專利名稱：一種新型聚醚酮精制工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于化學工程、精細化工領域，特別是涉及到精制一種聚醚酮的工藝。
背景技術：
現有技術中的聚醚酮最早是英國ICI公司以二苯砜作為溶劑，4、4_ 二氟二苯酮和對苯二酚作為原料，在碳酸鉀或碳酸鈉存在的情況下經親核取代縮合反應合成的。近十年來相繼研發出多種系列性聚醚酮類高聚化合物。反應產物的共同特點是反應結束后，產物、溶劑、副產物等摻雜在一起，常溫下形成固體混合物。產物中主要反應物4、4- 二氟二苯酮和對苯二酚全部參與反應。通常將混合固體粉碎，用有機溶劑浸出聚合反應時的二苯砜溶劑，再用水浸出副產物氟鹽及原料碳酸鉀等，然后經干燥得到純聚醚酮。此過程又常稱為聚醚酮精制。二苯砜浸出時，文獻及現行工藝采用以下幾工藝。圖2為抽提工藝，圖3為脂肪提取工藝，圖4為循環工藝，圖5為蒸煮工藝，圖6為液泛萃取工藝。抽提工藝將含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應釜Rl中，及時從儲罐C向反應釜Rl中泵送丙酮。打開反應釜Rl蒸汽進口閥加熱，溫度控制在40°C。打開反應釜Rl底部放料閥，調節泵入丙酮的流量，控制反應釜Rl內的液位高度。反應釜Rl流出物進入反應釜R2后，待反應釜R2中液位達到一定高度后，向反應釜R2內通蒸汽、加熱、蒸餾，流出的丙酮直接放入反應釜Rl中，并維持兩個釜的液位在一定高度。當反應釜Rl溶液中二苯砜濃度達到處理要求時，反應釜Rl停止加熱，并將其中的液體分批的全部放入反應釜R2中蒸餾， 餾出液放入儲罐C中。當反應釜R2中溶液接近飽和時，溶液放到干燥器中干燥，回收二苯砜。此工藝突出問題是能耗較高。脂肪提取式工藝將含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應釜Rl中，從儲罐向浸取釜Rl中泵送丙酮，使丙酮溶液剛好淹沒釜內物料。大約5分鐘后，打開反應釜Rl底部放液閥及釜上部壓縮空氣調節閥，將反應釜Rl中丙酮溶液全部壓入反應釜R2中，關閉反應釜 Rl放料閥及壓縮空氣調節閥，打開反應釜Rl的放空閥，使反應釜Rl中壓力降至常壓。向反應釜R2的夾套內通入蒸汽加熱、其中蒸餾流出的蒸汽進入反應釜Rl上部的冷凝器，冷凝液流回反應釜Rl內。當反應釜R2中二苯砜接近飽和時，將反應釜R2內的溶液放入干燥器內，經刮片干燥得到溶劑二苯砜。反應釜Rl內液位因部分丙酮溶液被放出導致液量不夠， 可向反應釜Rl中作適當補充。丙酮溶液在反應釜Rl內再次保持5分鐘，打開反應釜Rl釜底放液閥、反應釜Rl的上部壓縮空氣調節閥，把反應釜Rl中丙酮溶液全部壓入反應釜R2 中，重復以上操作，直到反應釜Rl中丙酮溶液的二苯砜含量達到要求為止。循環工藝將含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應釜Rl中，及時從儲罐A向反應釜Rl中泵送丙酮，并及時開動反應釜Rl攪拌槳，防止物料結塊。打開反應釜Rl蒸汽進口閥加熱，溫度控制40°C。打開反應釜Rl底部放料閥，調節泵送反應釜Rl的丙酮流量，控制反應釜Rl內液位高度。處理一段時間后，將反應釜Rl中溶液全部壓入反應釜R2中。向反應釜R2內通蒸汽、加熱、蒸餾，流出的丙酮放入儲罐A中。注意檢測反應釜R2中溶液的二苯砜濃度，不能達到飽和狀態，防止二苯砜在反應釜R2中結晶。當反應釜R2中二苯砜接近飽和時，把反應釜R2內的溶液放到干燥器內，經刮片干燥得到二苯砜。由于前幾次處理的溶液中二苯砜濃度較高，直接進行蒸餾。后期浸取液中的二苯砜濃度較低，為節約能耗， 浸取液不經蒸餾直接依次放入儲罐B至儲罐F罐中，作為下一批物料的前幾次浸取液。蒸煮工藝把含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應釜R中，并及時從Cl儲罐向 R中泵入丙酮，及時開動R攪拌槳。打開R蒸汽進口閥加熱，溫度控制于40°C.以后時間一直蒸煮，直到釜內溶液中二苯砜達到較高濃度后，一次性全部放出釜內溶液，然后，重新泵入新鮮丙酮浸取。經多次重復浸取，直到溶液中二苯砜含量達到生產要求為止。液泛萃取工藝把含二苯砜的聚醚酮物料氣流輸送到反應釜Rl中，從儲罐向丙酮蒸發釜R2中泵入丙酮，同時，打開反應釜Rl底部閥門及其上部出氣調節閥。加熱丙酮蒸發釜R2，丙酮蒸發釜R2內的丙酮蒸汽進入反應釜Rl中，穿越物料支撐板與聚醚酮接觸，完成傳質、傳熱過程。部分冷凝的丙酮蒸汽停留在反應釜Rl中，其余丙酮蒸汽通過反應釜Rl的物料進入換熱器冷凝，冷凝液再流入反應釜Rl中。當反應釜Rl中溶解了一定量二苯砜的丙酮液位達到一定高度后，打開反應釜Rl底部閥門，反應釜Rl中的丙酮靠重力流到丙酮蒸發釜R2中，同時，打開丙酮蒸發釜R2旁路閥，丙酮蒸汽直接進入換熱器冷凝，冷凝液再流入反應釜Rl中。如此重復，反應釜Rl中聚醚酮中的二苯砜進入丙酮蒸發釜R2的丙酮溶液中， 直到反應釜Rl中丙酮溶液的二苯砜含量達到要求為止。循環工藝由于浸取次數較多，工藝中需安排八個以上丙酮混合液儲罐。并且，相對能耗較高。蒸煮工藝過程與循環工藝接近，但由于傳質因素，此工藝效率要低于循環工藝。 抽提工藝依靠系統內物料循環，節約時間，過程簡單，丙酮用量少，但缺點是能耗高。脂肪提取、及液泛(改進脂肪提取)式工藝相對效果好，但浸取釜結構特殊，偶爾也出現管路堵塞等問題。水浸取水浸取過程通常稱為水洗。一種工藝就是在慢速、間歇攪拌下用水煮，煮到一定程度將水放出，然后添加新鮮水，直至將氟鹽等水溶性物質洗凈。另一種工藝是考慮攪拌會使物料粉化，采用循環水流動的形式加強傳質過程，即在洗釜底部加設出水口，同時加過濾裝置，反應釜的內部上端設有進水分布管，水經循環泵從洗釜上部打入下部流出循環進行。干燥經過丙酮浸出二苯砜、水洗出氟鹽等之后，聚醚酮產物再經離心分離除去其中浸含的大部分水分，進入干燥過程。顆粒物料干燥形式較多，可采用單個單元操作設備， 也可采用組合式干燥設備。目前多數工藝采用雙錐干燥器真空干燥，最后得到純物料。此種形式的干燥，由于系統內溫度較高，富含水蒸氣，降溫放料時，水分重新回到物料表面，檢測時水分增加較大，達到干燥要求耗時較長。含氟廢水處理在水洗過程中產生大量含氟廢水，一般產生廢水的質量為聚醚酮處理量的10 15倍。采用蒸餾方法可以回收氟鹽，還可利用蒸出的水，但由于廢水量大能耗極大。采用化學沉淀、絮凝沉淀以及吸附處理，水中氟含量雖可以達到10mg/L以下，滿足排放要求，降低能耗與處理成本，但長時間、大量含氟廢水的排放仍會對環境、地下水資源造成一定污染。以上聚醚酮精制過程，每種工藝，每一過程都存在一些問題。最主要的是工藝過程復雜。每一個過程需要多臺設備，并且每一個過程都相互獨立，設備制造費用高，占地面積大。生產中一個操作過程還需與另一個過程銜接，物料轉移過程中耗時較多，影響生產進度。同時實際生產中前后工序、包裝等又有特殊要求，如產品顆粒形狀、幾何尺寸等，不允許在浸取過程中發生較大變化。每次處理物料有一定數量，要求盡量慢速攪拌或不攪拌，以防物料粉化。整個精制過程能耗高，存在環境污染的隱患等。

發明內容
為了有效地解決現有技術的不足，根據前期實驗數據及生產運行結果，本發明設計了一種更為高效、環保、節能的綠色生產工藝。其工藝過程如圖I所示。經真空物料輸送， 將待精制聚醚酮顆粒物料送入精制釜中開始精制。一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是包括以下步驟步驟一丙酮液泛浸取過程，將丙酮儲罐中的丙酮用丙酮輸送泵經V102閥門送入丙酮蒸發釜中，在蒸汽加熱的作用下，丙酮蒸發釜中的丙酮蒸汽沿丙酮蒸汽管線經丙酮蒸氣進入口進入精制釜內的底部氣體分布管中，經過氣體分布管的分布，丙酮蒸汽穿越物料支撐板與聚醚酮接觸，完成傳質、傳熱過程；部分冷凝的丙酮蒸汽停留在精制釜中，其余丙酮蒸汽通過精制釜的物料層進入換熱器內，冷凝液經緩沖罐、回流管線再次流回精制釜中； 當精制釜中含有二苯砜的丙酮溶液液位達到釜容積的1/3后，V113閥門自動打開，精制釜中的丙酮及二苯砜靠重力自流到丙酮蒸發釜中，同時V109閥門自動關閉，VllO閥門自動打開，丙酮蒸汽經換熱器冷凝，冷凝液經回流管線再流入精制釜中；液封管防止丙酮蒸汽從此處進入精制釜內；重復以上操作，精制釜中聚醚酮中的二苯砜快速、全部進入丙酮蒸發釜的丙酮溶液中，實現二苯砜與聚醚酮的分離；步驟二水洗過程，將儲存于超純水儲罐中電導率< O. I的超純水，由純水泵泵出后通過V103閥門泵入精制釜中；當精制釜內的水位剛好浸過物料時，關閉純水泵；向精制釜的夾套內通入加熱的蒸汽，待精制釜中水溫接近40°C時關閉蒸汽；打開V114閥門，并將精制釜內的水全部放入含丙酮水儲罐中，再由含丙酮水輸送泵送到精餾車間分離丙酮與水，回收其中丙酮；關閉V114閥門，再次啟動純水泵，向精制釜中加超純水；當精制釜中的水位高于溢流口時，精制釜中的水會經V116閥門自流到混合水儲罐中；待混合水儲罐中達到混合水儲罐的三分之二時，關閉純水泵，向精制釜的夾套內通入加熱了的蒸汽，待精制釜內的水溫達到80°C時，開啟循環泵，超純水經過V120閥門、精制釜及混合水儲罐循環；保持循環水流動的狀況；20分鐘后關閉V120閥門，讓含氟水流過膜分離裝置及電除鹽裝置，通過調節 V123閥門和調節V124閥門控制出水量，此出水為含氟水；經過3小時 5小時的循環，待精制釜中水溶液的氟離子濃度達到IOppm并保持不變時，結束水洗過程；步驟三干燥過程，向精制釜的夾套內通入加熱的蒸汽，同時啟動真空泵，經空氣出口閥處將精制釜內空氣、水汽抽走；當精制釜中溫度計指示值達到100°C時，將來自聚合反應余熱預熱過的并經進一步加熱的過熱干燥的空氣，經過F104過濾器過濾，再經VlOl閥門送入精制釜中，進入氣流干燥階段；I小時后，從物料取出口取料檢測，當物料中水含量即質量百分比< O. 02%時，停止干燥；最后氣體經干燥氣出入口，并經F103過濾器進入后流出精制釜；步驟四物料的取出，將取料管接到物料取出口，啟動取料真空泵，并打開V127進
6氣閥，在空氣吹掃狀態下取凈物料。所述的步驟一中當丙酮蒸發爸的丙酮溶液中二苯砜濃度達到800ppm IOOOppm 或需要回收其中二苯砜時，先通入蒸氣，使蒸出的丙酮通過換熱器全部回到丙酮儲罐中；當丙酮蒸發釜中的丙酮溶液中二苯砜濃度達到飽和，將其放出，經刮片干燥操作后使丙酮、二苯砜得到徹底分離。所述的步驟二中當循環水由于流失而使水總量減少1/10需要補充；每次放出的含氟水總量在I. 3 I. 5噸，采用蒸餾的方式回收氟鹽及得到蒸餾水。有益效果采用本發明的工藝經過設備設計、制造、安裝及調試，將新型聚醚酮工藝應用于生產過程中。設備運行結果及相關數據可見表I。表I原工藝與新工藝生產運行的數據比較表.
權利要求
1.一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是包括以下步驟步驟一丙酮液泛浸取過程，將丙酮儲罐(37)中的丙酮用丙酮輸送泵(I)經V102閥門(11)送入丙酮蒸發釜(33)中，在蒸汽加熱的作用下，丙酮蒸發釜(33)中的丙酮蒸汽沿丙酮蒸汽管線(13)經丙酮蒸氣進入口(20)進入精制釜(16)內的底部氣體分布管(26)中， 經過氣體分布管(26)的分布，丙酮蒸汽穿越物料支撐板(15)與聚醚酮接觸，完成傳質、傳熱過程；部分冷凝的丙酮蒸汽停留在精制釜(16)中，其余丙酮蒸汽通過精制釜(16)的物料層進入換熱器(23)內，冷凝液經緩沖罐(24)、回流管線(22)再次流回精制釜(16)中； 當精制釜(16)中含有二苯砜的丙酮溶液液位達到釜容積的1/3后，V113閥門(30)自動打開，精制釜(16)中的丙酮及二苯砜靠重力自流到丙酮蒸發釜(33)中，同時V109閥門(17) 自動關閉，VllO閥門(18)自動打開，丙酮蒸汽經換熱器(23)冷凝，冷凝液經回流管線(22) 再流入精制釜(16)中；液封管(28)防止丙酮蒸汽從此處進入精制釜(16)內；重復以上操作，精制釜(16)中聚醚酮中的二苯砜快速、全部進入丙酮蒸發釜(33)的丙酮溶液中，實現二苯砜與聚醚酮的分離；步驟二水洗過程，將儲存于超純水儲罐(9)中電導率< O. I的超純水，由純水泵(8)泵出后通過V103閥門(10)泵入精制釜(16)中；當精制釜(16)內的水位剛好浸過物料時，關閉純水泵(8);向精制釜(16)的夾套內通入加熱的蒸汽，待精制釜(16)中水溫接近40°C時關閉蒸汽；打開V114閥門(29)，并將精制釜(16)內的水全部放入含丙酮水儲罐(27)中， 再由含丙酮水輸送泵(32)送到精餾車間分離丙酮與水，回收其中丙酮；關閉V114閥門(29)，再次啟動純水泵(8)，向精制釜(16)中加超純水；當精制釜(16) 中的水位高于溢流口(25)時，精制釜(16)中的水會經V116閥門(31)自流到混合水儲罐 (34)中；待混合水儲罐(34)中達到混合水儲罐的三分之二時，關閉純水泵(8)，向精制釜 (16)的夾套內通入加熱了的蒸汽，待精制釜(16)內的水溫達到80°C時，開啟循環泵(35)， 超純水經過V120閥門(7)、精制釜(16)及混合水儲罐(34)循環；保持循環水流動的狀況； 20分鐘后關閉V120閥門(7)，讓含氟水流過膜分離裝置(4)及電除鹽裝置￠)，通過調節 V123閥門(5)和調節V124閥門⑵控制出水量，此出水為含氟水；經過3小時 5小時的循環，待精制釜(16)中水溶液的氟離子濃度達到IOppm并保持不變時，結束水洗過程；步驟三干燥過程，向精制釜(16)的夾套內通入加熱的蒸汽，同時啟動真空泵，經空氣出口閥處將精制釜(16)內空氣、水汽抽走；當精制釜(16)中溫度計指示值達到100°C時， 將來自聚合反應余熱預熱過的并經進一步加熱的過熱干燥的空氣，經過F104過濾器(3)過濾，再經VlOl閥門(12)送入精制釜(16)中，進入氣流干燥階段；I小時后，從物料取出口 (14)取料檢測，當物料中水含量即質量百分比< O. 02%時，停止干燥；最后氣體經干燥氣出入口(21)，并經F103過濾器(19)進入后流出精制釜(16)；步驟四物料的取出，將取料管接到物料取出口(14)，啟動取料真空泵，并打開V127進氣閥(36)，在空氣吹掃狀態下取凈物料。
2.根據權利要求I所述的一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是所述的步驟一中當丙酮蒸發爸(33)的丙酮溶液中二苯砜濃度達到800ppm IOOOppm或需要回收其中二苯砜時，先通入蒸氣，使蒸出的丙酮通過換熱器(23)全部回到丙酮儲罐(37)中；當丙酮蒸發釜 (33)中的丙酮溶液中二苯砜濃度達到飽和，將其放出，經刮片干燥操作后使丙酮、二苯砜得到徹底分離。
3.根據權利要求I所述的一種新型聚醚酮精制工藝，其特征是所述的步驟二中當循環水由于流失而使水總量減少1/10需要補充；每次放出的含氟水總量在I. 3 I. 5噸，采用蒸餾的方式回收氟鹽及得到蒸餾水。
全文摘要
一種新型聚醚酮精制工藝，屬于化學工程、精細化工領域，特別是涉及到精制一種聚醚酮的工藝。其工藝過程包括以下步驟步驟一丙酮液泛浸取過程，將此步驟重復操作，精制釜中聚醚酮中的二苯砜快速、全部進入丙酮蒸發釜的丙酮溶液中，實現二苯砜與聚醚酮的分離。步驟二水洗過程，步驟三干燥過程，步驟四物料的取出，在空氣吹掃狀態下取凈物料。本發明設備集中、占地面積小，整體投資少；生產周期短效率高；操作人員少便于管理，生產效益高。同時節約能耗，生產過程污染物零排放，是一種新型的綠色化工工藝。在丙酮液泛浸取過程里，二苯砜浸取效率高，丙酮沸點低，丙酮罐存量小，減小能耗。水洗過程時，由于廢水處理量少，可大大節約能量。
文檔編號C08G8/02GK102585206SQ201210057660
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年3月7日
發明者喬遷, 尹麗, 王元瑞, 王樹江, 石秀敏 申請人:長春工業大學