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    聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法與流程

    文檔序號:25494293發布日期:2021-06-15 22:22
    聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法與流程

    本發明涉及聚四氫呋喃解聚工藝技術領域,是一種聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法。



    背景技術:

    聚四氫呋喃,又名聚四亞甲基醚二醇,四氫呋喃均聚醚等,簡稱ptmeg。它是由四氫呋喃在催化劑作用下開環聚合而得到的,很多專利申請文獻已經提供了其制備方法。聚四氫呋喃常溫下為白色蠟狀固體,主要用于生產氨綸、聚氨酯彈性體、tpee、涂料等,應用廣泛。目前國內主要的生產技術為美國invista技術、德國basf技術和韓國ptg技術,生產企業遍及大江南北。

    隨著聚四氫呋喃的產能逐年增加,市場競爭激烈,各生產企業對產品質量的要求也逐漸提高,對于一些聚四氫呋喃不合格產品的處理成為了各生產企業需要應對的重要難題。以往的不合格品多數被低轉換率的解聚回收或者直接被焚燒掉,這樣不僅降低了企業生產成本更是增加了污染環境的風險。

    公開號為107556270的中國專利申請文獻公開了一種ptmeg解聚工藝,其使用蒸汽冷凝液或脫鹽水對解聚反應器進行投料,并在解聚過程中需要排放焦油,另外,不能實現滿負荷解聚。



    技術實現要素:

    本發明提供了一種聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法,克服了上述現有技術之不足,其在解聚過程中不排放焦油,ptmeg的解聚負荷能夠達到100%。

    本發明的技術方案是通過以下措施來實現的:一種聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法,按下述方法進行:

    將98%的濃硫酸加入解聚反應器中,將聚四氫呋喃通過進料預熱器預熱至145℃至160℃,將預熱后的聚四氫呋喃加入解聚反應器中,在98%的濃硫酸的催化作用下,聚四氫呋喃在溫度為95℃至105℃的解聚反應器內發生解聚反應,解聚生成的含四氫呋喃的氣相經反應器塔頂部進入反應器塔頂冷凝器進行冷卻,冷卻得到的四氫呋喃液相經堿液中和后得到四氫呋喃;其中:

    向解聚反應器加入98%的濃硫酸時,在98%的濃硫酸的加入量未達到0.3t之前,解聚反應器的解聚負荷低于6t/h,當98%的濃硫酸的加入量達到0.3t后,解聚反應器的解聚負荷提升至6t/h,當解聚反應器內的98%的濃硫酸的質量百分含量達到6%至8%時,將解聚反應器的解聚負荷調整至7.5t/h的滿負荷;

    解聚過程中,解聚反應器的液位為20%至30%,反應器塔的回流量為1.7t/h至1.9t/h,解聚反應器出口處的循環泵循環量為≥120t/h,通過再沸器對解聚反應器的循環物料加熱,反應器塔的壓力為10kpag,經反應器塔頂冷凝器冷凝后的四氫呋喃溫度為25℃至35℃。

    下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進:

    上述向解聚反應器加入98%的濃硫酸之前,需降低解聚反應器內的焦油濃度至5%以下。

    上述經反應器塔頂冷凝器冷凝得到的液相四氫呋喃為產物,無法冷凝的氣相組分經放空冷凝器再次冷凝回收后送去放空。

    上述放空冷凝器的冷卻介質為5℃至8℃的冷卻水。

    上述反應器塔頂冷凝器冷卻介質為25℃至32℃的冷卻水,塔頂冷凝器接收罐的液位控制在45%至50%。

    上述進料預熱器和再沸器分別使用18.0barg至23.5barg的飽和蒸汽作為加熱介質。

    本發明所述方法為聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的工藝技術,其在解聚過程中不排放焦油,并且ptmeg解聚負荷能控制在100%,另外,其沿用現有1,4丁二醇生產四氫呋喃的生產設備,可使四氫呋喃的生產與聚四氫呋喃的解聚交替進行,有效控制了生產成本。

    附圖說明

    附圖1為本發明的工藝流程圖。

    附圖中的編碼分別為:1為進料預熱器,2為解聚反應器,3為反應器塔,4為反應器塔頂冷凝器,5為再沸器,6為放空冷凝器,7為塔頂冷凝器接收罐,8為循環泵,9為第一流量計,10為第二流量計,11為第三流量計,12為第四流量計,13為靜態混合器,14為氮氣閥,15為放空閥,16為循環泵出口管線,17為不合格ptmeg管線,18為bdo進料管線,19為硫酸計量泵,20為冷卻循環管線,21為加熱循環管線。

    具體實施方式

    本發明不受下述實施例的限制,可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。本發明中所提到各種化學試劑和化學用品如無特殊說明,均為現有技術中公知公用的化學試劑和化學用品;本發明中的百分數如沒有特殊說明,均為質量百分數;本發明中的溶液若沒有特殊說明,均為溶劑為水的水溶液,例如,鹽酸溶液即為鹽酸水溶液;本發明中的常溫一般指15℃到25℃的溫度,一般定義為25℃。

    在本發明中,為了便于描述,各部件的相對位置關系的描述均是根據說明書附圖1的布圖方式來進行描述的,如:前、后、上、下、左、右等的位置關系是依據說明書附圖1的布圖方向來確定的。

    下面結合實施例對本發明作進一步描述:

    實施例1:如附圖1所示,該聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法,按下述方法進行:

    將98%的濃硫酸加入解聚反應器2中,將聚四氫呋喃(ptmeg)通過進料預熱器1預熱至145℃至160℃,將預熱后的聚四氫呋喃加入解聚反應器2中,在98%的濃硫酸的催化作用下,聚四氫呋喃在溫度為95℃至105℃的解聚反應器2內發生解聚反應,解聚生成的含四氫呋喃的氣相經反應器塔3頂部進入反應器塔頂冷凝器4進行冷卻,冷卻得到的四氫呋喃液相經堿液中和后得到四氫呋喃;其中,向解聚反應器2加入98%的濃硫酸時,在98%的濃硫酸的加入量未達到0.3t(噸)之前,解聚反應器2的解聚負荷低于6t/h,當98%的濃硫酸的加入量達到0.3t后,解聚反應器2的解聚負荷提升至6t/h,當解聚反應器2內的98%的濃硫酸的質量百分含量達到6%至8%時,將解聚反應器2的解聚負荷調整至7.5t/h的滿負荷;

    解聚過程中,解聚反應器2的液位為20%至30%,反應器塔3的回流量為1.7t/h至1.9t/h,解聚反應器2出口處的循環泵8循環量為≥120t/h,通過再沸器5對解聚反應器2的循環物料加熱,反應器塔3的壓力為10kpag(表壓),經反應器塔頂冷凝器4冷凝后的四氫呋喃溫度為25℃至35℃。

    本發明為聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的工藝技術,聚四氫呋喃在無水條件的解聚反應比有水環境反應更為迅速,分子鏈的斷裂更容易,而且反應溫度比有水環境更低。聚四氫呋喃解聚反應并非可逆反應,而是典型的吸熱斷鏈反應,其在濃硫酸催化作用下,解聚生成四氫呋喃和水。

    本發明所述方法沿用invista技術設計bdo(1,4-丁二醇)生產thf(四氫呋喃)的生產設備,如附圖1所示。

    公開號為107556270的中國專利申請文獻(名稱:一種ptmeg解聚工藝,下稱現有工藝),其使用蒸汽冷凝液或脫鹽水對解聚反應器2進行投料,這是本專利申請不允許的操作,現有工藝在解聚過程中需要排放焦油,而本發明所述方法在解聚過程中不需要排放焦油且能順利滿負荷解聚。

    實施例2:作為上述實施例的優化,向解聚反應器2加入98%的濃硫酸之前,需降低解聚反應器2內的焦油濃度至5%以下。

    實施例3:反應器塔頂冷凝器4冷凝得到的液相四氫呋喃為產物,無法冷凝的氣相組分經放空冷凝器6再次冷凝回收后送去放空。

    實施例4:作為上述實施例3的優化,放空冷凝器6的冷卻介質為5℃至8℃的冷卻水(由冷卻循環管線20提供)。

    實施例5:作為上述實施例的優化,反應器塔頂冷凝器4冷卻介質為25℃至32℃的冷卻水(由冷卻循環管線20提供),塔頂冷凝器接收罐7的液位控制在45%至50%。

    實施例6:作為上述實施例的優化,進料預熱器1和再沸器5均使用18.0barg至23.5barg的飽和蒸汽作為加熱介質(由加熱循環管線21提供)。注:1barg=0.1mpag。

    本發明所述聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法實施過程中,通過第一流量計9控制聚四氫呋喃(ptmeg)的流量,最高7.5t/h。

    通過硫酸計量泵19輸送硫酸,通過第二流量計10進行控制。

    解聚反應器2和反應器塔3串聯,反應器塔3采用浮閥精餾塔,設計為7層。反應器塔3的壓力控制在10kpa(表壓),通過一個氮氣閥14和兩個放空閥15分程控制,反應器塔3的解聚回流量控制在1.7t/h至1.9t/h。

    解聚反應器2的液位通過再沸器5的蒸汽流量控制,解聚反應器2的液位控制在20%至30%,最高不能超過40%。

    反應器塔3的回流量通過第三流量計11控制。

    解聚反應器2的溫度與發生解聚反應的聚四氫呋喃ptmeg分子量有關,控制在95℃至105℃。

    反應產生的四氫呋喃夾帶有一定量的硫酸,因此為了調節四氫呋喃的ph,通過添加32%的堿溶液經靜態混合器13混合,進行中和處理,通過第四流量計12控制堿溶液流量,維持采出的四氫呋喃的ph值在6至8之間。

    本發明所述方法,ptmeg解聚負荷(解聚量)能控制在100%,解聚過程中不排放焦油,有效解決了人工控制的難題和環境污染的難題。

    實施例7:如附圖1所示,該聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的方法,按下述方法進行:

    (一)準備工作:

    1)提前將需要解聚的聚四氫呋喃(ptmeg)充分混合24h。解聚的聚四氫呋喃只含有450ppm以內的抗氧化劑bht(2,6-二叔丁基對甲酚),再無其他雜質。通過取樣分析確定,否則不滿足解聚要求;

    2)解聚前一天,從循環泵出口管線16開始排放焦油,中和處理送至焚燒,分兩次排放,每次2t(噸),確保將解聚反應器2的焦油濃度降至5%以下;焦油排完后,閉環維持2t/h負荷運行,提前確認解聚物料管線(解聚ptmeg管線17)通暢。

    (二)解聚開始:啟動硫酸計量泵19,向解聚反應器2加入98%的濃硫酸,將硫酸計量泵19變頻器的轉速設置到最高。

    (三)確認硫酸加入0.1t時,退出bdo進料。

    (四)現場打開解聚ptmeg至進料預熱器1的閥門,緩慢引入ptmeg至解聚反應器2;濃硫酸未加滿0.3t之前,不要將解聚反應器2的解聚負荷加至6t/h,全速加濃硫酸過程中緩慢增加解聚反應器2的解聚負荷。

    (五)當濃硫酸加滿0.3t后,增加解聚反應器2的解聚負荷加至6t/h,然后取樣分析解聚反應器2中的硫酸濃度(質量百分比)。

    (六)確認解聚反應器2硫酸的濃度為6%至8%,然后提升解聚負荷,緩慢調整至7.5t/h的滿負荷,解聚反應完全開始后,解聚反應器2底部溫度會下降至100℃左右,蒸汽用量也會降低,注意控制解聚反應器2的蒸汽用量,防止反應過于劇烈,系統超壓。

    (七)解聚控制條件:解聚反應器2的液位為20%至30%,禁止超過40%,反應器塔3的回流量控制在1.8t/h,循環泵8的循環量≥120t/h;在解聚過程中,部分ptmeg會被濃硫酸炭化形成塊狀焦油,注意觀察循環泵8的循環量和電流;當循環泵8的循環量急劇下降時,立即切換備用泵;當再沸器5的蒸汽壓力>21barg且解聚負荷無法提高時,立即切換新的再沸器5。

    (八)隨著解聚反應的進行,硫酸濃度會逐漸降低,則通過硫酸計量泵19來補充硫酸。添加硫酸之前必須先保證循環泵8的循環量,否則高粘度ptmeg遇到高濃度硫酸會被炭化,加劇循環泵8進口過濾器的堵塞;注意:整個解聚過程中不要加水,也不排放焦油。

    (九)解聚產生的thf濃度較高,濃度不低于95%。

    (十)解聚完成之前,當解聚物料剩余30噸時,提前確認好bdo進料管線18通暢,可以打開第一流量計9處的閥門確認,然后關閉,每30min打開確認一次;解聚完成后,將解聚反應器2液位降至5%,再加入bdo至20%液位,反應2小時確保解聚反應器2內ptmeg全部反應完。

    當反應器底部溫度上升至115℃時,排放焦油2t,然后取樣分析焦油的酸濃度,若分析硫酸濃度為2%至4%,向解聚反應器2直接增加bdo進料。

    (十一)如果解聚結束前bdo進料管線18仍然堵塞,為了保護機泵繼續運行,保持反應器塔3全回流,禁止排放焦油,禁止向解聚反應器2加水。

    (十二)引入bdo重新開機,將解聚ptmeg管線17全部退線,解聚結束。

    由于本發明所述方法沿用invista技術設計的bdo生產thf的生產設備,因此在解聚之前要將bdo生產thf產生的焦油排出,此目的是為了降低解聚反應器2的焦油濃度,越低越好。并且本實施例7中,解聚開始時,逐漸切出bdo進料,使之由bdo生產thf的生產狀態過渡到ptmeg的解聚狀態,同理,解聚臨近結束前,向解聚反應器2切入bdo進料管線18,使之由ptmeg的解聚狀態過渡到bdo生產thf的生產狀態。

    綜上所述,本發明所述方法為聚四氫呋喃在無水環境下全部解聚的工藝技術,其在解聚過程中不排放焦油,并且ptmeg解聚負荷能控制在100%,另外,其沿用現有1,4丁二醇生產四氫呋喃的生產設備,可使四氫呋喃的生產與聚四氫呋喃的解聚交替進行,有效控制了生產成本。

    以上技術特征構成了本發明的實施例,其具有較強的適應性和實施效果,可根據實際需要增減非必要的技術特征,來滿足不同情況的需求。

    再多了解一些
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