CN116925341A - 一种降低聚苯醚产品挥发份的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述方法包括：析出工序，将聚苯醚溶液与不良溶剂混合，使聚苯醚连续析出，形成聚苯醚悬浮液；固液分离工序，将所述聚苯醚悬浮液进行固液分离，使用不良溶剂进行洗涤，得到聚苯醚滤饼；干燥工序，选用蒸汽管回转干燥机进行所述聚苯醚滤饼的干燥，所述干燥机中使用加热过的惰性气体进行对流辐射带走滤饼中的溶剂，得到挥发份＜0.5％的聚苯醚成品。本发明采用蒸汽管回转干燥机进行干燥，其相比高速桨式干燥机干燥效果更好，且具有较高的处理能力；通过增加旋风分离器，改变干燥机轴封形式等过程强化技术集成应用，有效解决聚苯醚粉尘堵塞及泄漏的问题，保证了系统能够长周期稳定清洁运行。

Description

一种降低聚苯醚产品挥发份的方法

技术领域

本发明涉及聚苯醚树脂领域，尤其涉及一种降低聚苯醚产品挥发份的方法。

背景技术

聚苯醚是五大通用工程塑料之一，在电子电器、汽车、家用电器、办公室设备和工业机械等方面有着广泛的应用。市场对聚苯醚的需求日益增长，且某些领域对其质量要求较高。例如，当作为改性原料使用时，需满足产品挥发份指标<0.5％，最好是0.3％以下。

但是，现有的聚苯醚生产工艺流程长，工艺技术复杂，聚苯醚合成主要是以铜化合物及胺化合物作为催化剂，氧气与2,6-二甲基苯酚进行反应，生产过程主要包括聚合、液固分离、干燥、风送、包装工序，经过液固分离的聚苯醚滤饼中通常含有40％～50％左右的湿份，后续采用高速旋转式干燥机干燥(中压蒸汽作为热源)，很难满足挥发份要求，而且还存在安全生产隐患等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，通过析出、固液分离以及干燥工序，特别是干燥工序的改进，实现降低聚苯醚产品挥发份的同时保证生产的可靠性、连续性和环保性。

本发明提供一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，包括：

析出工序，将聚苯醚溶液与不良溶剂混合，使聚苯醚连续析出，形成聚苯醚悬浮液；

固液分离工序，将所述聚苯醚悬浮液进行固液分离，使用不良溶剂进行洗涤，得到聚苯醚滤饼；

干燥工序，选用蒸汽管回转干燥机进行所述聚苯醚滤饼的干燥，所述蒸汽管回转干燥机中使用载热惰性气体进行对流辐射带走滤饼中的溶剂，得到挥发份＜0.5％的聚苯醚成品。

本发明选用蒸汽管回转干燥机进行干燥，相对于传统的高速旋转式干燥机，可以更有效的降低聚苯醚中的挥发份，使其达到＜0.5％的要求，且干燥过程中不会使产品结焦，可使生产运行稳定进行。

需要说明的是，本发明所述不良溶剂为聚苯醚的不良溶剂，可以是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮和水的至少一种溶剂。相对应地，本发明所述良溶剂为聚苯醚的良溶剂，可以是芳香烃(苯、甲苯、二甲苯等)或卤代烃(氯仿等)。在本发明的具体实施方式中，不良溶剂一般采用甲醇或乙醇，良溶剂一般采用甲苯或二甲苯。

进一步地，析出工序中，连续析出聚苯醚时固定养护时间，养护时间指聚苯醚溶液在析出釜停留时间，本发明一些实施例中养护时间为1-6min。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，在所述蒸汽管回转干燥机的气相出口设置旋风分离器，减少气相夹带的聚苯醚粉末。这样设可降低聚苯醚粉末的夹带，防止堵塞气相管线，提高装置稳定持续运行的能力。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，采用喷淋洗涤和/或冷凝换热的方式，回收从所述旋风分离器出来的干燥尾气中的溶剂。

进一步地，优选采用喷淋洗涤结合两级冷凝换热的方式。采用喷淋洗涤先吸收惰性气体夹带的蒸发出的溶剂，然后采用两级冷凝换热，将蒸发出的溶剂再进行回收。其中回收的溶剂可作为喷淋溶剂，循环利用。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述蒸汽管回转干燥机的转速为0.5-4rmp。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述蒸汽管回转干燥机以蒸汽作为热源，蒸汽压力为0.4-0.8MPa，温度为150-170℃。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述惰性气体的温度控制在120-165℃，其通过风机进入干燥机，带走所述聚苯醚滤饼中的溶剂，经过旋风分离器以及溶剂回收后，循环至风机入口，形成闭环。另外，惰性气体的压力需控制在5-15kPa，压力过高会带走大量的聚苯醚粉末，堵塞气相出管线。本发明所述惰性气体可为氮气、氦气等惰性气体。

本发明所述干燥机使用的热源是低压蒸汽，压力为0.4-0.8MPa，可通过加大与聚苯醚换热接触面积实现，温度为150-170℃，可节约能源且降低因蒸汽温度过高导致聚苯醚结焦的可能性。惰性气体的温度也是综合考虑带走溶剂能力和防止聚苯醚结焦后的选择。另外，上述各条件设置也综合考虑了干燥机的转速，干燥机转速低提高了聚苯醚在干燥机的停留时间，更好的带走溶剂降低挥发份。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述蒸汽管回转干燥机的轴封形式选自填料密封、迷宫密封、机械密封及波纹管密封中的至少两种组合。

本发明采用特种密封形式进行全方位补偿，有效降低聚苯醚对密封的磨损，并实现清洁生产。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述聚苯醚溶液为酚类单体、氧化剂和催化剂在聚苯醚良溶剂中聚合形成的溶液，所述聚苯醚溶液中聚苯醚的含量在20-40wt.％。

在本发明的具体实施方式中，所述聚苯醚的合成方法包括：使用亚铜盐和胺的配合物作为催化剂融入聚苯醚良溶剂，再加入2,6-二甲基苯酚与氧气进行反应，得到聚苯醚溶液。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述析出工序中，不良溶剂的用量为所述聚苯醚溶液中良溶剂质量的0.2-2.5倍。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述聚苯醚悬浮液中聚苯醚的尺寸在0-1000μm之间，平均粒度尺寸为500±250μm。聚苯醚颗粒越均匀，越有利于后续固液分离，减少滤饼中湿含量，从而降低聚苯醚挥发份。同时，将聚苯醚平均粒度尺寸控制在上述范围内，也不容易导致固液分离时堵塞过滤设备。

根据本发明提供的降低聚苯醚产品挥发份的方法，所述聚苯醚滤饼中溶剂含量控制在20-80wt.％，其中，良溶剂的含量控制在0-13wt.％。

在本发明的优选实施方式中，所述降低聚苯醚产品挥发份的方法包括以下步骤：

(1)向聚苯醚溶液中加入质量为其中良溶剂质量0.2-2.5倍的聚苯醚不良溶剂，在高速搅拌下进行析出，得到平均粒度尺寸为500±250μm的聚苯醚悬浮液；

(2)采用过滤机将聚苯醚悬浮液进行固液分离，并使用聚苯醚不良溶液作为洗涤液进行洗涤，得到含聚苯醚良溶剂为0-13％的湿聚苯醚滤饼；

(3)选用蒸汽管回转干燥机，轴封使用特种密封，防止聚苯醚粉末泄漏，湿滤饼进入干燥机后，使用蒸汽加热，并通过120-160℃的惰性气体对流辐射，带走挥发出的溶剂，经过旋风分离器，过滤其中夹带的聚苯醚粉末，只带出滤饼中的良溶剂及不良溶剂，蒸出的气相通过喷淋洗涤以及二级换热冷凝回收，减少在干燥机内的留存，最后得到挥发份较低的聚苯醚成品。

需要说明的是，本发明所述聚苯醚是聚合物，数均分子量范围在10000-40000之间，25℃下用氯仿溶液对聚苯醚进行溶解，通过NCY-6粘度仪测得聚苯醚的粘度在5-55cm³/g，更优选35-50cm³/g。

具体而言，本发明的聚苯醚可以是聚2,6-二甲基-1,4-苯醚、聚2-甲基-6-乙基-1,4-苯醚、聚2-甲基-6-苯基-1,4-苯醚、聚2,6-二氯-1,4-苯醚等，既可以是纯组分，也可以是混合物。其中最优选的是聚2,6-二甲基-1,4-苯醚。

本发明提供了一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，采用蒸汽管回转干燥机进行干燥，其相比高速桨式干燥机干燥效果更好，且具有较高的处理能力，同等产能的装置，采用的设备少，减少了设备的投资及占地，降低了装置的能耗；通过增加旋风分离器，改变干燥机轴封形式等过程强化技术集成应用，有效解决聚苯醚粉尘堵塞及泄漏的问题，保证了系统能够长周期稳定清洁运行。采用本发明方法得到的聚苯醚产品质量优异，包括低的铜含量、低的产品挥发分指标，满足下游客户在高压、耐久、安全领域的应用需求，产品规格齐全，可覆盖不同细分市场和应用领域，新一代溶液法聚苯醚树脂产品，在光伏、新能源汽车、5G等行业得到成功应用，获得客户的品质认可，达到了安全、环保、健康的需求。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的降低聚苯醚产品挥发份方法中干燥部分的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

以下实施例中所用材料和试剂若无特别说明，均可通过正规商业渠道获得。

以下实施例及对比例中使用的含甲苯的聚苯醚是采用以下合成方法得到的：

先加入一定量的甲苯作为聚苯醚的良溶剂，在亚铜盐和混合胺存在下，少量加入2,6-二甲基苯酚作为PPE种子，然后在通入氧气情况下按重量计加入2,6-二甲基苯酚，在40分钟内加完2,6-二甲基苯酚，随后继续通入氧气进行反应，继续反应50min后停止氧气供应，反应完成，随后向其中加入乙二胺四乙酸的水溶液，进行封端，保持温度在50-75℃之间，随后通过分离，将水相中含有的催化剂、封端剂等分离出去，得到聚苯醚溶液，其固含量约为23％。

当将上述方法中的甲苯替换为二甲苯，则得到含二甲苯的聚苯醚溶液。

实施例1

本实施例提供一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，步骤如下：

向含甲苯的聚苯醚溶液中加入甲醇，甲醇与甲苯的质量比例＝1:1，通过搅拌得到平均尺寸在533μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用甲醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到甲苯含量在7％以下的湿滤饼，湿滤饼含湿量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用密闭氮气循环蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在3rpm左右，干燥机轴封选用填料密封与波纹管密封结合的形式，蒸汽压力控制在0.4-0.45MPa，循环氮气温度控制在140-150℃左右，对湿滤饼进行干燥，氮气夹带溶剂及聚苯醚粉末通过旋风分离器后进入喷淋吸收系统进行吸收，使用两级冷凝系统，使得溶剂得到充分回收利用，降低溶剂留存在干燥机中的量，而夹带的聚苯醚粉末则通过旋风分离器留在干燥机内，减少粉末堵塞气相管线及冷凝器的几率(其中干燥部分的流程图如图1所示)，经过三小时的烘干，得到干燥的聚苯醚成品，装置运行半年后气相管线正常无堵塞，聚苯醚粉末无跑冒情况发生，装置运行平稳。

实施例2

本实施例提供一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，步骤如下：

向含甲苯的聚苯醚溶液中加入甲醇，甲醇与甲苯的质量比例＝1:1，通过搅拌得到平均尺寸在503μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用甲醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到甲苯含量在7％以下的湿滤饼，湿滤饼含湿量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用密闭氮气循环蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在1rpm左右，干燥机轴封选用填料密封与波纹管密封结合的形式，蒸汽压力控制在0.55-0.6MPa，循环氮气温度控制在150-160℃左右，其他参考实施例1，得到干燥的聚苯醚成品，装置运行半年后气相管线正常无堵塞，聚苯醚粉末无跑冒情况发生，装置运行平稳。

实施例3

本实施例提供一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，步骤如下：

向含甲苯的聚苯醚溶液中加入甲醇，甲醇与甲苯的质量比例＝0.5:1，通过搅拌得到平均尺寸在648μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用甲醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到甲苯含量在9％左右的湿滤饼，湿滤饼含湿量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用密闭氮气循环蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在2rpm左右，干燥机轴封选用填料密封与波纹管密封结合形式，蒸汽压力控制在0.55-0.6MPa，循环氮气温度控制在120-130℃左右，其他参考实施例1，得到干燥的聚苯醚成品，装置运行半年后气相管线正常无堵塞，聚苯醚粉末无跑冒情况发生，装置运行平稳。

实施例4

本实施例提供一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，步骤如下：

向含二甲苯的聚苯醚溶液中加入甲醇，甲醇与二甲苯的质量比例＝1.5:1，通过搅拌得到平均尺寸在388μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用甲醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到二甲苯含量在6％以下的湿滤饼，湿滤饼含量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在3rpm左右，干燥机轴封选用填料密封与波纹管密封结合的形式，蒸汽压力控制在0.4-0.45MPa，循环氮气温度控制在130-140℃左右，其他参考实施例1，得到干燥的聚苯醚成品，装置运行半年后气相管线正常无堵塞，聚苯醚粉末无跑冒情况发生，装置运行平稳。

实施例5

本实施例提供一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，步骤如下：

向含二甲苯的聚苯醚溶液中加入乙醇，乙醇与二甲苯的质量比例＝2:1，通过搅拌得到平均尺寸在293μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用乙醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到二甲苯含量在5.5％左右的湿滤饼，湿滤饼含湿量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用密闭氮气循环蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在4rpm左右，干燥机轴封选用填料密封与波纹管密封形式，蒸汽压力控制在0.5-0.55MPa，循环氮气温度控制在150-160℃左右，其他参考实施例1，得到干燥的聚苯醚成品，装置运行半年后气相管线正常无堵塞，聚苯醚粉末无跑冒情况发生，装置运行平稳。

对比例1

向含甲苯的聚苯醚溶液中加入甲醇，甲醇与甲苯的质量比例＝0.18:1，通过搅拌得到平均尺寸在771μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用乙醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到甲苯含量在13％左右的湿滤饼，湿滤饼含湿量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用密闭氮气循环蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在3rpm左右，干燥机轴封选用填料密封与波纹管密封形式，蒸汽压力控制在0.65-0.75MPa，循环氮气温度控制在170-180℃左右，对湿滤饼进行干燥，氮气夹带溶剂及聚苯醚粉末通过旋风分离器进入喷淋吸收系统进行吸收，使用两级冷凝系统，使得溶剂得到充分回收利用，降低溶剂留存在干燥机的量，而夹带的聚苯醚粉末则通过旋风分离器留在干燥机内，减少粉末堵塞气相管线及冷凝器的几率，经过三小时的烘干，得到干燥的聚苯醚成品，装置运行半年后气相管线正常无堵塞，但干燥机内壁出现熔融物(即塑化物，塑料融化形成熔融态)，聚苯醚粉末无跑冒情况发生。

对比例2

向含甲苯的聚苯醚溶液中加入甲醇，甲醇与甲苯的质量比例＝1:1，通过搅拌得到平均尺寸在514μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用甲醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到甲苯含量在8％以下的湿滤饼，湿滤饼含湿量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用密闭氮气循环蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在3rpm，干燥机轴封选用填料密封形式，蒸汽压力控制在0.55-0.6MPa，循环氮气温度控制在110-120℃左右，对湿滤饼进行干燥，氮气夹带溶剂及聚苯醚粉末未经过旋风分离器直接进入喷淋吸收系统进行吸收，使用一级冷凝系统，得到干燥的聚苯醚成品，装置运行三个月后气相管线出现堵塞，且轴封处出现聚苯醚粉末泄漏。

对比例3

向含甲苯的聚苯醚溶液中加入甲醇，甲醇与甲苯的质量比例＝1:1，通过搅拌得到平均尺寸在522μm的聚苯醚粒子，随后进行过滤，使用甲醇作为洗涤液，通过多次洗涤压滤，得到甲苯含量在7％以下的湿滤饼，湿滤饼含湿量在40-50％，湿滤饼进入干燥机进行干燥，干燥机选用密闭氮气循环蒸汽回转干燥机，干燥机转速控制在6rpm左右，干燥机轴封选用迷宫密封形式，蒸汽压力控制在0.55-0.6MPa，循环氮气温度控制在150-160℃左右，对湿滤饼进行干燥，氮气夹带溶剂及聚苯醚粉末通过旋风分离器进入喷淋吸收系统进行吸收，使用两级冷凝系统，使得溶剂得到充分回收利用，降低溶剂留存在干燥机的量，而夹带的聚苯醚粉末则通过旋风分离器留在干燥机内，减少粉末堵塞气相管线及冷凝器的几率，经过三小时的烘干，得到干燥的聚苯醚成品。

分别对实施例1-5及对比例1-3所得到的产品进行检测，使用重量法，仪器有分析天平、称量瓶、干燥箱等，具体检测步骤如下：准确称量10g试样(精确至0.1mg)，放入已在120℃条件下烘至恒重的称量瓶中。试样平摊在称量瓶中，且高度不得超过0.3cm。将称量瓶放入干燥箱中，于120℃条件下干燥1h后，迅速移入干燥器中，冷却45min后称量，准确到0.1mg。挥发份测试结果详见表1。

表1聚苯醚中挥发份的含量(％)

从上表可知，对比例挥发份明显高于实施例，利用本发明提供的降低聚苯醚挥发份的方法，挥发份明显较低，具有较好的实用性。

本发明先制备尺寸较合适的聚苯醚粒子，通过过滤得到含聚苯醚良溶剂较少且滤饼含湿量较少的湿滤饼，选用蒸汽回转干燥机，并选用填料密封与波纹管密封的轴封形式，使用干燥载热氮气带走干燥机蒸出的溶剂，再通过喷淋吸收蒸发出的溶剂，使循环氮气尽量干燥，且干燥机末端使用旋风分离器降低氮气夹带，解决了干燥聚苯醚粒子出现的易堵塞管线、聚苯醚粉末泄漏及聚苯醚成品挥发份高的问题，充分满足这一领域的工业要求。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，包括：

析出工序，将聚苯醚溶液与不良溶剂混合，使聚苯醚连续析出，形成聚苯醚悬浮液；

固液分离工序，将所述聚苯醚悬浮液进行固液分离，使用不良溶剂进行洗涤，得到聚苯醚滤饼；

干燥工序，选用蒸汽管回转干燥机进行所述聚苯醚滤饼的干燥，所述蒸汽管回转干燥机中使用载热惰性气体进行对流辐射带走滤饼中的溶剂，得到挥发份＜0.5％的聚苯醚成品。

2.根据权利要求1所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，在所述蒸汽管回转干燥机的气相出口设置旋风分离器，减少气相夹带的聚苯醚粉末。

3.根据权利要求2所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，采用喷淋洗涤和/或冷凝换热的方式，回收从所述旋风分离器出来的干燥尾气中的溶剂。

4.根据权利要求1-3任一项所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，所述蒸汽管回转干燥机的转速为0.5-4rmp。

5.根据权利要求4所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，所述蒸汽管回转干燥机以蒸汽作为热源，蒸汽压力为0.4-0.8MPa，温度为150-170℃。

6.根据权利要求5所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，所述惰性气体的温度控制在120-165℃，其通过风机进入所述蒸汽管回转干燥机，带走所述聚苯醚滤饼中的溶剂，经过旋风分离器以及溶剂回收后，循环至风机入口，形成闭环。

7.根据权利要求1-3任一项所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，所述蒸汽管回转干燥机的轴封形式选自填料密封、迷宫密封、机械密封及波纹管密封中的至少两种组合。

8.根据权利要求1-3任一项所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，所述聚苯醚溶液为酚类单体、氧化剂和催化剂在聚苯醚良溶剂中聚合形成的溶液，所述聚苯醚溶液中聚苯醚的含量在20-40wt.％。

9.根据权利要求8所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，所述析出工序中，不良溶剂的用量为所述聚苯醚溶液中良溶剂质量的0.2-2.5倍；

所述聚苯醚悬浮液中聚苯醚的尺寸在0-1000μm之间，平均粒度尺寸为500±250μm。

10.根据权利要求1-3任一项所述的降低聚苯醚产品挥发份的方法，其特征在于，所述聚苯醚滤饼中溶剂含量控制在20-80wt.％，其中，良溶剂的含量控制在0-13wt.％。