專利名稱：一種新型聚醚酮精制工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)工程、精細化工領(lǐng)域，特別是涉及到精制一種聚醚酮的工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的聚醚酮最早是英國ICI公司以二苯砜作為溶劑，4、4_ 二氟二苯酮和對苯二酚作為原料，在碳酸鉀或碳酸鈉存在的情況下經(jīng)親核取代縮合反應(yīng)合成的。近十年來相繼研發(fā)出多種系列性聚醚酮類高聚化合物。反應(yīng)產(chǎn)物的共同特點是反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物、溶劑、副產(chǎn)物等摻雜在一起，常溫下形成固體混合物。產(chǎn)物中主要反應(yīng)物4、4- 二氟二苯酮和對苯二酚全部參與反應(yīng)。通常將混合固體粉碎，用有機溶劑浸出聚合反應(yīng)時的二苯砜溶劑，再用水浸出副產(chǎn)物氟鹽及原料碳酸鉀等，然后經(jīng)干燥得到純聚醚酮。此過程又常稱為聚醚酮精制。二苯砜浸出時，文獻及現(xiàn)行工藝采用以下幾工藝。圖2為抽提工藝，圖3為脂肪提取工藝，圖4為循環(huán)工藝，圖5為蒸煮工藝，圖6為液泛萃取工藝。抽提工藝將含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應(yīng)釜Rl中，及時從儲罐C向反應(yīng)釜Rl中泵送丙酮。打開反應(yīng)釜Rl蒸汽進口閥加熱，溫度控制在40°C。打開反應(yīng)釜Rl底部放料閥，調(diào)節(jié)泵入丙酮的流量，控制反應(yīng)釜Rl內(nèi)的液位高度。反應(yīng)釜Rl流出物進入反應(yīng)釜R2后，待反應(yīng)釜R2中液位達到一定高度后，向反應(yīng)釜R2內(nèi)通蒸汽、加熱、蒸餾，流出的丙酮直接放入反應(yīng)釜Rl中，并維持兩個釜的液位在一定高度。當反應(yīng)釜Rl溶液中二苯砜濃度達到處理要求時，反應(yīng)釜Rl停止加熱，并將其中的液體分批的全部放入反應(yīng)釜R2中蒸餾， 餾出液放入儲罐C中。當反應(yīng)釜R2中溶液接近飽和時，溶液放到干燥器中干燥，回收二苯砜。此工藝突出問題是能耗較高。脂肪提取式工藝將含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應(yīng)釜Rl中，從儲罐向浸取釜Rl中泵送丙酮，使丙酮溶液剛好淹沒釜內(nèi)物料。大約5分鐘后，打開反應(yīng)釜Rl底部放液閥及釜上部壓縮空氣調(diào)節(jié)閥，將反應(yīng)釜Rl中丙酮溶液全部壓入反應(yīng)釜R2中，關(guān)閉反應(yīng)釜 Rl放料閥及壓縮空氣調(diào)節(jié)閥，打開反應(yīng)釜Rl的放空閥，使反應(yīng)釜Rl中壓力降至常壓。向反應(yīng)釜R2的夾套內(nèi)通入蒸汽加熱、其中蒸餾流出的蒸汽進入反應(yīng)釜Rl上部的冷凝器，冷凝液流回反應(yīng)釜Rl內(nèi)。當反應(yīng)釜R2中二苯砜接近飽和時，將反應(yīng)釜R2內(nèi)的溶液放入干燥器內(nèi)，經(jīng)刮片干燥得到溶劑二苯砜。反應(yīng)釜Rl內(nèi)液位因部分丙酮溶液被放出導(dǎo)致液量不夠， 可向反應(yīng)釜Rl中作適當補充。丙酮溶液在反應(yīng)釜Rl內(nèi)再次保持5分鐘，打開反應(yīng)釜Rl釜底放液閥、反應(yīng)釜Rl的上部壓縮空氣調(diào)節(jié)閥，把反應(yīng)釜Rl中丙酮溶液全部壓入反應(yīng)釜R2 中，重復(fù)以上操作，直到反應(yīng)釜Rl中丙酮溶液的二苯砜含量達到要求為止。循環(huán)工藝將含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應(yīng)釜Rl中，及時從儲罐A向反應(yīng)釜Rl中泵送丙酮，并及時開動反應(yīng)釜Rl攪拌槳，防止物料結(jié)塊。打開反應(yīng)釜Rl蒸汽進口閥加熱，溫度控制40°C。打開反應(yīng)釜Rl底部放料閥，調(diào)節(jié)泵送反應(yīng)釜Rl的丙酮流量，控制反應(yīng)釜Rl內(nèi)液位高度。處理一段時間后，將反應(yīng)釜Rl中溶液全部壓入反應(yīng)釜R2中。向反應(yīng)釜R2內(nèi)通蒸汽、加熱、蒸餾，流出的丙酮放入儲罐A中。注意檢測反應(yīng)釜R2中溶液的二苯砜濃度，不能達到飽和狀態(tài)，防止二苯砜在反應(yīng)釜R2中結(jié)晶。當反應(yīng)釜R2中二苯砜接近飽和時，把反應(yīng)釜R2內(nèi)的溶液放到干燥器內(nèi)，經(jīng)刮片干燥得到二苯砜。由于前幾次處理的溶液中二苯砜濃度較高，直接進行蒸餾。后期浸取液中的二苯砜濃度較低，為節(jié)約能耗， 浸取液不經(jīng)蒸餾直接依次放入儲罐B至儲罐F罐中，作為下一批物料的前幾次浸取液。蒸煮工藝把含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應(yīng)釜R中，并及時從Cl儲罐向 R中泵入丙酮，及時開動R攪拌槳。打開R蒸汽進口閥加熱，溫度控制于40°C.以后時間一直蒸煮，直到釜內(nèi)溶液中二苯砜達到較高濃度后，一次性全部放出釜內(nèi)溶液，然后，重新泵入新鮮丙酮浸取。經(jīng)多次重復(fù)浸取，直到溶液中二苯砜含量達到生產(chǎn)要求為止。液泛萃取工藝把含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應(yīng)釜Rl中，從儲罐向丙酮蒸發(fā)釜R2中泵入丙酮，同時，打開反應(yīng)釜Rl底部閥門及其上部出氣調(diào)節(jié)閥。加熱丙酮蒸發(fā)釜R2，丙酮蒸發(fā)釜R2內(nèi)的丙酮蒸汽進入反應(yīng)釜Rl中，穿越物料支撐板與聚醚酮接觸，完成傳質(zhì)、傳熱過程。部分冷凝的丙酮蒸汽停留在反應(yīng)釜Rl中，其余丙酮蒸汽通過反應(yīng)釜Rl的物料進入換熱器冷凝，冷凝液再流入反應(yīng)釜Rl中。當反應(yīng)釜Rl中溶解了一定量二苯砜的丙酮液位達到一定高度后，打開反應(yīng)釜Rl底部閥門，反應(yīng)釜Rl中的丙酮靠重力流到丙酮蒸發(fā)釜R2中，同時，打開丙酮蒸發(fā)釜R2旁路閥，丙酮蒸汽直接進入換熱器冷凝，冷凝液再流入反應(yīng)釜Rl中。如此重復(fù)，反應(yīng)釜Rl中聚醚酮中的二苯砜進入丙酮蒸發(fā)釜R2的丙酮溶液中， 直到反應(yīng)釜Rl中丙酮溶液的二苯砜含量達到要求為止。循環(huán)工藝由于浸取次數(shù)較多，工藝中需安排八個以上丙酮混合液儲罐。并且，相對能耗較高。蒸煮工藝過程與循環(huán)工藝接近，但由于傳質(zhì)因素，此工藝效率要低于循環(huán)工藝。 抽提工藝依靠系統(tǒng)內(nèi)物料循環(huán)，節(jié)約時間，過程簡單，丙酮用量少，但缺點是能耗高。脂肪提取、及液泛(改進脂肪提取)式工藝相對效果好，但浸取釜結(jié)構(gòu)特殊，偶爾也出現(xiàn)管路堵塞等問題。水浸取水浸取過程通常稱為水洗。一種工藝就是在慢速、間歇攪拌下用水煮，煮到一定程度將水放出，然后添加新鮮水，直至將氟鹽等水溶性物質(zhì)洗凈。另一種工藝是考慮攪拌會使物料粉化，采用循環(huán)水流動的形式加強傳質(zhì)過程，即在洗釜底部加設(shè)出水口，同時加過濾裝置，反應(yīng)釜的內(nèi)部上端設(shè)有進水分布管，水經(jīng)循環(huán)泵從洗釜上部打入下部流出循環(huán)進行。干燥經(jīng)過丙酮浸出二苯砜、水洗出氟鹽等之后，聚醚酮產(chǎn)物再經(jīng)離心分離除去其中浸含的大部分水分，進入干燥過程。顆粒物料干燥形式較多，可采用單個單元操作設(shè)備， 也可采用組合式干燥設(shè)備。目前多數(shù)工藝采用雙錐干燥器真空干燥，最后得到純物料。此種形式的干燥，由于系統(tǒng)內(nèi)溫度較高，富含水蒸氣，降溫放料時，水分重新回到物料表面，檢測時水分增加較大，達到干燥要求耗時較長。含氟廢水處理在水洗過程中產(chǎn)生大量含氟廢水，一般產(chǎn)生廢水的質(zhì)量為聚醚酮處理量的10 15倍。采用蒸餾方法可以回收氟鹽，還可利用蒸出的水，但由于廢水量大能耗極大。采用化學(xué)沉淀、絮凝沉淀以及吸附處理，水中氟含量雖可以達到10mg/L以下，滿足排放要求，降低能耗與處理成本，但長時間、大量含氟廢水的排放仍會對環(huán)境、地下水資源造成一定污染。以上聚醚酮精制過程，每種工藝，每一過程都存在一些問題。最主要的是工藝過程復(fù)雜。每一個過程需要多臺設(shè)備，并且每一個過程都相互獨立，設(shè)備制造費用高，占地面積大。生產(chǎn)中一個操作過程還需與另一個過程銜接，物料轉(zhuǎn)移過程中耗時較多，影響生產(chǎn)進度。同時實際生產(chǎn)中前后工序、包裝等又有特殊要求，如產(chǎn)品顆粒形狀、幾何尺寸等，不允許在浸取過程中發(fā)生較大變化。每次處理物料有一定數(shù)量，要求盡量慢速攪拌或不攪拌，以防物料粉化。整個精制過程能耗高，存在環(huán)境污染的隱患等。

發(fā)明內(nèi)容
為了有效地解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)前期實驗數(shù)據(jù)及生產(chǎn)運行結(jié)果，本發(fā)明設(shè)計了一種更為高效、環(huán)保、節(jié)能的綠色生產(chǎn)工藝。其工藝過程如圖I所示。經(jīng)真空物料輸送， 將待精制聚醚酮顆粒物料送入精制釜中開始精制。一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是包括以下步驟步驟一丙酮液泛浸取過程，將丙酮儲罐中的丙酮用丙酮輸送泵經(jīng)V102閥門送入丙酮蒸發(fā)釜中，在蒸汽加熱的作用下，丙酮蒸發(fā)釜中的丙酮蒸汽沿丙酮蒸汽管線經(jīng)丙酮蒸氣進入口進入精制釜內(nèi)的底部氣體分布管中，經(jīng)過氣體分布管的分布，丙酮蒸汽穿越物料支撐板與聚醚酮接觸，完成傳質(zhì)、傳熱過程；部分冷凝的丙酮蒸汽停留在精制釜中，其余丙酮蒸汽通過精制釜的物料層進入換熱器內(nèi)，冷凝液經(jīng)緩沖罐、回流管線再次流回精制釜中； 當精制釜中含有二苯砜的丙酮溶液液位達到釜容積的1/3后，V113閥門自動打開，精制釜中的丙酮及二苯砜靠重力自流到丙酮蒸發(fā)釜中，同時V109閥門自動關(guān)閉，VllO閥門自動打開，丙酮蒸汽經(jīng)換熱器冷凝，冷凝液經(jīng)回流管線再流入精制釜中；液封管防止丙酮蒸汽從此處進入精制釜內(nèi)；重復(fù)以上操作，精制釜中聚醚酮中的二苯砜快速、全部進入丙酮蒸發(fā)釜的丙酮溶液中，實現(xiàn)二苯砜與聚醚酮的分離；步驟二水洗過程，將儲存于超純水儲罐中電導(dǎo)率< O. I的超純水，由純水泵泵出后通過V103閥門泵入精制釜中；當精制釜內(nèi)的水位剛好浸過物料時，關(guān)閉純水泵；向精制釜的夾套內(nèi)通入加熱的蒸汽，待精制釜中水溫接近40°C時關(guān)閉蒸汽；打開V114閥門，并將精制釜內(nèi)的水全部放入含丙酮水儲罐中，再由含丙酮水輸送泵送到精餾車間分離丙酮與水，回收其中丙酮；關(guān)閉V114閥門，再次啟動純水泵，向精制釜中加超純水；當精制釜中的水位高于溢流口時，精制釜中的水會經(jīng)V116閥門自流到混合水儲罐中；待混合水儲罐中達到混合水儲罐的三分之二時，關(guān)閉純水泵，向精制釜的夾套內(nèi)通入加熱了的蒸汽，待精制釜內(nèi)的水溫達到80°C時，開啟循環(huán)泵，超純水經(jīng)過V120閥門、精制釜及混合水儲罐循環(huán)；保持循環(huán)水流動的狀況；20分鐘后關(guān)閉V120閥門，讓含氟水流過膜分離裝置及電除鹽裝置，通過調(diào)節(jié) V123閥門和調(diào)節(jié)V124閥門控制出水量，此出水為含氟水；經(jīng)過3小時 5小時的循環(huán)，待精制釜中水溶液的氟離子濃度達到IOppm并保持不變時，結(jié)束水洗過程；步驟三干燥過程，向精制釜的夾套內(nèi)通入加熱的蒸汽，同時啟動真空泵，經(jīng)空氣出口閥處將精制釜內(nèi)空氣、水汽抽走；當精制釜中溫度計指示值達到100°C時，將來自聚合反應(yīng)余熱預(yù)熱過的并經(jīng)進一步加熱的過熱干燥的空氣，經(jīng)過F104過濾器過濾，再經(jīng)VlOl閥門送入精制釜中，進入氣流干燥階段；I小時后，從物料取出口取料檢測，當物料中水含量即質(zhì)量百分比< O. 02%時，停止干燥；最后氣體經(jīng)干燥氣出入口，并經(jīng)F103過濾器進入后流出精制釜；步驟四物料的取出，將取料管接到物料取出口，啟動取料真空泵，并打開V127進
6氣閥，在空氣吹掃狀態(tài)下取凈物料。所述的步驟一中當丙酮蒸發(fā)爸的丙酮溶液中二苯砜濃度達到800ppm IOOOppm 或需要回收其中二苯砜時，先通入蒸氣，使蒸出的丙酮通過換熱器全部回到丙酮儲罐中；當丙酮蒸發(fā)釜中的丙酮溶液中二苯砜濃度達到飽和，將其放出，經(jīng)刮片干燥操作后使丙酮、二苯砜得到徹底分離。所述的步驟二中當循環(huán)水由于流失而使水總量減少1/10需要補充；每次放出的含氟水總量在I. 3 I. 5噸，采用蒸餾的方式回收氟鹽及得到蒸餾水。有益效果采用本發(fā)明的工藝經(jīng)過設(shè)備設(shè)計、制造、安裝及調(diào)試，將新型聚醚酮工藝應(yīng)用于生產(chǎn)過程中。設(shè)備運行結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)可見表I。表I原工藝與新工藝生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)比較表.
權(quán)利要求
1.一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是包括以下步驟步驟一丙酮液泛浸取過程，將丙酮儲罐(37)中的丙酮用丙酮輸送泵(I)經(jīng)V102閥門(11)送入丙酮蒸發(fā)釜(33)中，在蒸汽加熱的作用下，丙酮蒸發(fā)釜(33)中的丙酮蒸汽沿丙酮蒸汽管線(13)經(jīng)丙酮蒸氣進入口(20)進入精制釜(16)內(nèi)的底部氣體分布管(26)中， 經(jīng)過氣體分布管(26)的分布，丙酮蒸汽穿越物料支撐板(15)與聚醚酮接觸，完成傳質(zhì)、傳熱過程；部分冷凝的丙酮蒸汽停留在精制釜(16)中，其余丙酮蒸汽通過精制釜(16)的物料層進入換熱器(23)內(nèi)，冷凝液經(jīng)緩沖罐(24)、回流管線(22)再次流回精制釜(16)中； 當精制釜(16)中含有二苯砜的丙酮溶液液位達到釜容積的1/3后，V113閥門(30)自動打開，精制釜(16)中的丙酮及二苯砜靠重力自流到丙酮蒸發(fā)釜(33)中，同時V109閥門(17) 自動關(guān)閉，VllO閥門(18)自動打開，丙酮蒸汽經(jīng)換熱器(23)冷凝，冷凝液經(jīng)回流管線(22) 再流入精制釜(16)中；液封管(28)防止丙酮蒸汽從此處進入精制釜(16)內(nèi)；重復(fù)以上操作，精制釜(16)中聚醚酮中的二苯砜快速、全部進入丙酮蒸發(fā)釜(33)的丙酮溶液中，實現(xiàn)二苯砜與聚醚酮的分離；步驟二水洗過程，將儲存于超純水儲罐(9)中電導(dǎo)率< O. I的超純水，由純水泵(8)泵出后通過V103閥門(10)泵入精制釜(16)中；當精制釜(16)內(nèi)的水位剛好浸過物料時，關(guān)閉純水泵(8);向精制釜(16)的夾套內(nèi)通入加熱的蒸汽，待精制釜(16)中水溫接近40°C時關(guān)閉蒸汽；打開V114閥門(29)，并將精制釜(16)內(nèi)的水全部放入含丙酮水儲罐(27)中， 再由含丙酮水輸送泵(32)送到精餾車間分離丙酮與水，回收其中丙酮；關(guān)閉V114閥門(29)，再次啟動純水泵(8)，向精制釜(16)中加超純水；當精制釜(16) 中的水位高于溢流口(25)時，精制釜(16)中的水會經(jīng)V116閥門(31)自流到混合水儲罐 (34)中；待混合水儲罐(34)中達到混合水儲罐的三分之二時，關(guān)閉純水泵(8)，向精制釜 (16)的夾套內(nèi)通入加熱了的蒸汽，待精制釜(16)內(nèi)的水溫達到80°C時，開啟循環(huán)泵(35)， 超純水經(jīng)過V120閥門(7)、精制釜(16)及混合水儲罐(34)循環(huán)；保持循環(huán)水流動的狀況； 20分鐘后關(guān)閉V120閥門(7)，讓含氟水流過膜分離裝置(4)及電除鹽裝置￠)，通過調(diào)節(jié) V123閥門(5)和調(diào)節(jié)V124閥門⑵控制出水量，此出水為含氟水；經(jīng)過3小時 5小時的循環(huán)，待精制釜(16)中水溶液的氟離子濃度達到IOppm并保持不變時，結(jié)束水洗過程；步驟三干燥過程，向精制釜(16)的夾套內(nèi)通入加熱的蒸汽，同時啟動真空泵，經(jīng)空氣出口閥處將精制釜(16)內(nèi)空氣、水汽抽走；當精制釜(16)中溫度計指示值達到100°C時， 將來自聚合反應(yīng)余熱預(yù)熱過的并經(jīng)進一步加熱的過熱干燥的空氣，經(jīng)過F104過濾器(3)過濾，再經(jīng)VlOl閥門(12)送入精制釜(16)中，進入氣流干燥階段；I小時后，從物料取出口 (14)取料檢測，當物料中水含量即質(zhì)量百分比< O. 02%時，停止干燥；最后氣體經(jīng)干燥氣出入口(21)，并經(jīng)F103過濾器(19)進入后流出精制釜(16)；步驟四物料的取出，將取料管接到物料取出口(14)，啟動取料真空泵，并打開V127進氣閥(36)，在空氣吹掃狀態(tài)下取凈物料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是所述的步驟一中當丙酮蒸發(fā)爸(33)的丙酮溶液中二苯砜濃度達到800ppm IOOOppm或需要回收其中二苯砜時，先通入蒸氣，使蒸出的丙酮通過換熱器(23)全部回到丙酮儲罐(37)中；當丙酮蒸發(fā)釜 (33)中的丙酮溶液中二苯砜濃度達到飽和，將其放出，經(jīng)刮片干燥操作后使丙酮、二苯砜得到徹底分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是所述的步驟二中當循環(huán)水由于流失而使水總量減少1/10需要補充；每次放出的含氟水總量在I. 3 I. 5噸，采用蒸餾的方式回收氟鹽及得到蒸餾水。
全文摘要
一種新型聚醚酮精制工藝，屬于化學(xué)工程、精細化工領(lǐng)域，特別是涉及到精制一種聚醚酮的工藝。其工藝過程包括以下步驟步驟一丙酮液泛浸取過程，將此步驟重復(fù)操作，精制釜中聚醚酮中的二苯砜快速、全部進入丙酮蒸發(fā)釜的丙酮溶液中，實現(xiàn)二苯砜與聚醚酮的分離。步驟二水洗過程，步驟三干燥過程，步驟四物料的取出，在空氣吹掃狀態(tài)下取凈物料。本發(fā)明設(shè)備集中、占地面積小，整體投資少；生產(chǎn)周期短效率高；操作人員少便于管理，生產(chǎn)效益高。同時節(jié)約能耗，生產(chǎn)過程污染物零排放，是一種新型的綠色化工工藝。在丙酮液泛浸取過程里，二苯砜浸取效率高，丙酮沸點低，丙酮罐存量小，減小能耗。水洗過程時，由于廢水處理量少，可大大節(jié)約能量。
文檔編號C08G8/02GK102585206SQ201210057660
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者喬遷, 尹麗, 王元瑞, 王樹江, 石秀敏 申請人:長春工業(yè)大學(xué)