[发明专利]连续制备高纯间位芳纶树脂溶液的装置

说明书

技术领域

属化工机械领域，是涉及聚合物材料生产设备。确切地说是涉及一种适用于工业化连续制备高纯间位芳纶树脂溶液的装置。

背景技术

间位芳纶学名为聚间苯二甲酰间苯二胺，国内也称芳纶1313，间位芳纶是当今高性能纤维中发展最快的品种之一，是一种综合性能优良的高科技纤维，在防护服装、蜂窝结构材料、电绝缘纸和高温过滤材料等方面有着广泛的用途，是航空航天、电子、通讯、环保、石油化工、海洋开发和特种服装等领域的重要基础材料。

高质量的间位芳纶聚合体是制备高质量间位芳纶纤维和绝缘纸的重要前提，本发明所说的间位芳纶聚合体化学结构如下。

目前连续聚合制备聚间苯二甲酰间苯二胺的方法及装置情况如下。

中国专利CN102797048A公开了一种连续制备聚间苯二甲酰间二胺纺丝原液的装置和制备方法，其特征在于：极性溶剂、间苯二胺熔体和间苯二甲酰氯熔体按特定配比同时连续加入到二台串联双螺杆聚合反应器中，连续制备聚间苯二甲酰间二胺纺丝原液。采用该方法可以满足聚合不同阶段的混合要求和解决散热难问题，连续生产方式制备出来的聚间苯二甲酰间苯二胺聚合体分子量分布窄，比浓对数粘度稳定，且在2.0dl/g以上，能满足聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的连续稳定纺丝要求；由于反应过程中产生的HCl对常用不锈钢（如304、316等不锈钢）腐蚀严重，为了减少对设备的腐蚀，采用哈氏合金或钛合金制作双螺杆聚合反应器为佳，双螺杆聚合反应器本身加工难度高、结构复杂，生产成本高，导致采用哈氏合金或钛合金制作的双螺杆聚合反应器价格十分昂贵，工程投资大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本适中，且能连续制备高纯间位芳纶树脂溶液的装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种成本适中的连续制备高纯间位芳纶树脂溶液的装置，包括溶剂计量输送系统、间苯二胺计量输送系统、间苯二甲酰氯计量输送系统、混合系统、聚合反应系统等。溶剂计量输送系统包含溶剂储存罐、溶剂输送泵和溶剂质量流量计；间苯二胺计量输送系统包含间苯二胺储存罐、间苯二胺输送泵和间苯二胺质量流量计；间苯二甲酰氯计量输送系统包含间苯二甲酰氯储存罐、间苯二甲酰氯输送泵和间苯二甲酰氯质量流量计；混合系统由静态混合器、换热器和混合头组成；聚合反应系统由一阶聚合反应器、二阶聚合反应器串联组成。设备的连接关系为：溶剂储存罐的输出口与溶剂输送泵的输入口相连接，溶剂输送泵的输出口与溶剂质量流量计的输入口相连接，溶剂质量流量计的输出口与静态混合器的一个输入口相连接；间苯二胺储存罐的输出口与间苯二胺输送泵的输入口相连接，间苯二胺输送泵的输出口与间苯二胺质量流量计的输入口相连接，间苯二胺质量流量计的输出口与静态混合器的另一个输入口相连接；静态混合器的输出口与换热器的输入口相连接，换热器的输出口与混合头的一个输入口相连接；间苯二甲酰氯储存罐的输出口与间苯二甲酰氯输送泵的输入口相连接，间苯二甲酰氯输送泵的输出口与间苯二甲酰氯质量流量计的输入口相连接，间苯二甲酰氯质量流量计的输出口与混合头的另一个输入口相连接；混合头的输出口与一阶聚合反应器的输入口相连接，一阶聚合反应器的输出口与树脂溶液输送泵的输入口相连接，树脂溶液输送泵的输出口与二阶聚合反应器的输入口相连接，二阶聚合反应器的输出口与树脂溶液储存罐的输入口相连接。

一阶聚合反应器的输入口设置在反应器的底端，输出口设置在与搅拌叶最上端大致处于同一水平线位置的侧部；二阶聚合反应器的输入口设置在反应器的底端，输出口设置在与搅拌叶最上端大致处于同一水平线位置的侧部。

本发明装置中采用带组合型搅拌器的聚合反应器取代现有技术中的双螺杆反应器，即使采用耐HCl腐蚀的哈氏合金或钛合金制作，其成本相比采用双螺杆反应器会大大降低。

聚合反应器也可采用成本低廉的碳钢制作，与反应介质接触的地方采用搪瓷防腐处理或塑料喷涂防腐处理，其成本比采用哈氏合金或钛合金制作的双螺杆反应器要低很多。

聚合反应器采用底端进料，与搅拌叶上端处于大致同一水平线位置的反应器侧边出料，可确保物料聚合反应釜中的停留时间一致，即反应时间相等，聚合物由于爬杆效应，粘度高的聚合物会自动沿搅拌轴往上移动，即往输出口移动，有利于制备粘度均匀的聚合物。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

图1是本发明实施方式的装置示意图。

图2是本发明一阶聚合反应器结构示意图。