内各塔板温度梯度的控制。保证S级板式脱水塔的温度在190℃～220℃，第一块板的温度在80～120℃。中间各塔板实现梯度升温。
采用多级串联孔板脱水塔的连续脱水预处理工艺时，，物料可以从孔板脱水塔塔底进入，从孔板脱水塔上部的侧线出塔；也可以从塔的上部侧线进入，从塔底出料；物料在塔间的流动转移可以采用位差自然溢流或输料泵输送；蒸出的含水气相均从脱水塔的塔顶出塔，进入塔顶冷凝器冷凝回收蒸出的水分和溶剂。
所述第三步中，实时监测冷凝器的脱水量以及脱水液的折光率，控制进料速度、脱水预处理系统的脱水温度以及脱水液的采出速度，以保证脱水预处理系统内硫源总含量与脱水预处理系统内剩余水分的摩尔比控制在1:1.0～1:5.0之间。
该聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统，包括相互串联的N个脱水反应釜和/或M个S级板式脱水塔，N，M和S均为自然数，且N与M之和不小于2，S不小于2；脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间通过位差自然溢流或输送泵输送实现物料的转移；各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔顶部设有冷凝器，冷凝器连接有冷凝水箱和气相洗涤净化系统，所述冷凝水箱用于接收并计量冷凝水，冷凝器中的不凝气接入气相洗涤净化系统，脱除水分后的有机溶剂返回脱水预处理系统；
各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔设有换热夹套和/或内盘管，换热夹套和/或内盘管中通入蒸汽或导热油来控制和调节脱水温度T，实现脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度的控制；
脱水预处理系统中设有流量计量子系统，温度检测子系统和压力检测子系统，用于检测物料在各部位的实时流量、温度和压力；
脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔公用一套冷凝器，脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔处于各自不同的脱水温度T进行脱水，但操作压力P相同；
或者脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔各自配置一套独立的冷凝器，以实现不同脱水温度T和操作压力P条件下蒸汽相的单独冷凝收集；各个冷凝器输出的不凝气相合并后进入气相洗涤净化系统。
脱水预处理系统中，各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间设有换热器，对物料进行换热，以调节进入下一级脱水反应釜或S级板式脱水塔的物料温度。
脱水预处理系统进料口连接有氮气罐，出料口连接有折光率仪的取样装置。
以附图1中4台脱水反应釜组成的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统为例进行说明。在此例中，串联脱水反应釜数量N＝4，第一台釜维持在120℃，第二台釜维持在145℃。第一和第二台釜的含水气相冷凝后直接进入水处理系统。第三台釜维持在170℃，第四台釜维持在200℃。第三台釜和第四台釜的蒸出气相冷凝后进入溶剂回收系统。
该聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统，可以采用脱水反应釜和板式脱水塔相互串联的方式进行；先一台或几台搅拌脱水反应釜串联，然后在串联1台或几台孔板脱水塔；也可以先1或几台孔板脱水塔串联，然后再串联1台或几台搅拌脱水反应釜。无论是多级釜串联还是多级孔板脱水塔串联，还是脱水反应釜和脱水塔组合串联，前段脱水装置中物料温度相对较低，后端物料脱水温度相对较高；各脱水装置的气相可以单独配制气相冷凝器，也可以共用一套气相冷凝器，回收蒸出的水相和溶剂。
附图3为采用脱水反应釜与板式脱水塔串联形成的脱水系统。在此例中，脱水反应釜数量为N＝1，板式脱水塔数量为M＝1。其中脱水反应釜的温度维持在140℃，板式脱水塔的温度根据塔板数量在150℃-220℃之间，灵活调节温度实现自塔顶到塔底梯度升温，如塔顶第一块板温度为150℃，塔釜温度为220℃。脱水反应釜的含水气相冷凝后直接进入水处理系统，板式脱水塔的蒸出气相冷凝后进入溶剂回收系统。
实施例1：
以硫氢化钠水溶液(质量分数45.44％)，氢氧化钠溶液(50％)为原料，加入催化剂，助剂，溶剂，在5台相互串接的脱水反应釜中进行聚芳硫醚原料脱水预处理。先以氮气流充分置换系统内空气，然后以计量泵计量原料，连续向相互串接的脱水反应釜内输送物料。硫氢化钠水溶液的加料速率为123.4kg/h，氢氧化钠溶液的加料速度为80kg/h，配合的溶剂进料速率为370kg/h，催化剂的进料速率为29.7kg/h，助剂的进料速率为16.4kg/h。维持第一脱水反应釜的温度在80℃，控制停留时间为40min；第二脱水反应釜的温度在120℃，控制停留时间为40min，第三脱水反应釜的温度为145℃，停留时间为45min；第四脱水反应釜的温度在170℃，停留时间为40min；最后一级脱水反应釜的温度为200℃，停留时间60min。各脱水反应釜间物料以位差自然溢流法输送实现物料的转移。脱水后体系的采出速率为511.5kg/h。各脱水反应釜蒸出的含水气相分别进入釜顶冷凝器进行收集和分离，分离出的溶剂重新回流进入反应体系。
收集釜顶含水气相冷凝分离后收集的水分，计重，通过折光率测得水分中残留溶剂的含量，并检测水分中的硫含量。釜顶冷凝后的不凝气进入洗涤、净化系统，检测不凝气体的硫含量。记脱出水分中的总硫含量与不凝气体中的硫含量之和为脱水预处理过程的总硫分解量。计算总硫分解率。
最后计算结果为：脱水率为73.1％，总硫分解率1.4％，釜顶含水气相冷凝分离后收集的水分中溶剂含量为0.91‰。
实施例2：
以九水硫化钠，氢氧化钠溶液(50％)为原料，加入催化剂，助剂，溶剂，在一台脱水反应釜与一台板式脱水塔串联形成的脱水装置中进行聚芳硫醚原料脱水预处理，板式脱水塔的塔板数为S＝3，从板式脱水塔的上部侧线进料，从塔底出料。先以氮气流充分置换系统内空气，然后以计量泵计量原料，连续向脱水反应釜内输送物料。九水硫化钠的加料速率为240kg/h，氢氧化钠溶液的加料速度为4kg/h，配合的溶剂进料速率为370kg/h，催化剂的进料速率为29.7kg/h，助剂的进料速率为16.4kg/h。维持第一脱水反应釜的温度在120℃，控制停留时间为40min；板式脱水塔顶部的第一块塔板温度为140℃；第二块塔板的温度为160℃；第三块塔板的温度为180℃，塔釜温度控制为200℃。脱水反应釜到板式脱水塔间的物料以位差自然溢流法输送实现物料的转移。脱水后体系的采出速率为511.5kg/h。脱水反应釜与板式脱水塔塔顶蒸出的含水气相分别进入釜顶和塔顶冷凝器进行收集和分离，分离出的溶剂重新回流进入反应体系。
收集釜顶和塔顶含水气相冷凝分离后收集的水分，计重，通过折光率测得水分中残留溶剂的含量，并检测水分中的硫含量。釜顶和塔顶冷凝后的不凝气进入洗涤、净化系统，检测不凝气体的硫含量。记脱出水分中的总硫含量与不凝气体中的硫含量之和为脱水预处理过程的总硫分解量。计算总硫分解率。
最后计算结果为：脱水率为76.6％，总硫分解率0.7％，塔顶和釜顶含水气相冷凝分离后收集的水分中溶剂含量为0.77‰。
实施例3：
以硫氢化钠水溶液(质量分数42.23％)，氢氧化钠溶液(50％)为原料，加入催化剂，助剂，溶剂，在一台板式脱水塔串联形中进行聚芳硫醚原料脱水预处理，板式脱水塔的塔板数为S＝5。先以氮气流充分置换系统内空气，然后以计量泵计量原料，连续向板式脱水塔内输送物料。硫氢化钠水溶液的加料速率为398.1kg/h，氢氧化钠溶液的加料速度为240kg/h，配合的溶剂进料速率为1110kg/h，催化剂的进料速率为89.1kg/h，助剂的进料速率为49.2kg/h。板式脱水塔的第一块塔板温度为100℃；第二块塔板的温度为120℃；第三块塔板的温度为140℃，第四块塔板温度为160℃；第五块塔板的温度为180℃；，塔釜温度控制为200℃。脱水后体系的采出速率为1565.4kg/h。板式脱水塔塔顶蒸出的含水气相进入釜顶冷凝器进行收集和分离，分离出的溶剂重新回流进入反应体系。
收集塔顶含水气相冷凝分离后收集的水分，计重，通过折光率测得水分中残留溶剂的含量，并检测水分中的硫含量。塔顶冷凝后的不凝气进入洗涤、净化系统，检测不凝气体的硫含量。记脱出水分中的总硫含量与不凝气体中的硫含量之和为脱水预处理过程的总硫分解量。计算总硫分解率。
最后计算结果为：脱水率为75.3％，总硫分解率1.1％，塔顶含水气相冷凝分离后收集的水分中溶剂含量为0.83‰。
该聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，原料脱水率完全可控、稳定，含硫单体分解率很低(小于3％)，脱出的冷凝水中溶剂浓度更低(小于1‰)，脱水物料组成稳定，有利于后续缩聚反应过程工艺控制的稳定性、可靠性；同时降低了原料的分解损耗，降低了成本，全流程更加绿色环保。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步、将N个脱水反应釜和/或M个S级板式脱水塔串联形成脱水预处理系统，N，M和S均为自然数，且N与M之和不小于2，S不小于2；在各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔顶部设置冷凝器，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间通过位差自然溢流或输送泵输送实现物料的转移；
第二步、先以氮气流充分置换脱水预处理系统中的空气，然后以计量泵计量原料，将聚芳硫醚合成所需的原料连续加入到脱水系统的一级进料口，控制原料在脱水预处理系统中的停留时间t，脱水温度T和操作压力P；
第三步，原料依次经过串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔，串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔蒸出的含水气相进入各脱水反应釜和/或板式脱水塔顶部的冷凝器，冷凝回收脱出的水份，将蒸出的有机溶剂重新回到脱水预处理系统中，不凝气则输送到气相洗涤净化系统。
2.根据权利要求1所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：所述第一步中，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔设有换热夹套和/或内盘管，换热夹套和/或内盘管中通入蒸汽或导热油来控制和调节脱水温度T。
3.根据权利要求1所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：所述第一步中，各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间设有换热器，对物料进行换热，以调节进入下一级脱水反应釜或S级板式脱水塔的物料温度。
4.根据权利要求2所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：所述第一步中，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔公用一套冷凝器，脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔处于各自不同的脱水温度T进行脱水，但操作压力P相同。
5.根据权利要求2所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：所述第一步中，脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔各自配置一套独立的冷凝器，以实现不同脱水温度T和操作压力P条件下蒸汽相的单独冷凝收集；各个冷凝器输出的不凝气相合并后进入气相洗涤净化系统。
6.根据权利要求4或5所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：所述第二步中，停留时间t为30～300min，脱水温度T为80～220℃，操作压力P为-0.085～0.15MPa；
脱水预处理系统从进料端到出料端温度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间的脱水温度T实现梯度控温，进料端脱水反应釜或S级板式脱水塔脱水温度T为80℃～120℃，出料端脱水反应釜或S级板式脱水塔脱水温度T为180℃～220℃；
通过换热夹套和/或内盘管中加热介质的温度梯度实现S级板式脱水塔内各塔板温度梯度的控制。
7.根据权利要求6所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理方法，其特征在于：所述第三步中，实时监测冷凝器的脱水量以及脱水液的折光率，控制进料速度、脱水预处理系统的脱水温度以及脱水液的采出速度，以保证脱水预处理系统内硫源总含量与脱水预处理系统内剩余水分的摩尔比控制在1:1.0～1:5.0之间。
8.一种聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统，其特征在于：包括相互串联的N个脱水反应釜和/或M个S级板式脱水塔，N，M和S均为自然数，且N与M之和不小于2，S不小于2；脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间通过位差自然溢流或输送泵输送实现物料的转移；各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔顶部设有冷凝器，冷凝器连接有冷凝水箱和气相洗涤净化系统，所述冷凝水箱用于接收并计量冷凝水，冷凝器中的不凝气接入气相洗涤净化系统，脱除水分后的有机溶剂返回脱水预处理系统；
各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔设有换热夹套和/或内盘管，换热夹套和/或内盘管中通入蒸汽或导热油来控制和调节脱水温度T，实现脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度的控制；
脱水预处理系统中设有流量计量子系统，温度检测子系统和压力检测子系统，用于检测物料在各部位的实时流量、温度和压力；
脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔公用一套冷凝器，脱水预处理系统从进料端到出料端温度梯度逐渐升高，各个脱水反应釜和/或S级板式脱水塔处于各自不同的脱水温度T进行脱水，但操作压力P相同；
或者脱水预处理系统中各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔各自配置一套独立的冷凝器，以实现不同脱水温度T和操作压力P条件下蒸汽相的单独冷凝收集；各个冷凝器输出的不凝气相合并后进入气相洗涤净化系统。
9.根据权利要求8所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统，其特征在于：各个串联的脱水反应釜和/或S级板式脱水塔之间设有换热器，对物料进行换热，以调节进入下一级脱水反应釜或S级板式脱水塔的物料温度。
10.根据权利要求8所述的聚芳硫醚原料的连续脱水预处理系统，其特征在于：进料口连接有氮气罐，出料口连接有折光率仪的取样装置。
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| CN112513143A (zh) * | 2018-08-29 | 2021-03-16 | 株式会社吴羽 | 连续脱水方法以及聚亚芳基硫醚的制造方法 |
| CN113150279A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-07-23 | 杨宾科 | 一种聚苯硫醚酮的制备方法 |
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| CN110818898A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-21 | 四川轻化工大学 | 一种聚苯硫醚生产中多水硫化钠脱水的方法 |
| CN113150279A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-07-23 | 杨宾科 | 一种聚苯硫醚酮的制备方法 |
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