[其他]一步法合成聚碳酸酯的連續化(一)

在審

• 申請號: 101985000002876
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102876B
• 公開（公告）日: 1988-08-17
• 發明（設計）人: 黃振豪;孫云波;周光心;王若靜;汪錫鋒
• 申請（專利權）人: 化學工業部晨光化工研究院一分院
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是“一步法合成聚碳酸酯”發明（申請號８５１０２７６９）方法的繼承和發展，按前發明的配方和技術原則，將光氣的有機溶液及含催化劑和分子量調節劑的雙酚堿性水溶液，按比例連續地經混料器、溢流入串聯釜式反應器中，停留時間約４～６分鐘。平均分子量在３萬左右時Ｍｗ／Ｍｎ～１．２４。各釜所附渦輪攪拌器的比容積軸功率≥６千瓦／米³．時。本發明全面地體現了前發明的各項優點，結果的重現性優于前發明，產品質量更穩定。

本發明是關于光氣化～界面縮聚一步法合成聚碳酸酯連續化的研究。本發明是“一步法合成聚碳酸酯”發明（申請號85102.769）方法的繼承和發展。系使用串聯釜式反應器，以實現聚碳酸酯合成工藝的連續化。

按光氣化～界面縮聚“二步法”串聯釜式連續化的專利（Ger.Pat.1300266;Gzech.Pat.108844;特公昭52-36554;化學工學（日），34，8，814），需預制成齊聚物，分離去廢水相，再補加催化劑，甚至再補加堿液或雙酚的堿性水溶液;反應時間近1小時，甚至長達10小時;因皂解副反應而消耗的光氣及堿量甚至分別達理論量的30%和85%;而所得物料屬油包水型，必須酸化破乳，且產物的分子量分布和端基特性欠理想，致影響產品性能;此外，其開車特別是停車也頗麻煩，而專利（Pol.Pat.72104）中的光氣化～界面縮聚“一步法”串聯釜式連續化方案，其加料方式反比“二步法”更為復雜;需補加堿液并同時補加催化劑，而后再補通光氣并再補堿，且復相物系呈油包水（W/O）型，必須酸化破乳才能分離出原膠液。另一專利（Rom.Pat.44237），亦使用氣態光氣并需補加堿液，即需加4種料，且所用攪拌釜分成多個間隔室，不便制造，致使加料方式及設備結構仍較復雜;而且限溫僅28～29℃，致水相也需預冷至0℃以下;此外，由于加料方式的復雜化，也給開、停車帶來了麻煩，出料也需中和破乳才能分離得原膠液。而按本發明，則不存在此類問題。

本發明沿用了“一步法合成聚碳酸酯”發明（申請號85102769）的配方和技術原則，可全面地體現原發明的各項優點。只需按要求將光氣的有機溶液和含有適量叔胺類催化劑和分子量調節劑的雙酚堿性水溶液，按恒定比例輸入混料器混合而后溢流入串聯釜式反應器中，即可穩定地實現聚碳酸酯合成工藝的連續化。而物料在反應器內的平均停留時間僅需5分鐘左右，即可獲得良好的結果。按本發明，因皂解副反應而消耗的光氣及堿量，僅為理論量的10%和20%;出料屬水包油（O/W）型，不必酸化就能迅速分層，而所得原膠液中懸浮廢水相含量通常僅0.2～0.8%;而樹脂的分子量分布和端基特性也更有保證。至于停車，只需在停止輸料后再繼續攪拌5分鐘，即可由混料器及各釜底部排放出合格料。

攪拌釜對其內容物具有全混性，當采用間斷操作時，同批物料的停留時間具有同一性。而改用連續化操作時，則出現物料在釜內的停留時間不盡同一的新問題。其結果是表現為轉化率的降低;在合成高聚物的場合還表現為分子量分布的惡化及活性端基含量的增高，甚至難以獲得預期分子量的產物。若僅用單釜進行連續化操作，必須大幅度延長反應時間才能改善物料的停留時間分布;但在本具體情況之下，由于原料濃度為釜內物料過度稀釋而難以得到高分子量的產物。然而出料的停留時間分布，將隨串聯釜數的增多而得以改善;而達到同等效果所需的平均停留時間，將隨串聯釜數的增多而縮短，與此相應，增加串聯釜數對物料停留時間分布特性改善的功效，隨串聯釜數的增加而急劇減小。

在本發明中，理論計算和實證結果一致表明，四釜串聯最為經濟合理。三釜串聯時反應器對操作變量的波動較為敏感;四釜串聯時結果更為穩定;五釜串聯則欠經濟。各釜所附攪拌器則以具推進作用的渦輪式攪拌的分散混合效果為佳。當其比容積軸功率≥6千瓦/米³時，物料在整個反應器中的平均停留時間4～6分鐘即已足夠。而且發現，為保證獲得良好的結果，在兩相物料進入第一反應釜之前，必須預經一混料器混合，使雙酚的轉化率在5～20秒的平均停留時間之內就達到80%以上。混料器及反應釜的進料管改用插底管，并使設備主體的長徑比L/D適當增大到≥2，均有利于提高裝料系數;而反應器的設計應注意防止死角、避免料流短路和出現兩相在溢流出口分層的現象。按此，采用光氣化～界面縮聚“一步法”合成聚碳酸酯時，反應器的時～空效率可以達到0.8～1.2噸/米³·小時。即四個400升的釜相串聯，其年產能力即可達到萬噸級規模。