[發(fā)明專利]一種帶有外循環(huán)系統(tǒng)的反應(yīng)精餾裝置及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810787014.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN109107207B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫雙翼;鞠昌迅;郭華;黎源;華衛(wèi)琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): B01D3/00
• 分類號(hào): B01D3/00;B01J19/14;B01J19/18;C08G64/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種帶有外循環(huán)系統(tǒng)的反應(yīng)精餾裝置及其生產(chǎn)聚碳酸酯多元醇的工藝。裝置主要包括反應(yīng)釜、精餾塔、冷凝器、回流比控制儀，反應(yīng)釜上端與精餾塔底端連通，精餾塔頂端與冷凝器連通，循環(huán)泵的入口連接反應(yīng)釜，出口連接精餾塔，精餾塔頂端與冷凝器連通的管線上設(shè)有閥門，冷凝器出口連接回流比控制儀，回流比控制儀兩個(gè)出口分別連接精餾塔塔頂和餾分收集系統(tǒng)。反應(yīng)精餾階段精餾塔起精餾作用，物料在反應(yīng)釜和精餾塔間進(jìn)行循環(huán)后，精餾塔改為起蒸發(fā)器作用，高效脫除副產(chǎn)小分子醇。本反應(yīng)器可以簡(jiǎn)化反應(yīng)裝置、省去脫泡工序、顯著提高聚碳酸酯多元醇生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料合成裝置及工藝領(lǐng)域，特別涉及一種帶有外循環(huán)的反應(yīng)精餾裝置及將其用于生產(chǎn)聚碳酸酯多元醇的工藝。

背景技術(shù)

聚碳酸酯多元醇是生產(chǎn)聚氨酯的重要原料之一。聚碳酸酯多元醇作為聚氨酯彈性體的軟段，具有優(yōu)異的耐水解、耐熱、耐油、耐老化等性能。

聚碳酸酯多元醇通常由小分子多元醇和小分子碳酸酯在催化劑下進(jìn)行酯交換來制備，生成目標(biāo)產(chǎn)物聚碳酸酯多元醇和副產(chǎn)小分子，通過移除副產(chǎn)小分子可以推動(dòng)反應(yīng)正向進(jìn)行。

當(dāng)原料為碳酸烷基酯或亞烷基酯時(shí)，上述“副產(chǎn)小分子”分別為對(duì)應(yīng)的一元醇或二元醇；當(dāng)原料碳酸酯為碳酸二芳基酯時(shí)，反應(yīng)脫除的“副產(chǎn)小分子”是酚類，因此本專利中所述的“副產(chǎn)小分子醇”也包含了“副產(chǎn)小分子酚”。

在普通聚酯多元醇生產(chǎn)中，副產(chǎn)物水和原料醇的沸點(diǎn)相差大，容易分離，經(jīng)過精餾柱分離后，塔頂氣相幾乎完全為水蒸氣，可以直接采出，不需要回流比控制，對(duì)精餾柱分離能力要求也不高。但對(duì)于聚碳酸酯多元醇生產(chǎn)，由于原料小分子碳酸酯和副產(chǎn)小分子醇在反應(yīng)條件下都有明顯氣化，因此需要把小分子碳酸酯和副產(chǎn)小分子醇及其他化合物的混合物加以精餾分離，通過回流比控制儀調(diào)整回流比，對(duì)采出餾分的組成加以控制。原料多元醇有少量氣化，但原料多元醇的沸點(diǎn)較高，在精餾中可以輕易分離回流到反應(yīng)釜中，產(chǎn)物聚碳酸酯多元醇幾乎無揮發(fā)性。通常采出餾分為混合物，例如使用碳酸二甲酯時(shí)，副產(chǎn)物甲醇與原料碳酸二甲酯共沸，塔頂采出物為共沸混合物，在常壓下最低恒沸物的組成比例約為甲醇:碳酸二甲酯＝7:3，實(shí)際采出餾分中甲醇含量稍低。

生產(chǎn)聚碳酸酯多元醇通常采用間歇工藝，可大致分為反應(yīng)精餾階段和去封端階段。

在反應(yīng)精餾階段，原料在反應(yīng)釜中反應(yīng)。聚碳酸酯多元醇反應(yīng)為可逆的酯交換反應(yīng)，平衡常數(shù)較低，所有已知的工藝均采用邊反應(yīng)邊精餾除去副產(chǎn)小分子醇的方法。充分移除副產(chǎn)小分子醇是在反應(yīng)精餾階段推動(dòng)反應(yīng)正向進(jìn)行的關(guān)鍵。反應(yīng)釜中氣相包括原料碳酸酯、少量的原料多元醇和反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)小分子醇，氣相通過反應(yīng)釜頂端進(jìn)入精餾塔，在精餾塔中發(fā)生分離，副產(chǎn)小分子醇和一部分碳酸酯經(jīng)塔頂進(jìn)入冷凝器采出，原料多元醇和另一部分原料碳酸酯回流入反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)。通常同時(shí)采用氮?dú)夤呐莼蛘叱檎婵盏姆绞酱龠M(jìn)餾分的采出。已知的所有釜式間歇工藝在反應(yīng)精餾階段均采用上述的只有反應(yīng)釜?dú)庀噙M(jìn)入精餾塔進(jìn)行分離的方式。

在去封端階段，盡可能地脫除副產(chǎn)小分子醇，以促使反應(yīng)正向進(jìn)行提高羥基封端率。當(dāng)聚碳酸酯原料反應(yīng)不完全時(shí)，會(huì)在分子鏈端殘留相應(yīng)的封端基團(tuán)，如原料為碳酸二苯酯，則殘留苯基，原料為碳酸二甲酯，則殘留甲基。羥基在端基中的比例稱為封端率，通常合格品的封端率要在98％以上?？刹捎贸檎婵栈蛘呤褂枚栊暂d氣汽提的方法促進(jìn)去封端，通常兩種方法兼用。EP-A798327使用碳酸二甲酯為原料，在反應(yīng)后期加入甲醇和夾帶劑(如甲苯)，并在67毫巴下真空蒸餾，端羥基比例只有97％，并且由于使用溶劑和多重蒸餾而使生產(chǎn)復(fù)雜化。CN01813544.7以碳酸二甲酯為原料，提出通入惰性氣體如氮?dú)獠⒃?50毫巴的真空下進(jìn)行約13小時(shí)的去封端，端羥基比例提高到大于98％。CN 107245142 A以碳酸二甲酯為原料，反應(yīng)末期在190℃、20mmHg條件下持續(xù)抽真空，端基中羥基比例92～99.9％。CN107722251 A以碳酸二苯酯為原料，使用薄膜蒸發(fā)器在180-190℃，40-67Pa下進(jìn)行薄膜蒸餾，可以得到殘留苯氧端基低于核磁檢測(cè)限的聚碳酸酯多元醇產(chǎn)品，但需要額外的設(shè)備和處理時(shí)間。