一种从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的方法及其系统

摘要

本发明提供了一种从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的方法，其包括如下步骤：先将聚苯醚反应混合物经初步沉降分离；分离后，上层物料进入电脱水罐进行铜离子脱除处理，下层物料与所述电脱水罐处理后的物质混合进行后续处理。本发明还提供了聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的系统。本发明的从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的方法，能够有效降低进入过滤机的聚苯醚反应混合物中铜离子的含量，将聚苯醚产品中杂质铜的含量至3ppm以下，从而提高聚苯醚产品纯度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除铜离子的方法，具体地说，涉及一种通过电脱水从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的方法及其系统。

背景技术

聚苯醚是由2，6-二甲基苯酚在催化剂的作用下发生氧化偶合反应而得到的。其生产工艺步骤主要包括合成单体、聚合、封端、分离、改性、造粒等。

典型的间歇式聚苯醚聚合工艺是：首先将催化剂(铜胺络合物的甲醇溶液)投入聚合反应釜，然后在搅拌条件下，将2，6-二甲基苯酚与甲苯、甲醇混合溶剂混合后间歇或连续加入到聚合反应釜中，并通入氧气，在反应温度20-40℃下进行聚合反应。随着反应的进行，反应体系中达到一定分子量的聚苯醚颗粒逐渐析出。聚合反应结束后，将全部反应混合物转入熟化釜。在熟化釜继续反应一段时间后，加入封端剂进行封端反应。完成封端反应后，转入过滤机进行过滤、然后经过洗涤、干燥得到聚苯醚产品。

由于催化剂体系为铜-胺络合物体系，因此铜离子作为杂质不可避免的遗留在聚苯醚产品中。但是聚苯醚产品中残留的铜含量是聚苯醚产品的一项重要指标，一般要求为小于5-10ppm。为了降低铜含量，一般采用在反应混合物中加入乙二胺四乙酸及其盐类等螯合剂的办法(US 4071500)。但是采用螯合剂除铜效果难以保证。

由熟化釜来的聚苯醚反应混合物中的水含量为1-5％(wt)，铜离子含量为50-500ppm。

在感应电场的作用下，水分子会保持电荷，其主要作用是偶极聚结。在直流电场中，水分子和金属离子由于电泳聚结作用容易形成较大的微滴，聚结的微滴靠重力作用通过沉降分离的方法去除。因此，通过电脱水技术，脱除聚苯醚混合物中的水分子和金属离子在理论上是可行的。

发明内容

本发明的目的是提供一种从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的方法，该方法能够有效降低聚苯醚产品中杂质铜的含量至3ppm以下，从而提高聚苯醚产品纯度。

本发明的另一目的是提供一种聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的系统，该系统能够有效降低聚苯醚产品中杂质铜的含量至3ppm以下，从而提高聚苯醚产品纯度。

为了实现本发明目的，本发明提供一种从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的方法，其包括如下步骤：

1)先将聚苯醚反应混合物进行初步沉降分离；

2)分离后的上层物料进入电脱水罐进行铜离子脱除处理；

3)分离后的下层物料与所述电脱水罐处理后的物料混合，进行进一步的后续处理。

其中，本发明所处理的是由熟化釜来的聚苯醚反应混合物(物流1)，该反应混合物的主要组成为铜-胺络合物、甲苯、甲醇、少量水以及聚合低聚物。所述聚苯醚反应混合物的水含量为1-5％(wt)，铜含量为50-500ppm。

所述初步沉降分离在初滤罐中进行，所述初滤罐采用立式罐，分离方式采用旋液分离和重力沉降相结合的方式。其底部以锥状为佳。

聚苯醚反应混合物一般由初滤罐中部位置进入，聚苯醚反应混合物采取水平截面圆周的切线方向进入效果为佳，这样能形成较佳的旋转水流的效果，从而保证聚苯醚颗粒与溶剂的分离效率。

初滤罐的容积应保证熟化釜来的聚苯醚反应混合物(物流1)的停留时间不小于10秒，其目的是保证分离效果。但是停留时间过大，则不能保证分离后的下层物料(物流3)的流动顺畅。聚苯醚反应混合物在初滤罐内的停留时间优选15-20秒。

步骤2)中分离获得的上层物料一般为聚苯醚反应混合物中的大部分溶剂(物流2)，下层物料为小部分溶剂与聚苯醚颗粒(物流3)。

为了保证后一步电脱水罐脱除铜离子过程对于聚苯醚产品铜含量的效果，上层物料(物流2)占聚苯醚反应混合物(物流1)的比例不能过小。但比例过大则导致物流2携带较多聚苯醚颗粒而流动不畅。上层物料(物流2)占聚苯醚反应混合物(物流1)的比例一般应在50-70％，优选60-65％。

所述电脱水罐中设置高压电场，初滤罐中分离后的上层物料中所含水分在电场作用下经偶极聚结和电泳聚结作用脱除至要求含量，从而实现脱除铜离子的目的。

聚苯醚反应混合物(物流1)中水含量仅为1-5％，因此适于采用直流电脱水罐。电脱水罐一般采用卧式罐。在电脱水罐内设置上下两层极板。上层为正极，下层为负极。极板采用栅栏板型式。

物流2从卧式电脱水罐一端中部进入，经过两层极板之间，在电场作用下，物流2中的铜-胺络合物发生解离，铜离子带正电，在电场作用下，铜离子和带正电的水分子将向负极移动，在移动过程中相互碰撞，形成较大的微滴，从而加速沉降分离，亦即发生电泳聚结。电场感应也会使不带电的水分子形成诱导偶极，从而在运动过程中发生偶极聚结。

在直流电场中，电泳聚结占主导地位。电脱水罐的有效容积按照物流2流量的90-120秒停留时间计算。电脱水罐中电场电位梯度为1-1.5千伏/厘米。在此条件下可使带电离子和水分子微滴沉降到电脱水罐的底部，在电脱水罐的底部形成铜离子高浓区，同时也是水相区。这一部分铜离子高浓水由电脱水罐底部排出。脱除掉绝大部分铜离子的溶剂(物流4)从电脱水罐上部抽出。

上层物料经过电脱水罐处理后，水含量由1-5％(wt)脱除至100ppm以下，其中铜离子含量脱除至3ppm以下(物流4)。

所述下层物料与所述电脱水罐处理后的物质混合后进入过滤机进行洗涤过滤，进一步处理聚苯醚。

在聚苯醚原有工艺中，反应混合物由熟化釜直接过滤机。本发明在熟化釜与过滤机之间增加一套脱铜离子系统，该脱铜离子系统由一台初滤罐与一台电脱水罐组成。

本发明聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的系统，其由初滤罐和电脱水罐组成，所述初滤罐设有进口，上、下部分别设有两个出口，所述电脱水罐的进口与所述初滤罐上部出口相连，所述电脱水罐还设有排水口和出口，所述初滤罐的下部出口和所述电脱水罐出口相汇合。

所述初滤罐的进口设于所述初滤罐中部。

所述初滤罐为立式初滤罐，底部为锥状，分离方式采用旋液分离和重力沉降相结合的方式。

所述电脱水罐采用直流电脱水罐。一般采用卧式罐。在电脱水罐内设置上下两层极板。上层为正极，下层为负极。极板采用栅栏板型式。所述电脱水罐中电场电位梯度为1-1.5千伏/厘米。

所述电脱水罐进口设于电脱水罐一端中部，排水口设于电脱水罐下部，出口设于电脱水罐上部。

本发明的从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的方法，能够有效降低进入过滤机的聚苯醚反应混合物中铜离子的含量，将聚苯醚产品中杂质铜的含量至3ppm以下，从而提高聚苯醚产品纯度。

附图说明

图1为本发明所述聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的工艺流程图；

图2为本发明所述聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的系统简图。

其中，1初滤罐；2电脱水罐。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

图1为本发明所述从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的工艺流程图。如图1所示，由熟化釜来的聚苯醚反应混合物(物流1)的主要成分包括：水含量为2.1％(wt)，铜离子含量为150ppm，甲苯49.7％，甲醇33.4％，聚苯醚14.5％，其余为低聚物等成分，温度为51℃，流量为7000kg/hr。

物流1由立式初滤罐中部位置进入，采取水平截面圆周的切线方向进入，在初滤罐内停留时间为15s，分成上层物料为大部分溶剂(物流2)和下层物料为小部分溶剂与聚苯醚颗粒(物流3)，物流2流量为4550kg/hr。

物流2从电脱水罐一端中部进入，在电脱水罐内的停留时间为120s，电脱水罐中电场电位梯度为1.5千伏/厘米，物流2中水含量由2.1％(wt)脱除至80ppm，从电脱水罐下部排水口排出。物流4中铜离子含量脱除至2.5ppm，脱除掉绝大部分铜离子的溶剂(物流4)从电脱水罐上部抽出。

经初滤罐，小部分溶剂与聚苯醚颗粒(物流3)从初滤罐底部排出。物流4与物流3合并后去过滤机进行洗涤过滤。

图2为本发明所述聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的系统简图。如图2所示，聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的系统由初滤罐1和电脱水罐2组成。

初滤罐1设有进口，上、下部分别设有两个出口，电脱水罐2的进口与初滤罐1上部出口相连，电脱水罐2还设有排水口和出口，初滤罐1的下部出口和电脱水罐2出口相汇合。

初滤罐1为立式罐，底部设计为锥状对于分离更为有利。初滤罐1的进口设于初滤罐1中部。

电脱水罐2采用直流电脱水罐。一般采用卧式罐。在电脱水罐内设置上下两层极板。上层为正极，下层为负极。极板采用栅栏板型式。

电脱水罐2进口设于电脱水罐一端中部，排水口设于电脱水罐下部，出口设于电脱水罐上部。本发明所用的电脱水罐2可参照采用石油炼制领域熟知的电脱盐罐。

实施例2

图1为本发明所述从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的工艺流程图。如图1所示，由熟化釜来的聚苯醚反应混合物(物流1)的主要成分包括：水含量为2.2％(wt)，铜离子含量为80ppm，甲苯48.7％，甲醇34.2％，聚苯醚14.6％，其余为低聚物等，温度50℃，流量7000kg/hr。

物流1由初滤罐中部位置进入，采取水平截面圆周的切线方向进入，在初滤罐内停留时间为20s，分成大部分溶剂(物流2)和下层物料为小部分溶剂与聚苯醚颗粒(物流3)，物流2流量为4200kg/hr。

物流2从电脱水罐一端中部进入，在电脱水罐内的停留时间为100s，电脱水罐中电场电位梯度为1.0千伏/厘米，物流2中水含量由2.1％(wt)脱除至90ppm，从电脱水罐下部排水口排出。物流4中铜离子含量脱除至1.8ppm，脱除掉绝大部分铜离子的溶剂(物流4)从电脱水罐上部抽出。

经初滤罐，小部分溶剂与聚苯醚颗粒(物流3)从初滤罐底部排出。物流4与物流3合并后去过滤机进行洗涤过滤。

实施例3

图1为本发明所述从聚苯醚反应混合物中脱除铜离子的工艺流程图。如图1所示，由熟化釜来的聚苯醚反应混合物(物流1)的主要成分包括：水含量为2.0％(wt)，铜离子含量为120ppm，甲苯47.9％，甲醇35.1％，聚苯醚14.7％，其余为低聚物等，温度48℃，流量7000kg/hr。

物流1由初滤罐中部位置进入，采取水平截面圆周的切线方向进入，在初滤罐内停留时间为18s，分成大部分溶剂(物流2)和下层物料为小部分溶剂与聚苯醚颗粒(物流3)，物流2流量为4300kg/hr。

物流2从电脱水罐一端中部进入，在电脱水罐内的停留时间为90s，电脱水罐中电场电位梯度为1.2千伏/厘米，物流2中水含量由2.0％(wt)脱除至80ppm，从电脱水罐下部排水口排出。物流4中铜离子含量脱除至1.5ppm，脱除掉绝大部分铜离子的溶剂(物流4)从电脱水罐上部抽出。

经初滤罐，小部分溶剂与聚苯醚颗粒(物流3)从初滤罐底部排出。物流4与物流3合并后去过滤机进行洗涤过滤。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。