Способ генерирования газовой фазы в процессе межфазной поликонденсации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ достатками, (21} 2715193/05 (22) 08.01.79 (46) 15.11.92. Бюл. ¹ 42 (71) Калининский политехнический институт (72) В.А.Никифоров и С.А.Жижилев (53) 66.071.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 345175, кл. С 08 6 69/28, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 2392248/05, кл. В Oi J 7/00.

Изобретение относится к области химической технологии полимерных материалов, . а более конкретно к технологии синтетических гетероцепных полимеров с ароматическими ядрами в цепи методом неравновесной поликанденсации на границе раздела жидкость-газ, и может быть использовано в производстве пластических масс, синтетической бумаги, фильтровальных элементов, Известны способы генерирования газовой фазы для процессов межфазной поликонденсации, основанные на насыщении барботирующего через жидкий маномер инертного газа или воздуха, а также путем частичного испарения из раствора маномера в поверхностном теплаобменнике летучего растворителя, Эти способы не обеспечивают полный перевод ароматического маномера в парагазовое состояние, создание пенных гидродинамических режимов в реакционной зоне, отличаются низкой производительностью и относительно низким молекулярным весом полимера, „„ЫЛ,, 774О38 А1 (я)5 B 05 В 17/00 С 08 6 69/28, 63/78 (54)(57) СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В ПРОЦЕССЕ МЕЖФАЗНОЙ

ПОЛ И КО НДEH САЦИ И, вкл ючающий смешение ацилирующего ароматического мономера с воздухам, нагретым выше температуры плавления мономера в зжекционной фарсунке с образованием азрозоля,отличающийся тем,что,сцелью интенсификации процесса и исключения вредных выбросов в атмосферу, манамер подают в зжекционную фарсунку в состоянии перегретого расплава.

Для генерирования га"îâîé фазы,,содержащей высококипящий ароматический маномер, применяют способ, включающий смешение раствора маномера в легколетучем растворителе с воздухом в зжекционнай форсунке с образованием аэрозоля, При этом воздух перед подачей в форсунку подогревают до температуры, превышающей температуру плавления маномера, а раствор маномеоа подается в сопла фарсунки пад давлением не ниже давления воздуха.

Азрозально-воздушный поток направляется B испаритель, где происходят фазовые превращения мономера и полное испарение растворителя. Образующаяся пара-воздушная смесь через перфорации решетки поступает в реакционную зону, где в пенном режиме образуется полимер. Реакцианнэя смесь разделяется в соарникесепараторе . Водная суспензия полимера подвергается фильтрации, отмывке и отжиму. Пары и газы через центробежный пеногаситель выбрасываются в атмосферу.

Известный способ обладает двумя не774038

Во-первых, на испарение летучего растворителя расходуется значительное количество энергии, что удорожает технологический процесс как по капитальным затратам, так и по эксплуатационным расходам.

Во-вторых, выходящая из реакторного агрегата пара-газовая смесь содержит пары растворителя; что с точки зрения охраны окружающей среды и снижения расходного показателя по реагенту вызывает необходимость создавать сложные установки очистки отходящих газов, Цель изобретения — интенсификация процесса генерирования газовой фазы, при котором исключаются в процессе межфазной поликонденсации затраты энергии на испарение и конденсацию органического растворителя, и также исключение вредных выбросов в атмосферу, Поставленная цель достигается заменой раствора ацилирующего мономера расплавом мономера. Чешуированный мономер загружается методом шлюзования в цилиндрический плавитель, снабженный паровой рубашкой, где плавится и перегревается. Под давлением предварительно нагретого воздуха перегретый расплав через обогреваемый ротаметр и вентиль точной регулировки подается в сопло эжекционной форсунки. Выходящий из кольцевого пространства форсунки воздух с температурой, превыщающей температуру плавления ацилирующего мономера, диспергирует расплавленный факел форсунки, превращая его в туманообразный аэрозоль. Последний за счет внешнего и внутреннего теплообмена в испарителе полностью превращается в перегретую паровоздушную смесь, причем в связи с отсутствием в исходном аэрозоле растворителя минуется стадия образования пыли, исключается вероятность осаждения ее на поверхности форсуночного диффузора и испарителя, Паро-воздушная смесь через перфорацию решетки входит в реакционную зону, где при контакте с жидкой фазой в высокотурбулизованном потоке протекает мгновенная или быстрая реакция поликонденсации с образованием высокодисперсной трехфазной реакционной смеси, обращенный поток которой сепарируется в выносном сборнике — сепараторе. Отходящие из сепаратора через полый вал центробежного пеногасителя воздух и водяные пары не содержат органический растворитель, в связи с чем отходящие газы после конденсации водяных паров выбрасываются в атмосферу, минуя стадию угольной адсорбции и эахолаживания при минусовых

35 температурах. Водная суспензия направляется на выделение полимера, Способ поясняется примерами экспериментов, выполненным в пенном реакторном агрегате диаметром 50 мм, Пример 1. Синтез полиамида полигексаметилентерефталамида.

Расплав хлорангидрида со скоростью

8,1 кг/ч из цилиндрического плавителя подается под давлением предварительно нагретого воздуха через обогреваемый ротаметр и вентиль точной регулировки в сопло эжекционной форсунки. Расход воздуха 56,5 м /ч. Паро-воздушная смесь с конз центрацией хлорангидрида 0,7 моль/м и с температурой 190 C через перфорацию решетки входит в реакционную зону, где при контакте с жидкой фазой в высокотурбулизованном потоке протекает мгновенная реакция поликонденсации с образованием высокодисперсной трехфазной реакционной смеси, обращенный поток которой сепарируется в выносном сборнике-сепараторе.

Расход жидкой фазы 594 л/ч, состав жидкой фазы: водный раствор гексаметилендиамина с концентрацией 0,1 моль/л и едкого натра с концентрацией 0,2 моль/л; малярное соотношение диамино:хлорангидрид равно 1,5;1. Температура жидкой фазы на входе в реактор 99-102 С. Давление в реакторном агрегате 1 ати, Получен продукт в виде длинноволокнистых полимерных связующих (фибридов) с выходом по хлорангидриду 96%, удельной вязкостью 0.47, водоотливным числом (степень помола) 96

LU— - P.

П р и и е р 2. Синтез полиметафениленизофталамида (фенилона), Способ осуществляют аналогично примеру 1. Технологические параметры процесса:расход расплава хлорангидрида с температурой 120 С. 7,5 кг/ч, расход воздуха 52,5 м /м, концентрация хлорангидрида в газовой фазе 0,7 моль/м, температура газовой фазы на входе в реакционную зону

190 С, расходжидкой фазы(водный раствор м-фенилендиамина и едкого натра) 550 л/ч, молярное соотношение диамин:хлорангидрид1,5:1, температура жидкой фазы на входе в реактор 99"С, давление в реакторном агрегате 1 ати. Получен полимер в виде мелкодисперсного белого порошка с удельной вязкостью 0,11(олигомер) и выходом по хлорангидриду 55%.

Пример 3, Синтез полиарилата.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, Технологические параметры: расход расплава хлорангидрида изофталевой кислоты 8 кг/ч, расход воздуха 56,5 м /ч, конз

774038

Составитель

Редактор О.Филиппова Техред М.Ыоргентал Корректор (;,Ïàòðóøåâà

Заказ 547 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

0,7 мольlм, температура газовой фазы на з входе в реакционную зону 200 С, расход жидкой фазы (водный раствор дифенилолпропана и едкого натра) 791 л/ч, малярное соотношение диан;хлорангидрид = 2:1, температура жидкой фазы на выходе в реактор

80 С. Получен продукт - мелкодисперсный серый порошок с удельной вязкостью 0,17, выход полимера 70 .

Пример 4. Синтез полиамида поли гексаметилен изофталамида. Способ осуществляется аналогично примеру 1.

Технологические параметры;расход расплава хлорангидрида 8 кг/ч, температура расплава 130 С, .расход воздуха 56,5 м /ч, концентрация ХАИК в газовой фазе 0,7 моль/м, температура газовой фазы под решеткой 190 С, расход жидкой фазы (водный раствор гексаметилендиамина и едкого натра), 593 л/ч, молярное соотношение диамин:хлорангидрид равно 1,5:1, температура жидкой фазы на входе в реактор 99 С, давление в реакторе 1 ати. Полученный продукт — лапшевидные крупные эластичные части5 цы с удельной вязкостью 0.33, водоотливным числом 0 (гидрофобны). Выход продукта 99,9 .

Предложенный способ позволяет орга10 низовать непрерывное производство термостойких арилсодержащих полимеров в пенном режиме без применения органического растворителя, снизить эксплуатационные и капитальные затраты, обеспечить

15 надежную охрану окружающей среды.

Промышленное применение предложенного способа позволит удешевить осваиваемое производство фибридов полиамида, .порошкообразных олигоарила20 тов, олигомеров фенилена;