从包含未反应单体的混合物溶液中分离未反应单体的方法技术

本发明专利技术涉及一种未反应单体的节能分离方法，以及能够进行该分离方法的分离系统，通过所述分离方法，可以容易地从包含未反应单体的混合物溶液中回收未反应单体。

Method of separation of unreacted monomers from a mixture solution containing unreacted monomers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从包含未反应单体的混合物溶液中分离未反应单体的方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2017年12月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0181830的权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。
本专利技术涉及一种分离未反应单体的节能方法，以及进行该节能方法的分离系统，通过所述节能方法，可以容易地从包含未反应单体的混合物溶液中分离和回收未反应单体。
技术介绍
聚丙烯腈(下文中，将称为PAN)类纤维具有优异的耐化学性和耐候性，并且应用于诸如过滤器的工业材料中。PAN类纤维由于腈基的高极性以及由此产生的偶极子之间的键合机理和交联机理而具有高熔点，并且广泛用作碳纤维的前体。PAN类纤维通过使包含丙烯腈作为主要组分的单体原料聚合，将由此得到的聚合物溶解在非质子极性溶剂中来制备聚合物溶液，在含有水性凝结液的凝结浴中纺丝聚合物溶液，并且必要时洗涤来制备。在这种情况下，未参与反应的未反应单体被排出并且与凝结浴中的非质子极性溶剂和水性凝结液混合并残留。未反应单体是原料的损失并且成为增加制造成本的因素。在丢弃未反应单体的情况下，也会产生费用并且经济可行性会降低。因此，为了提高制备工艺中PAN类纤维的经济可行性，需要建立用于回收和重复利用未反应单体的技术。因此，在PAN类纤维的制备方法中，正在研究用于回收和重复利用未反应单体的方法。例如，日本特许公开专利No.2000-044606A提出了一种在纺丝之前从聚合溶液中蒸发未反应单体的回收方法，日本特许公开专利No.2000-336115A提出了一种在不分离的情况下直接重复利用包含回收的未反应单体的废液作为原料的方法。然而，在纺丝之前从聚合物溶液蒸发和回收未反应单体的情况下，难以完全回收未反应单体，并且在不分离的情况下重复利用包含回收的未反应单体的废液作为原料的情况下，会存在大量杂质，因此，由此制备的PAN类纤维的质量会劣化。另外，废液中的水性凝结液与未反应单体形成共沸物，并且难以通过简单蒸馏分离每种纯组分。因此，为了确保PAN类纤维的制备工艺的经济可行性，需要开发一种在不消耗过多的能量的情况下，容易地从PAN类纤维制备工艺中产生的废液中分离和回收未反应单体作为纯组分的方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面是解决现有技术的局限性并且提供一种分离未反应单体的节能方法，通过该节能方法，可以容易地从包含未反应单体例如丙烯腈的混合物溶液，例如，在聚丙烯腈类纤维的制备工艺中产生的废液中分离和回收未反应单体。本专利技术的另一方面是提供一种能够进行未反应单体的分离方法的分离系统。技术方案为了解决上述任务，提供一种未反应单体的分离方法，包括：将包含未反应单体、非质子极性溶剂和水的混合物溶液注入第一蒸馏塔中，从塔顶回收包含所述未反应单体和第一水馏分的第一馏分，并且从塔底回收包含所述非质子极性溶剂和第二水馏分的第二馏分的步骤(步骤1)；和将所述第一馏分注入第二蒸馏塔中，从塔顶回收富集水的馏分，并且从塔底回收富集未反应单体的馏分的步骤(步骤2)，其中，在所述富集未反应单体的馏分的至少一部分与所述第一馏分的至少一部分之间进行热交换。此外，本专利技术提供一种未反应单体的分离系统，包括：第一蒸馏塔，用于从包含含有丙烯腈的未反应单体、非质子极性溶剂和水的混合物溶液中分离包含未反应单体和第一水馏分的第一馏分和包含非质子极性溶剂和第二水馏分的第二馏分；第二蒸馏塔，用于从所述第一馏分中分离富集水的馏分和富集未反应单体的馏分；和热交换器，设置在所述第一蒸馏塔的塔顶和所述第二蒸馏塔的塔底之间，其中，所述热交换器通过第一馏分循环管线与所述第一蒸馏塔的所述塔顶连接，并且通过富集未反应单体的馏分回收管线与所述第二蒸馏塔的塔底连接。有益效果通过根据本专利技术的未反应单体的分离方法，可以从包含未反应单体的混合物溶液，例如，在聚丙烯腈类纤维的制备工艺中产生的废液中回收非混合物态的纯态的未反应单体，并且通过从第一蒸馏塔的塔顶回收的第一馏分的至少一部分与从第二蒸馏塔的塔底回收的富集未反应单体的馏分的至少一部分之间的热交换，第一馏分的至少一部分冷凝并且容易回流，并且通过利用由此产生的蒸汽作为第二蒸馏塔的热源，可以降低冷凝器和再沸器使用的卡路里并且可以提高工艺效率。附图说明说明书所附的以下附图通过实施例描述本专利技术的优选实施例，并且与下面给出的本专利技术的详细描述一起用于进一步理解本专利技术的技术构思，因此本专利技术不应该仅以这些附图中的事项来理解。图1示意性地示出了根据本专利技术的一个实施方案的从包含未反应单体、非质子极性溶剂和水的混合物溶液中分离和回收未反应单体的分离系统；图2示意性地示出了根据本公开的比较例的从包含未反应单体、非质子极性溶剂和水的混合物溶液中分离和回收未反应单体的分离系统。[附图标记说明]10,100：分离系统21,41：第一蒸馏塔22,42：第二蒸馏塔11,31：供应管线12,32：第一馏分流动管线13,33：第二馏分流动管线14,34：富集水的馏分循环管线15,35：富集未反应单体的馏分回收管线50：热交换器51：第一馏分循环管线52：蒸汽引入管线具体实施方式在下文中，将更详细地说明本专利技术以能够理解本专利技术。说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应该理解为在常用词典中定义的含义。基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最佳地描述本专利技术的原则，词语或术语应该被理解为具有与其在本专利技术的技术构思中的含义一致的含义。本专利技术中使用的术语“馏分”表示某种物质被分成许多组。例如，第一水馏分和第二水馏分表示水量被分成两组，一组是第一水馏分，另一组是第二水馏分。本专利技术中使用的术语“富集……的馏分”表示在由各种组分构成的馏分或混合物中相对于其它组分以高比例包含特定组分的馏分。例如，第一富集水的馏分表示在构成该馏分的组分中相对于其它组分以高比例包含水的馏分。在本专利技术中使用的术语“共沸物”表示其中气体组成和液体组成相同的混合物。通常，在蒸馏包含两种或更多种组分的混合物溶液的情况下，组成可以根据其沸腾而改变，由此，可以分离两种组分。相反，共沸物在恒定温度下沸腾而不改变组成，并且气体和液体的组成变得相同，因此，组分不可以通过简单蒸馏来分离。本专利技术提供一种未反应单体的分离方法，用于从包含未反应单体例如丙烯腈和可以与其形成共沸物的水的混合物溶液，具体地，在聚丙烯腈类纤维的制备工艺中产生的废液中回收和重复利用非混合物态的纯态的未反应单体，通过该方法，容易分离未反应单体并且节省能量。通常，聚丙烯腈类纤维通过使包含丙烯腈作为主要组分的单体原料聚合，将由此得到的聚合物溶解在非质子极性溶剂中以制备聚合物溶液，将由此制备的聚合物溶液经纺丝喷嘴排放到含有水的凝结浴中，并且用溶剂和非溶剂的扩散过程处理已经纺丝到凝结浴中的聚合物溶液来使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种未反应单体的分离方法，该分离方法包括：/n1)将包含未反应单体、非质子极性溶剂和水的混合物溶液注入第一蒸馏塔中，从塔顶回收包含所述未反应单体和第一水馏分的第一馏分，并且从塔底回收包含所述非质子极性溶剂和第二水馏分的第二馏分；和/n2)将所述第一馏分注入第二蒸馏塔中，从塔顶回收富集水的馏分，并且从塔底回收富集未反应单体的馏分，/n其中，在所述富集未反应单体的馏分的至少一部分与所述第一馏分的至少一部分之间进行热交换。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171228 KR 10-2017-01818301.一种未反应单体的分离方法，该分离方法包括：
1)将包含未反应单体、非质子极性溶剂和水的混合物溶液注入第一蒸馏塔中，从塔顶回收包含所述未反应单体和第一水馏分的第一馏分，并且从塔底回收包含所述非质子极性溶剂和第二水馏分的第二馏分；和
2)将所述第一馏分注入第二蒸馏塔中，从塔顶回收富集水的馏分，并且从塔底回收富集未反应单体的馏分，
其中，在所述富集未反应单体的馏分的至少一部分与所述第一馏分的至少一部分之间进行热交换。


2.根据权利要求1所述的未反应单体的分离方法，其中，所述热交换通过所述富集未反应单体的馏分的所述至少一部分与所述第一馏分的所述至少一部分之间的温度差进行。


3.根据权利要求1所述的未反应单体的分离方法，其中，在进行所述热交换之前，相对于所述富集未反应单体的馏分的所述至少一部分，所述第一馏分的所述至少一部分具有高10℃至20℃的温度。


4.根据权利要求1所述的未反应单体的分离方法，其中，在进行所述热交换之后，所述第一馏分的所述至少一部分冷凝并且再引入到所述第一蒸馏塔的所述塔顶中。


5.根据权利要求1所述的未反应单体的分离方法，其中，在进行所述热交换之后，所述富集未反应单体的馏分的所述至少一部分与所述富集未反应单体的馏分一起被回收。


6.根据权利要求1所述的未反应单体的分离方法，其中，通过所述热交换产生的蒸汽用作所述第二蒸馏塔的热源。


7.根据权利要求1所述的未反应单体的分离方法，其中，所述未反应单体包含70重量％以上的丙烯腈。


8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李在益，俞成镇，李政锡，金美冏，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR