專(zhuān)利名稱(chēng)：聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料合成領(lǐng)域，涉及一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法。
背景技術(shù)：
對(duì)苯二胺與對(duì)苯二甲酰氯在N-甲基吡咯烷酮(NMP)-氯化鈣溶劑體系中低溫縮聚制造聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)的方法是公知技術(shù)。在縮聚反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)中和處理后加水洗滌去除溶劑和鹽，N-甲基吡咯烷酮溶劑及鹽、低聚物，以及沒(méi)反應(yīng)的原料一起進(jìn)入洗滌水。洗滌水的處理排放費(fèi)用相當(dāng)大，而且大量昂貴的溶劑不能回收利用，造成大量浪費(fèi)，使生產(chǎn)成本大大增加。因此，在PPTA合成中如何回收聚合溶劑，使之循環(huán)利用，一直是國(guó)內(nèi)一些科研院校從事的研究課題。專(zhuān)利(CN1052247C)公開(kāi)了一種合成聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合溶劑回收方法，它是使縮聚物減壓蒸餾將溶劑蒸出，再中和過(guò)濾回收溶劑再利用。該法在30-130℃溫度下減壓蒸餾，極易使N-甲基吡咯烷酮溶劑在酸性情況快速分解降低收率及影響PPTA產(chǎn)品質(zhì)量和得率，而且回收的溶劑如不經(jīng)進(jìn)一步處理達(dá)不到回用要求，有大量洗滌PPTA的污水排放。
本發(fā)明的目的在于提供一種不會(huì)因溶劑在酸性環(huán)境中回收導(dǎo)致N-甲基吡咯烷酮溶劑快速分解降低收率及保障PPTA產(chǎn)品質(zhì)量和得率的、溶劑回收率高的、回收的溶劑含水量低而藉以滿足反應(yīng)需要的、可減少有毒污水排放而利于環(huán)保的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法。
本發(fā)明的目的是這樣來(lái)達(dá)到的對(duì)苯二胺與對(duì)苯二甲酰氯在N-甲基吡咯烷酮-氯化鈣溶劑體系中低溫縮聚反應(yīng)結(jié)束后，用中和劑中和至中性，再加去離子水或回收水洗滌PPTA，然后過(guò)濾，收集過(guò)濾液、洗滌液，再進(jìn)行脫水、脫鹽、粗餾、精餾、提純回收溶劑循環(huán)利用。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的溶劑體系N-甲基吡咯烷酮-氯化鈣的含水量為＜120ppm。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的中和劑為堿土金屬的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于中和劑優(yōu)選是CaCO3或CaO或Ca(OH)2。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的脫水為采用減壓蒸餾脫水，絕對(duì)壓強(qiáng)控制在3.0-5.0KPa，釜溫控制在70-90℃。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述脫鹽為采用脫鹽釜將脫水后的混合溶劑在絕對(duì)壓強(qiáng)控制在0.1-1.0KPa，釜溫控制在150-200℃下將溶劑蒸出脫鹽。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的粗餾是將脫鹽后的溶劑進(jìn)入粗蒸釜脫去前組份及反應(yīng)中產(chǎn)生的低聚物，絕對(duì)壓強(qiáng)控制在0.1-3.0KPa，釜溫控制在70-130℃。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的精餾是將經(jīng)粗餾的溶劑進(jìn)入精餾塔進(jìn)一步提純，塔釜的絕對(duì)壓強(qiáng)控制在0.1-3.0KPa，釜溫控制在70-130℃。
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的提純是將經(jīng)精餾的溶劑進(jìn)入純化塔進(jìn)行進(jìn)一步脫水純化。
本發(fā)明方法之優(yōu)點(diǎn)在于先對(duì)聚合物進(jìn)行中和處理以便控制產(chǎn)品的PH值，將含有溶劑的洗滌水與產(chǎn)品PPTA先行分開(kāi)后再進(jìn)行回收溶劑操作，從而能避免溶劑的分解；回收溶劑的純度在99.5％以上，且水份小于100PPm，完全能滿足循環(huán)使用要求；溶劑的回收率可達(dá)91％以上，具有顯見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)效益；由于有效地回收了適于回用的NMP，因此有利于環(huán)保。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一在裝有快速攪拌裝置的500ml不銹鋼反應(yīng)釜中通入干燥的氮?dú)?，加熱升溫進(jìn)行干燥后，加人溶有6％CaCl2的NMP溶劑150克，溶劑體系含水量小于100ppm。在N2保護(hù)下于10℃左右加人粉末狀對(duì)苯二胺6.0000克。待對(duì)苯二胺充分溶解后，用冰水浴冷卻至5℃以下，迅速加人對(duì)苯二甲酰氯11.2800克，同時(shí)加速攪拌直至聚合物呈面包屑狀，加入中和劑CaCO3至中性后，再加去離子水洗滌PPTA、過(guò)濾、干燥得到黃色粉末狀聚合物，其對(duì)數(shù)比粘度為5.5。收集過(guò)濾液、洗滌液，控制絕對(duì)壓強(qiáng)在3.0-5.0KPa，釜溫在70-90℃時(shí)，進(jìn)行減壓蒸餾脫去大量的水，蒸出水回用。脫水后的混合溶劑及鹽進(jìn)入脫鹽釜，控制釜內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-1.0KPa，釜溫在150-200℃，蒸出溶劑，脫去反應(yīng)加入的鹽及中和產(chǎn)生的鹽。脫鹽后的溶劑進(jìn)入粗蒸釜，控制釜內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-3.0KPa，釜溫在70-130℃，脫去前組份及反應(yīng)中產(chǎn)生的低聚物。脫去前組份及低聚物的溶劑進(jìn)入精餾塔進(jìn)一步提純，控制塔釜的絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-3.0KPa，釜溫在70-130℃，得到純度達(dá)到99.5％以上，水份小于200ppm的溶劑。將該溶劑進(jìn)入純化塔進(jìn)行純化，得到純度達(dá)到99.9％以上，水份為45ppm的NMP溶劑130.4391克，溶劑回收率92.51％，密封保存用于返回聚合循環(huán)利用.
實(shí)施例二在裝有快速攪拌裝置的500ml不銹鋼反應(yīng)釜中通入干燥的氮?dú)猓訜嵘郎剡M(jìn)行干燥后，加人溶有6％CaCl2的NMP溶劑150克，溶劑體系含水量小于100ppm。在N2保護(hù)下于10℃左右加人粉末狀對(duì)苯二胺6.0000克。待對(duì)苯二胺充分溶解后，用冰水浴冷卻至5℃以下，迅速加人對(duì)苯二甲酰氯11.2800克，同時(shí)加速攪拌直至聚合物呈面包屑狀，加入中和劑CaO至中性后，再加去離子水或回收水洗滌PPTA、過(guò)濾、干燥得到黃色粉末狀聚合物，其對(duì)數(shù)比粘度為6.2。收集過(guò)濾液、洗滌液，控制絕對(duì)壓強(qiáng)在3.0-5.0KPa，釜溫在70-90℃時(shí)，進(jìn)行減壓蒸餾脫去大量的水，蒸出水回用。脫水后的混合溶劑及鹽進(jìn)入脫鹽釜，控制釜內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-1.0KPa，釜溫在150-200℃，蒸出溶劑，脫去反應(yīng)加入的鹽及中和產(chǎn)生的鹽。脫鹽后的溶劑進(jìn)入粗蒸釜，控制釜內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-3.0KPa，釜溫在70-130℃，脫去前組份及反應(yīng)中產(chǎn)生的低聚物。脫去前組份及低聚物的溶劑進(jìn)入精餾塔進(jìn)一步提純，控制塔釜的絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-3.0KPa，釜溫在70-130℃，得到純度達(dá)到99.5％以上，水份小于200ppm的溶劑。將該溶劑進(jìn)入純化塔進(jìn)行純化，得到純度達(dá)到99.9％以上，水份為33.7ppm的NMP溶劑130.5519克，溶劑回收率92.59％，密封保存用于返回聚合循環(huán)利用。
實(shí)施例三在裝有快速攪拌裝置的500ml不銹鋼反應(yīng)釜中通入干燥的氮?dú)?，加熱升溫進(jìn)行干燥后，加人溶有6％CaCl2的NMP溶劑150克，溶劑體系含水量小于100ppm。在N2保護(hù)下于10℃左右加人粉末狀對(duì)苯二胺6.0000克。待對(duì)苯二胺充分溶解后，用冰水浴冷卻至5℃以下，迅速加人對(duì)苯二甲酰氯11.2800克，同時(shí)加速攪拌直至聚合物呈面包屑狀，加入中和劑Ca(OH)2至中性后，再加去離子水或回收水洗滌PPTA、過(guò)濾、干燥得到黃色粉末狀聚合物，其對(duì)數(shù)比粘度為6.1。收集過(guò)濾液、洗滌液，控制絕對(duì)壓強(qiáng)在3.0-5.0KPa，釜溫在70-90℃時(shí)，進(jìn)行減壓蒸餾脫去大量的水，蒸出水回用。脫水后的混合溶劑及鹽進(jìn)入脫鹽釜，控制釜內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-1.0KPa，釜溫在150-200℃，蒸出溶劑，脫去反應(yīng)加入的鹽及中和產(chǎn)生的鹽。脫鹽后的溶劑進(jìn)入粗蒸釜，控制釜內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-3.0KPa，釜溫在70-130℃，脫去前組份及反應(yīng)中產(chǎn)生的低聚物。脫去前組份及低聚物的溶劑進(jìn)入精餾塔進(jìn)一步提純，控制塔釜的絕對(duì)壓強(qiáng)在0.1-3.0KPa，釜溫在70-130℃，得到純度達(dá)到99.5％以上，水份小于200ppm的溶劑。將該溶劑進(jìn)入純化塔進(jìn)行純化，得到純度達(dá)到99.9％以上，水份為10.2ppm的NMP溶劑129.0996克，溶劑回收率91.56％，密封保存用于返回聚合循環(huán)利用。
權(quán)利要求
1.一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于對(duì)苯二胺與對(duì)苯二甲酰氯在N-甲基吡咯烷酮-氯化鈣溶劑體系中低溫縮聚反應(yīng)結(jié)束后，用中和劑中和至中性，再加去離子水或回收水洗滌PPTA，然后過(guò)濾，收集過(guò)濾液、洗滌液，再進(jìn)行脫水、脫鹽、粗餾、精餾、提純回收溶劑循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的溶劑體系N-甲基吡咯烷酮-氯化鈣的含水量為＜120ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的中和劑為堿土金屬的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于中和劑優(yōu)選是CaCO3或CaO或Ca(0H)2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的脫水為采用減壓蒸餾脫水，絕對(duì)壓強(qiáng)控制在3.0-5.0KPa，釜溫控制在70-90℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述脫鹽為采用脫鹽釜將脫水后的混合溶劑在絕對(duì)壓強(qiáng)控制在0.1-1.0KPa，釜溫控制在150-200℃下將溶劑蒸出脫鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的粗餾是將脫鹽后的溶劑進(jìn)入粗蒸釜脫去前組份及反應(yīng)中產(chǎn)生的低聚物，絕對(duì)壓強(qiáng)控制在0.1-3.0KPa，釜溫控制在70-130℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用方法，其特征在于所述的精餾是將經(jīng)粗餾的溶劑進(jìn)入精餾塔進(jìn)一步提純，塔釜的絕對(duì)壓強(qiáng)控制在0.1-3.0KPa，釜溫控制在70-130℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)合成反應(yīng)中聚合溶劑的循環(huán)利用的方法，屬于高分子材料合成領(lǐng)域。對(duì)苯二胺與對(duì)苯二甲酰氯在N－甲基吡咯烷酮－氯化鈣溶劑體系中低溫縮聚反應(yīng)結(jié)束后，用中和劑中和至中性，再加去離子水或回收水洗滌PPTA，然后過(guò)濾，收集過(guò)濾液、洗滌液，再進(jìn)行脫水、脫鹽、粗餾、精餾、提純回收溶劑循環(huán)利用。優(yōu)點(diǎn)先對(duì)聚合物進(jìn)行中和處理以便控制產(chǎn)品的PH值，將含有溶劑的洗滌水與產(chǎn)品PPTA先行分開(kāi)后再進(jìn)行回收溶劑操作，能避免溶劑的分解；回收溶劑的純度在99.5％以上，且水份小于100PPm，完全能滿足循環(huán)使用要求；溶劑的回收率可達(dá)91％以上，具有顯見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)效益；有效地回收了適于回用的NMP，有利于環(huán)保。
文檔編號(hào)C08G73/00GK1810851SQ20061003777
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者王永根, 葉盛, 王慶東, 錢(qián)學(xué)標(biāo) 申請(qǐng)人:常熟市貝斯特皮革有限公司