利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及化工领域，具体为利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，包括：聚丁二酸丁二醇酯制备装置，其分别与丁二酸制备装置、四氢呋喃回收装置相连通；且包括依次相连浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜、第三缩聚釜；第一酯化釜、第二酯化釜均设酯化蒸汽出口，两个酯化蒸汽出口均与分离塔分离物入口相连通，分离塔重组分出口与第一酯化釜、第二酯化釜组分回收物入口相连通，分离塔轻组分出口与四氢呋喃回收装置回收物出口相连通；丁二酸制备装置包括：依次相连的配料罐、电解液存储罐、电解槽、冷却结晶器、离心脱水器；离心脱水器设有丁二酸出口。本发明延长聚丁二酸丁二醇酯生产线，进行规模化生产。
【专利说明】利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备
【技术领域】
[0001]本发明化工领域，具体而言，涉及利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，人民生活水平的提高，高分子材料尤其合成高分子，如塑料、树脂等在人们生活中的地位越来越重要，其应用也呈现逐年扩大的趋势。2008年底全球塑料、合成树脂等类的合成高分子材料产量达2.45亿吨，已经成为仅次于金属和水泥的第三大重要材料。但由于塑料等通用型高分子材料类产品都是石油产品的衍生物，同属于碳氢有机物，在自然状态下难以分解，其废弃物已成为“白色污染”的源泉，成为了严重影响环境和人类可持续发展的社会问题之一。塑料废弃物解决的好坏将在很大程度上决定世界生态环境状况，并决定塑料、合成树脂等合成高分子材料的发展速度和发展趋势。
[0003]目前，出于对环境保护的需要，世界各国对环保技术、环保产品的研究开发都予以了极大的关注，我国对塑料造成的白色污染等环境污染问题也愈发重视。全生物分解材料包括天然高分子材料和合成高分子材料，由于天然高分子材料加工困难，因此合成降解高分子材料就成了降解塑料开发的主流，其中脂肪族聚酯由于其优异的物理性能、降解性能和适宜的成本成为了当前降解塑料开发的重点。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)属于第三代全生物降解塑料聚脂肪族二元酸二元醇酯的一种，它具有优异的韧性和耐热性，加工性能良好；由于采用普通的二元酸，二元醇为原料，价格相对较低，而且其性能完全达到通用塑料水平。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为原料可以用于制作包装材料、餐饮用具、卫生用品以及地膜等一次性用品，并可望在医用材料、光电子化学、精细化工等高【技术领域】得到广泛应用，具有广阔市场前景。
[0004]由于聚丁二酸丁二醇酯(PBS)力学性能十分优异，耐热性能好，是目前降解塑料加工性能最好的，综合性能优异，性价比合理，因此聚丁二酸丁二醇酯(PBS)已成为目前世界公认的综合性能最好的生物降解塑料，是生物降解塑料用途最广泛的品种，具有良好的应用推广前景，市场前景广阔。当前数量庞大的废弃塑料，尤其是难以回收或不可回收的废弃塑料，为PBS提供了巨大的产业市场。据预测，到2013年世界上降解塑料的产业规模将达到整个塑料制品市场份额的10%左右。因此，作为最具有产业化前景的可完全生物降解塑料，PBS的产业发展前景将尤为广阔。
[0005]相关聚丁二酸丁二醇酯的生产采用丁二酸和丁二醇合成反应，生产线较短，产品不易规模化。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，以解决上述问题。
[0007]本发明实施例提供了一种利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，包括:丁二酸制备装置、聚丁二酸丁二醇酯制备装置、四氢呋喃回收装置，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置分别通过管道与丁二酸制备装置、四氢呋喃回收装置相连通；
[0008]所述丁二酸制备装置包括:通过管道依次相连的配料罐、电解液存储罐、电解槽、冷却结晶器、离心脱水器；其中，所述配料罐设有顺丁烯二酸酐入口、脱盐水入口、和顺丁烯二酸水溶液出口，所述离心脱水器设有湿丁二酸出口和水出口 ；
[0009]所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置包括:通过管道依次相连的浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜、第三缩聚釜；其中，所述浆料调制罐分别与所述离心脱水器、1，4- 丁二醇输送管道、催化剂配送管道相连；所述第一酯化釜、所述第二酯化釜分别设有酯化蒸汽出口，两个所述酯化蒸汽出口均通过管道与分离塔的分离物入口相连通，所述分离塔的重组分出口通过管道与所述第一酯化釜、所述第二酯化釜的组分回收物入口相连通，所述分离塔的轻组分出口通过管道与所述四氢呋喃回收装置的回收物出口相连通；
[0010]所述四氢呋喃回收装置包括:通过管道依次连接的四氢呋喃混合液储罐、脱水精馏塔、脱低沸物精馏塔、脱高沸物精馏塔，所述脱高沸物精馏塔设有四氢呋喃出口，所述四氢呋喃混合液储罐的混合液入口分别与所述第一酯化釜的废气出口、第二酯化釜的废气出口相连。
[0011]在一些实施例中，优选为，在所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置中，在所述第二酯化釜和所述第一缩聚釜之间的管道上设有输送泵和低聚物加热器；在所述第一缩聚釜和所述第二缩聚釜之间的管道上设置改性剂添加器和静态混合器；所述第一缩聚釜、所述第二缩聚釜、所述第三缩聚釜分别通过气相管道与真空设备相连，所述气相管道上设置冷凝装置。
[0012]在一些实施例中，优选为，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置还包括:熔体过滤器，所述第三缩聚釜设有熔体出口，所述熔体出口与所述熔体过滤器的熔体入口通过熔体管道相连。
[0013]在一些实施例中，优选为，所述改性剂添加器为注射器或喷射泵。
[0014]在一些实施例中，优选为，在丁二酸制备装置中，所述顺丁烯二酸水溶液出口与所述电解液存储罐的顺丁烯二酸水溶液入口通过第一管道相连通；所述电解液存储罐还设有硫酸入口、电解液出口，电解液出口处设有计量器，所述电解液出口与所述电解槽的电解液入口通过第二管道相连通；所述电解槽设有丁二酸水溶液出口，所述丁二酸水溶液出口与所述冷却结晶器的丁二酸水溶液入口通过第三管道相连通；所述第三管道上设有电解液处理器，所述电解液处理器设有活性炭入口和活性炭出口 ；所述冷却结晶器设有丁二酸结晶体混合溶液出口，所述丁二酸结晶体混合溶液出口与所述离心脱水器的丁二酸结晶体混合溶液入口通过第四管道相连通。
[0015]在一些实施例中，优选为，所述丁二酸制备装置还包括:与所述离心脱水器相连接的振动流化床式干燥机，所述振动流化床式干燥机设有湿丁二酸入口和丁二酸出口，所述湿丁二酸入口与所述离心脱水器的湿丁二酸出口相连接。
[0016]在一些实施例中，优选为，所述第一管道、所述第二管道、所述第三管道分别设有输送泵；
[0017]在一些实施例中，优选为，所述冷却结晶器为多级冷却结晶器；所述电解槽为滤板式电解槽。
[0018]在一些实施例中，优选为，所述离心脱水器设有母液出口，所述母液出口与所述配料罐的母液入口通过第五管道相连通。
[0019]在一些实施例中，优选为，所述第五管道上设置活性炭处理装置，所述活性炭处理装置设有母液和活性炭接触腔。
[0020]在一些实施例中，优选为，所述脱水精馏塔、所述脱低沸物精馏塔、所述脱高沸物精馏塔的待处理物出口处设置预加热器。
[0021]本发明实施例提供的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，与现有技术相比，聚丁二酸丁二醇酯制备装置，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置分别通过管道与丁二酸制备装置、四氢呋喃回收装置相连通；即丁二酸制备装置可制备丁二酸，同时还可以向聚丁二酸丁二醇酯制备装置中供应丁二酸，聚丁二酸丁二醇酯包括通过管道依次相连的浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜、第三缩聚釜，丁二酸和1，4 丁二醇经过反应后制得聚丁二酸丁二醇酯；而且，在第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜中1，4 丁二醇的副产物中含有四氢呋喃，该四氢呋喃自蒸汽出口通过管道进入四氢呋喃回收装置，四氢呋喃被回收。通过该设备，能够生产多种产物，生产线上产物多，且回收率高，基本没有污染物排放，比较环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明一个实施例中利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备的设备连接示意图；
[0023]图2为本发明一个实施例中丁二酸制备装置的设备连接示意图；
[0024]图3为本发明一个实施例中聚丁二酸丁二醇酯制备装置的设备连接示意图；
[0025]图4为本发明一个实施例中四氢呋喃回收装置的设备连接示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面通过具体的实施例子结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0027]考虑到目前丁二酸、聚丁二酸丁二醇酯的工业需求量大，现有制备方法难易满足实际工业需要，且传统生产方法环境污染严重的问题，在本发明实施例提供了一种利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备。
[0028]该利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备包括:丁二酸制备装置、聚丁二酸丁二醇酯制备装置、四氢呋喃回收装置，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置分别通过管道与丁二酸制备装置、四氢呋喃回收装置相连通；
[0029]所述丁二酸制备装置包括:通过管道依次相连的配料罐、电解液存储罐、电解槽、冷却结晶器、离心脱水器；其中，所述配料罐设有顺丁烯二酸酐入口、脱盐水入口、和顺丁烯二酸水溶液出口，所述离心脱水器设有湿丁二酸出口和水出口 ；
[0030]所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置包括:通过管道依次相连的浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜、第三缩聚釜；其中，所述浆料调制罐分别与所述离心脱水器、1，4- 丁二醇输送管道、催化剂配送管道相连；所述第一酯化釜、所述第二酯化釜分别设有酯化蒸汽出口，两个所述酯化蒸汽出口均通过管道与分离塔的分离物入口相连通，所述分离塔的重组分出口通过管道与所述第一酯化釜、所述第二酯化釜的组分回收物入口相连通，所述分离塔的轻组分出口通过管道与所述四氢呋喃回收装置的回收物出口相连通；
[0031]所述四氢呋喃回收装置包括:通过管道依次连接的四氢呋喃混合液储罐、脱水精馏塔、脱低沸物精馏塔、脱高沸物精馏塔，所述脱高沸物精馏塔设有四氢呋喃出口，所述四氢呋喃混合液储罐的混合液入口分别与所述第一酯化釜的废气出口、第二酯化釜的废气出口相连。
[0032]聚丁二酸丁二醇酯制备装置，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置分别通过管道与丁二酸制备装置、四氢呋喃回收装置相连通；即丁二酸制备装置可制备丁二酸，同时还可以向聚丁二酸丁二醇酯制备装置中供应丁二酸，聚丁二酸丁二醇酯包括通过管道依次相连的浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜、第三缩聚釜，丁二酸和1，4丁二醇经过反应后制得聚丁二酸丁二醇酯；而且，在第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜中1，4 丁二醇的副产物中含有四氢呋喃，该四氢呋喃自蒸汽出口通过管道进入四氢呋喃回收装置，四氢呋喃被回收。通过该设备，能够生产多种产物，且回收率高，基本没有污染物排放，比较环保。
[0033]接下来，对该利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备进行详细说明:
[0034]该利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，图1所示，包括:聚丁二酸丁二醇酯制备装置，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置分别通过管道与丁二酸制备装置、四氢呋喃回收装置相连通；
[0035]所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置包括:通过管道依次相连的浆料调制罐D01、第一酯化釜D02、第二酯化釜D03、第一缩聚釜D04、第二缩聚釜D05、第三缩聚釜D06 ;其中，所述浆料调制罐DOl分别与丁二酸喷射泵、1，4-丁二醇输送管道、催化剂配送管道相连；所述第一酯化釜D02、所述第二酯化釜D03分别设有酯化蒸汽出口，两个所述酯化蒸汽出口均通过管道与分离塔D07的分离物入口相连通，所述分离塔D07的重组分出口通过管道与所述第一酯化釜D02、所述第二酯化釜D03的组分回收物入口相连通，所述分离塔D07的轻组分出口通过管道与所述四氢呋喃回收装置的回收物出口相连通；
[0036]所述丁二酸制备装置包括:通过管道依次相连的配料罐1、电解液存储罐2、电解槽4、冷却结晶器5、离心脱水器6 ;其中，所述配料罐I设有顺丁烯二酸酐入口、脱盐水入口、和顺丁烯二酸水溶液出口，所述离心脱水器6设有湿丁二酸出口和水出口 ；
[0037]四氢呋喃回收装置包括:通过管道依次连接的四氢呋喃混合液储罐E01、脱水精馏塔E02、脱低沸物精馏塔E03、脱高沸物精馏塔E04，所述脱高沸物精馏塔E04设有四氢呋喃出口，所述四氢呋喃混合液储罐EOl的混合液入口分别与所述第一酯化釜的废气出口、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜、第三缩聚釜的废气出口相连。
[0038]图2示出了丁二酸制备装置的设备连接示意图:
[0039]该丁二酸制备装置包括:配料罐1，顺丁烯二酸酐自顺丁烯二酸酐入口进入配料罐I中，脱盐水自脱盐水入口进入配料罐I中，二者进行水解反应(见反应式一)，得到顺丁烯二酸，顺丁烯二酸自顺丁烯二酸出口排出后，进入电解液存储罐2 ;硫酸按比例自硫酸入口进入电解液存储罐2，与顺丁烯二酸混合，形成电解液，为了混合的更均匀，在电解液存储罐2中设置搅拌器，为了后续电解更加充分、有序，电解液存储罐2的电解液出口处设置计量器3，电解液经计量后进入电解槽4进行电解，该电解槽4采用滤板式电解槽4，通过电极作用使顺丁烯二酸与电解水生成的氢离子加成反应生成丁二酸(见反应式二)，加成反应的温度一般控制在50±2°C (可以在电解槽4中设置加热器)，为了降低后续冷却结晶中结晶混合液中的杂质含量，在电解后的液体首先自电解液出口进入电解液处理器5中进行活性炭的除杂、脱色，活性炭自活性炭入口进入到电解液处理器5，与电解后的液体接触，除杂、脱色后，废活性碳自出口排出。经过除杂、脱色后的电解液体进入冷却结晶器6，该冷却结晶器6为多级冷却结晶，以提高结晶效果，冷却中采用的冷媒为冷冻水，冷冻水自冷媒入口进入，经过热量交换后自冷媒出口排出。需要说明的是，冷却结晶的过程中会得到许多母液，为了达到母液的循环利用，该母液可以自冷却结晶器6排出后进入配料罐1，继续参与水解，但是，在母液回用之前，需要对母液进行除杂处理，自冷却结晶器6排出的母液进入活性炭处理器的活性炭接触腔，与其中的活性炭接触，进行除杂、脱色，然后回用到配料罐I中。冷却结晶器6中丁二酸过饱和结晶析出并形成含有丁二酸结晶体的混合溶液。该混合溶液经离心分离器7分离脱水处理得到湿丁二酸，湿丁二酸进入振动流化床式干燥机，该振动流化床式干燥机的箱体采用全封闭结构，以箱式激振器进行驱动，干燥中粉尘能够被集物料干燥、除尘、粉末回收于一体，得到丁二酸，该丁二酸的主要质量指标见表1。
[0040]表1 丁二酸主要质量指标
[0041]
【权利要求】
1.一种利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，包括:丁二酸制备装置、聚丁二酸丁二醇酯制备装置、四氢呋喃回收装置，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置分别通过管道与丁二酸制备装置、四氢呋喃回收装置相连通； 所述丁二酸制备装置包括:通过管道依次相连的配料罐、电解液存储罐、电解槽、冷却结晶器、离心脱水器；其中，所述配料罐设有顺丁烯二酸酐入口、脱盐水入口、和顺丁烯二酸水溶液出口，所述离心脱水器设有湿丁二酸出口和水出口 ； 所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置包括:通过管道依次相连的浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、第一缩聚釜、第二缩聚釜、第三缩聚釜；其中，所述浆料调制罐分别与所述离心脱水器、1，4- 丁二醇输送管道、催化剂配送管道相连；所述第一酯化釜、所述第二酯化釜分别设有酯化蒸汽出口，两个所述酯化蒸汽出口均通过管道与分离塔的分离物入口相连通，所述分离塔的重组分出口通过管道与所述第一酯化釜、所述第二酯化釜的组分回收物入口相连通，所述分离塔的轻组分出口通过管道与所述四氢呋喃回收装置的回收物出口相连通； 所述四氢呋喃回收装置包括:通过管道依次连接的四氢呋喃混合液储罐、脱水精馏塔、脱低沸物精馏塔、脱高沸物精馏塔，所述脱高沸物精馏塔设有四氢呋喃出口，所述四氢呋喃混合液储罐的混合液入口分别与所述第一酯化釜的废气出口、第二酯化釜的废气出口相连。
2.如权利要求1所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，在所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置中，在所述第二酯化釜和所述第一缩聚釜之间的管道上设有输送泵和低聚物加热器；在所述第一缩聚釜和所述第二缩聚釜之间的管道上设置改性剂添加器和静态混合器；所述第一缩聚釜、所述第二缩聚釜、所述第三缩聚釜分别通过气相管道与真空设备相连，所述气相管道上设置冷凝装置。
3.如权利要求2所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，所述聚丁二酸丁二醇酯制备装置还包括:熔体过滤器，所述第三缩聚釜设有熔体出口，所述熔体出口与所述熔体过滤器的熔体入口通过熔体管道相连。
4.如权利要求2所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，所述改性剂添加器为注射器或喷射泵。
5.如权利要求1-4任一项所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，在丁二酸制备装置中，所述顺丁烯二酸水溶液出口与所述电解液存储罐的顺丁烯二酸水溶液入口通过第一管道相连通；所述电解液存储罐还设有硫酸入口、电解液出口，电解液出口处设有计量器，所述电解液出口与所述电解槽的电解液入口通过第二管道相连通；所述电解槽设有丁二酸水溶液出口，所述丁二酸水溶液出口与所述冷却结晶器的丁二酸水溶液入口通过第三管道相连通；所述第三管道上设有电解液处理器，所述电解液处理器设有活性炭入口和活性炭出口 ；所述冷却结晶器设有丁二酸结晶体混合溶液出口，所述丁二酸结晶体混合溶液出口与所述离心脱水器的丁二酸结晶体混合溶液入口通过第四管道相连通。
6.如权利要求5所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，所述丁二酸制备装置还包括:与所述离心脱水器相连接的振动流化床式干燥机，所述振动流化床式干燥机设有湿丁二酸入口和丁二酸出口，所述湿丁二酸入口与所述离心脱水器的湿丁二酸出口相连接。
7.如权利要求6所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于， 所述第一管道、所述第二管道、所述第三管道分别设有输送泵；和/或 所述冷却结晶器为多级冷却结晶器；所述电解槽为滤板式电解槽。
8.如权利要求7所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，所述离心脱水器设有母液出口，所述母液出口与所述配料罐的母液入口通过第五管道相连通。
9.如权利要求6所述的利用 顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，所述第五管道上设置活性炭处理装置，所述活性炭处理装置设有母液和活性炭接触腔。
10.如权利要求1-5任一项所述的利用顺丁烯二酸酐和丁二醇制备多产物的设备，其特征在于，所述脱水精馏塔、所述脱低沸物精馏塔、所述脱高沸物精馏塔的待处理物出口处设置预加热器。
【文档编号】C08G63/78GK104163914SQ201410349080
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】李雅娟 申请人:金晖兆隆高新科技有限公司