[实用新型]一种用于芳纶1414生产中的聚合溶剂体系回收系统

说明书

本实用新型公开了一种用于芳纶1414生产中的聚合溶剂体系回收系统，属于高分子聚合物生产设备技术领域。在本技术方案中，提出由第一搅拌罐、第一固液分离机、中和池、第二搅拌罐、第二固液分离机、萃取塔、精制塔和精馏塔等形成完整的聚合溶剂体系回收系统，实现“两步法洗涤、两步固液分离”工序，不仅洗涤纯化对位芳纶聚合物，而且将生产中所使用的助剂氯化钙及溶剂N‑甲基吡咯烷酮回收，进行重复利用，形成循环经济；同时有效将排放污水中的氯离子含量降低，更符合环保要求，实现环保经济。

技术领域

本实用新型涉及一种用于芳纶1414生产中的聚合溶剂体系回收系统，是用于芳纶1414聚合物洗涤、聚合溶剂体系回收的循环环保工艺，属于高分子聚合物生产技术领域。

背景技术

芳纶1414全称聚对苯二甲酰对苯二胺，国内又成为芳纶Ⅱ。由于其具有高耐热性、高抗拉强度、高绝缘性、耐化学腐蚀性、高压缩性、高抗弯强度及高模量等特性，广泛用于光缆、轮胎帘子线、高强度索具、高压容器外壳、汽车摩擦片、建筑土工材料、代替钢铁的各种增强复合材料、输送带、特种帆布等领域；在军事方面用于制作防弹衣、头盔、导弹外壳、装甲板及雷达装置外罩等。由于其用途十分广泛，芳纶1414纤维曾被称为“全能纤维”。

在芳纶1414的生产过程中，一般是将对苯二甲酰氯（TPC）与对苯二胺（PPDA）在溶剂体系中进行聚合反应，生成聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物，其中，常采用“N-甲基吡咯烷酮（NMP）-氯化钙”的溶剂体系（即含氯化钙5-10%的N-甲基吡咯烷酮溶液）。生产工艺具体包括：先将PPDA溶于NMP-CaCl₂的溶剂体系中，制备PPDA含量为3-10%的低温溶液（CaCl₂在溶剂体系内为“助剂”）；再将所得的低温溶液与TPC进行聚合反应，生成的聚合物与反应副产物氯化氢、溶剂NMP、助剂CaCl₂共同析出，形成内部带有孔隙、呈面包屑状的固体粉末态（如图1所示，其中，氯化氢、NMP、CaCl₂以液态残留于孔隙中）；最后，将聚合物分离纯化，得到纯净、干燥的芳纶1414聚合物。目前，在聚合物的分离纯化工序中，向聚合混合物（主要含芳纶1414聚合物、溶剂NMP、助剂CaCl₂和HCl）中加入与HCl等摩尔当量的NaOH溶液和一定量的除盐水，进行中和、打浆，再利用多级过滤洗涤方式将所形成浆液中的聚合物（呈固体粉末态）与滤液（主含NMP、CaCl₂、NaCl的水溶液）进行分离，其中，芳纶1414聚合物经干燥除水后用于芳纶纺纱生产；滤液由于含有机溶剂NMP、无机盐CaCl₂及NaCl，经萃取法提纯NMP后进行回用，而萃余液中的无机盐CaCl₂及NaCl做为废水进行排放（如图2）。

该分离纯化工序可将大部分的有机溶剂NMP进行回收，回收率可达到99.5%以上，且该工序也是芳纶1414工业化生产中所采用的最成熟聚合物洗涤、溶剂回收工艺路线，但该分离纯化工艺存在缺点在于：在洗涤分离和萃取过程中，所萃取的无机盐（CaCl₂和NaCl）难以回收，而形成氯化物含量约3%的废水，一方面，该废水中氯化物含量较低，若采用多效蒸发工艺或者离子膜分离工艺所需消耗的能量非常大，极不经济，成本极高；另一方面，对于直接排放的废水而言，3%（30000mg/L）的氯化物含量非常高，氯离子对环境污染较大，随着国家环保要求逐渐提高，对氯离子的排放要求也逐渐提高，该问题愈发突出，亟待解决。

2012年08月15日公开了一种公开号为CN102634011A，名称为“一种聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)聚合物洗涤及溶剂回收方法”，先利用脂肪族卤代烷烃洗涤对位芳纶聚合混合物，然后再水洗的方法，将NMP和部分氯化钙从PPTA聚合物中分离出来，然后用水洗涤PPTA聚合物，得到高纯度的PPTA树脂，具有能耗降低、用水量减少，减轻了废水处理压力，提纯效率好，卤代烷烃洗涤液可直接循环到聚合过程中使用等优点。但在该技术方案中，还存在如下技术问题：

1、其利用脂肪族卤代烷烃洗涤对位芳纶聚合混合物，而卤代烷烃有毒有害且毒性大，增加了新的隐患及风险；