[发明专利]聚苯硫醚原料结晶硫化钠减压精馏脱水工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于聚苯硫醚合成原料结晶硫化钠脱水的方法，特别涉及一种聚苯硫醚原料结晶硫化钠减压精馏脱水工艺方法，尤其是将结晶硫化钠、溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)、助剂加入精馏塔内，在真空加热的条件下进行脱水的方法。

技术背景

聚苯硫醚是一种新型高性能工程塑料，具有机械强度高、耐高温、耐腐蚀、阻燃、热稳定性好、电性能优良等优点。

聚苯硫醚早期合成工艺中，以结晶硫化钠、对二氯苯为原料，N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，氯化锂为主要助剂，高温高压合成PPS树脂。早期对PPS合成工艺研究认为反应体系是无水的，故在聚合反应之前，必须对结晶硫化钠进行脱水，使之成无水硫化钠，再进行聚合反应。近期随着对PPS合成机理的深入研究，发现反应体系含有少量水时，对此聚合反应具有促进作用。在适量的H₂O中Na₂S能溶解在NMP中，形成了Na₂S与NMP、H₂O摩尔比为1:1:1的一种络合物Na₂S·NMP·H₂O，该物质能促进聚合反应的进行，提高产物聚苯硫醚收率。

在中国专利申请：1312306中介绍了聚苯硫醚原料结晶硫化钠脱水的工艺，包括将含水硫化钠、NMP溶剂、助剂及碱加入到反应釜中加热脱水，温度为180℃～220℃，使多水硫化钠的结晶水随气相带出。由于在加热脱水时将蒸馏出来的水蒸汽连同溶剂NMP一同送入冷凝装置，造成大量溶剂NMP的浪费，致使大量的溶剂不能在此后的反应中起到作用，为了确保溶剂在此后反应过程中的含量，就必须加大溶剂的初始投入量，而NMP溶剂较昂贵，其用量及回收损耗等将直接影响到反应成本。此外，脱水温度过高，容易造成NMP分解变质。

在中国专利申请：1454918中介绍了合成聚苯硫醚树脂脱水工艺方法，包括将含水硫化钠、NMP溶剂、助剂加入反应釜内加热脱水，脱水后续工艺增加一冷凝器，从反应釜中脱出来的含有大量NMP溶剂的蒸汽，在输入冷凝器之前再经精馏而将其中的绝大部分溶剂与水蒸汽分离，其分离出的溶剂返回反应釜，而带少量溶剂的水蒸汽再次输入冷凝器后按常规方法回收余下的NMP溶剂，从而实现其目的。但该工艺存在以下缺点①高温下虽有氮气保护，NMP变质仍然很严重，使得后续补入NMP的量增加，影响后续聚合阶段。②在氮气保护下脱水，氮气用量增加，使得设备投资费用增加。

在中国专利申请：102964599中介绍了合成聚苯硫醚原料结晶硫化钠脱水工艺方法，包括将结晶硫化钠、对二氯苯、溶剂NMP按一定配比加入反应釜中，在高真空-0.095～-0.097MPa抽出反应釜的空气，加热到80～90℃，控制升温速率，在140～150℃条件下脱水。在降低脱水能耗的同时可缩短脱水时间，但是与本发明技术比较由于在釜中进行，处理量较小，成本费用较高。

发明内容

针对于现有结晶硫化钠脱水技术的不足，本发明的目的是提供一种聚苯硫醚合成原料结晶硫化钠的脱水工艺方法，降低脱水成本，减小溶剂N-甲基吡咯烷酮水解率，从而降低聚苯硫醚的生产成本。

本发明的目的通过以下方法实现的：

一种聚苯硫醚原料结晶硫化钠减压精馏脱水工艺方法，其特征在于：以结晶硫化钠与对二氯苯为原料，N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，LiCl为反应助剂，合成聚苯硫醚；脱水原料按Na₂S·nH₂O:NMP:LiCl之间的摩尔比为1:4:0.05～0.07进行配料，脱水工艺方法包括：

1)在结晶硫化钠脱水处理阶段，按Na₂S·nH₂O:NMP:LiCl之间的摩尔比为1:4:0.05～0.07的配比加入到减压精馏塔，保持塔内压力为20～30kPa，塔釜加热到70～80℃，使结晶硫化钠中的结晶水全部变为游离态水；

2)保持塔内压力为20～30kPa，塔釜加热到70～80℃，全回流一小时，控制回流比为1，塔顶采出水，脱水时间为2～3h，完成脱水；

3)塔釜水含量采用水分滴定仪快速检测，脱水达到指定水含量条件时，关闭系统，塔釜脱水剩余液直接进入聚合釜中聚合。

结晶硫化钠可以是Na₂S·9H₂O、Na₂S·5.5H₂O或Na₂S·3H₂O中的一种或多种。

在减压精馏塔内完成，实现了溶剂N-甲基吡咯烷酮的低水解率与低脱水温度。