一种万吨级芳氧基聚合物的制备装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种芳氧基聚合物的制备装置，具体涉及一种万吨级芳氧基聚合 物的制备装置。
【背景技术】
[0002] 芳氧基聚合物芳氧基聚合物，也称聚芳醚（简称PAE)，已经工业化很长时间。美 国专利US3, 733, 299 (Cooper等人）。美国专利US3, 988, 297 (Bennett等人）和美国专利 US3, 306, 874和3, 306, 875 (Hay)都有描述。目前，安全生产，环境保护，和产品应用等方面 的要求对现有技术提出更高要求。在安全生产方面体现在聚合过程的精细控制，全流程中 的燃爆防护；环境保护方面体现在：废弃催化剂金属的"零排放"，非化学反应加料的全系 统回用。这些要求特别对年产万吨级的工业化产线提出新要求。 【实用新型内容】
[0003] 为解决以上新问题，本实用新型提供一种万吨级芳氧基聚合物的制备装置，PAE聚 合物由烷基2, 6-二取代甲酚和O2通过半分批、氧化偶联反应生产，O2进入反应器，加热和 冷却是通过夹套和外循环管壳式换热器完成，并通过安装栗形成回路。基础原料（2, 6-二 甲酚和〇2)以半连续批式进料，其他组分均以全批式方式先于基础原料投加到反应器内。在 反应期间，2, 6-二甲酚通过消耗一定的氧转换成PAE和水，并放热。未反应的氧气从液体表 面逸出，被反应器顶部的氮气稀释。一种复杂的化学平衡过程来控制反应器的运转，最初反 应器内部充满了 ：有机溶剂有机反应溶剂、Cu/有机胺混剂催化剂，经过2个小时的反应，聚 合分子随着氧气的消耗逐渐形成，相应的黏性随着温度的升高而降低。
[0004] 氧化偶联反应完成之后，在反应混合物中加入一种铜螯合剂，即可在连续分离机 中将轻相（有机铜）和重相（水合铜）分离。通过真空闪蒸系统，液体的含水率降至60%， 闪蒸器顶部馏出的有机溶剂回用，经过增加浓度的聚合物溶液中不断加入沉淀剂，形成聚 合物沉淀和固/液泥浆。泥浆被送到液-固过滤机，不断用沉淀剂进行多级再冲洗，然后进 入干燥离心机。聚合物粉末送入仓储式，有机溶剂/沉淀剂的混合物进入回收系统沉淀剂 有机溶剂纯化分离，回用至整个流程。
[0005] 本实用新型在万吨级流程中对单体纯度，聚合工艺控制参数，回收催化剂金属，全 流程回用溶剂和沉淀剂，分离产品并洗涤净化提高产品质量等方面综合创新，提出完全整 合的工业产线流程。具体采用如下技术方案：
[0006] (1) 一种万吨级芳氧基聚合物的制备装置，包括以下步骤：
[0007] a.由烷基二取代酚单体、氧气和催化剂在有机溶剂的条件下进行氧化偶联聚合反 应；
[0008] b.去除催化剂；
[0009] c.预浓缩；
[0010] d.沉淀、过滤；
[0011] e.产品洗涤净化；
[0012] f.干燥。
[0013] (2)根据（1)所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述烷基二取代酚单体满 足下列任一指标或任意两个及以上指标的组合：
[0014] 2, 6-二甲酚的纯度> 99. 5% ;
[0015] 总苯甲醚 <0.15%;
[0016] 总甲酚 <0.15 %;
[0017] 其他二甲酚< 0· 010% ;
[0018] 苯酚 <0.010 %;
[0019] 其他烷基酚<0.15 %;
[0020] 其他有机杂质< 0· 10% ;
[0021] 色度 < 110 ;
[0022] 水分 < 1500ppm。
[0023] (3)根据⑴或⑵所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，优选的，所述烷基二 取代酚单体满足下列任一指标或任意两个及以上指标的组合：
[0024] 2, 6-二甲酚的纯度> 99. 8% ;
[0025] 总苯甲醚 <0.010%;
[0026] 总甲酚 <0.10 %;
[0027] 其他二甲酚< 0· 055% ;
[0028] 苯酚 < 0.005 %;
[0029] 其他烷基酚< 0· 10% ;
[0030] 其他有机杂质< 0· 05 % ;
[0031] 色度 < 85 ;
[0032] 水分 < 500ppm。
[0033] (4)根据（1)-(3)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述催化剂为 铜-胺混剂，其中：胺混剂为烷基二取代酚单体重量的1% -50%。
[0034] (5)根据（1)-(4)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，优选的，所述胺 混剂为烷基二取代酚单体重量的10% -40%。
[0035] (6)根据（1)-(5)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述铜-胺混剂 包括铜、和选自下列任一有机胺及其任意组合：伯胺，仲胺和叔胺，相转移剂，其中胺混剂和 铜的摩尔比为〇. 5-50,胺混剂为有机溶剂重量的1-50%。
[0036] (7)根据（1)-(6)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，优选的，胺混剂 和铜的摩尔比为5-40,胺混剂为有机溶剂重量的10-40%。
[0037] (8)根据（1)-(7)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述胺混剂包 含脂族胺，所述脂族胺包括脂族单和二胺，其中脂族基团可以是直链或支链烃或脂环族化 合物。优选的所述脂族胺为脂族伯、仲和叔一元胺或叔二胺。更优选的所述脂族胺为单、二 和三（低级）烷基胺，其中烷基具有1~6个碳原子。最优选的所述脂族胺为单、二和三 甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基取代的胺，或者所述脂族胺为单和二环己基胺、乙基甲 基胺、吗啉类、N-(低级）烷基环脂族胺例如N-甲基环己基胺，N，N'-二烷基乙二胺，N， Ν'-二烷基丙二胺，Ν，Ν，Ν'-三烷基戊二胺；或者所述脂族胺为环状叔胺，所述环状叔胺 为啦啶、α-可力丁、γ-甲基啦啶。
[0038] (9)根据（1)-⑶任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，在氧化偶联反 应中基础原料以半连续批式进料，所述基础原料为烷基二取代酚和氧气，其他组分均以全 批式方式先于基础原料投加到反应器内。
[0039] (10)根据（1)-(9)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述氧化偶联 反应的反应条件满足下列任一指标或任意两个及以上指标的组合：温度5-70Γ，聚合釜上 方压力0-5?以，聚合釜上方氧气分压0-25%，氧气进料0-425 1113/1^，聚合釜外循环栗压头 IO-IOOpsi，反应时间0-250分钟。
[0040] (11)根据（I)-(IO)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述催化剂 去除装置包括螯合剂加料系统、连续离心分离机、萃取塔和/或催化剂金属回收系统。
[0041] (12)根据（I)-(Il)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，在所述螯合 剂加料中加入螯合剂以去除聚合加入的催化剂金属，其中螯合剂包括：酒石酸钠钾、次氮基 三乙酸、柠檬酸、氨基乙酸，聚亚烷基聚胺多羧酸、氨基多羧酸、氨基羧酸、氨基多羧酸、氨基 羧酸、多羧酸和它们的碱金属、碱土金属或混合的碱金属-碱土金属盐，优选的包括：乙二 胺四乙酸（EDTA)、羟基乙二胺三乙酸、二亚乙基三胺五乙酸和它们的盐。
[0042] (13)根据（1)-(12)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，通过所述连 续离心分离机将含有反应产物聚合物的有机溶液与含有催化剂、螯合剂的水相分离。
[0043] (14)根据（1)-(13)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，在所述萃取 塔内对所述催化剂、水和螯合剂混合物进行萃取，将有机溶剂及有机胺类从上述水相分离 出来并回用有机相为有机溶剂为轻相，其余水相成为重相。
[0044] (15)根据（1)-(14)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述催化剂 金属回收系统加入金属硫化物将铜从重相中沉淀出来然后送至压滤机。
[0045] (16)根据（1)-(15)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述预浓 缩装置在预浓缩闪蒸塔内部分去除产品聚合物溶液中的有机溶剂和水，得到重量浓度为 20-60%的浓缩聚合物溶液，其中，闪蒸的操作是在温度200°C和45°C之间进行。
[0046] (17)根据（1)-(16)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，在所述沉淀、 过滤装置中，通过沉淀所述浓缩聚合物变为液浆状态的聚合物，并通过连续过压滤液浆状 态的聚合物得到粉末状聚合物滤饼。
[0047] (18)根据（1)-(17)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述产品洗 涤净化装置通过一级或多级沉淀剂洗涤和离心分离去除产品中的杂质，其中，洗涤净化操 作是在温度15°C至IKTC之间进行。
[0048] (19)根据（1)-(18)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，通过所述干 燥装置将芳氧基聚合物粉末与液体进行分离得到最终产品芳氧基聚合物，其中，干燥工艺 满足至少下列任一或任何二个及以上条件的组合如下：干燥温度在15°C至100°C之间，全 系统在循环封闭的惰性气体环境中进行，产生的挥发分冷凝液直接送入流程回用。
[0049] (20)根据（1)-(19)任一项所述的万吨级芳氧基聚合物的制备装置，所述芳氧基 聚合物满足下列任一或任何二个及以上标准的组合如下：
[0050] 特性粘度值与产品目标最大偏差< 5. 0ml/g、优选的< 4. 0ml/g ;
[0051] 经热处理后特性粘度值增加< 208ml/g、优选的< 180ml/g，所述热处理温度为 285°C，时间为4分钟；
[0052] 有机胺残留浓度< 5%、优选的< 4% ;
[0053] 铜离子浓度< 15ppm、优选的< IOppm ;
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