生产聚碳酸酯树脂的方法

文档序号:3655273阅读:315来源:国知局
专利名称:生产聚碳酸酯树脂的方法
技术领域
本发明涉及生产聚碳酸酯树脂的方法,具体地说,涉及通过芳族二醇化合物和碳酸二酯之间的缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的方法。更具体地说,本发明涉及对于在通过熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的工业方法中所使用的在多个聚合反应器中传送反应混合物的阀门、齿轮泵、法兰或流道的改进。本发明的改进用于聚碳酸酯树脂从最终聚合反应器中出料和聚碳酸酯树脂传送至后续步骤。
芳族聚碳酸酯树脂广泛地用作模塑材料,因为它在机械性能如抗冲击性以及耐热性和透明度上表现优异。生产芳族聚碳酸酯树脂的已知方法包括其中芳族二醇化合物如双酚和光气直接相互反应(界面方法)的方法以及其中芳族二醇化合物如双酚和芳族碳酸二酯如碳酸二苯基酯进行酯交换反应的方法(熔融方法)。
除这些生产方法以外,通过芳族二醇化合物和芳族碳酸二酯之间酯交换反应生产聚碳酸酯的方法一般是通过从反应混合物中蒸馏出单羟基醇化合物如苯酚来进行的,后者是在作为催化剂的金属的有机酸盐、无机酸盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或醇化物存在下从150℃(为引发酯交换反应所需要的最低温度)的反应温度逐渐升高至约350℃和然后逐渐将压力从常压降低至13.3×10-6MPa所副产的。
在各聚合反应器之间和传送反应混合物的步骤和从最后的聚合反应器中排出反应混合物的步骤中将使用阀门、泵、法兰和流道(管道)。这些传送元件是在高温和高真空度下使用。由于反应混合物的粘度升高到极高水平,一般达到200-10,000Pa.s(2,000-100,000泊),随着反应的进行(直至结束)将使反应条件发生变化,泵的压力也必须根据管道中所产生的阻力(压力损失)变化加以提高以便将反应混合物传送流过管道,而且这些传送管道必须承受高压。
这里所使用的术语“反应混合物”是指在含有作为主要成分的芳族二醇化合物和芳族碳酸二酯的混合物在酯交换催化剂存在下进行熔融缩聚反应来获得芳族聚碳酸酯的步骤中,在缩聚反应开始、进行或结束之后获得的混合物。根据化学技术领域中的定义,聚合度达到一定程度的反应混合物一般被称作“预聚物”,聚合度达到更进一步程度的反应混合物被称作“聚合物”。


图1是典型显示用于生产本发明的聚碳酸酯树脂的阀门、泵、法兰和流道的排列方式的例子。
图2是典型显示反应混合物的传送路径,其中阀门、泵、法兰和流道能够在用于生产本发明的聚碳酸酯树脂的聚合反应器(I-IV)中排列(由虚线表示的部分表示传送路径)。
图1和图2中注释的解释(1)阀门(2)齿轮泵(3)法兰(4)流道I-IV聚合反应器A立式聚合反应器B聚合反应器图3是现有技术的球阀实例的截视图;图4是现有技术的旋塞阀实例的截视图;图5是现有技术的T形球阀实例的截视图;图6是根据本发明的Y-形球阀实例的截视图;图7是根据本发明的Y形球阀实例的截视图;图8是根据本发明的阀门实例的截视图;图9是根据本发明的阀门实例的截视图;图3-图9中注释的解释1球2球的内部空间3与球1抵触的部分4缝隙5填塞片11管塞
12内部空隙13阀体14空隙31阀柄32轮盘33停留空隙34阀底座41阀柄42轮盘43阀底座44手柄45空隙51阀体52加热介质夹套53管形部分54反应混合物的入口55反应混合物的出口56阀柄57压盖填料58手柄59空隙62下游端的部分60阀底座61 O形环62隔套63空隙a流体的流动方向b管塞运动方向c流体的流动方向d流体的流动方向e流体的流动方向图10是根据本发明的齿轮泵实例的横截视图;图11是本发明的齿轮泵实例从轴向观察时的横截视图;图12显示了固定于盖板上的轴瓦;图13显示了由本发明齿轮泵构成的反应混合物的润滑性流道的实例。图10-图13的注释的解释101前板102齿轮箱103后板104轴瓦105加热介质夹套106驱动轴107从动轴108齿轮109齿轮110反应混合物的入口111反应混合物的出口112驱动轴密封件113 O形环114刮刀115轴瓦固定螺栓116O形环117润滑槽118排气槽119齿轮108和109的滑动面120轴瓦104和前板101之间以及轴瓦104和后板103之间的接触面121润滑用反应混合物的入口图14是本发明的法兰实例的截视图;图15是本发明的法兰实例的截视图;图14-图15的注释的解释201法兰(凹面)202法兰(凸面)203加热介质夹套204管焊接部分205金属-金属密封面206金属O形环连接部分207槽部分(凸)208槽部分(凹)209螺栓/螺母连接孔图16是本发明的承座实例的截视图;图16中注释的解释301管302管303套管304焊接305液体接触部分306与管301和管302的套管接触的表面307与套管303的管301和302接触的表面图17显示了本发明的流道中变径(同心圆型)的实例;图18显示了本发明的流道中变径(同心圆型)的实例;图19显示了本发明的流道中变径(偏心型)的实例;图20显示了本发明的流道中变径(偏心型)的实例;和图21显示了本发明的流道中弯管的实例。图17-图21中注释的解释401变径402小管端403大管端404液体接触部分405焊接部分406完全部分本发明的目的是改进当由工业方法生产聚碳酸酯树脂(下面简单地称作“聚碳酸酯”)时用于传送反应混合物的(1)阀门、(2)泵、(3)法兰和(4)流道(下面称作“传送元件”)。具体地说,本发明的目的是通过尽可能减少反应混合物在传送元件中停留所形成的变性产物来进行一些改进以获得高质量聚碳酸酯。
根据本发明人的研究,现已发现本发明的上述目的可通过使用具有下述结构和特性的(1)阀门,(2)泵,(3)法兰和(4)流道来实现。
即,根据本发明,提供了通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚来生产聚碳酸酯的方法,其中在该生产方法中使用具有下述结构和特性的(1)阀门,(2)泵,(3)法兰和(4)流道。
(1)阀门耐热性为150℃或更高、在40,000×10-6MPa或更低的真空度下基本上没有渗漏和耐压性为0.1MPa或更高的Y-形球阀,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成。
(2)齿轮泵耐热性为150℃或更高、在40,000×10-6MPa的真空度下基本上没有渗漏,耐压性为0.1MPa或更高和出料压为1MPa或更高的齿轮泵,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,该齿轮泵所具有的结构应使得反应混合物在40,000×10-6MPa或更低的真空度下能够排泄出来和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵元件的反应混合物不会返回到泵中并排泄到泵体以外。
(3)法兰耐热性为150℃或更高、在40,000×10-6MPa或更低的真空度下基本上没有渗漏和耐压性为0.1MPa或更高的法兰,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,而且它具有加热介质夹套。
(4)流道耐热性为150℃或更高、在40,000×10-6MPa或更低的真空度下基本上没有渗漏和耐压性为0.1MPa或更高的流道,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,它可在20°或更低的垂直角下收缩和/或膨胀,它的表面显得光滑而无凹凸。
下面将详细地描述本发明的聚碳酸酯生产方法。
在本发明中,传送元件用于在由熔融缩聚方法生产聚碳酸酯的方法中,在聚合反应器之间传送反应混合物或从最终的聚合反应器中排出反应混合物。传送元件下面将参考图1和图2进行描述。图1给出了其中使用立式聚合反应器A和聚合反应器B的本发明方法的实例。在图1中,反应混合物由齿轮泵(2)从立式聚合反应器A中定量排出,通过一弯管被引入到弯管(4’)和(4”)中,流经弯管(4)和阀门(1),然后被引入到聚合反应器B的入口。借助于齿轮泵(2’)从聚合反应器B的出口排出反应混合物。在该传送路径中使用法兰(3)。
图1是示出了本发明的阀门(2)、齿轮泵(2)、法兰(3)和流道(4)的排列实例的示意图。聚合反应器的类型,传送元件的排列顺序和各种类型的传送元件的数目并不限于图1中的那些。
在图1中包括管道的传送元件通过加热介质夹套来加热。
图2示出了当聚合反应器I-IV串联时反应混合物的流通路径。本发明的传送元件能够通过图2中虚线示出的路径排列。聚合反应器I-IV可以是立式或卧式。
图2示出了4个聚合反应器,但聚合反应器的数目可以是2-5个,各聚合反应器保持在预定的压力和预定的温度下。
通过使用具有上述结构和特性的(1)阀门,(2)齿轮泵,(3)法兰和(4)流道作为传送元件,本发明有可能获得高质量的聚碳酸酯,它很少产生聚合物的变性产物并能够用作光学记录材料的基础材料。
根据本发明另一个方面,提供了(a)通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在该生产方法中使用的(1)阀门,(2)齿轮泵,(3)法兰和(4)流道具有上述结构和特性。
根据本发明又一个方面,提供了(b)通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在该生产方法中使用的(1)阀门,(2)齿轮泵和(3)法兰当中至少两种具有上述结构和特性。
在该方面(b)中,可以使用具有上述结构和特性的(4)流道。
根据本发明再一个方面,提供了(c)通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在该生产方法中使用的(1)阀门,(2)齿轮泵和(3)法兰当中至少一种具有上述结构和特性。
在上述方面(c)中,进一步使用了具有上述结构和特性的(4)流道。
根据本发明另一个方面,提供了(d)通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在该生产方法中使用的(1)阀门,(2)齿轮泵,(3)法兰和(4)流道当中至少一种具有上述结构和特性。
在这一方面(d)中,在该生产方法中使用的至少两种以上的上述传送元件具有上述结构和特性。
下面将详细描述本发明的聚碳酸酯。
这里使用的术语“芳族聚碳酸酯”是指在包括碱土金属化合物、碱金属化合物或含氮碱性化合物的酯交换催化剂存在下通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚反应获得的芳族聚碳酸酯。
芳族二醇化合物的举例性例子包括双(4-羟基苯基)甲烷,2,2-双(4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷,4,4-双(4-羟基苯基)庚烷,2,2-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷,2,2-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷,1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷,4,4-(m-间亚苯基二亚异丙基)二苯酚,双(4-羟基苯基)氧化物,双(3,5-二氯-4-羟基苯基)氧化物,p,p’-二羟基联苯,3,3’-二氯-4,4’-二羟基联苯,双羟基苯基砜,间苯二酚,氢醌,1,4-二羟基-2,5-二氯苯,1,4-二羟基-3-甲基苯,双(4-羟基苯基)硫醚,双(4-羟基苯基)亚砜等。这些当中,2,2-双(4-羟基苯基)丙烷是特别优选的。
碳酸二酯的举例性例子包括碳酸二苯基酯,碳酸二甲苯基酯,碳酸双(氯苯基)酯,碳酸间二甲基苯酯,碳酸二萘基酯,碳酸双(联苯基)酯,碳酸二甲酯,碳酸二乙酯,碳酸二丁酯,碳酸二环己基酯等。这些当中碳酸二苯基酯是特别优选的。
此外,本发明的聚碳酸酯根据需要可进一步含有脂族二醇,如乙二醇,1,4-丁二醇,1,4-环己烷二甲醇或1,10-癸烷二醇;二羧酸类如琥珀酸,间苯二甲酸,2,6-萘二羧酸,己二酸,环己烷二羧酸或对苯二甲酸;或羟基酸,如乳酸,p-羟基苯甲酸或6-羟基-2-萘甲酸。
用作催化剂的碱金属化合物例如是碱金属的氢氧化物,碳酸氢盐,碳酸盐,乙酸盐,硝酸盐,亚硝酸盐,亚硫酸盐,氰酸盐,硫代氰酸盐,硬脂酸盐,硼氢化物,苯甲酸盐,磷酸氢盐,双酚盐或苯酚盐。
碱金属化合物的举例性例子包括氢氧化钠,氢氧化钾,氢氧化锂,碳酸氢钠,碳酸氢钾,碳酸氢锂,碳酸钠,碳酸钾,碳酸锂,乙酸钠,乙酸钾,乙酸锂,硝酸钠,硝酸钾,硝酸锂,亚硝酸钠,亚硝酸钾,亚硝酸锂,亚硫酸钠,亚硫酸钾,亚硫酸锂,氰酸钠,氰酸钾,氰酸锂,硫代氰酸钠,硫代氰酸钾,硫代氰酸锂,硬脂酸钠,硬脂酸钾,硬脂酸锂,硼氢化钠,苯基硼酸钠,苯基硼酸锂,苯甲酸钠,苯甲酸钾,苯甲酸锂,磷酸氢二钠,磷酸氢二钾,磷酸氢二锂,双酚A的二钠盐、二钾盐和二锂盐,以及苯酚的钠盐、钾盐和锂盐。
用作催化剂的碱土金属化合物是碱土金属的氢氧化物,乙酸盐,硝酸盐,亚硝酸盐,亚硫酸盐,氰酸盐,硫代氰酸盐,硬脂酸盐,苯甲酸盐,磷酸氢盐,双酚盐或苯酚盐。
碱土金属化合物的举例性例子包括氢氧化钡,氢氧化钙,氢氧化锶,氢氧化镁,乙酸钡,乙酸钙,乙酸锶,乙酸镁,硝酸钡,硝酸钙,硝酸锶,硝酸镁,双酚A的钙盐、钡盐、锶盐和镁盐,苯酚的钙盐、钡盐、锶盐和镁盐等。
作为催化剂的碱金属化合物或碱土金属化合物优选以这样的比例使用,即催化剂所含有的元素碱金属或碱土金属的量应该是1×10-8-5×10-5当量,优选5×10-7-1×10-5当量,基于1mol芳族二醇化合物。
作为催化剂的含氮碱性化合物的举例性例子包括具有烷基、芳基或烷芳基的氢氧化铵,如四甲基氢氧化铵(Me4NOH),四乙基氢氧化铵(Et4NOH),四丁基氢氧化铵(Bu4NOH),苄基三甲基氢氧化铵(φ-CH2(Me)3NOH)和十六烷基三甲基氢氧化铵;叔胺类,如三乙基胺,三丁基胺,二甲基苄基胺和十六烷基二甲基胺;和碱性盐类,如四甲基硼氢化铵(Me4NBH4),四丁基硼氢化铵(Bu4NBH4),四苯基硼酸四丁基铵(Me4NBPh4)和四苯基硼酸四丁基铵(Bu4NBPh4)。
上述含氮碱性化合物优选以这样的比例使用,以使得在含氮碱性化合物中所含有的铵氮原子的量是1×10-5-5×10-4当量,更优选2×10-5-5×10-4当量,特别优选5×10-5-5×10-4当量,基于1mol的芳族二醇化合物。
在本发明中,由JP-A7-268091(这里所使用的术语“JP-A”是指“尚未审查的日本公开特许”)公开的(a)元素周期表14族元素的配合物的碱金属盐或(b)元素周期表14族元素的含氧酸的碱金属盐可用作碱金属化合物催化剂,若需要的话。元素周期表14族元素是硅、锗或锡。
缩聚反应可通过使用元素周期表14族的上述配合物的碱金属盐作为缩聚催化剂能够快速和完全地促进。此外,在缩聚反应过程中产生的不希望有的副反应如支化反应能够通过使用上述催化剂被抑制到低水平。
上述缩聚反应催化剂优选以这样的比例使用,以使得催化剂所含有的元素碱金属的量应该是1×10-8-5×10-5当量,更优选5×10-7-1×10-5当量,基于1mol的芳族二醇化合物。
选自元素周期表14族元素的含氧酸和这些元素的氧化物的至少一种助催化剂可以与上述催化剂一起使用,根据在本发明的缩聚反应中的需要来定。
支化反应容易在缩聚反应中引发,无需使用特定比例的上述助催化剂来阻止端基的封闭反应和减少缩聚反应速度,能够有效地抑制模塑过程中装置内副产物的形成和不希望有的副反应如色差。
助催化剂优选以这样的比例存在,以使得在助催化剂所含有的元素周期表14族元素的量应该是0.1-30mol,基于1mol(原子)在缩聚反应催化剂中所含有的元素碱金属。
上述催化剂体系所具有的优点是缩聚反应和封端反应能够通过使用这些用于缩聚反应的催化剂来快速和完全地促进。还可以将缩聚反应中不希望有的副反应如支化反应抑制到很低水平。
进行芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物之间酯交换反应的温度和压力在本发明中没有特殊的限制。如果反应已开始和由该反应所形成的单羟基化合物即时从反应体系中除去,则任何温度和压力是可以接受的。然而,最常见的是,在150-200℃和40,000×10-6-13,333×10-6MPa之间的压力下开始反应之后,在反应进行过程中随着聚碳酸酯分子量的增长,反应温度升高和反应压力降低,该反应最终在270-350℃和133×10-6MPa或更低的压力下进行。更具体地说,优选的是,当聚碳酸酯的粘均分子量(Mv)为1,000-2,000时,在150-220℃的温度和40,000×10-6MPa-13,333×10-6MPa的压力下,当Mv是2,000-4,000时在180-240℃的温度和20,000×10-6-2,000×10-6MPa的压力下,当Mv是4,000-6,000时在200-250℃的温度和13,333×10-6-1,333×10- 6MPa的压力下,当Mv是6,000-10,000时在220-280℃的温度和4,000×10-6-133×10-6MPa的压力下,和当Mv高于10,000时在250-300℃的温度和133×10-6MPa以上的压力下进行反应。在通篇说明书中所使用的压力单位是绝对压力,除非另有说明。
稳定剂可加入到本发明中所获得的聚碳酸酯中。已知的稳定剂可在本发明中有效地用作稳定剂。这些当中,磺酸的铵盐和磷鎓盐是优选的,十二烷基苯磺酸的上述盐类如十二烷基苯磺酸四丁基磷鎓盐和对甲苯磺酸的上述盐类如对甲苯磺酸四丁基铵盐是特别优选的。优选的磺酸酯包括苯磺酸甲酯,苯磺酸乙酯,苯磺酸丁酯,苯磺酸辛酯,苯磺酸苯酯,对甲苯磺酸甲酯,对甲苯磺酸乙酯,对甲苯磺酸丁酯,对甲苯磺酸辛酯,对甲苯磺酸苯基酯等。这些当中,十二烷基苯磺酸四丁基磷鎓盐是最优选的。
稳定剂的量是0.5-50mol,优选0.5-10mol,最优选0.8-5mol,基于1mol的选自碱金属化合物和/或碱土金属化合物的聚合催化剂。
实施本发明的设备没有特别的限制和本发明能够在间歇或连续系统中进行。当使用间歇系统时,两个反应器一般以串联方式连接,装有蒸馏器的搅拌器用于第一个反应器,而没有蒸馏器的搅拌器用于第二个反应器,以便在不同条件下进行反应。在这种情况下,优选的是两个反应器都通过装有阀门的管道来连接,第一反应器的反应混合物在不接触外界空气的情况下传送至第二反应器,反应在第二反应器中进行到所需要的聚合度。
当使用连续系统时,两个或两个以上的反应器一般串联,相邻的反应器通过装有阀门的管道连接,包括根据需要来传送反应混合物的泵的设备可用于将原料和催化剂连续地加入到第一反应器中,与此同时各反应器保持在不同条件下,和具有所需聚合度的聚碳酸酯连续从最终反应器中排出。
上述设备必须能够阻断反应混合物的流动和使之分流以及用于此目的的安装在反应器和管路中的阀门起着重要的作用。
用于传送或排泄反应混合物的齿轮泵、法兰和流道必须为获得高质量聚碳酸酯而起重要作用。
根据本发明人所进行的研究,已经发现,在经历长时间的热历史时尽管氧的影响已完全避免,但聚碳酸酯会变色、变化成或改变成被称作所谓“三维交联凝胶”的变质,与其它缩聚聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯不同。这降低了所获得聚碳酸酯的质量并在光学应用中引起严重问题。
为了解决这一问题,重要的是消除反应混合物在设备中的滞留部分。人们进行的各种研究都是为了消除在反应器中的滞留部分,并提出了诸多建议。然而,由熔融聚合得到的聚碳酸酯的质量事实上仍然不令人满意。
这里所使用的表达短语“反应混合物的滞留部分”是指损害聚碳酸酯产物质量的那一部分的反应混合物,因为在反应混合物的连续置换很难发生的部位所形成的变质将包含在反应混合物中。表达短语“滞留部分”是指在整个说明书中的“反应混合物的滞留部分”。
如以上所述,在本发明中,当通过工业方法生产聚碳酸酯时,本发明的目的是改进和改变用于传送反应混合物的(1)阀门、(2)泵、(3)法兰和(4)流道(它们被称作“传送元件”)中的每一种。现有技术的传送元件各自的问题和本发明对传送元件所进行的改进将在下文中进行详细描述。
(1)阀门;在通过熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的过程中,球阀、旋塞阀或T-形球阀已用于截止反应混合物在管道的直流部分的流通。
然而,阀门对聚碳酸酯树脂质量的影响的关键性在现有技术中没有意识到,而这些阀门的选择是根据管路中所产生的压力损失,耐压性,耐真空度和设备投资的经济性来作出的。
本发明人在对由酯交换方法所生产聚碳酸酯产物的质量的改进进行研究的过程中发现,阀门的结构对聚碳酸酯产物的质量有较大的影响,因此对各种阀门的结构进行了深入的研究。
在由界面方法生产聚碳酸酯的方法中没有意识导这一问题的原因是温度、压力和其它条件比酯交换方法显得温和。
在研究过程中发现的现有技术阀门的问题是如下这些。
(1)球阀实例(参见图3)在图3中,球阀具有这样一种结构,当球1的内部空隙2如图3中所示在流体的流动方向“a”上开通时需要流过的流体能够流动,而当内部空隙2在流体的流动方向“a”上没有开通时则其流动被阻止。
现已发现,在具有上述结构的阀门中,当反应混合物的流动停止时,在球的内部空隙2中存在的反应混合物将蓄积在内部空隙2之内,而且蓄积和保存下来的反应混合物在间断地开通球阀时易损害和污染聚碳酸酯产物。还发现,用于运动阀门的缝隙4处于球1和与阀体的球1相对的部位3之间,反应混合物进入该缝隙中,停留在缝隙中并变性,使阀门运动困难和产生高度变性副产物而散失流动性(凝胶化),结果在聚碳酸酯产物中引起不可忽略的质量问题。在球上下的缝隙4示于图3中但也可以存在于球1的侧边。由于在阀门的操作过程中球1与填塞片5接触时会在填塞片5上滑动,填塞片5的表面易碎裂并产生粉末物。特别是当耐热性填塞碳片用作填塞片5时,所产生的粉末对产物的质量有很坏的影响。
(2)旋塞阀实例(参见图4)该阀门具有图4中所示的结构并优越于球阀,因为它与上述球阀不同的是不用填塞片密封故不会产生填塞料粉末,其维护比较容易(因为它不使用寿命比阀体短的填塞片)而且没有滞留部分(因为在旋塞11和阀体13之间没有缝隙)。然而,与球阀一样,如图4中所示,当反应混合物的流动停止时,反应混合物会蓄积在旋塞11的内部空隙12之内,以及蓄积和保留的反应混合物容易变性。此外,为了运动阀门,在旋塞11提升以形成缝隙(旋塞本身在阀门的手柄方向上运动,即图4中的方向“b”)之后旋塞11必须翻转,因为金属-金属密封是对阀体13和旋塞11之间的微隙发挥作用。通过这一操作,反应混合物所进入的空隙14将在旋塞的侧面上形成而停留在该部位中的反应混合物将会变性。此外,当阀门运动时很难保持阀门内真空气氛,反应混合物容易接触阀门之外的空气并受到氧的损害,提升该旋塞的操作的自动化也是困难的。
本发明人为改进现有技术的上述问题和高效获得聚合物,对阀门的结构和特性进行了研究,该聚合物很少产生变质并在生产聚碳酸酯的工业方法中具有优异的产物质量。结果发现,很少产生聚合物的变质的高质量聚碳酸酯能够通过使用以下阀门来实现。
即,根据本发明,提供了一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在该生产方法中使用具有下述结构和特性的阀门(1)。
(1)阀门;在40,000×10-6MPa或更低的真空压力下基本上没有渗漏且其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成的一种Y-形球阀。
随后给出上述阀门的详细叙述。
在本发明的阀门中,表达短语“在40,000×10-6MPa或更低的真空压力下基本上没有渗漏”是指,当阀门的极限真空度是13.3×10-6MPa时气体从阀门外部的渗漏量是120×10-6Mpa·l/h或更低,基于1升阀门内容积。
用这种测量气体渗漏的方法使测量变得不易,因为阀门的内容积太小。在这种情况下,当在0.133×10-6MPa下进行氦气检漏试验时,能够使用3×10-5ACC/S或更低。测量方法如下。
a.气体渗漏测量方法通过真空泵抽吸阀门内气体将阀门内压力降低至13.3×10-6MPa来进行气体渗漏测量,停止抽吸并在保持1小时后证实阀门内压力低于预定的压力。当阀门的容积是1升时,例如,在停止真空泵抽吸后的1小时,阀门内的压力低于133×10-6MPa,阀门能够承受试验。
b.氦检漏试验通过真空泵抽吸阀门内气体将阀门内压力降低至0.133×10-6MPa,将氦气渗漏检测仪连接于阀门和真空泵,阀门用袋子包好而与此同时继续用真空泵抽吸,氦气从外部吹入袋内,由氦气渗漏检测仪测量氦气渗入阀门内的量。如果被检测氦气的渗漏量是3×10-5ACC/S或更低,阀门能够承受试验。Nippon Shinku Gijutsu Co.,Ltd.的DLMS-TP3E用作氦气渗漏检测仪。
ACC/S是指atm·cc/sec,表示在一个大气压下和正常温度下每单位秒的时间内氦气渗漏的体积。
因此,阀门希望没有渗漏,因为正是外部空气,尤其进入反应器内的氧气,损害反应混合物并对聚碳酸酯产物的质量有很坏的影响。因为具有可运动部分的阀门具有比较复杂的结构,空气容易进入阀门内。
由于反应混合物一旦接触到氧气就快速发生氧化,它会变色或变性,从而大大降低了聚碳酸酯的质量。所以,重要的是防止反应混合物接触空气中所含氧气并希望改进阀门的气密性并使阀门的压盖填料处于98vol%或更高的氮气氛围中。
在本发明的阀门中,表达短语“液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成”是指,任何材料,只要在阀门的使用过程中不损害阀门的功能和基本上不溶入产物中,可接受作为液体接触部分的材料。阀门的密封部分优选是从钨铬钴合金如STELLITE FACE#6制得和阀体优选从不锈钢如JIS所规定的SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS630、SCS13、SCS14、SCS16或SCS19制得。
任何材料可接受作为压盖填料的材料,只要它具有所需要的密封性能。例如,将石棉、碳纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、芳族聚酰胺纤维、膨胀石墨纱线织成具有矩形截面的预定形状,然后用PTFE、石墨或润滑油浸渍所制造的密封圈,和/或模塑成具有V-形截面的环形的垫片是优选使用的。
任何材料可接受作为垫圈的材料,只要它在阀门的使用过程中具有所需要的密封性能。通过在具有V-形截面的金属环上放置填料如石墨、无机纸张、膨胀石墨或PTFE,然后在张力下螺旋形缠绕该层压件所获得的螺旋缠绕垫圈是优选使用的。
在本发明中,Y-形球阀如图6中所示,阀门的管和阀柄排列成字凹Y形。当阀门开通时,阀柄在运动时尽可能不干扰管内反应混合物的流动。
本发明人注意到球阀作为对聚碳酸酯产物的质量具有有利影响的阀门。
然而在现有技术的T-形球阀中,它的阀柄是在与反应混合物入口和阀门出口处的流道垂直的方向上运动,反应混合物滞留在上述球阀和旋塞阀中以及缝隙内的停留部分中的问题稍加改进。由于T形球阀具有图5中所示的结构,它具有轮盘32,轮盘的直径比在阀柄31端部处阀柄31的直径大,在轮盘32之后形成了更大的滞留空隙33,与球阀和旋塞阀不同,在该滞留空隙33中的反应混合物变成了很难受到流体流动的影响的滞留部分(图5的滞留空隙33的上部分),阀门中流道的截面因存在接受轮盘32的阀底座34而发生较大的变化,流体的流动大大改变了其方向,由箭头“c”所示。所以,现已发现T-形球阀遇到的问题是,流动受到干扰,从而产生较大压力损失,随着流体粘度的提高,该问题进一步变严重。
与这一情况相反,在图6中所示的Y-形球阀中,轮盘42设置在阀柄41的端部,阀柄41与反应混合物的流动方向有一定角度,由箭头“d”示出的通过流体的流动是由流体通过部分中设置的轮盘42和阀底座43之间的接触来截止,通过在某一方向上转动手柄44在手柄44的方向上活动阀柄41和轮盘42,由箭头“d”表示的流过流体的流动得到恢复,轮盘42之后的空隙45的体积通过活动此处的阀柄41和轮盘42而减少,反应混合物的流动被干扰的程度低于普通T形球阀的干扰程度,而且当流体通过这一部分时压力损失较小,因此保留的反应混合物没有多少机会偶然进入反应混合物的流道中以及在轮盘之后形成的、由空隙45所示的滞留部分(对应于图5中空隙33的部分)是小的。所以,现已发现这一Y-形球阀适合作为停止聚碳酸酯流动的阀门。
当阀门在40,000×10-6MPa或更低的真空度下基本上没有渗漏和其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成时,已经证实阀门能够长时间使用1年或1年以上,并作为生产聚碳酸酯的装置在维护聚碳酸酯产物的质量上有良好的效果。
然而,甚至在该Y-形球阀中已揭示,当阀门完全开通时,不可忽略的滞留部分保留在轮盘之后(图6中空隙45)和减少滞留部分的效果对于取决于阀门(作为生产聚碳酸酯的一个装置)的使用条件如温度、流速和粘度的产物质量来说是不令人满意的。尤其在大型阀门中,这一滞留部分对产物质量有较大的坏影响。
在这些阀门中形成的滞留部分会导致聚碳酸酯变性,如变色、交联和凝胶化,并对产物质量施加不可忽略的影响。这对于容易停留在滞留部分中并在其中变性的聚碳酸酯来说是一个尤其要解决的严重问题。
本发明人通过对这些阀门进行研究寻求对Y形球阀有进一步的改进,并发现具有以下结构的Y形球阀能够完全解决以上问题。
本发明的阀门的优选实例示于图7中。图7中所示的实例仅仅是本发明的一个实施方案,应该理解的是本发明并不限于这一构型。
在图7中,参考数字51表示阀体。阀体51被其周围的加热介质夹套52所包围。反应混合物入口54被提供在阀体51的管形部分53的一个端部,反应混合物出口55被提供在另一端。阀柄56被提供在阀体51的中心部分,并能够在用压盖填料57密封的同时通过操作手柄58而上下垂直滑动。当阀柄56的端部接触阀底座60时流体的流动被关闭。关闭阀门表示了这一状态并由图7中实线示出。同时,完全开通阀门表示相反的状态并由图7中的破折线示出。阀门完全开通让反应混合物流过。
阀体51是从上述耐腐蚀材料制成,而阀柄56也是从同样材料制成。由于它们是从同样的材料制成,即使阀体51和阀柄56的温度升高,它们之间的缝隙保持在固定值,很少变得比设计值更大或抑制它们之间的接触,因为阀体51和阀柄56的热膨胀系数是相同的。这从减少滞留部分的观点看是优选的。阀底座60是从上述密封材料如STELLITE FACE#6制成,以防止阀体51和阀柄56的卡塞,并使密封性能保持长时间。
由管道和安装在管道中的阀门连接反应器。在图7中,反应混合物入口54和反应混合物出口55是对头焊接(对头焊接接缝)到管道上。
在图7中,参考数字54表示反应混合物入口和55表示反应混合物出口。这仅仅是指这一排列是常见的,反应混合物入口和反应混合物入口出口可根据实际安装空间被安装在相反的方向上。
反应混合物通过如此构造的阀门从反应混合物入口54连续提供。当阀门开通时,反应混合物从反应混合物出口55排出到系统之外。当阀门关闭时,反应混合物出口被关闭,并且不会流至反应混合物出口55。
根据本发明的上述Y形球阀所具有的较大改进是,在轮盘之后的滞留部分被除掉后空出了轮盘之后的空间,因为在阀柄端部没有轮盘以及阀体的有阀柄插入的部分和阀柄具有基本上相同的厚度。
表达短语“具有基本上相同的厚度”是指,阀柄的厚度比阀体的有阀柄插入的部分的厚度小,厚度之差等于阀柄在阀体内滑动所需要的缝隙。阀柄的外直径和阀体的有阀柄插入的部分的内直径之差优选被设定在2mm或更低。差值更优选是1mm或更低,进一步优选0.5mm或更低。
阀体的有阀柄插入的部分的截面希望是反应混合物所流过的管形部分的截面的±15%,以抑制反应混合物的湍流。更希望它与管形部分的内径相同。
在图8中,具有光滑曲面以使得不干扰运动中反应混合物的流动线路的垫片62被设置在阀柄56的端部。
垫片62的端部光滑地连接于处在垫片62的下游端的部分59,垫片62是管形部分53的上部分的内表面,当阀门完全开通时和流体在图8的方向“e”上流动时。即,垫片62的端部(它是Y形球阀的阀柄的端部)和阀门的管形部分的上部分的内表面具有曲面,这样它们能够在阀门开通时形成光滑的曲面。曲面由图8中破折线示出。图8中的其它数字表示了与图5中相同的元件。
在本发明中,例如,垫片62被提供在阀柄56的端部以形成一种不会干扰反应混合物的流动的光滑曲面。这一光滑曲面的形成减少了滞留部分,但尽可能不干扰流体的流动并能够防止因流体的湍流使变性聚合物(它是在仍然存在于本发明中的滞留部分中引起的)流入流体的流道中。
图7中示出的Y形球阀不具有提供光滑曲面的结构,从而当阀门完全开通时不致于干扰反应混合物的流动。所以,图8中示出的本发明基于以下新事实的发现而得以完成,即,这一结构是损害聚碳酸酯产物质量的多个原因中的一个。
这里所使用的表达短语“这一光滑曲面的形成”是指基本上光滑的曲面的形成。例如,在图8中,垫片62的直径制造得比阀柄56的直径稍小一些以便在阀门关闭时实现阀柄56和阀底座60之间的完好接触。所以,当阀门关闭时,在垫片62和阀体51之间形成了1-0.5mm的空隙63。在本发明中“低弯曲表面的形成”概括了光滑曲面被空隙63间断的情况。
此外,在阀柄和阀体之间需要缝隙以使阀柄能够在阀门结构内滑动。现已发现,具有优异耐热性和耐腐蚀性的O环(由图7和图8中注释61表示)在这一部分中的提供是更加有效的,这样阀柄能够在与O环的内表面接触时顺利滑动。这能够有效地阻止流体的保留产物流入反应混合物中,这也能够发生在缝隙中。为此目的使用的O环的优选实例是从全氟弹性体(例如,Du Pont DowElastomers的Kalrez)制造的O环。
优选地,本发明的Y形球阀通过加热介质夹套、电加热器等均匀地加热。对于加热介质夹套,从均匀加热考虑,让加热介质夹套与图5中所示的阀体自成一体比用加热介质夹套包覆本发明的Y形球阀更优选。当本发明的Y形球阀具有较大的尺寸时,优选的是在加热介质夹套中提供缓冲板或增加加热介质的流道的数目,从而能够均匀加热本发明的Y形球阀。
在本发明的阀门中,液体接触部分的内部分的表面粗糙度优选是10μm或更低。该表面粗糙度按Rmax计是10μm或更低,优选3.3μm或更低。例如,液体接触部分用#200或更高的擦光轮(buff)抛光修饰,具有比标准样品更高的光泽,没有针眼,环形细条纹,划痕,级差(level difference)和凹痕。更优选地,液体接触部分具有以Rmax计的表面粗糙度为1.5μm或更低。即,用#300或更高的擦光轮(buff)抛光修饰,或进行修饰如搪磨,超级抛光修饰,研磨抛光,液体搪磨,化学抛光或电解抛光。在本发明中,Rmax是根据JIS B0601-1982测量的。
在本发明的阀门中,这里所使用的术语“耐热性”是指阀门的气密性和耐压性高于操作过程中所需要的气密性和耐压性,甚至当高温下材料的强度低于正常温度下的强度值时,而且甚至当阀门受力如材料的热膨胀时在使用过程中也不会引起任何问题。
当生产聚碳酸酯时,设备的耐热温度优选根据其操作条件设定在150-350℃范围内。当耐热性温度高于350℃时,材料受到限制,其加工变得困难,所获得的阀门变得更加昂贵,必须在阀门的各部分之间形成更宽的缝隙以消除构成该阀门的材料的热膨胀的影响,反应混合物在这一部分中的滞留和变性容易发生。
本发明的阀门内优选具有0.1MPa或更高的耐压性。表达短语“0.1MPa或更高的耐压性”是指阀门不渗漏液体或气体到阀门之外或渗漏到二级侧边(secondary side)之外并且不管是开通或关闭时在其使用过程中不会引起任何问题,即使对阀门内部施加0.1MPa或更高的预定压力,当阀门关闭时由阀柄闭合的和被施加压力的侧边被称作“一级侧边”和没有被施加压力的侧边被称作“二级侧边”。耐压性一般是0.1-30MPa。当阀门阀柄的密封部分(用于分开一级侧边和二级侧边的表面)附近的缝隙必须在设计上造得更宽(直径差是2mm或更大)以防止从上面的一级侧边渗漏到二级侧边,一级侧边对二级侧边的耐压性可设计比对阀门外的耐压性低。
用于将本发明的Y形球阀连接于管或类似物上的装置优选其液体接触部分具有与本发明的Y形球阀的液体接触部分相同的耐压性、耐腐蚀性和表面粗糙度。连接装置可以是法兰,焊接,格雷依沃克管箍或类似物。
开通或关闭本发明的Y形阀门的力可以是人力,气压,电力,水压或任何其它可运动阀柄的力量。当阀柄受力运动时,它需要采用失败-安全机制,据此使过程变得安全,即使当非正常情况如电源故障或断开现象发生时仍然安全。
本发明的Y形球阀被安装在聚碳酸酯生产设备的管道内,在反应器和管道之间,或在管道或反应器的分支中。Y形球阀可用作取样阀门用于对管道中的反应混合物取样(将样品取出到管道之外),或与另一种类型的阀门连接。Y形球阀并不限于图6、7和8中所示的实例,但不用说,它确实是一般所使用的Y形球阀。例如,如图9中所示,在与填塞片的平面垂直的方向上反应混合物的流动改变其方向转而向下方向流动的这样一种位置上设置Y形球阀,在其之后使液体向下流动。图9中的数字表示了与图7和图8中那些相同的元件。
用于本发明的Y形球阀的材料优选进行热处理,当在高温下残余应力的影响需要考虑时。
当反应混合物不允许渗漏到Y形球阀的外边或当Y形球阀外部的气体不允许进入阀门之内时,必须使用凸面式涨圈(bellows)来密封阀门的密封部分。
当不生产聚碳酸酯时,在洗涤时,在聚碳酸酯生产过程开始或停止时,或在检查设备时,代替反应混合物,供入洗涤液、压缩空气或真空空气。现已证实在这些情况下本发明的阀门的功能没有任何问题。
一般认为在本发明中耐腐蚀性成为问题,这是因为不仅有溶解物料的坏影响如阻止反应或聚碳酸酯变色而且可能由腐蚀作用形成粗糙的表面。
具体地说,当具有耐腐蚀性的材料是由不锈钢制成和液体接触部分进行机械抛光修饰如擦光轮抛光或进行化学抛光修饰如电解抛光时,获得了良好的效果。
(2)齿轮泵;在聚碳酸酯的生产方法中使用的泵是在高温和高真空度下使用的。因为随着上述反应(直至结束)的进行,反应混合物的粘度升高至很高的水平,一般为200Pa.S至1,000Pa.S,这根据反应条件产生变化,当反应混合物借助于管道传送时,泵的压力必须根据管道中产生的阻力(压力损失)来升高。为此,在现有技术中使用齿轮泵。
然而,因为现有技术的齿轮泵是从具有小的热膨胀系数和具有优异的耐磨性的工具钢制成,其抵制反应混合物之类的原料的腐蚀作用的能力比较差,齿轮泵的制造材料会溶解在其中,反应混合物会变色,溶解的材料进而抑制了催化剂的活性和降低了反应速率。
由于作为产物的反应混合物用于润滑齿轮,长时间暴露于由齿轮生热导致的高温和高剪切环境中的反应混合物将会变性并回到产物中,从而引起变质问题如带色、交联或凝胶化。因此,对产物质量产生了不可忽略的影响。
此外,在轴瓦(它是齿轮的轴端部)和齿轮的轴承和盖板(前板和后板)之间形成滞留部分。在反应混合物的入口处管道的另一静止截面(while section)一般是圆形,齿轮的上部分一般具有矩形,因此反应混合物的入口处的截面形状必须作急剧的变化以便连接具有不同形状的这些截面。所以,因机加工上的困难而形成了滞留部分。因为固定部分(非驱动部分)的密封是金属-金属密封,当齿轮泵组装得不好时会形成滞留部分。
本发明人对齿轮泵的结构和性能进行研究旨在改进现有技术的问题和高效地获得很少在聚碳酸酯的工业生产方法中产生变质的高质量聚合物。结果发现,很少产生聚合物的变质的高质量聚碳酸酯能够通过使用如下齿轮泵而获得。
即,根据本发明,提供一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的熔融缩聚反应生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在生产方法中使用具有以下结构和性能的齿轮泵(2)。
(2)齿轮泵;耐热性为150℃或更高、在40,000×10-6MPa的真空度下基本上没有渗漏,耐压性为0.1MPa或更高和出料压为1MPa或更高的齿轮泵,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,该齿轮泵所具有的结构应使得反应混合物在40,000×10-6MPa或更低的真空度下能够排泄出来和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵元件的反应混合物不会返回到泵中并排泄到泵体以外。
随后给出以上齿轮泵(2)的详细叙述。
包括本发明齿轮泵的设备没有特别的限制,本发明可在间歇或连续系统中进行。当使用间歇系统时,两个聚合反应器一般串联,装有蒸馏器的搅拌器用于第一个反应器,没有蒸馏器的搅拌器用于第二个反应器,以便在不同条件下进行反应。在这种情况下,优选的是两个反应器被装有阀门的管道连接,用于根据需要将反应混合物传送的、包括齿轮泵的设备可用来在没有使反应混合物接触外界空气的情况下将第一反应器的反应产物传送至第二反应器,反应在第二反应器中进行到所需聚合度。
当使用连续系统时,两个反应器一般串联,相邻的反应器由装有阀门的管道连接,用于根据需要来传送反应混合物的、包括齿轮泵的设备可用来将原料和催化剂连续提供到第一反应器中,此时各反应器保持在不同的条件下,和具有所需聚合度的聚碳酸酯连续从最后的反应器中排出。
在以上设备中,需要齿轮泵来提供反应混合物,为此安装在反应器或管道中的齿轮泵起着重要的作用。
如以上所述,当长时间经历热历史时,聚碳酸酯会变色或产生被称作“三维交联凝胶”的变质,即使完全排除了氧气的影响。这降低了所获得聚碳酸酯的质量和在需要高质量的应用如光学应用中引起严重问题。
为了解决这一问题,重要的是消除设备中被称作“死空间”的滞留部分。人们已进行了各种研究工作来消除反应器中的死空间,并提出了各种建议。然而,由熔融聚合反应获得的聚碳酸酯的质量事实上仍然不令人满意。
本发明人为解决这一问题进行深入的研究,结果发现,在此之前没有获得应有关注的齿轮泵对整个设备的死空间有很大的影响并通过使用具有特定结构的齿轮泵成功地在很大程度上改进了由熔融聚合反应所获得的聚碳酸酯的质量。
在本发明中,用于传送反应混合物的泵示于图10中。
在本发明的齿轮泵中,这里所使用的术语“耐热性”是指齿轮泵在高温下的气密性和耐压性高于操作过程中所需要的气密性和耐压性,而且甚至当齿轮泵受力如材料本身的热膨胀力时在使用过程中也不会引起问题。当生产聚碳酸酯时,设备的耐热性温度优选被设定在150-350℃之间,根据其操作条件。当耐热性温度高于350℃时,材料受限制,其加工变得困难,所获得的齿轮泵变昂贵,必须在阀门的各部分之间形成更宽的缝隙以消除构成该阀门的材料的热膨胀的影响,反应混合物在这一部分中的滞留和变性容易发生。由于存在着用于固紧构成齿轮泵的各部分的螺栓被热膨胀松脱的情况,固紧力优选根据温度的变化来加大。
在本发明的齿轮泵中,表达短语“在40,000×10-6MPa或更低的真空度下基本上没有渗漏”是指当齿轮泵的极限真空度是13.3×10-6MPa时气体从齿轮泵外部渗漏进去的量是120×10-6Mpa·l/h或更低,基于1升齿轮泵内容积。用这种测量气体渗漏的方法使测量变得不易,因为齿轮泵的内容积太小。在这种情况下,当在0.133×10-6MPa下进行氦气检漏试验时,能够使用3×10-5ACC/S或更低。测量方法如下。
a.气体渗漏测量方法通过真空泵抽吸齿轮泵内气体将齿轮泵内压力降低至13.3×10-6MPa来进行气体渗漏测量,停止抽吸并在保持1小时后证实齿轮泵内压力低于预定的压力。当齿轮泵的容积是1升时,例如,在停止真空泵抽吸后的1小时,齿轮泵内的压力低于133×10-6MPa,齿轮泵能够承受试验。
b.氦检漏试验通过真空泵抽吸齿轮泵内气体将齿轮泵内压力降低至0.133×10-6MPa或更低,将氦气渗漏检测仪连接于齿轮泵和真空泵,齿轮泵用袋子包好而与此同时继续用真空泵抽吸,氦气从外部吹入袋内,由氦气渗漏检测仪测量氦气渗入齿轮泵内的量。如果被检测氦气的渗漏量是3×10-5ACC/S或更低,齿轮泵能够承受试验。Nippon Shinku Gijutsu Co.,Ltd.的DLMS-TP3E用作氦气渗漏检测仪。
ACC/S是指atm·cc/sec,表示在一个大气压下和正常温度下每单位秒的时间内氦气渗漏的体积。
为了防止齿轮泵暴露于空气中的氧中,齿轮泵的外部优选放置在98vol%或更高的氮气氛围中。更具体地说,这通过如下来进行,将外部氮气吹入某部分中,在该部分中齿轮泵的内部和外部相互之间由密封部分分开,如驱动轴密封件及前板和齿轮箱之间的接合处。
在本发明的齿轮泵中,表达短语“0.1MPa或更高的耐压性”是指齿轮泵不会将液体或气体渗漏到其外部并且不会在使用过程中引起任何问题,即使对齿轮泵内部施加0.1MPa或更高的预定压力。耐压性一般是在0.1-30MPa范围内。
在本发明的齿轮泵中,表达短语“液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成”是指,任何材料,只要在齿轮泵的使用过程中不损害齿轮泵的功能和基本上不溶入产物中,可接受作为液体接触部分的材料。该材料理想地是由JIS规定的不锈钢,如SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS630、SCS13、SCS14、SCS16、SCS19、SUS440C、SUS420J2或SCS2,由JIS规定的合金工具钢,如SKS或SKD,高速工具钢如SKH,渗氮钢,镀层如Cr或Ni,由热恒压模塑(HIP)方法修饰过的钨铬钴合金面层或衬垫上去的碳钢层。这些当中,不锈钢是特别优选的。齿轮、轴、轴瓦和齿轮泵体是从同样的材料或不同的材料制成,但从流体流速的稳定性、高输送压力和死空间的减少考虑,优选是从同样的材料制成,以保持由热膨胀形成的各部分之间的缝隙在固定的值。
在本发明中,当考虑到高温时残余应力的影响,用于齿轮泵的材料优选进行热处理。
优选地,本发明的齿轮泵基本上是无脉冲的。表述“基本上无脉冲”指的是齿轮泵排放的反应混合物的流速变化为计划的预定流速的±5%或更少,优选±1%或更少,更优选±0.5%或更少。
在本发明的齿轮泵中,表述“输送压力”指的是由齿轮泵排放的反应混合物的压力,此压力受限于所使用的反应混合物的粘度。这是因为,当粘度降低时,输送压力变高,反应混合物经齿轮与齿轮之间的空隙,齿轮与轴瓦之间的空隙和齿轮与泵体之间的空隙,从齿轮泵的排出端流回到进口侧(即回流)。
一般说来,当粘度为0.01-0.1Pa.S时,输送压力被限制到约1Mpa,当粘度为0.1-1Pa.S时,输送压力被限制到约7Mpa,当粘度为大于1Pa.S时,输送压力被限制到约7-30Mpa。
在本发明的齿轮泵中,表述“在40,000×10-6MPa或更小的真空度下,能够排放反应混合物”指的是,齿轮泵能以预定的流速和预定的输送压力无脉冲地传送反应混合物,即使当齿轮泵入口侧的压力为40,000×10-6MPa或更小时。一般说来,对于反应在真空下进行的聚碳酸酯的生产,这是重要的功能。在本发明的齿轮泵中,表述“液体接触部分”指的是接触齿轮泵中反应混合物的内部。该部分不仅包括直接接触反应混合物物流的部分,而且包括用于润滑的反应混合物所接触的或该反应混合物可进入的部分。
在本发明的齿轮泵中,表述“液体接触部分的表面粗糙度为10μm或更小”指的是基于Rmax的表面粗糙度为10μm或更小。基于Rmax,表面粗糙度优选为3.3μm或更小。为确定一种磨光修饰方法,液体接触部分的磨光修饰方法同于上述项(1)阀门中的方法。
为润滑齿轮,在本发明的齿轮泵的轴瓦中形成凹槽,以使排出端的反应混合物能够在齿轮与轴瓦之间和轴与用于润滑的轴瓦之间流动。由于用于润滑的反应混合物通过感受高温和许多情况下的高剪力而变质,因此,将该反应混合物尽可能排出而不将其返回到产物的物流中是重要的。
优选采用加热介质夹套,电加热器等均匀加热该齿轮泵。在使用加热介质夹套情况下,从均匀加热的角度,比起用加热介质夹套覆盖齿轮泵,将加热介质夹套与该齿轮泵构造成为整体为更优选。当齿轮泵的尺寸相对大时,优选在该加热介质夹套中放置折流板或增加加热介质的流道数目,以此均匀加热齿轮泵。当使用法兰来连接齿轮泵时,需要在该法兰中提供用于循环加热介质的夹套。
任何措施均可用于本发明齿轮泵与管线等的连接,只要其具有与齿轮泵相同的耐压性,耐腐蚀性和液体接触部分的表面粗糙度。例如,其可为法兰,焊接,格雷依沃克管箍,等。
通常使用电机驱动本发明的齿轮泵。柔韧接头通常用以连接驱动源与齿轮泵的连接,以此可希望承受由齿轮泵等热膨胀引起的驱动轴的偏心度。
在齿轮泵的操作期间,金属件咬合齿轮时,或由于反应混合物在齿轮,轴和其它齿轮泵部件间接触部分的劣化或固化,不规则力矩施加到齿轮,因此设定电机电流值的上限或力矩上限值以保护该齿轮泵。当电机的电流值达到其上限时,该电机将停止工作,或在数值大于预定力矩值时,使用剪切栓或力矩限制器切断齿轮泵的驱动源。
当驱动齿轮和轴的驱动源连接到齿轮泵时,本发明齿轮泵的轴密封用以防止齿轮泵内反应混合物接触外部,但该反应混合物不包括用于润滑的反应混合物。任何轴密封均可,只要其在操作期间具有这种功能,可列举的为机械密封,压盖填料,密封连接器,金属密封,环密封,拉别令密封,粘性密封等。即使当其没有接触驱动源时,也可使用轴密封。驱动源与齿轮泵的连接方式并不限于一种。
刮刀优选置于本发明齿轮泵的轴末端(轴的端部)以防止反应混合物停留在轴末端部分。该刮刀可为任何形状,只要其能够从轴末端除去反应混合物即可。例如,该刮刀为刮扫器,叶片,螺旋桨等。从易于制备和清洗工作效率的角度,简单形状为优选。
在本发明中,为消除轴瓦与齿轮泵盖板之间的空隙,优选将轴瓦固定到盖板上(前板或后板)。对固定方法没有特别的限制,其可为螺栓,焊接等。
本发明齿轮泵的入口处反应混合物的流道,即反应混合物在反应混合物的入口处的流道优选为平滑的,以防止反应混合物的流线被干扰。特别优选地,基于垂直角度,流道的收缩角度为45°或更小。优选地,除需要供应液体的部分之外,反应混合物的流道基本上没有级差。需要供应液体的部分的级差为齿轮齿级差。表述“基本上没有级差”指的是末端被斜切2mm或更少,优选0.5mm或更少,更优选0.1mm或更少。
在本发明的齿轮泵中,固定部分的密封为部件间的空隙的密封,不包括可运动部分的轴和齿轮。例如,前板与齿轮箱间的空隙,后板与齿轮箱间的空隙,轴瓦与盖板间的空隙和管线与齿轮泵间的空隙被完全密封。这种密封为金属—金属密封,其通过将这些部件表面磨光且使它们相互平行或用液体填充来有效地进行。在这种情况下,基于Rmax,表面磨光优选为25μm或更小,优选6.3μm或更小。通常使用金属—金属密封,但也可使用其它的密封如用液体填充进行密封。
特别地,当齿轮泵在真空下使用时,在许多情况下,仅为金属—金属的密封是不充分的,因而优选使用凹槽金属O形环。
无论如何,现已发现,凹槽金属O形环具有这样的优点当凹槽金属O形环用作密封件时,即使真空密封和金属—金属密封不是充分的,反应混合物也不从凹槽金属O形环泄漏到齿轮泵的外部。因而可使在反应混合物泄漏的部位中形成的死空间减少到最小。
因此,在除齿轮泵内部压力低于大气压情况之外的情况下,从尽量减少死空间的角度,希望使用凹槽金属O形环。为此目的,希望将凹槽金属O形环尽可能置于反应混合物的液体接触部分附近。
参考图10和图11,以下将描述本发明齿轮泵的例子。在图10和图11中显示的例子仅是本发明的一个实施方案,应明白的是,本发明并不受限于这些图。
在图10和图11中,参考标志102表示齿轮箱。该齿轮箱102连接到未显示的驱动装置上,该驱动装置置于驱动轴106和从动轴107的驱动轴密封112侧(以下,驱动轴106和从动轴107的驱动轴密封侧称之为“驱动侧”,相反侧称之为“反向驱动侧”)。前板101连接到齿轮箱112的驱动侧,后板103连接到齿轮箱112的反向驱动侧,以与齿轮箱102形成泵体。
此泵体用围绕它的加热介质105夹套覆盖。在齿轮箱102的一端形成反应混合物的入口110,在齿轮箱102的另一端形成反应混合物的出口111。
驱动轴106安装在其由轴瓦104支撑且含有齿轮108的齿轮箱中。驱动轴106连接到驱动侧上未显示的驱动装置上,齿轮108和轴瓦104用驱动轴密封112进行密封,并与齿轮泵的外部隔离。
齿轮109与齿轮108咬合(参看图11),同齿轮108一样,其连接到由轴瓦104支撑的从动轴107上。
通过由未显示的驱动装置驱动的驱动轴106的转动,齿轮108以”a”方向进行转动,而与齿轮108咬合的齿轮109以”b”方向进行转动,来自于反应混合物入口110的反应混合物进入到齿轮108和109的谷底部分,在其接触齿轮箱102内壁情况下,与齿轮108和109一起转动,当齿轮108和109在反应混合物出口111上相互咬合时,该反应混合物冲出齿轮108和109的谷底部分,其供应到反应混合物的出口111。
对前板101与齿轮箱102之间的空隙和后板103与齿轮箱102之间的空隙,金属—金属密封是有效的。当反应混合物入口110的内部和反应混合物出口111为真空时,金属—金属密封可能在防止泄漏到齿轮泵外方面是不充分的。因此,O形环113被用来密封。如果金属—金属密封由于某些问题而使其损失密封效果等时,O形环113用作密封件以防止反应混合物泄漏到外部。
轴瓦104具有润滑凹槽117,如显示在图13中,其作为反应混合物的流道。因而,反应混合物本身作为一种润滑剂,用来润滑轴瓦104与齿轮108之间,轴瓦104与齿轮109之间的滑动表面119和轴瓦104与驱动轴106,轴瓦104与从动轴107之间的接触面,然后通过损耗凹槽118排放到齿轮泵外。
在图13中,将用于润滑的混合物喷射到反应混合物入口121(由斜线表示),经过润滑凹槽117,然后以箭头显示的”c”方向流动。
在轴瓦104外,由驱动轴密封112和前板101安装的轴瓦没有损耗凹槽118,排放的反应混合物沿着驱动轴106,以驱动轴密封112的方法移动,在完全密封其中形成了液体膜的空隙情况下,经过驱动轴密封112与驱动轴106之间的空隙,被排放到齿轮泵的外部。
“齿轮,轴和其它齿轮泵部件间的接触部分”表示由图10中粗线显示的部分。在此使用的术语“接触”不是一味地表示直接接触,其也指的是反应混合物作为润滑剂而通常处于这些部位。
在本发明的齿轮泵中,对将润滑用的反应混合物排放到体系外的措施没有特别的限制。此措施可以是在前板或后板中形成的排气孔。
通过显示在图11和图12中的轴瓦固定螺栓115,将轴瓦104固定到前板101和后板103上,然后用O形环116密封以防止反应混合物泄漏到齿轮泵的外面或防止外面空气进入到齿轮泵中。
由于轴瓦104被如此固定,轴瓦104与齿轮108之间的间隙和轴瓦104与齿轮109之间的间隙保持在一个固定值,由齿轮泵提供的量的稳定性得以提高,与其中轴瓦104没有如此安装的齿轮泵相比,齿轮108与轴瓦104和齿轮109与轴瓦104之间的滑动表面119的自我净化性能得以提高。因此,在减少死空间方面,其具有极大的效果。
具有直而薄的突出部位的刮刀114置于驱动轴116的反向驱动侧末端和从动轴107的两端,如图10所显示。因而在这些轴的末端的反应混合物通过这些轴的转动而进行搅拌,防止反应混合物残留在这些末端中,可将其平稳地排放到外面。
前板101,齿轮箱102和后板103优选由不锈钢如SUS420J2制得,驱动轴106,从动轴107和齿轮108和109优选由同样的材料制得。
由同样材料制备部件的优点是,即使当齿轮泵的温度提升到操作温度,它们之间的间隙也保持与室温同样的数值,这是因为它们具有同样的热膨胀系数,因此齿轮泵中的空隙保持在设定的值。这可防止死空间的形成,该死空间是由间隙尺寸的增加,由于间隙尺寸的减少而使生成的热量增加和当接触其它部件时,齿轮泵损失了其功能引起的。
反应器通过管线进行连接,齿轮泵安装在管线上。反应混合物入口110和管线通过法兰而连接,反应混合物出口111和管线也通过法兰而连接,金属O形环用于密封,这些没有显示在图10中。
所使用的金属O形环优选进行表面镀层以防止(反应混合物)咬坏(该环)。例如,使用镍或银进行镀层。
反应混合物在反应混合物入口110处的流道收缩在20°的垂直角度,用于将反应混合物供应到齿轮部分。也就是说,该齿轮泵的反应混合物入口处的流道的收缩角度为20°。
必须收缩流道的原因在于,连接管线的截面通常为圆形的,而由齿轮泵的齿轮108,齿轮109和齿轮箱102形成的反应混合物入口的截面是长方形的。此收缩角度优选尽可能地平滑,以防止其干扰反应混合物流线导致死空间的形成。
反应混合物流道的表面具有基于Rmax的表面粗糙度为1.6μm或更小,以防止液体接触部分表面上的细小死空间的形成。
在如上述构成的齿轮泵中,反应混合物以预定的流速和压力,由反应混合物入口110连续地提供,并从反应混合物出口111定量地排放到外面。
当不生产聚碳酸酯树脂时,在聚碳酸酯生产的清洗,开车或停车,或检修设备期间,使用洗液,压缩空气或真空替代该反应混合物。现已证明,与反应混合物出口一样,在这些情况下,该齿轮泵的功能没有任何问题。
(3)法兰用于管线与其它管线或管线与聚碳酸酯生产工艺中使用的容器之间连接的部分在高温、高度真空下使用,随着上述反应(完成反应)的进行,按照反应条件的不同有所区别,反应混合物的粘度提升到非常高的程度,其通常为200-10,000Pa.s。为通过管线来传送反应混合物,由于管线内的压力随管线内产生的阻力而增加,因此,法兰必须承受0-30Mpa的高压。由此,法兰必须具有耐压性,密封性和耐热性。
为了维修,管线必须在建造现场进行连接或断开,由于刀具方面的限制,存在管线接头数目增大的趋势,因此需要通过磨光,将管线的内表面磨光到预定的表面粗糙度。
为此目的,以下通常使用由JIS B2210-1840确定的法兰。
由于垫圈插入到常规使用的法兰之间,被螺栓和螺帽紧固,使其与法兰连接,管线的中心由于螺栓孔的容限而位移,因而在法兰连接部分产生级差,或由于垫圈的缘故,在法兰之间形成空隙,因此形成死空间。
对于其质量容易受温度变化影响的聚碳酸酯产品来说,管线内的温度稳定性也是一个重要问题。尽管管线通常由加热介质夹套或电加热器进行加热,但由于热辐射,该法兰部分容易发生温度降低的现象,这是因为其面积大,加热费用增加,易于使加热变得不令人满意。
本发明的一个目的是提供一种法兰,其改进了现有技术中存在的问题,用于一种工业化工艺中以有效获得一种极少产生变质产物的高质聚碳酸酯。
按照本发明人所进行的研究,现已发现,极少产生变质聚合物产物且具有高质量的聚碳酸酯可使用具有下面结构和特性的法兰而获得。
即,本发明提供了一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在该生产方法中,使用具有下面结构和特性的法兰。
(3)法兰该法兰具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,在该法兰中具有加热介质夹套。
以下将详细描述本发明的法兰(3)。
对含有本发明法兰的设备没有特别的限制,本发明可以间歇或连续体系进行。当使用间歇体系时,两个反应器通常为串联连接,配有蒸馏柱的搅拌器用于第一个反应器,没有蒸馏柱的搅拌器用于第二个反应器,以此在不同的条件下进行反应。在这种情况下,优选的是,两个反应器应通过管线连接,含有视需要转送反应混合物的泵的设备用以将第一反应器中的反应产物转送到第二反应器中,而不将该反应混合物露置于外部空气中,在第二反应器中,反应应达到所期望的聚合度。
当使用连续体系时,两个或多个反应器通常为串联连接,相邻反应器通过管线连接,含有视需要转送反应混合物的泵的设备,在该反应器保持在不同的条件下,用以将原料和催化剂连续地供应到第一反应器中,而具有期望聚合度的聚碳酸酯从最后反应器中连续地萃取出来。
在上述生产工艺中,必需将管线连接起来以提供反应混合物,安装在容器中的法兰和为此目的的管线具有重要的作用。
本发明人已发现,作为管线接口的法兰对全部设备的死空间具有很大的影响,对于其产品质量容易受温度影响的聚碳酸酯来说,温度的稳定性是一个重要的因素,这是因为温度的降低将引起结晶,或温度的升高引起热劣化,由于其较大的表面积,通过热辐射,法兰部分的温度将降低,法兰部分对反应混合物的温度稳定性具有很大的影响。本发明人已成功地极大改进了反应混合物的质量,该反应混合物是使用特定结构的法兰,由熔体聚合而获得。
在本发明中,与用于传送反应混合物的管线相连的法兰具有如图14所显示的结构。
对于本发明的法兰,在此使用的术语“耐热性”是指,即使在高温操作期间,法兰的密封性和耐压性保持在所需要的数值,在其使用中,即使承受如构成管线的材料的热膨胀的外力,该法兰没有任何问题。
当生产聚碳酸酯时,依照其操作条件,设备的耐热温度优选设置为150-350℃。
由于存在这样一种情况,即用于固紧法兰部件的螺栓由于热膨胀而松动,因此,按照所使用的温度,优选增加紧固的外力。
对于本发明的法兰来说,“在40,000×10-6MPa或更小的真空压力下,基本上不泄漏”的表述是指,当包括法兰在内的管线最大真空度为13.3×10- 6MPa时,基于1升容积,气体从管线外向内的泄漏为120×10-6MPa.l/h或更少。当使用这种方法测量气体的泄漏时,由于包括法兰在内的管线的容积太小,因而不容易进行测量。在这种情况下,当在0.133×10-6MPa下进行氦气泄漏试验时,可使用3×10-5ACC/S或更少。
对齿轮泵所描述的气体泄漏测量方法(a)和氦气泄漏测试(b)可用作该测量方法。法兰的外部空气接触部分期望置于98v%或更高的氮气气氛中,而基本上不暴露在空气中所含的氧气中。
在本发明的法兰中,“0.1MPa或更高的压力”是指法兰不将液体或气体泄漏到管线的外面,即使当0.1MPa或更高的预定压力施加到管线内,该法兰不能发生任何问题。其耐压通常为0.1-30MPa。
在本发明的法兰中,表述“液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成”指的是,在法兰的使用期间,如果其不损害管线的功能,且基本上不溶解到产品中,任何材料均可作为液体接触部分的材料。该材料希望为由JIS确定的不锈钢,如SUS304,SUS304L,SUS316,SUS316L,SUS630,SCS13,SCS14,SCS16或SCS19,镀层如Cr或Ni,磨光的钨铬钴表面或由热恒压模塑(HIP)法加衬的碳钢。其中不锈钢为特别优选。该管线和法兰可由不同材料形成,但从管线强度考虑,它们优选由相同材料构成以降低热膨胀的影响。
在本发明的法兰中,从密封性能的角度,用于密封法兰的垫圈优选比法兰体的材料软。该材料具有代表性的例子包括氟树脂(如聚四氟乙烯),全氟弹性体树脂(如Du Pont Dow弹性体中的Kalrez),Ti,Ni,Ag,Al,Cu,石棉,SUS304,SUS304L,SUS316,SUS316L,SUS317L,SUS321,SUS347,SUS410(这些SUS由JIS确定),蒙乃尔合金,因科洛伊800,Pb等。当液体接触表面具有耐腐蚀问题时,优选采用具有高耐腐蚀的材料电镀。垫圈优选由不同于法兰体的材料构成以防抱死。不锈钢为特别优选。
在本发明的法兰中,考虑到高温时的残余应力的影响,用于管线的材料应进行热处理。
本发明的法兰优选与加热介质夹套一起均匀加热。在加热介质夹套的情况下,法兰可用加热介质夹套包覆,但从均匀加热角度考虑,优选将该加热介质夹套组装到法兰中,使法兰与加热介质夹套成一体。当法兰的尺寸相对大时,优选在加热介质夹套中设置折流板,或增加加热介质的流道,以均匀加热该法兰。
本发明法兰的液体接触部分的表面粗糙度优选为10μm或更少。表面粗糙度指的是,基于Rmax,与法兰中的反应混合物相接触的表面的表面粗糙度为10μm或更少。
基于Rmax,表面粗糙度优选为3.3μm或更少。为指定一种磨光方法,该液体接触部分用上述项(1)阀门同样磨光方法进行磨光。
在本发明的法兰中,当将法兰连接到管线时,它们通常通过焊接而连接在一起。然而,由于管线的焊点暴露于高温下,因而碳化物粘连到管线的内表面,焊点或焊点附近管线的内表面变得不均匀,管线中心由于热应力的影响而移位,从而产生级差。因此,优选进行后加工如通过抛光进行的表面打光。
在本发明中,任何材料可用于在法兰之间使用的垫圈,只要其能耐热,耐压和耐腐蚀。当使用由开凹槽而形成的凹金属O形圈时,其具有如此的优点法兰的接触面可易于进行金属—金属密封。该凹金属O形圈的另一优点为,不存在由形变或垫圈本身厚度形成的死空间。
而且,由于通过固紧螺栓和螺帽使垫圈发生形变,使该垫圈具备了密封性能,在很多情况下,将法兰的厚度做得较大,以提供固紧强度。然而,由于凹金属O形圈与其它金属板垫圈或螺旋形垫圈相比,具有相对较小的形变力,因而其还具有的优点为,法兰的厚度可做得相对较薄。因此,优选使用凹金属O形圈。
作为凹金属O形圈,优选使用Nippon Balker Co,.Ltd.的V/#3640或V/#3641等。O形圈可以不为圆形,可以为椭圆形或其它形状,只要其围绕反应混合物的流道而不破裂。
在本发明的法兰中,定位销和针槽优选置于法兰的表面以防止法兰中心的移位。对此针槽的结构没有特别的限制,但优选将用于封固垫圈的垫圈座定型像针槽一样,以此提高垫圈侧的紧固压力和密封性能。
在本发明的法兰中,对于法兰之间的空隙,优选进行金属—金属密封,密封是将法兰表面磨光至表面粗糙度为25μm或更少,优选6.3μm或更少,特别优选1.6μm或更少,基于Rmax,计算垫圈座至内表面垫圈的压紧边缘和用机床加工该法兰使其相互平行,以此消除死空间。
在本发明的法兰中,当法兰连接管线时,反应混合物的流道优选具有不妨碍反应混合物流线的平滑状。特别优选地,流道具有与其相连管线同样的内径。当它们不具有同样的制备直径时,基于垂直角度,它们应以20°或更小的收缩角度进行平滑的连接。该收缩的角度优选为10°或更小,更优选5°或更小,特别优选1°或更小。
在本发明中,当法兰的尺寸较大,难以均匀固紧多个螺栓和螺帽时,将如此厚的垫片插入到法兰之间以限制螺杆部分的紧固距离,因而可均衡地紧固螺栓和螺帽,插入的该垫片的厚度为,当紧固螺栓和螺帽时,该垫圈承受的紧固压力是合适的。插入垫片可防止法兰由过度紧固螺栓和螺帽所引起的形变。
以下参考图14,对本发明的法兰实例进行描述。图14显示的实例仅为本发明的一个实施方案,应明确的是,此图并不是对本发明的限制。
图14显示出一对法兰。法兰(凹)201、法兰(凸)202和未显示的管线由SUS316制得。法兰(凹)201和法兰(凸)202由未显示的螺栓和螺帽,用预定的拧紧力矩相互紧固。法兰(凹)201和法兰(凸)202与加热介质夹套203结成一体,通过未显示出的管线相互连接,循环该加热介质以加热和保温法兰(凹)201和法兰(凸)202。
在管线焊接部位204处,将法兰(凹)201和法兰(凸)202对缝焊接到未显示的管线上。
反应混合物的流道用#300的擦光轮磨光,基于Rmax,使其具有的表面粗糙度为1.6μm以降低阻力,末端被斜切0.1mm或更小,反应混合物在金属表面上的细小死空间数目尽可能多。
法兰(凹)201和法兰(凸)202以这样的方式连接凸槽部分(凸)207和凹槽部分(凹)208结合在一起,它们连接的表面具有表面粗糙度为1.6μm,基于Rmax,通过用机床等加工,使其相互平行,以此对金属—金属密封表面205之间的空隙进行有效地金属—金属密封。
由插入到金属O环附件座206中的未显示凹金属O形圈的形变来有效进行真空密封。该凹槽的尺寸是这样设置的为获得密封性能,凹金属O形圈不能从该凹槽中凸出且形变。
通过金属—金属密封表面205和插入到金属O环附件座206中的凹金属O形圈,密封该反应混合物和将其与外部隔离。由于金属—金属密封,事实上没有死空间。
未显示的垫片夹在法兰(凹)201和法兰(凸)202之间,法兰(凹)201和法兰(凸)202相互紧固,因而法兰之间的距离将被固定,采用预定的力矩,通过提升使用的温度使其更加紧固,用未显示出的隔热材料包裹。
在不生产聚碳酸酯树脂时,在洗涤、开启或关闭聚碳酸酯的生产,或检修设备时,将洗液、压缩空气或真空气加入到反应混合物的空间。现已证明,在这些情况下,本发明法兰的功能没有任何问题。
(4)流道本发明的流道指的是由如下构成的空间(i)管线,(ii)从阀门的入口到该阀门的密封表面形成部分(流道切断部分)的反应混合物引入通道,(iii)从阀门的密封表面形成部分到阀门出口的反应混合物排出通道,(iv)连接这些(如管套)的连接部件,反应混合物经其而流动,(v)作为最终产品的反应混合物的接触部分(如喷丝板)。
在聚碳酸酯的生产工艺中,为获得用于光学上的高质量聚碳酸酯,在传送路线上消除称作“死空间”的停留部分是重要的。为消除反应器中的死空间,已进行了各种研究,已提出多种建议。然而,实际上,由熔融聚合所获得的聚碳酸酯的质量仍旧不能令人满意。
本发明人对此问题进行了深入细致的研究,已发现,现有技术中没有意识到其重要的流道的收缩和/或膨胀部分,管线的曲率和管线的连接对全部设备的死空间具有极大的影响。通过在流道的收缩和/或膨胀部分中使用具有特定结构的变径管管,他们已成功地极大提高了由熔融聚合所获得的聚碳酸酯的质量。
在本发明中,用于供应反应混合物的流道中的变径管为如显示在图16中的变径管。
在本发明的流道(4)中,表述“流道的收缩和/或膨胀部分”指的是,反应混合物流经的部件如管线或阀门的内径在截面上减少或增加的那部分。对于通常管线来说,其指的是所谓的“变径管”。该变径管并不限制为由JIS确定的那种,但其指的是齿轮泵的液体入口部分,喷丝板的收缩部分,或反应混合物或聚碳酸酯流经的流道变化部分的截面,如当阀门全部打开时的流道部分,以及包括通常不称之为“变径管”的那些。
在本发明的流道中,术语“耐热性”指的是,在即使高温的操作条件下,流道的气密性和耐压性也比所需要的气密性和耐压性高,即使在流道承受外力如包括收缩和/或膨胀部分在内的构成流道的材料的热膨胀情况下,也不能产生问题。当生产聚碳酸酯时,按照其操作条件,流道的加热温度优选设置为150-350℃。
在本发明的流道中,表述“在真空压力40,000×10-6Mpa或更小下基本上没有泄漏”指的是,当包括收缩和/或膨胀部分在内的流道的最大真空度为13.3×10-6Mpa时,基于1升的内部容量,气体从包括收缩和/或膨胀部分在内的外部向内的泄漏为120×10-6Mpal/h或更小。更具体地讲,在密封包括收缩和/或膨胀部分在内的流道的两端情况下来测量泄漏。
在这种情况下,上述对齿轮泵描述的气体泄漏测量方法(a)和氦气泄漏测试(b)可用作对此的测量方法。
流道的外部空气接触部分期望置于98Vol%或更多的氮气气氛中,使其基本上不曝露在空气中的氧气中。在管线的连接部位尤其如此。
在本发明的流道中,表述“耐压0.1Mpa或更高”指的是流道不能将液体或气体泄漏到流道的外部,即使在0.1Mpa或更高的预定压力施加到包括收缩和/或膨胀部分在内的流道的内部的所有使用情况下,也不会发生问题。耐压性通常为安装于流道内的泵的出口压力,其为0.1-30Mpa。
在本发明的流道中,表述“液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成”指的是,作为液体接触部分的材料,任何材料均可接受,只要其不损害流道的功能,在使用包括收缩和/或膨胀部分在内的流道过程中,基本上不溶解到产物中。该材料期望为由JIS确定的不锈钢如SUS304,SUS304L,SUS316,SUS316L,SUS630,SCS13,SCS16,SCS19,SUS440C,SUS420J2或SCS2,耐腐蚀金属如镍或钛,合金如因钢,镍—镉铁或哈斯特洛伊蚀镍基耐蚀耐热合金,镀层如Cr或Ni,表面磨光的钨镉钴合金,陶瓷涂层或由热恒压模塑(HIP)方法制得的加衬的碳钢。其中,不锈钢为特别优选。
在本发明中,表述“液体接触部分”指的是包括收缩和/或膨胀部分在内的流道内部的反应混合物接触部分。
在本发明的流道中,表述“液体接触部分的表面粗糙度为10μm或更小”指的是,基于Rmax,表面粗糙度为10μm或更小。基于Rmax,表面粗糙度优选为3.3μm或更小。为指定一种磨光方法,液体接触部分用上述项(1)阀门的同样磨光方法进行磨光。
包括收缩和/或膨胀部分在内的流道优选用加热介质夹套,电加热器均匀加热。在存在加热介质夹套的情况下,从均匀加热角度考虑,比起用加热介质夹套包裹包括收缩和/或膨胀部分在内的流道,将加热介质夹套与包括收缩和/或膨胀部分在内的流道构造成一体是更优选的。当该流道的尺寸相对大时,或由于收缩和/或膨胀部分的缘故使流道的内径的变化较大时,在加热介质夹套中设置折流板或增加加热介质的流道数目是优选的,由此均匀加热该流道。
在本发明中,如果其具有同样的耐压性,耐腐蚀性和同收缩和/或膨胀部分一样的液体接触部分的表面粗糙度,任何设备均可用作流道的收缩和/或膨胀部分与管线等的连接。例如,其可为法兰,焊接,格雷依沃克管箍(grayloc),套管等。通常使用焊接。
在本发明中,优选的管线连接方法是使用套管。
本发明的套管的例子显示在图16中。
图16显示出,在其连接到套管303和管线302之前,管线301连接到套管303上。将管线301和302与套管303的液体接触部分305磨光成1.6μm或更小的表面粗糙度Rmax。
将管线301和302的套管303的接触表面磨光成1.6μm或更小的表面粗糙度Rmax,同样,将套管303的管线301和302的接触表面307磨光成1.6μm或更小的表面粗糙度Rmax。管线301和302与套管303的这些接触表面用机床进行加工使其相互平行,因而,可对接触表面306与307之间的空隙,连同上述表面粗糙度一起进行有效地金属—金属密封。
在将管线301和302插入到套管303中之后,在焊接材料304中形成的凹槽部分308被焊接。
任何焊接材料可用于焊接,只要其具有为连接管线与套管所需的强度,作为焊接材料,与管线同样的材料是优选的,TIG焊接为更优选。用于将管线301和302焊接到套管303的焊接材料和焊接材料304为图16中的SUS316。
由于仅是管线301和管线302(由图16中斜线显示的部分)的表面部分被焊接,因而焊接材料304不能曝露于管线内,且不能接触反应混合物。因此,就不再需要在现有技术中所必需进行的焊接部位的表面磨光。
由于对套管303与管线303之间的空隙及套管303与管线302之间空隙进行金属—金属密封和焊接,反应混合物优选与外部隔离。因此,反应混合物不能进入由这些密封表面之间所形成的空隙。即使其进入了这些空隙中,其量也是非常少,而下面情况几乎是不可能的进入到这些空隙中的反应混合物变质且该变质的产物随时进入到反应混合物的物流中。
由于套管比其它设备如法兰更紧密,且当使用双管热量跟踪方法时,用于加热管线的夹套可置于套管中,因此热量保持性能比其它管线接头高。
在本发明中,在收缩和/或膨胀部分的反应混合物的入口处的反应混合物的流动期望是平滑的,以此防止反应混合物的流线受到干扰。特别优选地,基于垂直角度,流道的收缩和膨胀角度为20°或更小。基于垂直角度,更优选的角度为14°或更小。优选使用实质上没有级差的流道。表述“实质上没有级差”指的是末端部分优选被斜切2mm或更少,更优选0.5mm或更少,特别优选0.1mm或更少。
当流道为图17和图18中所显示的同心类型流道时,这种情况下的垂直角度为由”α”显示的角度。当流道为图19和图20中所显示的偏心类型流道时,这种情况下的垂直角度为由”β”显示的角度。
在本发明中,当收缩和/或膨胀部分用于水平流道时,为防止形成空气沉淀池,经常使用偏心类型的流道。在这种情况下,“水平流道”指的是具有0-45°角度的流道,该角度是由流道中反应混合物的流动方向与地面之间形成的。
本发明的收缩和/或膨胀部分的例子显示在图17-20中。显示在图17-20中的例子仅是本发明的几个实施方案,应明确的是,本发明并不受限于这些图。
图17和图18显示的是同心类型的变径管,图19和图20显示的是偏心类型的变径管。图17和图18显示出其焊接到管线前的变径管管体401。液体接触部分404具有1.6μm的表面粗糙度Rmax和在细管线侧402和粗管线侧403上的焊接部分405处,具有焊接到管线上的对接。
任何焊接材料可用于焊接部分405,只要其具有将管线连接到变径管所需要的强度,但TIG焊接为优选。变径管管体401,焊接材料和管线由SUS316制得。将焊接部分平滑地磨光至表面粗糙度Rmax为1.6μm,以此防止由干扰反应混合物流线而形成的死空间。
对于在图17和图18中显示的同心类型流道,收缩或膨胀角度为α=20°,对于在图19和图20中显示的偏心类型流道,β=10°。
在包括具有上述结构的变径管管的管线中,反应混合物于其中连续地传送。
在本发明的流道中,用于传送反应混合物的管线弯曲部分通过用例如弯管器,弯曲图21中显示的管子而形成。在此使用的术语“管线”指的是通常意义上的管线,但也可指反应混合物通过的所有流道,如齿轮泵轴承的润滑部分或除阀座之外的喷丝板的流道部分。
在本发明中,弯曲部分的内部优选具有不能干扰反应混合物流线的平滑形状。管线的曲率必须为管线内径的5倍或更多,优选为管线内径的8倍或更多。
在本发明中,弯曲部分的角度不固定为45°,90°或180°,可为任何角度。
在本发明中,也可优选使用在焊接部分或在管线的内部基本上没有级差的弯曲部分。表述“基本上没有级差”指的是末端部分优选被斜切2mm或更少,更优选0.5mm或更少,特别优选0.1mm或更少。
在本发明中,弯曲为用弯管器进行的冷弯曲,烧热弯曲或高频弯曲。冷弯曲为优选,这是因为其不能引起组合物的变化或由加热而形成粗糙的表面。
在本发明中,弯曲之后所允许的平整度应为该管线公称直径的7.5%或更少。期望在任何位置,弯曲部分的截面均为球形。
在此使用的术语“所允许的平整度”指的是一种百分数(%),该百分数是这样获得的当弯曲部分的截面形状变成椭圆形时,弯曲部分截面的长直径的长度减去短直径的长度,然后,所得值除以管线的公称直径。
在此使用的管线的公称直径由JIS G3452-1988确定,表述为公称直径A。
本发明的弯曲部分的例子显示在图21中。在图21中显示的例子只是本发明的一个实例,应明确的是,本发明并不限于此图。
在图21中,弯曲部分406由管子弯曲而成,其具有曲率半径”r”,满足r≥5×d(d为管线的内径)。弯曲角度为90°。
该弯曲部分的两端对头焊接到管线上,此没有显示在图中。
焊接材料可优选使用类似于管线的材料,只要其具有连接管线所需的强度,但TIG焊接为优选。弯曲部分406,焊接材料和管线优选由不锈钢如SUS316制得。将焊点平滑地磨光至表面粗糙度Rmax为1.6μm或更小,以此防止由干扰反应混合物流线而形成死空间。
在包括如此构成的弯曲部分的管线中,连续地传送反应混合物。
实施例以下给出本发明的如下实施例。提供这些实施例的目的是为了进一步阐述本发明,而不能认为是对本发明的任何方式的限制。
在本发明中,特性粘度和Rmax如下面的”a”和”b”所描述的进行测量。本发明的气体泄漏测量方法如”c”所描述的进行。在以下实施例中,使用等同于本发明气体泄漏测量方法的氦气泄漏测试。
a.特性粘度特性粘度[η]是使用乌氏粘度计,通过测量具有0.7g/dl浓度的二氯甲烷反应溶液而获得的。
b.Rmax测量方法Rmax指的是以μm表示的表面粗糙度。Rmax的测量是按照JIS B0601进行的。
c.气体泄漏测量方法气体泄漏测量是这样进行的;通过真空泵,抽出传送部件内的气体,使传送部件内的压力降至13.3×10-6MPa,停止真空泵的抽气,1小时之后,当传送部件的容积为1升时,证实传送部件的内压低于预定的压力。如果在真空泵停止1小时后,传送部件的内压低于133×10-6MPa,那么该传送部件即通过了该测试。
实施例1基于1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷,将1.05mol的碳酸二苯酯加入到配有搅拌器的溶解槽中,槽的内部用氮气置换,在150℃下,2,2-双(4-羟苯基)丙烷溶解于碳酸二苯酯中,然后,生成的混合物溶液传送到保持在150℃的原料存储槽中。
之后,将该混合物连续地加入到立式反应器中,该反应器的内部温度保持在240℃,内部压力为1.333×10-6MPa,其配有分馏器和速率为60Kg/hr的搅拌器,1×10-6当量的双酚A二钠盐和1×10-4当量的氢氧化四甲铵连续地加入到1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷中,通过从分馏器中移出生成的酚而使反应进行。在图6中显示的本发明的阀门安装在反应器中的原料入口和预聚物出口。使用齿轮泵,连续地排放获得的反应混合物。通过对其特性粘度的测量,获取所获得的反应混合物的聚合度。其结果是,获得了[η]为0.16的反应混合物。
然后,将反应混合物连续地加入到卧式反应器中,该反应器的内部温度保持在270℃,内部压力为133×10-6MPa。在将生成的酚移出到体系外的情况下,进一步聚合该反应混合物,连续地生产[η]为0.45的聚碳酸酯。出口处的反应混合物的粘度为270℃时的400Pa.S。
在图6中显示的Y形球阀安装在卧式反应器中的反应混合物入口和反应混合物出口。
在本实施例中使用的本发明的阀门的说明如下。
阀体由SCS14制得,柄由SUS316制得,轮盘由SUS316制得,阀座由STELLITE FACE#6制得,压盖填料由T/#9075制得。该阀门的液体接触部分的耐压为15MPa,耐热为300℃,最大真空为1.33×10-6MPa(3×10-5ACC/S或更少,按照氦气泄漏测试)。当液体接触部分的表面进行机械磨光时(#300擦光轮),其具有的表面粗糙度Rmax为2.4μm。将加热介质夹套组装到阀体中以均匀加热该阀门。轮盘置于阀柄的末端。法兰用以连接阀门和管线。
当连续运转16天之后,在卧式反应器的出口处取样该反应混合物时,将其溶解在1Kg的二氯甲烷溶液中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到65种变质(平均)如凝胶或聚碳酸酯的热变质产物。当延长操作时间时,存在着变质数目趋于增加的趋势。
实施例2以实施例1同样方式进行聚合反应,不同的是,作为本发明的阀门,安装图8中显示的Y形球阀。
该阀门的说明如下。
阀体由SCS14制得,柄由SUS316制得,阀座由STELLITE FACE#6制得,压盖填料由T/#9075制得。Kalrez的O形环套接在阀柄上,液体接触部分的耐压为15MPa,耐热为300℃,最大真空为1.33×10-6MPa(3×10-5ACC/S或更少,按照氦气泄漏测试)。当液体接触部分的表面进行机械磨光时(#300擦光轮),其具有的表面粗糙度Rmax为2.4μm。将加热介质夹套组装到阀体中以均匀加热该阀门。轮盘不置于阀柄的末端,阀柄的直径等于管线的直径,该阀柄焊接到管线上。具有不干扰聚碳酸酯树脂流动的平滑弯曲表面的垫片安装在该阀柄的末端。
当连续运转16天之后,在卧式反应器的出口处取样该反应混合物时,将其溶解在1Kg的二氯甲烷溶液中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,过滤器中存有约3种变质(平均)。
当在运转16天之后,目测阀柄的内壁时,其仍保持与操作前同样的金属光泽。
实施例3以实施例1同样方式进行聚合反应,不同的是,Kalrez的O形环不套接在Y形球阀的阀柄上,该Y形球阀与安装在实施例2中的本发明阀门相同。
当连续运转16天之后,在卧式反应器的出口处取样该反应混合物时,将其溶解在1Kg的二氯甲烷溶液中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,过滤器中存有约15种变质(平均)。
实施例4以实施例1同样方式进行聚合反应,不同的是,垫片不置于Y形球阀的阀柄上,该Y形球阀与安装在实施例3中的本发明阀门相同。
当连续运转16天之后,在卧式反应器的出口处取样该反应混合物时,将其溶解在1Kg的二氯甲烷溶液中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,过滤器中存有约25种变质(平均)。
比较例1以实施例1同样方式进行聚合反应,不同的是,使用图4中的旋塞阀替代本发明的阀门。
该阀门的说明如下。
阀体由SCS14制得,塞子由SUS316制得,压盖填料由T/#9075制得。液体接触部分的耐压为15MPa,耐热为300℃。阀的滑动部分用Tribally#400涂覆。当液体接触部分的表面用擦光轮#100进行磨光时,其具有的表面粗糙度Rmax为15μm。
当运转16天之后,在卧式反应器的出口处取样该反应混合物时,将其溶解在1Kg的二氯甲烷溶液中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,过滤器中存有约100种变质(平均)。当延长操作时间时,存在着变质数目趋于增加的趋势。
在该阀门正常操作之后,在过滤器中存在数不清的变质。这种现象在上述1-4的任何实施例中均没有观察到。
当在运转16天之后,目测阀塞的表面时,发现有棕色物质粘着到塞子的表面上。
比较例2以实施例1同样方式进行聚合反应,不同的是,使用图5中的T形球阀替代本发明的阀门。
该阀门的说明如下。
阀体由SCS14制得,阀柄由SUS316制得,轮盘由SUS316制得,阀座由STELLITE FACE#6制得,压盖填料由T/#9075制得。液体接触部分的耐压为15MPa,耐热为300℃。最大真空为1.33×10-6MPa(3×10-5ACC/S或更少,按照氦气泄漏测试)。当液体接触部分的表面用擦光轮#100进行磨光时,其具有的表面粗糙度Rmax为15μm。将加热介质夹套组装到该阀体中,以均匀加热该阀门。法兰用以连接阀门和管线。
当运转16天之后,在卧式反应器的出口处取样该反应混合物时,将其溶解在1Kg的二氯甲烷溶液中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,过滤器中存有约100种变质(平均)。当延长操作时间时,存在着变质数目趋于增加的趋势。
在该阀门正常操作之后,在过滤器中存在数不清的变质。这种现象在上述1-4的任何实施例中均没有观察到。
当在运转16天之后,目测阀轮盘的背面时,发现有棕色物质粘着到该表面上。
实施例5基于1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷,将1.05mol的碳酸二苯酯加入到配有搅拌器的溶解槽中,槽的内部用氮气置换,在150℃下,2,2-双(4-羟苯基)丙烷溶解于碳酸二苯酯中,然后,生成的混合物溶液传送到保持在150℃的原料存储槽中。
之后,将该混合物连续地加入到立式反应器中,该反应器的内部温度保持在240℃,内部压力为1.333×10-6MPa,其配有分馏器和速率为60Kg/hr的搅拌器,1×10-6当量的双酚A二钠盐和1×10-4当量的氢氧化四甲铵连续地加入到1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷中,通过从分馏器中移出生成的酚而使反应进行。
使用本发明的齿轮泵(指的是“前齿轮泵”),连续地排放所获得的反应混合物。通过对其特性粘度的测量,获取所获得的反应混合物的聚合度。其结果是,获得了[η]为0.16的反应混合物。
然后,将反应混合物连续地加入到卧式反应器中,该反应器的内部温度保持在270℃,内部压力为133×10-6MPa。在将生成的酚移出到体系外的同时,进一步聚合该反应混合物,连续地生产[η]为0.35的聚碳酸酯。使用本发明的齿轮泵(指的是“后齿轮泵”),连续地排放所获得的反应混合物。出口处的反应混合物的粘度为270℃时的300Pa.S。
作为本发明的齿轮泵,其前板,齿轮箱和后板由SUS420J2制得,齿轮,轴瓦和轴由SUS420J2制得,通过擦光,使其具有的表面粗糙度Rmax为1.6μm,使用凹槽金属O形环来密封固定的部分。用来润滑齿轮,轴和其它齿轮泵部件间的接触部分的反应混合物排出泵外,不再返回到作为最终产物的反应混合物中,基于垂直角度,反应混合物的流道具有的收缩角度为20°,压盖填料用作前齿轮泵驱动轴的轴密封,拉别令密封用作后齿轮泵驱动轴的轴密封。
而且,按照反应混合物的粘度,调节流道的尺寸和齿轮泵的驱动动力。调节流道尺寸是因为反应混合物的流道中的压力损失与粘度具有比例关系(“反应混合物的流道”是这样的构件,齿轮泵入口和出口的直径,齿轮中润滑凹槽的尺寸和驱动轴密封的间隙均通过该构件进行调节)。调节齿轮泵的驱动力的原因是,随着反应混合物粘度的增加,齿轮泵所需要的驱动力也随之增加。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约8种变质(平均)。在此使用的表述“变质”指的是凝胶,高结晶产物和聚碳酸酯的热劣化产物。
当在运转40天后拆开该齿轮泵时,变质的反应混合物粘着在盖板和轴瓦之间,且直到驱动轴和从动轴的末端。反应混合物的其它液体接触部分几乎保持与操作之前同样的金属光泽。实施例6以实施例5同样的方式进行聚合反应,不同的是,用于支撑齿轮轴的轴瓦安装到盖板上,基本上消除了盖板与轴瓦之间的空隙,将刮刀安装在驱动轴和从动轴的末端。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约2种变质(平均)。
当在运转40天后拆开该齿轮泵时,反应混合物的其它液体接触部分几乎保持与操作之前同样的金属光泽。比较例3以实施例5同样的方式进行聚合反应,不同的是,所使用的齿轮泵为这样的齿轮泵前板,齿轮箱和后板由SUS316制造,用于润滑齿轮,轴和其它齿轮泵部件间润滑接触部分的反应混合物在润滑之后,返回到作为最终产物的反应混合物中,用于支撑齿轮轴的轴瓦没有安装到盖板上,因而在轴的末端没有刮刀,基于垂直角度,反应混合物的流道具有的收缩角度为60°,机械密封用于前齿轮泵以作为驱动轴密封,在流道中反应混合物入口处被斜切4mm所形成的级差,液体接触部分的表面粗糙度设置为Rmax=12.5μm,固定部分的密封为金属—金属密封。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约90种变质(平均)。当延长操作时间时,存在着变质数目趋于增加的趋势。
当在运转40天后拆开该齿轮泵时,在用来润滑齿轮,轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物流道中变色的反应混合物粘着到齿轮轴的末端,且变色的反应混合物残留在盖板与轴瓦之间的空隙中。轴的末端显示出粘着其上的变质反应混合物的痕迹。用于前齿轮泵的作为驱动轴密封的机械密封显示出密封溶液泄漏其中的痕迹。变色反应混合物也粘着到该反应混合物流道的级差部分及聚碳酸酯流道中的小凹口部分。比较例4以实施例5同样的方式进行聚合反应,不同的是,所使用的齿轮泵由SKD11制得,用于润滑齿轮,轴和其它齿轮泵部件间润滑接触部分的反应混合物在润滑之后,又返回到作为最终产物的反应混合物中,用于支撑齿轮轴的轴瓦没有安装到盖板上,因而在轴的末端没有刮刀,基于垂直角度,反应混合物的流道具有的收缩角度为60°,驱动轴密封为压盖填料,在流道中反应混合物入口处被斜切4mm所形成的级差,液体接触部分的表面粗糙度设置为12.5μm,固定部分的密封为金属—金属密封。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约200种变质(平均)。目测所获得的反应混合物,其呈棕色。
当在运转40天后拆开该齿轮泵时,变色的反应混合物粘着到反应混合物的所有流道中。变色反应混合物粘着到用于润滑齿轮,轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物流道的内部,变色的反应混合物残留在盖板与轴瓦之间的空隙中。轴的末端显示出粘着其上的变质反应混合物的痕迹。实施例7基于1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷,将1.05mol的碳酸二苯酯加入到配有搅拌器的溶解槽中,槽的内部用氮气置换,在150℃下,2,2-双(4-羟苯基)丙烷溶解于碳酸二苯酯中,然后,生成的混合物溶液传送到保持在150℃的原料存储槽中。
之后,将该混合物连续地加入到立式反应器中,该反应器的内部温度保持在240℃,内部压力为1.333×10-6MPa,其配有分馏器和速率为60Kg/hr的搅拌器,1×10-6当量的双酚A二钠盐和1×10-4当量的氢氧化四甲铵连续地加入到1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷中,通过从分馏器中移出生成的酚而使反应进行。使用齿轮泵,从与本发明法兰连接的管线连续地排放获得的反应混合物。通过对其特性粘度的测量,获取所获得的反应混合物的聚合度。其结果是,获得了[η]为0.16的反应混合物。
然后,将反应混合物连续地加入到卧式反应器中,该反应器的内部温度保持在270℃,内部压力为133×10-6MPa。
在将生成的酚移出到体系外的情况下,进一步聚合该反应混合物,连续地生产[η]为0.35的聚碳酸酯。
本实施例中法兰的作用是用以连接卧式反应器管线,卧式反应器至卧式反应器的连接管线,卧式反应器至其出口管线及卧式反应器的出口管线的连接件。
出口处的反应混合物的粘度为300Pa.S。
该实施例中用以达到此目的的法兰为组装到加热介质夹套中的法兰,其显示在图15中,由SUS316制得。反应混合物接触表面和管线及其套管金属—金属密封表面粗糙度Rmax为1.6μm,使用TIG焊接。由SUS316镀银制备的凹槽金属O形环用于垫圈,该垫圈用预定的力矩紧固,提升温度使其更加紧固。
该法兰的耐热温度为300℃或更高,在真空压力40,000×10-6MPa或更小情况下基本上不泄漏,其耐压为15Mpa。
图15中的法兰与图14中法兰的区别在于,没有凸槽部分(凸)207和没有凹槽部分(凹)208,图14中的加热介质夹套不能延伸到法兰的颈圈(collar portion)上。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约15种变质(平均)。在此使用的表述“变质”指的是凝胶,高结晶产物和聚碳酸酯的热劣化产物。
当在运转30天后拆开该法兰时,反应混合物接触部分保持与操作之前同样的金属光泽,微量的变质的聚碳酸酯树脂产物粘着到金属—金属密封表面。实施例8以实施例7同样方式进行聚合反应,不同的是,使用图14中的法兰替代图15中所示的法兰。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约2种变质(平均)。
当在运转30天后拆开该法兰时,反应混合物接触部分保持与操作之前同样的金属光泽,金属—金属密封表面也保持与操作之前同样的金属光泽。比较例5以实施例7同样方式进行聚合反应,不同的是,使用与图15类型相同的、没有金属O形环附件和没有加热介质夹套的法兰替代图15中的法兰,使用内和外环置于其中的石棉螺旋形衬垫。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约55种几乎白色的变质(平均)。
当在运转16天后拆开该法兰时,大量白色的外来物质粘着到反应混合物接触部分,变质的聚碳酸酯树脂产物粘着到金属—金属密封表面。实施例9基于1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷,将1.05mol的碳酸二苯酯加入到配有搅拌器的溶解槽中,槽的内部用氮气置换,在150℃下,2,2-双(4-羟苯基)丙烷溶解于碳酸二苯酯中,然后,生成的混合物溶液传送到保持在150℃的原料存储槽中。
之后,将该混合物连续地加入到立式反应器中,该反应器的内部温度保持在240℃,内部压力为1.333×10-6MPa,其配有分馏器和速率为60Kg/hr的搅拌器,1×10-6当量的双酚A二钠盐和1×10-4当量的氢氧化四甲铵连续地加入到1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷中,通过从分馏器中移出生成的酚而使反应进行。
使用齿轮泵,连续地排放获得的反应混合物。通过对其特性粘度的测量,获取所获得的反应混合物的聚合度。其结果是,获得了[η]为0.16的反应混合物。
然后,将反应混合物连续地加入到卧式反应器中,该反应器的内部温度保持在270℃,内部压力为133×10-6MPa。在将生成的酚移出到体系外的情况下,进一步聚合该反应混合物,连续地生产[η]为0.35的聚碳酸酯。
使用齿轮泵,连续地排放获得的反应混合物。出口处的反应混合物的粘度为270℃下的300Pa.S。
本发明的变径管使用在管线的所有收缩和膨胀部分,该管线用以连接溶解槽至立式反应器,齿轮泵,卧式反应器和用于反应混合物排放的齿轮泵及所有管道的支管。
本发明中所使用的管线和变径管由SUS316制得,通过擦光,使其具有的表面粗糙度Rmax为1.6μm,具有基于垂直角度的收缩和膨胀角度为10°的偏心类型的变径管,通过TIG焊接,以这样的方式连接到管线上该变径管的上部成水平。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约2种变质(平均)。在此使用的表述“变质”指的是凝胶,高结晶产物和聚碳酸酯的热劣化产物。
当在运转40天后,通过纤维光学镜观察该变径管的液体接触部分时,其几乎保持与操作之前同样的金属光泽。然而,当拆开所使用的齿轮泵和阀门的液体接触部分的收缩和膨胀部分进行检查时,粘结有痕迹量的棕色产物。实施例10以实施例9同于方式进行聚合反应,不同的是,所使用的齿轮泵和阀门的液体接触部分的收缩和膨胀被设定为20°的垂直角度。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约8种变质(平均)。
当在运转40天后,通过纤维光学镜观察该齿轮泵和阀门的液体接触表面时,其几乎保持与操作之前同样的金属光泽。比较例6以实施例9同于方式进行聚合反应,不同的是,使用具有基于垂直角度的收缩和膨胀角度45°的同心类型的变径管。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约15种变质(平均)。当延长操作时间时,有增加外来物质数目的趋势。
当在运转40天后,通过纤维光学镜观察该变径管时,微量的棕色产物粘着到该变径管的液体接触表面。与液体接触表面的较低部分相比,大量棕色产物粘着到液体接触表面的较高部位,与收缩部分相比,大量棕色产物粘着到膨胀部分。实施例11基于1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷,将1.05mol的碳酸二苯酯加入到配有搅拌器的溶解槽中,槽的内部用氮气置换,在150℃下,2,2-双(4-羟苯基)丙烷溶解于碳酸二苯酯中,然后,生成的混合物溶液传送到保持在150℃的原料存储槽中。
之后,将该混合物连续地加入到立式反应器中,该反应器的内部温度保持在240℃,内部压力为1.333×10-6MPa,其配有分馏器和速率为60Kg/hr的搅拌器,1×10-6当量的双酚A二钠盐和1×10-4当量的氢氧化四甲铵连续地加入到1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷中,通过从分馏器中移出生成的酚而使反应进行。
使用齿轮泵,连续地排放获得的反应混合物。通过对其特性粘度的测量,获取所获得的反应混合物的聚合度。其结果是,获得了[η]为0.16的反应混合物。
然后,将反应混合物连续地加入到卧式反应器中,该反应器的内部温度保持在270℃,内部压力为133×10-6MPa。在将生成的酚移出到体系外的情况下,进一步聚合该反应混合物,连续地生产[η]为0.35的聚碳酸酯。出口处的反应混合物的粘度为270℃下的300Pa.S。
本发明所使用的管线和弯曲部分采用弯管器进行冷弯曲,材料由SUS316制得,通过液体磨光和擦光进行抛光,使其具有的表面粗糙度Rmax为1.6μm。管线的曲率为管线内径的9倍。该管线通过TIG焊接进行连接。
在该实施例中,本发明的弯曲部分用于所有的管线弯曲部分,其中该管线用以连接溶解槽至立式反应器,齿轮泵,卧式反应器和用于抽出聚碳酸酯的齿轮泵,以及用于传送反应混合物的这些管线的所有支管。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约2种变质(平均)。在此使用的表述“变质”指的是凝胶,高结晶产物和聚碳酸酯的热劣化产物。
当在运转40天后,通过纤维光学镜观察该管线内部时,反应混合物接触部分几乎保持与操作之前同样的金属光泽。比较例7以实施例11同样方式进行聚合反应,不同的是,由JIS B 2312-1986确定的弯管被用作具有弯曲部分的管线。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约15种变质(平均)。当延长操作时间时,有增加外来物质数目的趋势。
当在运转40天后,通过纤维光学镜观察该弯管内部时,微量棕色产物粘着到该弯管的液体接触表面。实施例12基于1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷,将1.05mol的碳酸二苯酯加入到配有搅拌器的溶解槽中,槽的内部用氮气置换,在150℃下,2,2-双(4-羟苯基)丙烷溶解于碳酸二苯酯中,然后,生成的混合物溶液传送到保持在150℃的原料存储槽中。
之后,将该混合物连续地加入到立式反应器中,该反应器的内部温度保持在240℃,内部压力为1.333×10-6MPa,其配有分馏器和速率为60Kg/hr的搅拌器,1×10-6当量的双酚A二钠盐和1×10-4当量的氢氧化四甲铵连续地加入到1mol2,2-双(4-羟苯基)丙烷中,通过从分馏器中移出生成的酚而使反应进行。
使用齿轮泵,连续地排放获得的反应混合物。通过对其特性粘度的测量,获取所获得的反应混合物的聚合度。其结果是,获得了[η]为0.16的反应混合物。
然后,将反应混合物连续地加入到卧式反应器中,该反应器的内部温度保持在270℃,内部压力为133×10-6MPa。在将生成的酚移出到体系外的情况下,进一步聚合该反应混合物,连续地生产[η]为0.35的聚碳酸酯。使用本发明的齿轮泵和变径管,连续排放所获得的反应混合物。出口处的反应混合物的粘度为270℃下的300Pa.S。
在本发明中,本发明的法兰,变径管,弯管,阀门和齿轮泵用于所有法兰,管线的收缩,膨胀和弯曲部分和作为传送部件的阀门,及用于这些传送部件的支管,这些部件安装在由溶解槽,立式反应器,齿轮泵,卧式反应器和用于排放聚碳酸酯的齿轮泵构成的生产线中,其显示如图1。
本发明的传送部件具有的耐热温度为300℃,在40,000×10-6MPa或更小的真空压力下,基本上不泄漏,其耐压为15Mpa。
至于所使用的传送部件的液体接触部分的材料,齿轮泵由SUS420J2制得,其它部件由SUS316制得。由SUS316镀银制备的凹槽金属O形环用于垫圈,该垫圈用预定的力矩紧固,提升温度使其更加紧固。
本发明的所有传送部件由加热介质夹套进行保温,以此防止反应混合物温度低于每一反应器的温度。通过液体抛光和擦光,使液体接触部分的表面粗糙度Rmax为1.6μm,使其平滑,基本上没有级差,每个传送部件的金属接触表面粗糙度Rmax为1.6μm。TIG焊接用于焊接部分。
除具有基于垂直角度的收缩和膨胀角度20°的齿轮泵的入口部分之外,本发明的所有流道具有垂直角度10°,对其进行冷弯曲以确保曲率为流道内径的9倍。
用于管线部分的变径管为图20中显示的偏心类型变径管,其以如此方式进行安装其上部是水平的。
本发明的法兰组装到加热介质夹套中,其如图14显示。
使用本发明的齿轮泵,将用来润滑齿轮,轴和其它齿轮泵部件间的接触部分的反应混合物排出泵外,使其不再返回到作为最终产物的反应混合物中。压盖填料用作前齿轮泵驱动轴的密封,拉别令密封用作后齿轮泵驱动轴的密封。
将前齿轮泵的输送压力调节至1Mpa,将后齿轮泵的输送压力调节至3Mpa。
用于支撑齿轮轴的轴瓦安装到盖板上,基本上消除了盖板与轴瓦之间的空隙,将刮刀安装在驱动轴和从动轴的末端。
本发明的阀门为图8显示的Y形球阀,使阀柄的直径基本上等于管线的内径,具有不干扰反应混合物流动的平滑弯曲表面的垫片置于阀柄的末端。阀座由STELLITE FACE#6制得。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约1种变质(平均)。在此使用的表述“变质”指的是凝胶,高结晶产物和热劣化的聚碳酸酯产物。同样地,在运转90天后,计算变质的数目,基于1Kg的聚碳酸酯,其同样保持在约1。如果考虑到取样时变质的混合物,那么估计在聚碳酸酯的生产期间,基本上没有形成变质。
当在运转90天后,通过纤维光学镜观察该传送部件时,反应混合物的液体接触部分几乎保持与操作前一样的金属光泽。实施例13以实施例12同样的方式进行聚合反应,不同的是,使用图15中没有金属O形环附件部分和没有加热介质夹套的法兰替代在从前齿轮泵到聚碳酸酯排放部分的生产线中使用的法兰,使用有内和外环置于其内的石棉螺旋形衬垫。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约5-10种变质(平均)。
当在运转16天后,通过纤维光学镜观察该传送部件时,除法兰外的反应混合物的液体接触部分几乎保持与操作前一样的金属光泽。大量白色外来物质粘着到法兰部分的液体接触部分,棕色变质产物粘着到法兰间的垫圈上。实施例14以实施例12同样的方式进行聚合反应,不同的是,齿轮泵,其中前板,齿轮箱和后板由SUS316制得,用于润滑齿轮,轴和气体齿轮泵部件间的接触部分的反应混合物返回到该反应混合物中,再一次润滑之后,其将成为一种产品,用于支撑齿轮轴的轴瓦没有安装到盖板上,在该轴的末端没有刮刀,基于垂直角度,在齿轮泵入口处流道的收缩角度为60°,机械密封用于前齿轮泵,液体接触部分的表面粗糙度Rmax为12.5μm,固定部分的密封为金属—金属密封,以此替代本发明的齿轮泵。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约40种变质(平均)。
当在运转16天后,通过纤维光学镜观察该传送部件时,除法兰外的反应混合物的液体接触部分几乎保持与操作前一样的金属光泽。当拆开检查该齿轮泵时,用于润滑齿轮,轴和气体齿轮泵部件间的接触部分的变色反应混合物粘着到流道的内部,棕色变质的产物粘着于盖板与轴瓦之间。轴的末端显示出粘着其上的棕色产物的痕迹。用于前齿轮泵的作为驱动轴密封的机械密封显示出密封溶液泄漏于其中的痕迹且混合到该反应混合物中。实施例15以实施例12同样的方式进行聚合反应,不同的是,图5中的T形球阀用作立式反应器和卧式反应器之间的阀门,替代本发明的阀门。
当运转10天之后,在卧式反应器的出口处取样1Kg所获聚合物,将其溶解在的二氯甲烷中,用30μm目的过滤器进行过滤,基于1Kg的聚碳酸酯,在过滤器中检测到约50种变质(平均)。在该阀门正常工作之后,在过滤器上有数不清的变质。
除非将前齿轮泵的输送压力升高到1.2MPa,否则不能供应所需量的反应混合物。
当在运转16天后,通过纤维光学镜观察该传送部件时,除阀门部分外的反应混合物的液体接触部分几乎保持与操作前一样的金属光泽。然而,当拆开检查该阀门时,大量的白色和棕色产物粘着到阀门轮盘的背侧及在阀门轮盘背侧形成的停留部分。棕色产物部分粘着到剧烈改变阀门流动的位置。
在由熔融聚合生产聚碳酸酯的工业方法中,反应混合物的停留受到抑制,使聚合物的变质产物的生成最少,作为光学记录媒体基质的高质量聚碳酸酯可由如下获得具有特定结构和特性的(1)阀门,(2)齿轮泵,(3)法兰和(4)流道。
权利要求
1.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用(1)阀门,(2)泵,(3)法兰和(4)流道它们具有如下结构和特性(1)阀门Y形球阀,其具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成;(2)齿轮泵该齿轮泵具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,输送压力为1Mpa或更高,液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其具有这样的一种结构在40,000×10-6MPa或更小的真空度下,能够排放反应混合物,和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物不返回到该泵中,而是排放到该泵外;(3)法兰该法兰具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,在该法兰中具有加热介质夹套;和(4)流道该流道具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其在20°或更小的垂直角度下发生收缩和/或膨胀,和其表面平滑没有级差。
2.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用(1)阀门,(2)齿轮泵和(3)法兰它们具有如下结构和特性(1)阀门Y形球阀,其具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10- 6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成;(2)齿轮泵该齿轮泵具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,输送压力为1Mpa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其具有这样的一种结构在40,000×10-6MPa或更小的真空度下,能够排放反应混合物,和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物不返回到该泵中,而是排放到该泵外;(3)法兰该法兰具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,在该法兰中具有加热介质夹套。
3.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用(1)阀门,(2)齿轮泵和(3)法兰中的至少两种部件,它们具有如下结构和特性(1)阀门Y形球阀,其具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10- 6MPa或更小的真空度下,基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成;(2)齿轮泵该齿轮泵具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,输送压力为1Mpa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其具有这样的一种结构在40,000×10-6MPa或更小的真空度下,能够排放反应混合物,和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物不返回到该泵中,而是排放到该泵外;(3)法兰该法兰具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,在该法兰中具有加热介质夹套。
4.权利要求3的聚碳酸酯树脂生产方法,其中使用具有以下结构和特性的流道(4)(4)流道该流道具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其在20°或更小的垂直角度下发生收缩和/或膨胀,和其表面平滑没有级差。
5.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用(1)阀门,(2)齿轮泵和(3)法兰中的至少一种部件,它们具有如下结构和特性(1)阀门Y形球阀,其具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10- 6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成;(2)齿轮泵该齿轮泵具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,输送压力为1Mpa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其具有这样的一种结构在40,000×10-6MPa或更小的真空度下,能够排放反应混合物,和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物不返回到该泵中,而是排放到该泵外;(3)法兰该法兰具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,在该法兰中具有加热介质夹套。
6.权利要求5的聚碳酸酯树脂树脂生产方法,其中使用具有以下结构和特性的流道(4)(4)流道该流道具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其在20°或更小的垂直角度下发生收缩和/或膨胀,和其表面平滑没有级差。
7.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用(1)阀门,(2)齿轮泵和(3)法兰和(4)流道中的至少一种部件,它们具有如下结构和特性(1)阀门Y形球阀,其具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10- 6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成;(2)齿轮泵该齿轮泵具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,输送压力为1Mpa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其具有这样的一种结构在40,000×10-6MPa或更小的真空度下,能够排放反应混合物,和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物不返回到该泵中,而是排放到该泵外;(3)法兰该法兰具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,在该法兰中具有加热介质夹套。(4)流道该流道具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其在20°或更小的垂直角度下发生收缩和/或膨胀,和其表面平滑没有级差。
8.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用具有如下结构和特性的(1)阀门(1)阀门Y形球阀,其具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10- 6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成。
9.权利要求8的聚碳酸酯树脂生产方法,其中Y形球阀的阀柄与该阀柄插入阀体的部分基本上具有相同的的厚度。
10.权利要求8或9的聚碳酸酯树脂生产方法,当打开阀门时,Y形球阀的阀柄末端部分和该阀上部管状部分的内表面形成平滑弯曲表面。
11.权利要求8~10中任一项的聚碳酸酯树脂生产方法,其中O形环置于Y形球阀的阀柄上,以此密封该阀柄和阀柄插入阀体那部分之间的空隙。
12.权利要求8~11中任一项的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,Y形球阀的液体接触部分的表面粗糙度为10μm或更小。
13.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用具有如下结构和特性的(2)齿轮泵(2)齿轮泵该齿轮泵具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,输送压力为1Mpa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其具有这样的一种结构在40,000×10-6MPa或更小的真空度下,能够排放反应混合物,和用于润滑齿轮、轴和其它齿轮泵部件间接触部分的反应混合物不返回到该泵中,而是排放到该泵外。
14.权利要求13的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,该齿轮泵包括用于防止反应混合物停留在齿轮轴末端的刮刀。
15.权利要求13或14的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,用于支撑齿轮轴的轴瓦固定到盖板上,在齿轮泵的盖板与轴瓦之间基本上没有空隙。
16.权利要求13~15中任一的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,在齿轮泵的反应混合物入口处的流道具有收缩角度45°或更小,其为平滑表面而没有级差。
17.权利要求13~16中任一的聚碳酸酯生产方法,其中,齿轮泵的液体接触部分的表面粗糙度为10μm或更小。
18.权利要求13~17中任一的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,压盖填料用作齿轮泵驱动轴的轴密封材料。
19.权利要求13~17中任一的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,拉别令密封用作齿轮泵驱动轴的轴密封材料。
20.权利要求13~19中任一的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,凹槽金属O形环用以密封齿轮泵的固定部分。
21.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用具有如下结构和特性的(3)法兰(3)法兰该法兰具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,在该法兰中具有加热介质夹套。
22.权利要求21的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,该法兰具有凹槽形垫圈座。
23.权利要求21或22的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,用于连接阀门的垫圈具有一个金属O形环。
24.权利要求21~23中任一的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,垫片夹在法兰之间。
25.权利要求21~24中任一的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,法兰的液体接触部分的表面粗糙度为10μm或更小。
26.一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中,在该生产方法中,使用具有如下结构和特性的(4)流道(4)流道该流道具有150℃或更高的耐热温度,在40,000×10-6MPa或更小的真空度下基本上不泄漏,其耐压为0.1MPa或更高,其液体接触部分是从能够抵抗由芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物的反应所形成的单羟基化合物的腐蚀作用的材料制成,其在20°或更小的垂直角度下发生收缩和/或膨胀,和其表面平滑没有级差。
27.权利要求26的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,流道的收缩和/或膨胀部分为一种变径管。
28.权利要求26的聚碳酸酯树脂生产方法,其中该流道为一种管线。
29.权利要求28的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,该管线弯曲部分的曲率为该管线内径的5倍或更多。
30.权利要求28的聚碳酸酯树脂生产方法,其中该管线通过套管连接。
31.权利要求26的聚碳酸酯树脂生产方法,其中,流道的液体接触部分的表面粗糙度为10μm或更小。
全文摘要
一种通过芳族二醇化合物和碳酸二酯化合物熔融缩聚生产聚碳酸酯树脂的方法,其中在该生产方法中,使用具有特定结构和特性的(1)阀门,(2)齿轮泵,(3)法兰和(4)流道。根据本发明可以工业规模获得高质量的聚碳酸酯。
文档编号C08G64/30GK1242386SQ9911092
公开日2000年1月26日 申请日期1999年6月4日 优先权日1998年6月4日
发明者植西和宏, 下成正志, 佐胁透, 佐佐木胜司 申请人:帝人株式会社
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