[发明专利]一种芳香族聚酯多元醇合成的装置及工艺

说明书

本发明公开一种芳香族聚酯多元醇合成的装置及工艺，包括混合器、多元醇中间罐、酯化反应釜、缩聚反应釜、调和反应釜和多元醇回收塔等；有机多元羧酸预热到一定温度后与一定温度的多元醇在混合器混合后依次经过酯化反应釜，缩聚反应釜、调和反应釜反应得到不同规格的聚酯多元醇产品；酯化反应釜和缩聚反应釜中的气相进入多元醇回收塔，采出的多元醇进入多元醇中间罐循环使用。本发明方法与传统间歇多釜式反应工艺相比，通过合理控制酯化、缩聚和调和三个阶段工艺技术参数，使得产品性能规格可调范围宽（平均分子量、羧值和羟值等）、多元醇回收效率高、损失少，有效提升酯化和缩聚过程反应效率，达到国外相同性能指标同时降低产品原料消耗。

技术领域

本发明涉及一种聚酯多元醇合成的装置及工艺，具体涉及芳香族聚酯多元醇的合成工艺技术，属于聚酯多元醇技术领域。

背景技术

聚酯多元醇通常是由多元醇和有机二元羧酸（酸酐）经酯化和缩聚或者由多元醇与内脂聚合而成的以羟基封端的一类聚酯，平均分子量在1000-4000，羧基浓度不超过0.02mol•kg。聚酯多元醇主要用来作为聚氨酯合成的原料，与聚醚多元醇相比，其耐磨、耐油及耐温性能较好，机械强度高。根据使用二元羧酸的不同，通常可以分为脂肪族聚酯多元醇、芳香族聚酯多元醇以及混合酸聚酯多元醇。芳香族聚酯多元醇由于分子结构中引入苯环结构，提高聚氨酯链中的苯环含量，进而使得由它制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有脆性低、韧性好、强度高、导热系数低、阻燃性能好以及价格低等优点，在绝热、防震、隔音、包装材料领域有广泛的应用。

目前聚酯多元醇多采用间歇搅拌釜式反应器生产，单釜生产能力已经达到万吨规模，杜邦、拜耳、巴斯夫等公司均在聚酯多元醇的间歇生产工艺与配方申请了相关专利。国内目前也出了连续化生产工艺路线，但是上述连续化工艺技术目前都停留在小试和中试阶段，距离商业化应用还有巨大的距离。聚酯多元醇的合成通常分为两个阶段，第一阶段为常压酯化阶段，此阶段由于多元醇和二元羧酸浓度高，不需要催化剂就能快速反应生成大量水；第二阶段为缩聚阶段，需要额外添加催化剂来促使聚酯多元醇单体进一步缩聚为大分子的多聚体，该阶段常常采用真空操作，促使水和小分子物质能够及时离开体系，提高反应效率，减少副反应的发生。然而目前间歇搅拌釜式反应工艺技术未考虑不同反应阶段的特点，两阶段反应通常均在一个或者多个反应釜中同时发生，造成多元醇损失，过程能耗高，聚酯多元醇产品规格差等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对传统间歇搅拌釜式反应器生产工艺存在的技术问题，提供一种芳香族聚酯多元醇合成的装置及工艺，有机二元羧酸与二元醇反应的特点，将整个流程分为三个阶段，针对不同阶段的反应特点对整个反应流程和设备结构进行优化。

技术方案：本发明所述一种芳香族聚酯多元醇合成的装置，包括混合器、多元醇中间罐、酯化反应釜、缩聚反应釜、中间换热器、调和反应釜、多元醇回收塔、塔顶冷凝器、塔顶回流罐、控制阀组以及输送泵；

所述混合器设有有机羧酸进料口、混合器多元醇进料口和混合器出料口，所述多元醇中间罐设有新鲜多元醇进料口、回收后多元醇进料口和中间罐多元醇出料口，所述中间罐多元醇出料口与混合器多元醇进料口连接，且连接管上设有第一控制阀组；

所述酯化反应釜顶部设有酯化反应釜气相出口、酯化反应釜惰性气体进口，侧面设有酯化反应釜进料口，所述酯化反应釜进料口与混合器出料口连接，釜底部设有酯化后物料出料口，该出料口与第一输送泵进口连接，且出料口上设有第二控制阀组；酯化反应釜为常压操作，带有搅拌装置和导热油伴热夹套或者蒸汽伴热盘管；

所述缩聚反应釜顶部设有缩聚反应釜气相出口、缩聚反应釜真空系统接口以及补充多元醇进料口，侧面设有缩聚反应釜混合物料进料口，该进料口与第一输送泵的出口连接；釜底部设有缩聚后物料出料口，该出料口与第二输送泵进口连接，且出料口上设有第四控制阀组，同时第二输送泵的进口还连接有催化剂进料管；所述中间换热器设于第二输送泵的输出管上；所述补充多元醇进料口与中间罐多元醇出料口连接，且连接管上设有第三控制阀组；缩聚反应釜为真空操作，带有搅拌装置和导热油伴热夹套或者蒸汽伴热盘管；