对位芳纶产业化溶剂NMP回收工艺路线研究_谢婉霞.pdf

64 谢婉霞：对位芳纶产业化溶剂 NMP 回收工艺路线研究 对位芳纶产业化溶剂对位芳纶产业化溶剂 NMP 回收工艺路线研究回收工艺路线研究 谢婉霞 （中国平煤神马能源化工集团有限责任公司尼龙化工公司芳纶研发部，河南 平顶山 467000） 谢婉霞：对位芳纶产业化溶剂 NMP 回收工艺路线研究 摘 要：摘 要：由于对位芳纶具有高强度、高模量、热收缩低、尺寸稳定性好、耐化学腐蚀及节约能源等优异性 能，被广泛应用于航天航空、耐高温复合材料、橡胶制品等领域，是目前受人们关注的高性能纤维之一， 对位芳纶工业化生产由 PPTA 树脂合成、 纺丝、 溶剂精制与回收关键工艺技术构成， 本文主要通过溶剂 NMP 回收工艺路线选择及关键技术研究，介绍溶剂 NMP 回收工艺路线研究在 PPTA 树脂合成中，溶剂用量很 大单体与溶剂的用量比高达 1：5-20；溶剂回收量是树脂产量的 25-50 倍加之溶剂比较昂贵，对环境 也不十分友好，因此对溶剂 NMP 回收装置进行工业化研究十分重要，是阻碍我国 PPTA 纤维产业化的瓶颈 之一原中国神马集团 2007 年建成了年处理 1 万吨溶剂 NMP 回收装置，采用萃取剂萃取分离 NMP-盐水混 合液，回收溶剂 NMP,解决了工业化试验中的技术关键问题，为实现大规模连续工业化生产对位芳纶创造 了条件. 关键词：关键词：溶剂 NMP；溶剂回收；萃取；工艺路线 1 溶剂（NMP）回收工艺路线的比较 1 溶剂（NMP）回收工艺路线的比较 1.1 蒸馏法 蒸馏法溶剂回收技术路线包括以下步骤： （a） 将低温溶 液缩聚反应制得的聚合体用去离子水洗涤后， 洗涤液用中和 剂进行中和处理；（b） 中和液经过两级薄膜蒸发器脱盐；（c） 溶剂 NMP 和水则以混合气态直接进入粗馏塔进行粗蒸馏； （d）脱去大部分水的 NMP 进入精馏塔以进一步提高 NMP 的 纯度； （e）高纯度的 NMP 再经过纯化处理进一步降低 NMP 中的微量水分。

其具体的工艺路线见图 1.1 所示 图 1.1 蒸馏法溶剂 NMP 回收工艺技术路线 中和液贮罐 第Ⅰ级薄膜蒸发器 第Ⅱ级薄膜蒸发器 粗蒸馏塔精蒸馏塔纯化塔 NMP 成品贮罐 聚合工序 氯化钙 重组份 轻组份 轻组份 PPTA 洗涤 洗涤液中和 化学工程与装备 2013 年 第 7 期 64 Chemical Engineering 物系界面张力较小， 或两相密度差较大— 重力流动式 （5）生产能力 生产处理量小 — 填料塔或脉冲塔； 生产处理量大 — 筛板塔，转盘塔，混合-澄清槽等 （6）防腐蚀及防污染要求 具有腐蚀性 — 结构简单的填料塔； 具有污染性 — 屏蔽性能良好的脉冲塔 2.1.3 原料液与萃取剂充分混合、 分相， 形成的液-液两相 较易分层 2.1.4 脱萃取剂得到溶剂，萃取剂易于回收且价格低廉 通过试验， 萃取剂、 填料对溶剂 NMP 萃取率的影响见下 表： 萃 取 脱 萃 取 剂 （NMP/ CaCl2/NaCl/水）溶液 萃取剂 CaCl2/NaCl/水 NMP/水 萃取剂循环使用 萃取剂，NMP/ 复合盐液回收再利用 储 罐 66 谢婉霞：对位芳纶产业化溶剂 NMP 回收工艺路线研究 表 2.1 萃取剂、填料对溶剂 NMP 萃取率 萃取剂 分液漏斗萃 取率（%） 拉西环填料 萃取率（%） THB-3 规整填料 萃取率（%） 萃取剂 A 69 80 95 萃取剂 B 61 68 80 影响分析： 按照萃取剂的选择原则， 分别从卤代烃及烷烃中选出萃 取剂 A、萃取剂 B 等溶剂，萃取混合溶剂体系中 NMP，由于 萃取剂 A、萃取剂 B 等溶剂均不与水互溶，且 NMP 与萃取剂 A、萃取剂 B 等溶剂均互溶，因此 NMP 萃取率都较高； 填料增加了 NMP 与萃取剂的传质面积， 使 NMP 萃取率明 显提高。

由于萃取剂 A-NMP 体系（密度 1.9g/cm 3）与稀盐水 （密度 1.0 g/cm 3）存在较大密度差，而萃取剂 B-NMP 体系 （密度 0.8g/cm 3）与稀盐水（密度 1.0 g/cm3）密度差较小， 导致萃取剂 B-NMP 体系萃取率低于萃取剂 A-NMP 体系 采用 THB-3 规整填料，提高填料传质面积，从而使 NMP 萃取率大 幅提高 2.2 萃取工艺的优选 影响溶剂 NMP 萃取率因素，一是萃取剂与 NMP 分配比； 二是相界面的移动 综上所述， 为提高溶剂 NMP 萃取率， 根据溶剂 NMP 的物 理性质， 根据回收处理量及溶剂的腐蚀性我们选择的分离设 备为填料萃取塔通过对萃取剂、填料、以及萃取工艺等的 试验筛选， 采用萃取剂 A 为萃取剂， 采用 THB-3 规整填料填 充，使溶剂 NMP 萃取率达 95%以上 2.3 溶剂 NMP 脱萃取剂过程中，防止 NMP 热裂解 通过试验，NMP 热裂解与釜液在塔釜的停留时间关系曲 线如下： 用玻璃毛细管粘度计测定等体积样品的下落时间来表 示 NMP 热裂解导致的粘度变化(NMP 热裂解导致粘度上升)。

（毛细管粘度计管径 1.08 毫米） 通过试验，NMP 热裂解与釜底温度关系如图 3.2.4 综上所述，通过采用减压精馏，适当提高精馏塔的理 论塔板数，控制较低的釜底温度，抑制 NMP 热裂解 2.4 溶剂（NMP）回收装置连续生产运行情况 2009 年装置实现连续稳定生产运行相继处理回收 NMP2200 吨，NMP 收率达 95%以上回收 NMP 精制后经聚合 使用， 满足树脂合成要求， 能够为聚合提供合格的溶剂 （NMP） 产品 参考文献 参考文献 [1] 化工工艺设计手册[M]. 化学工业出版社. [2] 化工设备设计手册[M]. 化学工业出版社. [3] 天津大学化工原理教研室. 化工原理[M]. 。