一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化系统及净化方法与流程

1.本发明属于高分子聚合物产品的纯化技术领域，尤其涉及一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化系统及净化方法，其目的是为得到高品质的聚芳硫醚树脂产品。


背景技术：

2.聚芳硫醚是一种新型的高性能热塑性树脂，有着优异的电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐热性和阻燃性，已经广泛应用在汽车、电子电器、机械、轨道交通、航空航天及军工等领域，被称为“世界第六大工程塑料”，同时也是八大宇航材料之一，是我国大力支持发展的一种战略新材料，其合成方法受到各国的重视。
3.目前聚芳硫醚的合成方法主要是硫化钠法，即以二卤代苯，硫化钠/硫氢化钠为原料，氯化锂为催化剂，nmp为催化剂在碱性条件下来进行缩合反应；在缩合反应结束后，液态浆料经过分离，固体主要为含低聚物的聚芳硫醚树脂和副产物盐，液体为含催化剂和低聚物的nmp溶液。为了得到更纯净的树脂产品，必须对缩合反应结束后的树脂浆料进行洗涤净化。在传统的聚芳硫醚树脂生产过程中，其所用的方法是在聚合反应结束后的浆料中直接加大量的水，然后进行固液分离。这种处理方式得到的聚芳硫醚树脂纯度低，含盐量高、颜色较差。因此，需要采用更有效的方法得到纯净的聚芳硫醚树脂，这是聚芳硫醚树脂生产的关键。


技术实现要素：

4.本发明提供一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化系统及净化方法，通过采用连续密闭带式过滤器，控制合理的工艺条件，在连续滤带上连续完成过滤、洗涤、吹扫等工序操作；高效分离反应溶剂、低聚物、和催化剂，直接用于缩合反应；洗涤过滤后的树脂，连续进入干燥工序进行干燥；工作效率高、分离效果好，树脂产品纯度高，且成本低，适用于工业化生产。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化系统，包括：
7.第一密闭带式过滤器，其从进料口到出料口倾斜向上设置，所述第一密闭带式过滤器从下到上依次包括过滤段、溶剂洗涤段、氮气吹扫段、剥离段；
8.溶盐调浆罐，其进料口与所述第一密闭带式过滤器的出料口连接，所述溶盐调浆罐内设有搅拌组件；
9.第二密闭带式过滤器，其进料口与所述溶盐调浆罐的出料口连接，且从进料口到出料口倾斜向上设置，所述第二密闭带式过滤器从下到上依次包括过滤段、溶剂洗涤段、剥离段；
10.气体干燥器，其进料口与所述第二密闭带式过滤器的出料口连接。
11.作为上述技术方案的进一步描述：所述第一密闭带式过滤器的进料口设有布料器，聚合物浆料通过高温料浆泵输送到布料器内，从布料器进入第一密闭带式过滤器内。
12.作为上述技术方案的进一步描述：所述第一密闭带式过滤器包括由下到上倾斜设置的滤带，所述第一密闭带式过滤器在溶剂洗涤段处上方设有溶剂喷淋洗涤组件；所述第一密闭带式过滤器在氮气吹扫段处上方设有高压氮气吹气组件；所述第一密闭带式过滤器在剥离段处设有滤带配合的定位刮刀。
13.作为上述技术方案的进一步描述：所述第一密闭带式过滤器分别在过滤段、溶剂洗涤段、氮气吹扫段设有出液管，三个出液管分别连接有滤液暂存罐。
14.作为上述技术方案的进一步描述：所述第二密闭带式过滤器的进料口与溶盐调浆罐的出料口通过管道和高温料浆泵连接。
15.作为上述技术方案的进一步描述：所述第二密闭带式过滤器包括由下到上倾斜设置的滤带，所述第二密闭带式过滤器在溶剂洗涤段处上方设有工艺软水喷淋洗涤组件；所述第二密闭带式过滤器在剥离段处设有滤带配合的定位刮刀。
16.作为上述技术方案的进一步描述：所述第一密闭带式过滤器分别在过滤段、溶剂洗涤段设有出液管，两个出液管分别连接有滤液暂存罐。
17.作为上述技术方案的进一步描述：所述气体干燥器包括沸腾床或气流干燥器。
18.作为上述技术方案的进一步描述：所述气体干燥器的出口端连接有旋风分离器，所述旋风分离器的进气口设有引风机，所述气体干燥器的进气口设有气体过滤加热器。
19.一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化方法，包括如下步骤：
20.(1)在聚芳硫醚树脂合成缩聚反应结束之后，利用高温料浆泵和布料器将一定温度(150～250℃)的聚合物浆料均匀分布在连续运转的第一密闭带式过滤器的滤带上；随着滤带的运动，依次经过过滤段、溶剂洗涤段、氮气吹扫段、剥离段；在过滤段分离的高温滤液溶解有催化剂、助剂、以及活性低聚物，直接循环到缩合反应过程，循环套用；在溶剂洗涤段，利用热溶剂(120～180℃)对滤带上的滤饼进行连续喷淋、洗涤、过滤，除去残留在滤饼上的溶剂和助剂；溶剂洗涤段的滤液部分循环回到缩合反应工序，循环套用，部分去溶剂回收；在氮气吹扫段，利用高纯氮气对滤饼进行吹扫，除去滤饼中残留的溶剂；在剥离段，利用定位刮刀，剥离过滤洗涤的滤饼固体，主要成分为聚芳硫醚树脂和氯化钠；
21.(2)将步骤(1)得到的滤饼固体、以及工艺软水/稀盐水，按照一定的比例连续进入溶盐调浆罐中，在搅拌和控温30～80℃充分搅拌溶解滤饼固体中盐氯化钠；工艺软水或稀盐水中添加低泡性酰胺表面活性剂、或环氧乙烷
‑
环氧丙烷嵌段共聚物非离子表面活性剂，帮助润湿，提高溶盐洗涤的效果；水相中表面活性剂的添加量为10～40克/m3；水相质量为滤饼固体质量的4～7倍；溶盐调浆罐中的温度为30～80℃，物料停留时间为30分钟；
22.(3)维持步骤(2)中溶盐调浆罐中连续均匀搅拌、温度和液位；利用溶盐调浆罐底部的料浆泵连续采出料浆，送至第二密闭带式过滤器上，将料浆均匀分布在连续运转的滤带上；随着滤带前移，依次经过过滤段、工艺软水喷淋洗涤段、剥离段；在过滤段得到的滤液——浓盐水，连续进入浓盐水储槽，送去精制回收氯化钠；在软水喷淋洗涤段的滤液，为含有少量氯化钠的稀盐水，循环到步骤(2)中的溶盐调浆罐中循环使用；剥离后的净化滤饼为精制聚芳硫醚树脂，连续送至树脂干燥工序进行干燥；
23.(4)将步骤(3)中水洗结束后得到的湿树脂连续进入干燥工序，采用沸腾床或气流干燥器进行干燥。沸腾床干燥时树脂干燥温度控制在130～150℃，停留时间为15～40分钟；采用气流干燥时，干燥温度为150～180℃，停留时间为3～10分钟。
24.本发明具有如下有益效果：
25.1、本发明所采用的洗涤溶剂可以除去缩合反应结束后树脂中混合的大部分低聚物和盐，解决了传统树脂洗涤结束后产品纯度低、颜色差的问题。
26.2、本发明方法实现了聚芳硫醚树脂的连续化洗涤与净化，提高了生产效率和设备利用率，有效降低了聚芳硫醚树脂的生产成本。
27.3、本发明所得到的pps树脂产率可达95％，低聚物含量≤3％。
附图说明
28.图1为本发明公开的一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化系统的结构示意图。
29.附图标记：1
‑
布料器；2
‑
溶剂喷淋洗涤组件；3
‑
高压氮气吹气组件；4
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定外刮刀；5
‑
溶盐调浆罐；6
‑
气体干燥器；7
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气体过滤加热器；8
‑
旋风分离器；9
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引风机；10
‑
滤液缓存罐；11
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滤带；12
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高温料浆泵。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.工业上以无水硫化钠、结晶硫化钠或者硫氢化钠、硫氢化钠水溶液为硫源化合物、以对二氯苯、对氯联苯等为含氯单体，在极性非质子溶剂nmp或hmpta中，氯化锂或醋酸钠存在下，进行高温缩聚反应得到聚芳硫醚树脂。该树脂中含有大量的低聚物、无机盐、色素等杂质，严重影响树脂的加工性能、应用性能、电性能，恶化树脂加工使用环境，腐蚀加工应用设备。因此必须要对树脂进行洗涤、精制处理。
32.如图1所示，一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化系统，包括：
33.第一密闭带式过滤器，其从进料口到出料口倾斜向上设置，所述第一密闭带式过滤器从下到上依次包括过滤段、溶剂洗涤段、氮气吹扫段、剥离段；
34.溶盐调浆罐，其进料口与所述第一密闭带式过滤器的出料口连接，所述溶盐调浆罐内设有搅拌组件；
35.第二密闭带式过滤器，其进料口与所述溶盐调浆罐的出料口连接，且从进料口到出料口倾斜向上设置，所述第二密闭带式过滤器从下到上依次包括过滤段、溶剂洗涤段、剥离段；
36.气体干燥器，其进料口与所述第二密闭带式过滤器的出料口连接。
37.在本实施例中，所述第一密闭带式过滤器的进料口设有布料器1，聚合物浆料通过高温料浆泵输送到布料器1内，从布料器1进入第一密闭带式过滤器内。
38.在本实施例中，所述第一密闭带式过滤器包括由下到上倾斜设置的滤带11，所述第一密闭带式过滤器在溶剂洗涤段处上方设有溶剂喷淋洗涤组件2；所述第一密闭带式过滤器在氮气吹扫段处上方设有高压氮气吹气组件3；所述第一密闭带式过滤器在剥离段处设有滤带配合的定位刮刀4。
39.在本实施例中，所述第一密闭带式过滤器分别在过滤段、溶剂洗涤段、氮气吹扫段
设有出液管，三个出液管分别连接有滤液暂存罐10。
40.在本实施例中，所述第二密闭带式过滤器的进料口与溶盐调浆罐的出料口通过管道和高温料浆泵12连接。
41.在本实施例中，所述第二密闭带式过滤器包括由下到上倾斜设置的滤带，所述第二密闭带式过滤器在溶剂洗涤段处上方设有工艺软水喷淋洗涤组件；所述第二密闭带式过滤器在剥离段处设有滤带配合的定位刮刀。
42.在本实施例中，所述第一密闭带式过滤器分别在过滤段、溶剂洗涤段设有出液管，两个出液管分别连接有滤液暂存罐。
43.在本实施例中，所述气体干燥器6包括沸腾床或气流干燥器。
44.在本实施例中，所述气体干燥器6的出口端连接有旋风分离器8，所述旋风分离器8的进气口设有引风机9，所述气体干燥器8的进气口设有气体过滤加热器7。
45.一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化方法，包括如下步骤：
46.(1)在聚芳硫醚树脂合成缩聚反应结束之后，利用高温料浆泵和布料器1将一定温度(150～250℃)的聚合物浆料均匀分布在连续运转的第一密闭带式过滤器的滤带上；随着滤带的运动，依次经过过滤段、溶剂洗涤段、氮气吹扫段、剥离段；在过滤段分离的高温滤液溶解有催化剂、助剂、以及活性低聚物，直接循环到缩合反应过程，循环套用；在溶剂洗涤段，利用热溶剂(120～180℃)对滤带上的滤饼进行连续喷淋、洗涤、过滤，除去残留在滤饼上的溶剂和助剂；溶剂洗涤段的滤液部分循环回到缩合反应工序，循环套用，部分去溶剂回收；在氮气吹扫段，利用高纯氮气对滤饼进行吹扫，除去滤饼中残留的溶剂；在剥离段，利用定位刮刀4，剥离过滤洗涤的滤饼固体，主要成分为聚芳硫醚树脂和氯化钠；
47.(2)将步骤(1)得到的滤饼固体、以及工艺软水/稀盐水，按照一定的比例连续进入溶盐调浆罐中，在搅拌和控温30～80℃充分搅拌溶解滤饼固体中盐氯化钠；工艺软水或稀盐水中添加低泡性酰胺表面活性剂、或环氧乙烷
‑
环氧丙烷嵌段共聚物非离子表面活性剂，帮助润湿，提高溶盐洗涤的效果；水相中表面活性剂的添加量为10～40克/m3；水相质量为滤饼固体质量的4～7倍；溶盐调浆罐中的温度为30～80℃，物料停留时间为30分钟；
48.(3)维持步骤(2)中溶盐调浆罐中连续均匀搅拌、温度和液位；利用溶盐调浆罐底部的料浆泵连续采出料浆，送至第二密闭带式过滤器上，将料浆均匀分布在连续运转的滤带上；随着滤带前移，依次经过过滤段、工艺软水喷淋洗涤段、剥离段；在过滤段得到的滤液——浓盐水，连续进入浓盐水储槽，送去精制回收氯化钠；在软水喷淋洗涤段的滤液，为含有少量氯化钠的稀盐水，循环到步骤(2)中的溶盐调浆罐中循环使用；剥离后的净化滤饼为精制聚芳硫醚树脂，连续送至树脂干燥工序进行干燥；
49.(4)将步骤(3)中水洗结束后得到的湿树脂连续进入干燥工序，采用沸腾床或气流干燥器进行干燥。沸腾床干燥时树脂干燥温度控制在130～150℃，停留时间为15～40分钟；采用气流干燥时，干燥温度为150～180℃，停留时间为3～10分钟。
50.实施例1
51.一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化技术，包括以下步骤：
52.向缩合反应釜中加入硫化钠、硫氢化钠或硫氢化钠水溶液，二卤代芳烃、氢氧化钠、溶剂nmp或hmpta、氯化锂或醋酸钠，控制温度在150～280℃进行高温缩聚反应，得到聚芳硫醚树脂料浆；
53.(1)在聚苯硫醚树脂缩聚反应结束后，当温度下降至150℃时，利用高温料浆泵和布料将所述聚芳硫醚树脂料浆输送至连续运转的第一密闭带式过滤器上，首先在第一密闭带式过滤器上进行固液分离，分离得到的液体进入高温滤液贮槽罐(即滤液暂存罐1)，固体树脂继续运输至皮带的溶剂洗涤段，用20wt％的120℃的热溶剂对固体进行连续喷淋洗涤过滤，过滤的液体进入溶剂贮槽罐(即滤液暂存罐2)，固体继续运输至氮气吹扫段，用恒定流量的高纯氮气对滤饼进行吹扫，吹扫后的液体进入滤液暂存罐3。
54.(2)步骤(1)中吹扫得到的滤饼用定位刮刀连续送至溶盐调浆罐中，同时进料口加入5倍质量的软水，软水中加有0.002wt％的酰胺表面活性剂，调浆罐中液位恒定，温度维持在85～90℃左右，物料停留时间为30min。
55.(3)步骤(2)中水洗调浆后的料浆经过罐底采出，连续送至密闭带式过滤器上，首先经过固液分离，液体进入浓盐水贮槽罐回收工业副产盐，固体继续运输至工艺软水喷淋段，采用20wt％的软水对固体进行高速喷淋，喷淋段的滤液进入稀盐水贮槽罐，作为下一批次水洗调浆的溶剂循环利用，滤饼继续运输至剥离段。
56.(4)步骤(3)中得到的滤饼即为精制聚苯硫醚湿树脂，通过刮刀送至沸腾床干燥器，干燥器中的温度维持在140～150℃，停留时间为15～20分钟。由此便得到了精制的聚苯硫醚树脂产品，经测定该聚合物分子量在41000～45000之间，灰分含量为1.09
‰
。
57.实施例2
58.一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化技术，包括以下步骤：
59.(1)在聚苯硫醚树脂缩聚反应结束后，当温度下降至200℃时，利用高温料浆泵和布料将树脂料浆输送至连续运转的带式过滤器上，首先在带式过滤器上进行固液分离，分离得到的液体进入高温滤液贮槽罐，固体树脂继续运输至皮带的溶剂洗涤段，用18wt％的150℃的热溶剂对固体进行连续喷淋洗涤过滤，过滤的液体进入溶剂贮槽罐，固体继续运输至氮气吹扫段，用恒定流量的高纯氮气对滤饼进行吹扫。
60.(2)步骤(1)中吹扫得到的滤饼用定位刮刀连续送至溶盐调浆罐中，同时进料口加入6倍质量的稀盐水，软水中加有0.003wt％的环氧乙烷
‑
环氧丙烷嵌段共聚物非离子表面活性剂，调浆罐中液位恒定，温度维持在85～90℃左右，物料停留时间为30min。
61.(3)步骤(2)中水洗调浆后的料浆经过罐底采出，连续送至密闭带式过滤器上，首先经过固液分离，液体进入浓盐水贮槽罐回收工业副产盐，固体继续运输至工艺软水喷淋段，采用18wt％的软水对固体进行高速喷淋，喷淋段的滤液进入稀盐水贮槽罐，作为下一批次水洗调浆的溶剂循环利用，滤饼继续运输至剥离段。
62.(4)步骤(3)中得到的滤饼即为精制聚苯硫醚湿树脂，通过刮刀送至气流干燥器，干燥温度为160～170℃，停留时间为5～10分钟。由此便得到了精制的聚苯硫醚树脂产品，经测定该聚合物分子量在39000～43000之间，灰分含量为1.11
‰
。
63.实施例3
64.一种聚芳硫醚树脂的连续洗涤净化技术，包括以下步骤：
65.(1)在聚苯硫醚树脂缩聚反应结束后，当温度下降至250℃时，利用高温料浆泵和布料将树脂料浆输送至连续运转的带式过滤器上，首先在带式过滤器上进行固液分离，分离得到的液体进入高温滤液贮槽罐，固体树脂继续运输至皮带的溶剂洗涤段，用15wt％的180℃的热溶剂对固体进行连续喷淋洗涤过滤，过滤的液体进入溶剂贮槽罐，固体继续运输
至氮气吹扫段，用恒定流量的高纯氮气对滤饼进行吹扫。
66.(2)步骤(1)中吹扫得到的滤饼用定位刮刀连续送至溶盐调浆罐中，同时进料口加入7倍质量的软水，软水中加有0.004wt％的酰胺表面活性剂，调浆罐中液位恒定，温度维持在85～90℃左右，物料停留时间为30min。
67.(3)步骤(2)中水洗调浆后的料浆经过罐底采出，连续送至密闭带式过滤器上，首先经过固液分离，液体进入浓盐水贮槽罐(即滤液暂存罐4)回收工业副产盐，固体继续运输至工艺软水喷淋段，采用15wt％的软水对固体进行高速喷淋，喷淋段的滤液进入稀盐水贮槽罐(即滤液暂存罐5)，作为下一批次水洗调浆的溶剂循环利用，滤饼继续运输至剥离段。
68.(4)步骤(3)中得到的滤饼即为精制聚苯硫醚湿树脂，通过刮刀送至沸腾床干燥器，干燥器中的温度维持在130～140℃，停留时间为25～30分钟。由此便得到了精制的聚苯硫醚树脂产品，经测定该聚合物分子量在43000～47000之间，灰分含量为1.05％。
69.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。