一步法合成聚碳酸酯的连续化(=)制造技术

本发明专利技术是关于光气化－界面缩聚合成聚碳酸酯连续化工艺研究，是“一步法合成聚碳酸酯”发明专利技术（申请号８５１０２７６９）方法的发展．目前发明专利技术的配方和技术原则，将光气的有机溶液及含催化剂和分子量调节剂的双酚碱性水溶液，经混料器入节流混合管式反应器进行连续生产．当ｄω≥３０厘米＋［２］／秒．各节流锐孔处ｄω≥１６０厘米＋［２］／秒（ｄ为管内径，ω为料流线速度），料流停留时间～８０秒时，产物平均分子量３．５万，Ｍｗ／Ｍｎ～１．２４，残留双酚３２０＋－２０ｐｐｍ．本法易于反馈自控．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于光气化～界面缩聚一步合成聚碳酸酯连续化的研究。本专利技术是“一步法合成聚碳酸酯”专利技术(申请日期1985年4月1日)的继承和进一步发展。系采用节流混合管式反应器，来实现聚碳酸酯合成工艺的连续化。按光气化～界面聚聚“二步法”的节流混合管式反应器连续化专利(特公昭48 41，957;特公昭52 22，089)，须预先制备齐聚物的溶液，再使其与含催化剂、分子量调节剂的双酚碱性水溶液进行反应，而物料在反应器中的停留时间尚需半小时以上。而专利(Ger.Pat.2，410，716)中的光气化～界面缩聚“一步法”的节流混合管式反应器连续化，系针对以氯苯作有机溶剂的场合。其反应器需加泵，设部分循环回路，而配料、加料方式也相形复杂，料液在管系内的平均停留时间为5分钟。喷射混合式反应器(Ger.Pat.2，305，144)时～空效率虽极高，可惜工程放大有困难，且单耗偏高;填料塔(或管式)反应器(U.S.Pat.3，133，044;Ger.Pat.2，101，700)则有效容积小、阻力大，或填料材质难以适应技术要求。本专利技术沿用了“一步法合成聚碳酸酯”专利技术(申请日期1985年4月1日)的配方和技术原则，采用节流混合管式反应器以实现聚碳酸酯合成工艺的连续化，全面而充分地体现了原专利技术的各项优点。只需按要求将光气的有机溶液及含有适量催化剂和分子量调节剂的双酚碱性水溶液，按恒定的比例泵入混料器分散混合，而后顶入节流混合管式反应器中，即可实现连续化生产。而物料在反应器内的停留时间仅需～80秒钟即可获得良好结果。由于本专利技术系采用“一步法”不必预制齐聚物，其加料方式及相应设备较“二步法”成倍简化;且时～空效率成三、五十倍地提高;而产物的分子量分布和端基特性也更有保证。本专利技术中反应器的结构，也比前述其它方案更为简单、有效和实用。与采用串联釜式反应器的同类场合相比较，则具有时～空效率更高、反馈自控更及时，以及同等分子量水平的树脂分子量分布更窄等优点;而且它没有转动机械故障的问题;此外，更换产品规格时几乎没有过渡性物料，开车、停车也很简便。节流混合管式反应器系用若干个节流混合元件与管段串联而成。节流混合元件可以是细管段，也可以是锐孔件;本专利技术推荐使用具锥形锐孔的节流元件(或筛板)，因其流体阻力较小。按本专利技术，在节流混合管式反应器之前还加设有混料器，该混料器应具有良好的反混及分散作用，其结构型式并不限于动态的搅拌混合式，也可以是利用流体力学原理节流混合的静态混合式，必要时还可代之以离心泵之类的机械设备。据化学反应工程，当管式反应器的长径比L/D＞100时，实践上可视作理想置换(PFR)型反应器;因而可直接套用按理想混合(CSTR)型间断釜式求定的最佳配方和反应条件(参见“一步法合成聚碳酸酯”专利技术，申请日期1985年4月1日)。尤其当按此进行高分子合成时，有利于在保证单体转化率的同时，使高分子产物的分子量不致偏低，且其分子量分布和端基特性不致恶化。但在液～液界面缩聚之类复相反应的场合，则应注意保证管式反应器各横截面微区段内两相料液配比的恒一性，才能使上述可能性变成现实。为此，在减小两相流量比脉动幅度的前提下，应使两相流径混料器，预行分散之后再输入管式反应器;而在管式反应器中各恰当部位设置合适的节流原件，利用流体力学原理的节流混合效应，以保证两液相的复相分散、均化。按理，复相料流在各节流区应呈湍流态(Re＞4000);而在各非节流管段中，也应越过层流态(Re＞2300)。按Re＝dωρ/μo式中Re为雷诺数，ρ为料液的重度，μ为料液的粘度，对于复相体系而言则主要取决于连续相的粘度。好在本专利技术继承前专利技术，料流可确保呈水包油(O/W)型，即粘度很大(100～3000厘泊)的有机相呈分散相，而作为连续相的水相，其粘度仅约2厘泊，因而有利于增大料流的Re数。这样不仅有利于相际界面的化学反应，也有利于相际传质，并可减小流体阻力。据上式可以看出，对于物性体系已确定的具体场合，节流混合管式反应器的管、孔径d与相应部位料流线速度ω的相乘积dω，可作为反应器流体力学放大的准数。试验的结果表明;沿用前专利技术的配方及技术原则，采用节流合管式反应器，按“一步法”连续地合成聚碳酸酯时，按管区dω≥30厘米2/秒且节流混合区dω≥160厘米2/秒的设备及操作条件，料液流经反应器的时间～80秒钟即可获得理想的结果。此时，反应器的时～空效率约4.5吨/米2·小时。据此，以直径～120毫米、容积～0.4米3的节流混合管式反应器，按“一步法”连续化合成聚碳酸酯其年生产能力，即可达到万吨级规模。将本专利技术的实例与有关
技术介绍
进行比较，更可具体地看出，本专利技术全面而充分地体现了前“一步法”方案的各项优点反应热处理简便、有效;加料方式及设备结构简单;由于节流元件对复相料流的分散、湍动效果好，反应时间比间断釜式更短、时～空效率很高;光气及碱的单耗更低，而所得树脂的分子量分布更窄，且所得树脂分子量的重复性也更好;同时，出料呈水包油(O/W)型，不必酸化破乳即可自行迅即分层得原胶液，而原胶液中悬浮废水相含量＜0.7%，利于进一步地萃流精制。对比测试结果，按本专利技术所得原胶液流涎膜中残余双酚A含量仅320±20PPm，低于Lexan 141(1000～1900PPm);粒料等速升温(5℃/分)热失重1%、2%、3%的对应温度为342、362和376℃，介于Lexan 141与Iupilon C-2000之间;分子量分散性系数Mw/Mn～1.24，低于国内、外同类试样分子量2.73万的树脂成型件的抗张强度670公斤/厘米2、断裂伸长75%、缺口抗冲击强度58公斤·厘米/厘米2、抗压强度780公斤/厘米2、抗弯强度845公斤/厘米2布氏硬度145、体积电阻率1.2×1017欧姆·厘米、表面电阻率2.8×1012欧姆、60～1000赫芝的介电常数、介电损耗依次为2.7～3和7.5～9.2×10-4、击穿电场强度19.5千伏/毫米，其他物性也与同类产品一致。实例有机相-100立升中含光气7.91公斤，保持0℃备用。水相-100立升中含双酚A13.7公斤、氢氧化钠5.64公斤、苯酚0.015摩尔(以1摩尔双酚A计)及适量的亚硫酸氢钠和催化剂。反应器结构参见前文，如附图所示。前端加设的混料器是呈羊头状的具有返混、分散作用的节流混合器;主体为内径8毫米的蛇形管，管长30米;其间按0.5米及1.5、3、5、5、5、5、5米的间距串接以内径1.5毫米的锥形锐孔管件共8个。管系的总容积仅1.5立升，年生产能力却～45吨;时～空效率～4.5吨/米3·小时。合成反应将上项料液按水相及有机相的体积流量比1∶0.80～0.82的配比，以料流线速度0.38～0.39米/秒的操作条件连续地输入反应器中即可连续出料。出料静置可迅速分层、截取得原胶液。若以1.2-二氯乙烷作有机相溶剂;原水相控温23～24℃，则出料温度为37～41℃。试验结果统计如下。 (注相似条件下间断釜式反应的结果为粘均分子量3.47万、标准偏差0.26万;分子量分散性系数～1.35)。＊比较例1.料流速度的影响 表二 ＊比较例2.反应器结构的影响1.在混料器或第一节流元件后相应于停留时间仅5～15秒钟的部位取样检测，双酚的转化率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术是，光气化－界面缩聚“一步法”合成聚碳酸酯的连续化方法。其特征在于，采用“一步法合成聚碳酸酯”专利技术（申请日期１９８５年４月１日）的配方和技术原则，使两种液料通过混料器及节流混合管式反应器，以连续地合成聚碳酸酯。

【技术特征摘要】
1.本发明是，光气化～界面缩聚“一步法”合成聚碳酸酯的连续化方法。其特征在于，采用“一步法合成聚碳酸酯”发明(申请日期1985年4月1日)的配方和技术原则，使两种液料通过混料器及节流混合管式反应器，以连续地合成聚碳酸酯。2.权利要求1中，物料在反应器中的流动符合管径与料流线速度乘积dω在管段区≥30厘米2/秒，在节流混合区≥160厘米2/秒的条件。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：汪锡锋，王一璐，曹正松，史耀琚，
申请(专利权)人：化学工业部晨光化工研究院一分院，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]