專利名稱：用于防止催化劑分離系統(tǒng)中壓力累積的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及用于生產(chǎn)聚醚二醇的方法。更具體而言，所述公開內(nèi)容涉及用于防止聚醚多元醇反應(yīng)器中跨越催化劑分離系統(tǒng)的壓力累積(pressure build up)的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，THF的均聚物，也稱為聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)用于彈力纖維、聚氨酯及其它彈性體。這些均聚物將優(yōu)越的機(jī)械性質(zhì)和動(dòng)態(tài)性能賦予聚氨酯彈性體、纖維和其 它形式的最終產(chǎn)品。THF和至少一種其它環(huán)狀醚的共聚物，也稱為共聚醚二醇，已知用于類似的應(yīng)用，特別是，其中通過結(jié)合第二環(huán)醚所賦予的減小的結(jié)晶度可以改善含有這樣一種共聚單體作為柔軟鏈段的聚氨酯的某些動(dòng)態(tài)性能。其中，用于此目的的其它環(huán)醚是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷。具有環(huán)氧烷的更高摩爾結(jié)合的共聚醚二醇對(duì)于更高極性和親水性以及改善的動(dòng)態(tài)性能例如低溫?fù)闲允呛虾跣枰摹＞哂懈徒Y(jié)晶度的共聚醚二醇對(duì)于制造含有這樣一種共聚物作為柔軟鏈段的聚氨酯及其它彈性體中的應(yīng)用也是合乎需要的。美國(guó)專利號(hào)4，120，903公開了一種用于制造聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)的方法，所述方法包括首先制造由乙酸酯基封端的四氫呋喃聚合物(PTMEA)。所述方法通過在超酸催化劑存在下在淤漿反應(yīng)器中使四氫呋喃(THF)與乙酸酐(ACAN)反應(yīng)而制造PTMEA。在連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTR)中進(jìn)行該反應(yīng)。特別是，美國(guó)專利號(hào)4，120，903公開了使用含有α _磺酸基團(tuán)的聚合物作為催化劑和水或1，4_ 丁二醇作為鏈終止劑將THF聚合。催化劑屬性容許它的再利用并且因此消除處置問題。另外，催化劑在反應(yīng)物質(zhì)中缺乏溶解性使在聚合反應(yīng)結(jié)束時(shí)從產(chǎn)物分離催化劑是合乎需要的。該極低的溶解度也使反應(yīng)進(jìn)行時(shí)的催化劑損失最小化。然后將粗產(chǎn)物通過過濾器從反應(yīng)器取出并且催化劑顆粒保持在反應(yīng)器中用于連續(xù)使用。將過濾器稱為“燭式過濾器”，因?yàn)樗鼈兿蛏仙斐?如同蠟燭)進(jìn)入到CSTR中。將PTFE布濾器用于所述過濾器，因?yàn)閾?jù)信超酸催化劑將腐蝕不銹鋼過濾器并且導(dǎo)致它機(jī)械損壞或者超酸將從不銹鋼過濾器浸提金屬，因而污染并破壞催化劑。因此,本申請(qǐng)的發(fā)明人最先嘗試由穿孔聚四氟乙烯(PTFE,例如特氟隆(Teflon) 牌PTFE)片組成的過濾器。然而，在反應(yīng)器中過濾淤漿液體期間，PTFE布濾器堵塞，因?yàn)樗鼈兪占^量的催化劑細(xì)屑。進(jìn)一步使所述問題復(fù)雜化，發(fā)現(xiàn)固體超酸催化劑取決于PTMEA產(chǎn)物的分子量而溶脹至不同尺寸。因而將PTFE布濾器定尺寸以容許催化劑細(xì)屑通過并使未破裂的催化劑顆粒保持在反應(yīng)器中是不成功的。另外，用具有圓橫截面的線材過濾器嘗試催化劑過濾。然而，所述過濾器被催化劑細(xì)屑堵塞并腐蝕，導(dǎo)致它們機(jī)械損壞。另一種操作設(shè)計(jì)問題是，在反應(yīng)器中跨越過濾系統(tǒng)的壓力差很小至沒有的情況下，保持有效的催化劑過濾。反應(yīng)器是裝有旋轉(zhuǎn)攪拌器的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器，以為了最大接觸而保持多相反應(yīng)物質(zhì)流態(tài)化。利用真空系統(tǒng)，使用低揮發(fā)性反應(yīng)器內(nèi)容物的蒸發(fā)冷卻除去放熱反應(yīng)中產(chǎn)生的熱。反應(yīng)器中的真空狀態(tài)導(dǎo)致將反應(yīng)器產(chǎn)物經(jīng)過燭式過濾器推出所必需的驅(qū)動(dòng)力顯著減小。這些獨(dú)特操作條件和設(shè)計(jì)要求導(dǎo)致出口流動(dòng)基本取決于重力和反應(yīng)器的靜水壓頭。如果燭式過濾器提供太多阻力，則壓力將在過濾器中累積并且它將限制流動(dòng)能力并且因而將降低反應(yīng)器的生產(chǎn)速率。使該問題最小化的一種方法是允許定期反沖洗過濾器。然而，該方法是費(fèi)時(shí)的和成本高的，并且因此不是期望的補(bǔ)救方法。因此，對(duì)于可以在低壓差下運(yùn)行、不需要頻繁反沖洗并且容許催化劑細(xì)屑通過以防止堵塞的催化劑分離系統(tǒng)存在需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用催化劑分離系統(tǒng)生產(chǎn)聚醚多元醇產(chǎn)物的方法，所述催化劑分離系統(tǒng)在低壓差下有效運(yùn)行，不需要頻繁的反沖洗并且容許催化劑細(xì)屑通過以防止堵塞所述系統(tǒng)。 催化劑分離系統(tǒng)由多個(gè)過濾器組成。每個(gè)過濾器由多個(gè)間隔開的元件組成。將間隔開的元件設(shè)計(jì)成容許催化劑細(xì)屑通過過濾器并且防止跨越催化劑分離系統(tǒng)的壓力累積。本發(fā)明的這個(gè)特別的特征使催化劑分離系統(tǒng)能夠在低壓差下起作用，同時(shí)容許反應(yīng)器以更高生產(chǎn)通過量運(yùn)行。它也消除了對(duì)于過度反沖洗過濾器以清除堵塞的需要。所述方法的一個(gè)實(shí)施方案包括下列步驟(a)將包含要聚合形成聚醚多元醇的(I)單體或(2)單體和一種或多種共聚單體的反應(yīng)物進(jìn)料到連續(xù)進(jìn)料反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器具有懸浮在溶液中的催化劑；(b)在催化劑存在下使所述單體或共聚單體反應(yīng)，以形成包含聚醚多元醇產(chǎn)物、未反應(yīng)的反應(yīng)物、催化劑細(xì)屑和懸浮催化劑的產(chǎn)物流；(C)使來(lái)自步驟(b)的產(chǎn)物流流入到所述反應(yīng)器內(nèi)的催化劑分離系統(tǒng)中，其中所述催化劑分離系統(tǒng)由多個(gè)過濾器組成，其中每個(gè)過濾器包括由多個(gè)間隔開的元件限定的外表面和內(nèi)表面，其中所述間隔開的元件的外表面面對(duì)懸浮催化劑并且比所述間隔開的元件的內(nèi)表面寬，并且其中所述間隔開的元件之間的距離小于最大的80重量％的懸浮催化劑的小尺寸(the minor dimension of the largest 80% by weight of the suspendedcatalyst);和(d)從反應(yīng)器出口回收過濾的聚醚多元醇產(chǎn)物、未使用的反應(yīng)物和催化劑細(xì)屑。在一個(gè)實(shí)施方案中，間隔開的元件之間的距離在最大的80重量％的催化劑的小尺寸的10%至60%之間。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述間隔開的元件不交叉。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述間隔開的元件由單個(gè)螺旋元件形成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述間隔開的元件是具有楔形橫截面的線材。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述間隔開的元件可以具有梯形橫截面、三角形橫截面或半圓形橫截面。在另一個(gè)實(shí)施方案中，選擇所述間隔開的元件之間的距離以容許催化劑細(xì)屑通過。可以選擇間隔開的元件之間的距離以通過具有小于O. 2mm的小尺寸的催化劑細(xì)屑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述間隔開的元件包含在聚合反應(yīng)條件下在酸性離子交換樹脂存在下比碳鋼腐蝕得更慢的金屬。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述過濾器是圓筒形過濾器。所述圓筒形過濾器可以具有大量的(extensive)間隔開的元件，所述間隔開的元件在圓筒形過濾器的徑向上直線延伸，并將其以均勻間隔圓筒形過濾器的圓周方向布置。還考慮到的是，所述間隔開的元件可以在圓筒形過濾器的軸向上直線延伸。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述催化劑是選自由下列組成的組中的多相超酸催化劑任選通過酸處理活化的沸石、任選通過酸處理活化的片狀硅酸鹽、硫酸鹽摻雜的二氧化鋯、包含施用于氧化性載體上的至少一種催化活性的含氧的鑰和/或鎢化合物或這些化合物的混合物的負(fù)載型催化劑、含有磺酸基團(tuán)的聚合物催化劑，和它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述催化劑是含有磺酸基團(tuán)的聚合物催化劑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚合物催化劑包括全氟磺酸樹脂。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述超酸催化劑在至少一種反應(yīng)物存在下溶脹。在又一個(gè)實(shí)施方案中，要聚合的單體是四氫呋喃(THF)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述要聚合的共聚單體是選自由下列組成的組中的環(huán)氧烷環(huán)氧乙烷、1，2_環(huán)氧丙烷、1，3-環(huán)氧丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷、2，3-環(huán)氧丁烷、1，3-環(huán)氧丁烷和它們的組合。·在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚醚多元醇產(chǎn)物是聚四亞甲基醚乙酸酯(PTMEA)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚醚多元醇產(chǎn)物是包含THF和環(huán)氧烷的共聚物的共聚醚二醇，其中所述環(huán)氧烷選自由下列組成的組環(huán)氧乙烷、I，2-環(huán)氧丙烷、I，3-環(huán)氧丙烷、I，2-環(huán)氧丁烷、2，3-環(huán)氧丁烷、1，3-環(huán)氧丁烷和它們的組合。


圖I是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的工藝流程圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的過濾器。圖3是在垂直方向上的圖2的橫截面視圖。圖4是圖2的過濾器的截面圖的表示，其顯示改變?nèi)苊浀拇呋瘎┱谶^濾。圖5是圖2的過濾器的截面圖的表示，其顯示過濾期間的催化劑聚集。圖6是過濾器的截面圖的表示，其顯示液體流動(dòng)通過過濾器開口。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種用催化劑分離系統(tǒng)生產(chǎn)聚醚多元醇產(chǎn)物的方法，所述催化劑分離系統(tǒng)在低壓差下有效運(yùn)行，不需要頻繁的反沖洗并且容許催化劑細(xì)屑通過以防止堵塞所述系統(tǒng)。將本文中引用的全部專利、專利申請(qǐng)、試驗(yàn)步驟、優(yōu)先權(quán)文獻(xiàn)、論文、出版物、手冊(cè)和其它文獻(xiàn)通過援引而完全加入到這樣一種程度這樣的公開內(nèi)容不與本發(fā)明抵觸并且用于其中這樣的援引是準(zhǔn)許的全部司法權(quán)。術(shù)語(yǔ)“聚合”，如本文中所用，除非另外指出，在它的含義內(nèi)包括術(shù)語(yǔ)“共聚”。術(shù)語(yǔ)“PTMEG”，如本文中所用，除非另外指出，指的是聚(四亞甲基醚二醇)。PTMEG也稱為聚氧化丁二醇。術(shù)語(yǔ)“共聚醚二醇”，如以單數(shù)形式在本文中所用，除非另外指出，指的是四氫呋喃和至少一種其它環(huán)氧烷的共聚物，其也稱為聚氧化亞丁基聚氧化亞烷基二醇。共聚醚二醇的實(shí)例是四氫呋喃和環(huán)氧乙烷的共聚物。該共聚醚二醇也稱為聚(四亞甲基-共-亞乙基醚)二醇。本方法中生產(chǎn)的共聚物在屬性上是無(wú)規(guī)共聚物。術(shù)語(yǔ)“THF”，如本文中所用，除非另外指出，指的是四氫呋喃并且在它的含義之內(nèi)包括能夠與THF共聚的烷基取代的四氫呋喃，例如2-甲基四氫呋喃、3-甲基四氫呋喃和3-乙基四氫呋喃。術(shù)語(yǔ)“環(huán)氧烷”，如本文中所用，除非另外指出，指的是在它的環(huán)氧烷環(huán)中含有兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)碳原子的化合物。環(huán)氧烷可以是未取代的或被以下所取代的例如I至6個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基、或未取代的或被I或2個(gè)碳原子的烷基和/或烷氧基取代或鹵素原子諸如氯或氟取代的芳基。這些化合物的實(shí)例包括環(huán)氧乙烷(EO) ;1，2_環(huán)氧丙烷；1，3-環(huán)氧丙烷；1，2-環(huán)氧丁烷；1，3-環(huán)氧丁烷；2，3_環(huán)氧丁烷；氧化苯乙烯；2，2_雙-氯甲基-1，3-環(huán)氧丙烷；環(huán)氧氯丙烷；全氟烷基環(huán)氧乙烷，例如(1H，IH-全氟戊基)環(huán)氧乙烷；及其組合。
圖I顯示用于形成聚醚多元醇產(chǎn)物的方法的工藝流程圖。入口蒸汽20將包括單體或共聚單體的反應(yīng)物進(jìn)料到連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTR) 10中而將其聚合。為了說明聚合過程，還參見美國(guó)專利號(hào)4，120，903。通過機(jī)械攪動(dòng)將催化劑顆粒103懸浮在反應(yīng)器10內(nèi)。在聚合期間，可能由于催化劑的磨損或浸取而形成催化劑細(xì)屑。在聚合以后，形成包含聚醚多元醇產(chǎn)物、未反應(yīng)的反應(yīng)物、催化劑細(xì)屑和懸浮催化劑的產(chǎn)物流30。產(chǎn)物流流入到在反應(yīng)器10中存在的催化劑分離系統(tǒng)40。如下將更詳細(xì)地描述，催化劑分離系統(tǒng)40將懸浮催化劑103保持在反應(yīng)器10中并且容許包含聚醚多元醇產(chǎn)物、未反應(yīng)的反應(yīng)物和催化劑細(xì)屑的出口流50從反應(yīng)器出口回收。通過容許催化劑細(xì)屑通過，防止跨越催化劑分離系統(tǒng)40的壓力累積。本發(fā)明的這個(gè)特別的特征使催化劑分離系統(tǒng)40能夠在低壓差下起作用，同時(shí)容許反應(yīng)器10以更高生產(chǎn)通過量運(yùn)行。它也消除了對(duì)于過度反沖洗催化劑分離系統(tǒng)40以除去堵塞的需要。圖2-6描述本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中催化劑分離系統(tǒng)40由多個(gè)過濾器100組成。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的此例舉性實(shí)施方案的過濾器100的表示?？梢詫⒍鄠€(gè)過濾器100以平行構(gòu)造放置在反應(yīng)器10中。在圖2中，過濾器100是圓筒形過濾器。然而，考慮到的是，過濾器可以具有任何幾何形狀或者在一些其它實(shí)施方案中，是平面或片型過濾器。圖3顯示圓筒形過濾器100的垂直方向上的圖2的橫截面視圖。如圖2-3中所示，圓筒形過濾器100由多個(gè)間隔開的元件101組成。間隔開的元件101在圓筒形過濾器100的徑向上延伸，并且以均勻間隔圍繞圓筒形過濾器100的圓周方向布置。在另一個(gè)實(shí)施方案中，間隔開的元件也可以在圓筒形過濾器的軸向上直線延伸。如圖2和圖3中所示，間隔開的元件101在三維空間中相互平行并且不交叉。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，間隔開的元件由單個(gè)螺旋元件形成。也如圖2和圖3中所示，在本發(fā)明的一個(gè)例舉性實(shí)施方案中，間隔開的元件101可以是具有楔形橫截面的線材。但是本發(fā)明不局限于該橫截面形狀。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，間隔開的元件101可以具有梯形橫截面、三角形橫截面或半圓形橫截面。圖4和5顯示圖2和圖3的楔形線材的橫截面視圖。圖6顯示由圖4的“A”表示的部分的放大視圖。用于在本文中使用的適合的多相酸催化劑包括，例如但并非限制性地，任選通過酸處理活化的沸石、任選通過酸處理活化的片狀硅酸鹽、硫酸鹽摻雜的二氧化鋯、包含施用到氧化性載體上的至少一種催化活性的含氧的鑰和/或鎢化合物或這些化合物的混合物的負(fù)載型催化劑、含有磺酸基團(tuán)的聚合物催化劑(任選地，有或者沒有羧酸基團(tuán))，及其組合。負(fù)載型催化劑還可以包括雜多酸、雜多酸鹽和雜多酸的混合物，以便催化劑在本文采用的反應(yīng)條件下不可溶。其中，含有磺酸基團(tuán)的適合的聚合物催化劑，任選有或者沒有羧酸基團(tuán)，是其聚合物鏈?zhǔn)撬姆蚁┗蛉纫蚁┖秃谢撬峄鶊F(tuán)前體的全氟烷基乙烯醚(還是有或者沒有羧酸基團(tuán))的共聚物的那些聚合物催化劑，如美國(guó)專利號(hào)4，163，115和 5，118，869中所公開，并且由杜邦公司(E. I. du Pont de Nemours and Company)以商品名Nafion 樹脂催化劑在商業(yè)上提供。這些聚合物催化劑也稱為包含α-氟磺酸的聚合物。在本文中使用的該類型催化劑是全氟磺酸樹脂，即，它包含全氟碳骨架并且側(cè)鏈由式-0-CF2CF(CF3)-0-CF2CF2S03H表示。該類型聚合物公開在美國(guó)專利號(hào)3，282，875中并且可以通過將四氟乙烯(TFE)和全氟化乙烯醚CF2 = CF-0-CF2CF(CF3)-0-CF2CF2S02F、全氟(3，6-二氧雜-4-甲基-7-辛烯磺酰氟)(PDMOF)共聚，接著通過將磺酰氟基團(tuán)水解轉(zhuǎn)化成磺酸鹽基團(tuán)并且根據(jù)需要進(jìn)行離子交換將它們轉(zhuǎn)化成所需的酸性形式而制成。為了說明本文中可用的全氟磺酸樹脂催化劑，還參見美國(guó)專利號(hào)4，139，567。根據(jù)本發(fā)明可以采用的聚合多相催化劑可以作為成形體使用，例如，以珠、圓柱柱壓出物、球、環(huán)、螺旋體或顆粒體的形式。在圖4和5中所示的例舉性實(shí)施方案中，使用由圓柱形壓出物形成的催化劑顆粒103。再次參考圖4和5，顯示了圓柱形催化劑103對(duì)于楔形線材101的相對(duì)尺寸。如將更詳細(xì)地關(guān)于圖6的討論說明，選擇楔形線材101之間的距離以防止催化劑103通過。使用的特定超酸催化劑也可以在至少一種反應(yīng)物存在下溶脹。當(dāng)溶脹時(shí)，催化劑顆粒103保持它們的圓柱形狀并且可以在尺寸上增加它們的初始尺寸二至十倍。典型地，已經(jīng)顯示催化劑顆粒溶脹了它們的初始尺寸的3至5倍。圖4顯示，設(shè)計(jì)過濾器100以便楔形線材101防止干催化劑103a或溶脹的催化劑103b通過。圖5顯示，當(dāng)多個(gè)催化劑顆粒103擁集在過濾器開口時(shí)，過濾器100的楔形線材101的設(shè)計(jì)也防止堵塞。反應(yīng)器10內(nèi)的液體流動(dòng)也用于循環(huán)催化劑顆粒并且進(jìn)一步防止過濾器100的堵塞。現(xiàn)在將更詳細(xì)地討論為了防止跨越催化劑分離系統(tǒng)40的壓力累積的過濾器100的設(shè)計(jì)。如圖6中所示，楔形線材101的對(duì)著圓筒形過濾器100外側(cè)的外表面IOla在垂直方向上具有寬度LI。楔形線材101的對(duì)著圓筒形過濾器100內(nèi)側(cè)的內(nèi)表面IOlb在垂直方向上具有寬度L2。楔形線材101的外表面IOla的寬度LI大于楔形線材101的內(nèi)表面IOlb的寬度L2。參考圖6，因?yàn)樾ㄐ尉€材101的外表面101的寬度LI大于楔形線材101的內(nèi)表面IOlb的寬度L2，所以將篩目S形成為錐形形狀。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，寬度LI可以在O. 5至5. Omm之間，優(yōu)選在I. O至2. Omm之間。寬度L2可以在O. 25至2. 5mm之間，優(yōu)選在O. 5至I. Omm之間。在本發(fā)明的一個(gè)特別的實(shí)施方案中，寬度LI為約I. 194mm并且寬度L2 為 O. 597mm。參考圖6，錐形篩目S的外部開口的距離dl小于錐形篩目S的內(nèi)部開口的距離d2，并且相鄰的楔形線材101的外表面IOla之間的間距dl小于相鄰的楔形線材101的內(nèi)表面IOlb的間距d2。以這樣的方式，錐形篩目S的外部開口具有較小的橫截面面積，并且錐形篩目S的內(nèi)部開口具有最大的橫截面面積，即，錐形篩目S的橫截面面積在從楔形線材101的外表面IOla至楔形線材101的內(nèi)表面IOlb的方向上逐漸擴(kuò)大。如圖6中的箭頭所示，當(dāng)從產(chǎn)物流過濾催化劑顆粒時(shí)，液體從錐形篩目S的具有最小橫截面面積的外部開口到具有最大橫截面面積的內(nèi)部開口的方向上流過錐形篩目S。以該方式，不可能將產(chǎn)物流中包含的小催化劑細(xì)屑收集在篩目S中，并且它可以有效防止過濾器的篩目被篩目中積累的小催化劑細(xì)屑堵塞。在本發(fā)明的一個(gè)例舉性實(shí)施方案中，錐形篩目可以具有錐度K。對(duì)于沒有錐度的標(biāo)準(zhǔn)篩目過濾器設(shè)計(jì)，IOla和IOlb的寬度將由d2 = dl和L2 = LI限定。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案的楔形線材設(shè)計(jì)的情況下，所述寬度由d2 > dl和L2 < LI所限定并且錐度K由dl除以d2所限定。將K值限定在O. I至I的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，該范圍是O. I至O. 5，并且更優(yōu)選等于0.3。在圖6中，!^和!^分別是距離中心點(diǎn)的內(nèi)半徑和外半徑。注意，錐度K是催化劑顆粒 103的小尺寸和由于反應(yīng)器10中反應(yīng)產(chǎn)物分子量變化所預(yù)測(cè)的溶脹程度的函數(shù)。當(dāng)使用圖1-6中所示的過濾器100過濾催化劑顆粒并且防止產(chǎn)物流中包含的催化劑顆粒通過篩目S時(shí)，過濾器100的篩目S的外部開口的橫截面大小dl必須小于催化劑顆粒103的小尺寸。因此，相鄰的楔形線材101的外表面IOla之間的間距大小dl必須小于催化劑顆粒的小尺寸。同時(shí)，為了容許催化劑細(xì)屑平滑通過篩目S，過濾器100的篩目S的外部開口的橫截面大小dl必須大于催化劑細(xì)屑的小尺寸。關(guān)注催化劑細(xì)屑的小尺寸，因?yàn)橐呀?jīng)從催化劑顆粒破裂的催化劑細(xì)屑可以具有與初始圓柱形催化劑顆粒相同的顆粒長(zhǎng)度(大尺寸)。因此，相鄰的楔形線材101的外表面IOla之間的間距大小dl必須大于催化劑細(xì)屑的小尺寸。在本發(fā)明的一個(gè)例舉性實(shí)施方案中，催化劑細(xì)屑的小尺寸可以在O. 01-0. 5mm的范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了有效過濾催化劑顆粒并且容許催化劑細(xì)屑通過，橫截面大小dl可以在O. 01至O. 75mm之間，優(yōu)選O. I至O. 5mm之間。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中，催化劑細(xì)屑的小尺寸小于O. 2mm并且過濾器100的篩目S的外部開口的橫截面大小dl是O. 279mm。在圖1-6中圖解的例舉性實(shí)施方案中，楔形線材101可以由金屬諸如不銹鋼制成。優(yōu)選地，楔形線材101可以包括在聚合反應(yīng)條件下在酸性離子交換樹脂存在下比碳鋼腐蝕得更慢的金屬。然而，本發(fā)明不局限于該實(shí)施方案。還考慮到的是，楔形線材可以由任何其它耐腐蝕材料諸如聚四氟乙烯(PTFE)制成。實(shí)施例I實(shí)施例I說明當(dāng)使用本發(fā)明催化劑分離系統(tǒng)時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)篩目過濾器回收的催化劑細(xì)屑的增加。將來(lái)自INVISTA LaPorte THF裝置的150g濕的使用過的Nafion 樹脂催化劑(如果是干燥，則約46. 5g)裝填到燒瓶中。該催化劑的形式為平均長(zhǎng)度和直徑為約O. 8至I. Omm的對(duì)稱圓柱形粒料。該使用過的催化劑含有經(jīng)過數(shù)月在反應(yīng)中自然累積的細(xì)屑。然后將燒瓶用THF(2682g)裝填，在恒定速率和環(huán)境溫度攪拌并通過過濾器元件抽出。將燒瓶再裝填3次并且每次以相同方式攪拌并通過過濾器元件抽出。在試驗(yàn)I中，過濾器元件是由PTFE篩目織物的三個(gè)500-微米層上的四個(gè)250-微米層組成的4. 4cm2構(gòu)造，所述多層結(jié)構(gòu)對(duì)于在大規(guī)模實(shí)施方案中的反沖洗強(qiáng)度是需要的。將通過所述元件的細(xì)屑收集在沉降器中并且部分收集在最終收集燒瓶中。發(fā)現(xiàn)該細(xì)屑具有在約O. 035至約O. 280mm范圍內(nèi)的小尺寸大小和約O. 150mm的平均小尺寸大小。結(jié)果概述在表I中。表I沖洗回收的細(xì)屑(g)
權(quán)利要求
1.一種用于防止聚醚多元醇反應(yīng)器中跨越催化劑分離的壓カ累積的方法，所述方法包括下列步驟 (a)將包含要聚合形成聚醚多元醇的(I)単體或(2)単體和一種或多種共聚単體的反應(yīng)物進(jìn)料到連續(xù)進(jìn)料反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器具有懸浮在溶液中的催化劑； (b)在催化劑存在下使所述單體或共聚單體反應(yīng)，以形成包含聚醚多元醇產(chǎn)物、未反應(yīng)的反應(yīng)物、催化劑細(xì)屑和懸浮催化劑的產(chǎn)物流； (C)使來(lái)自步驟(b)的所述產(chǎn)物流流入到所述反應(yīng)器內(nèi)的催化劑分離系統(tǒng)中，其中所述催化劑分離系統(tǒng)由多個(gè)過濾器組成，其中每個(gè)過濾器包括由多個(gè)間隔開的元件限定的外表面和內(nèi)表面，其中所述間隔開的元件的外表面面對(duì)所述懸浮催化劑并且比所述間隔開的元件的內(nèi)表面寬，并且其中所述間隔開的元件之間的距離小于最大的80重量％的所述懸浮催化劑的小尺寸；和 (d)從反應(yīng)器出口回收過濾的聚醚多元醇產(chǎn)物、未反應(yīng)的反應(yīng)物和催化劑細(xì)屑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中間隔開的元件之間的距離在最大的80重量％的所述催化劑的小尺寸的10%至60%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述間隔開的元件不交叉。
4.權(quán)利要求I所述的方法，其中所述間隔開的元件由單個(gè)螺旋元件形成。
5.權(quán)利要求4所述的方法，其中所述間隔開的元件是具有楔形橫截面的線材。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述間隔開的元件具有梯形橫截面、三角形橫截面或半圓形橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中選擇所述間隔開的元件之間的距離以容許所述催化劑細(xì)屑通過。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中選擇所述間隔開的元件之間的距離以通過具有小于O. 2mm的小尺寸的催化劑細(xì)屑。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述間隔開的元件包含在聚合反應(yīng)條件下在酸性離子交換樹脂存在下比碳鋼腐蝕得更慢的金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述過濾器是圓筒形過濾器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述間隔開的元件在圓筒形過濾器的徑向上直線延伸，并將其以均勻間隔圍繞圓筒形過濾器的圓周方向布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述間隔開的元件在圓筒形過濾器的軸向上直線延伸，并將其以均勻間隔圍繞圓筒形過濾器的圓周方向布置。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述催化劑是選自由下列組成的組中的多相超酸催化劑任選通過酸處理活化的沸石、任選通過酸處理活化的片狀硅酸鹽、硫酸鹽摻雜的ニ氧化鋯、包含施用于氧化性載體上的至少ー種催化活性的含氧的鑰和/或鎢化合物或這些化合物的混合物的負(fù)載型催化劑、含有磺酸基團(tuán)的聚合物催化劑，和它們的組合。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述催化劑是含有磺酸基團(tuán)的聚合物催化劑。
15.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述聚合物催化劑包括全氟磺酸樹脂。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述超酸催化劑在至少ー種反應(yīng)物存在下溶脹。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述要聚合的単體是四氫呋喃。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述要聚合的共聚單體是選自由下列組成的組中的環(huán)氧烷環(huán)氧こ烷、1，2-環(huán)氧丙烷、1，3-環(huán)氧丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷、2，3-環(huán)氧丁烷、1，3-環(huán)氧丁烷和它們的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述聚醚多元醇產(chǎn)物是聚四亞甲基醚こ酸酷。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述聚醚多元醇產(chǎn)物是包含THF和環(huán)氧烷的共聚物的共聚醚ニ醇，其中所述環(huán)氧烷選自由下列組成的組環(huán)氧こ烷、1，2-環(huán)氧丙烷、1，3-環(huán)氧丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷、2，3-環(huán)氧丁烷、1，3-環(huán)氧丁烷和它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供用于防止聚醚多元醇反應(yīng)器中跨越催化劑分離的壓力累積的方法，所述方法包括下列步驟將包含要聚合形成聚醚多元醇的單體或共聚單體的反應(yīng)物進(jìn)料到連續(xù)進(jìn)料反應(yīng)器中，使產(chǎn)物流流動(dòng)通過反應(yīng)器內(nèi)的催化劑分離系統(tǒng)，其中催化劑分離系統(tǒng)由多個(gè)過濾器組成，其中每個(gè)過濾器包括由多個(gè)間隔開的元件限定的外表面和內(nèi)表面，并且其中所述間隔開的元件之間的距離小于懸浮催化劑的小尺寸，和從反應(yīng)器出口回收過濾的聚醚多元醇產(chǎn)物和催化劑細(xì)屑。
文檔編號(hào)C08G65/20GK102850540SQ201110333759
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者孫群, 格雷格·M·西斯勒, 詹森·C·高斯 申請(qǐng)人:因溫斯特技術(shù)公司