CN101225159A - 聚醚型消沫剂的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚醚型消沫剂的生产方法，依次包括聚合过程、中和过程和脱色过程，其特征在于：所述的聚合过程如下：将无机碱催化剂与甘油加入聚合釜内，利用泵将釜内物料抽出经过釜外的换热器控制物料温度并返回釜内进行外循环，在进行外循环的同时，将环氧丙烷连续送入聚合釜内，使其边循环、边进料、边反应；反应完成后再将环氧乙烷连续送入聚合釜内，使其边循环、边进料、边反应。这种生产方法反应过程容易控制，生产安全性好。

Description

聚醚型消沫剂的生产方法
技术领域
本发明涉及一种消沫剂的生产方法，具体来说是一种聚醚型消沫剂的生产方法。
背景技术
消沫剂是用于工业生产过程中消除有害泡沫的一种化学助剂，聚醚型消沫剂则是其中一类。聚醚型消沫剂具有无毒、无害、消泡快捷、作用持久的优点，因而被广泛用于制药、发酵、制糖、造纸、印染、水处理等行业，具有其它消沫剂不可取代的优势。
聚醚型消沫剂的分子结构为：
Figure S2008100004153D00011
其平均分子量为2800～3800，其中n和m均为正整数。
目前，生产聚醚型消沫剂采用间歇式生产工艺，是以甘油作起始剂，在碱催化作用下，在高压聚合釜中与环氧丙烷和环氧乙烷开环聚合而成，再经过中和处理和脱色处理。
具体生产流程如图1所示，其过程依次为：
(1)聚合：将作为催化剂的氢氧化钾与作为起始剂的甘油在醇钾釜1内充分溶解并脱水制成醇钾，再将醇钾抽入聚合釜4中；聚合釜4抽真空排除空气并通入N2进行置换，通过环氧丙烷计量罐2一次性加入定量环氧丙烷；搅拌并升温到80℃时停止加热，聚合反应已引发，反应热使温度继续上升到设定的反应温度95℃，由自动化控制仪表自动控制冷却水的启闭和大小，始终控制反应温度在95±0.5℃，随着釜内环氧丙烷的逐步转化，釜内压力逐步下降并最终降为0。保温一个小时后开启冷却水降温到低于35℃，通过环氧乙烷计量罐3用氮气一次压入定量的环氧乙烷至聚合釜4中，开蒸气升温到46℃时停止加热；由仪表控制反应温度维持在78℃，压力低于0.1Mpa时提高温度设定值到95℃，待釜内压力降为0时保温1小时。开真空抽低沸物5分钟，降温到80℃时用压缩空气将釜内物料压入中和釜5。
(2)中和：将定量的草酸用定量的水加热溶解透彻，于中和釜5中在温度70～80℃时将草酸溶液加入，搅拌中和30分钟。
(3)脱色：向中和后的物料中加入定量活性炭，开真空，开蒸气升温。真空度要缓慢逐渐提高以保证不抽走料为限，直至真空达到-0.08～-0.09Mpa。继续抽0.5小时，温度逐渐升至110℃。关搅拌，开底阀，开始压滤。压滤前阶段的混液回入中和釜，待视镜中滤液清晰无活性炭时，将滤液压入脱水釜6直至压滤结束。
(4)出料：脱水釜6升温并抽真空直至釜内温度到130℃以分解脱除过量的草酸，降温到低于75℃时用低于0.05Mpa的压缩空气出料，同时过磅包装。包装第二桶料时取分析用的试样。桶盖当时不得盖紧，以免料温下降后包装桶吸瘪变形，待料温降低到室温时在旋紧桶盖。
目前这种生产工艺存在如下问题：由于环氧丙烷和环氧乙烷都是一次性加入进行反应，全部物料在釜内同时进行反应，反应过程中会放出大量的热量，需要用冷却水进行降温，一但在生产过程中发生断电断水情况，聚合过程中产生的热量无法移出，使聚合过程不可控制就会使温度和压力快速升高，发生超温、超压，存在跑料的危险。另外，采用多个釜，设备投资大，且在釜间倒料是使操作过程变得复杂。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种消沫剂的生产方法，这种生产方法反应过程容易控制，因此能够解决因停水停电造成的跑料问题。
本发明采用如下技术方案：一种聚醚型消沫剂的生产方法，依次包括聚合过程、中和过程和脱色过程，其特征在于：所述的聚合过程如下：将无机碱催化剂与甘油加入聚合釜内，利用泵将釜内物料抽出经过釜外的换热器控制物料温度并返回釜内进行外循环，在进行外循环的同时，将环氧丙烷连续送入聚合釜内，使其边循环、边进料、边反应；在环氧丙烷进料完毕或环氧丙烷反应完成后再将环氧乙烷连续送入聚合釜内，使其边循环、边进料、边反应。
由于本发明采用环氧丙烷和环氧乙烷连续进料，利用釜外循环进行温度控制和混合，混合效果好，有利于反应过程中的传质；而采用连续进料且边循环、边进料、边反应的方式，相对于现有技术中一次进料方式来说，反应是随着进料逐渐进行的，单位时间内反应物总量少，放出的热量也少，容易控制反应过程和反应温度，在反应过程中如果发生了停水停电则停止进料，此时聚合釜内只是已经进入的部分原料中未反应的部分继续反应，可参与反应的反应物相对较少，因而温度和压力升高幅度小，通过控制物料进料流量，可以保证此时在无冷却的条件下聚合釜内压力不会超压，可以达到防止超温、超压和跑料现象的发生，提高了反应的安全性。
作为进一步的改进，在物料进行釜外循环进行换热器换热后，可以通过雾化喷嘴喷入所述的聚合釜内在釜内雾化成液滴，所述环氧丙烷和环氧乙烷向所述聚合釜进料时同样通过雾化喷嘴雾化成液滴，利用液滴在下降过程中接触进行雾化反应，以使反应均匀且提高反应速率。
由于环氧丙烷和环氧乙烷都是边进料边反应，单位时间内反应量小且放热少，反应过程和反应时间容易控制，因此可以提高反应的温度上限，使反应在90～150℃温度下进行，温度过低反应缓慢，生产周期太长，温度过高会使产品颜色太深，难以进行脱色，达不到色泽的要求，比较理想的是控制反应温度为120～145℃，在保障产品色泽的前提下控制反应在较高的温度下进行，以加快反应过程减少反应所需时间。
由于用草酸中和时，需要先用水溶解草酸，然后在中和釜中与反应产物混合，中和完成后必须进行脱水处理，造成工艺长工序多，不但生产周期长、操作复杂，且消耗了较多的作为热源的蒸汽，同时水的加入也容易带入其它离子或杂质。作为本发明进一步的改进，可以用冰乙酸进行中和，这样中和过程既可在一个独立的中和釜内进行，也可以在聚合反应完成后直接加入聚合釜中进行中和反应，同时物料进行釜外循环。由于用冰乙酸不需要先用水溶解，因此操作简单且不需要脱水过程，缩短了生产周期并减少了热源消耗，还减少了设备投资，同时也避免了加入水时带入的其它离子或杂质。
用活性炭吸附脱色时，在脱色后需要过滤处理，操作复杂且延长了生产周期，而用过后的活性炭由于吸附了物料，产生了会造成环境污染废的弃物。作为本发明进一步的改进，采用双氧水进行脱色，既可以在一个独立的脱色釜内进行脱色处理，还可以直接加入聚合釜内进行脱色处理，而无需后续过滤操作，且不会产生会对环境造成污染的废弃物，同时又能够减少设备投资。
无机碱催化剂可以用氢氧化钾、氢氧化钠等。
附图说明
图1为现有的消沫剂生产流程图。
图2为本发明的消沫剂生产流程图。
具体实施方式
下面结合附图和一个较佳的具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
本实施例的聚醚型消沫剂同样是采用间歇式生产工艺，是以甘油作起始剂，在碱催化作用下，在聚合釜中与环氧丙烷和环氧乙烷开环聚合而成，再经过中和处理和脱色处理。
结合图2详细说明其生产过程如下：
1、聚合过程
(1)向聚合釜内进甘油和氢氧化钾并建立釜外循环：打开聚合釜4的真空阀抽真空，向釜内投入反应的起始料甘油90kg，从固体加料口加入催化剂氢氧化钾4kg。由于物料少时难以建立釜外循环，因此可以同时加入相同的消沫剂300kg，其目的是使釜内有足够的液位。当真空度到-0.09MPa时关掉真空阀打开聚合釜4上的进N2阀和环氧丙烷计量罐2上的进N2阀，在真空状态下用计量罐里的N2向聚合釜器中置入N2使压力到0.05MPa，然后关掉聚合釜上的进N2阀打开聚合釜上的真空阀，使其真空度达到-0.09MPa，用氮气对釜内氧气进行置换。然后开启循环泵7，建立釜外循环。向换热器8通蒸汽使釜内物料升温至120℃，真空脱水，真空度控制在-0.09MPa。然后进N2使釜内压力到0.05MPa。然后关掉进N2阀打开真空阀，保持真空度在-0.09MPa，继续升温脱水到泵前温度140℃，关蒸汽、关真空泵，准备进环氧丙烷。
(2)进环氧丙烷进行反应：控制聚合釜内物料温度120～145℃，一般控制为130℃。准备进环氧丙烷3500kg，方法为向环氧丙烷计量罐2中打入环氧丙烷，通常有一定余量但最好不超过7000kg(总重)。向环氧丙烷计量罐2内充入N2，打开计量罐上进N2阀使罐内压力达到0.6MPa。关聚合釜4上的真空阀、再依次打开环氧丙烷进料阀，利用环氧丙烷计量罐2与聚合釜4的压差将环氧丙烷通过管道和聚合釜内物化喷嘴压入并成雾状缓慢喷入釜内，并保持温度130-145℃，压力不得超过0.6MPa以保证有足够进料压力，利用压差进料，此时釜内环氧丙烷和釜内循环物料均被雾化，成液滴向下落时液滴进行接触并传质传热进行反应，直到落到液相后，在液相中继续进行反应，反应的热量通过釜外换热器8被冷却水带走，同时通过循环还使物料在釜内混合均匀，形成边反应、边进料、边循环的反应模式，通过控制环氧丙烷进料量和冷却水量很容易对反应进行控制，环氧丙烷通料完毕，关闭环氧丙烷计量罐上环氧丙烷出料阀和聚合釜上的环氧丙烷进料阀。为保证反应完全，进料完成后可以保温熟化，控制温度125～145℃，压力不得超过0.6MPa，熟化结束后，控制压力在0MPa以下温度在120-130℃，反应基本完毕。准备进环氧乙烷400kg。
(3)进环氧乙烷进行反应：向环氧乙计量罐3内充入N2，使罐内压力达到0.6MPa。利用压差慢慢向聚合釜4内加入环氧乙烷，保持温度120～140℃，边循环、边进料、边反应。环氧乙烷通料完毕，为使反应完全，可以保温熟化，控制温度130～140℃，压力下降到0MPa表明反应结束。
2、中和和脱色：
(1)釜内物料温度降至80℃，向反应釜中真空加入冰乙酸，加入量为釜内总物料质量的1.2‰，利用釜外循环进行混合并保温30分仲；再真空吸入双氧水，双氧水加入量为釜内物料总量的2‰，利用釜外循环以充分混合并保温30分钟，冷却物料在30-40℃时出料装桶。
按上述加料量和反应条件，整个生产过程需要10多个小时即可完成，而在同样加料量下用老工艺(背景技术中的工艺)则要20多个小时才完成。
表1中按本实施例的方法(新工艺)和同样投料量下按背景技术中的方法(老工艺)生产的消沫剂的质量指标进行了对比。
表1按两种工艺生产的产品的检验对比数据
检验项目 单位   检验标准
  老工艺   新工艺
  外观   无色透明粘稠液体
  羟值   mg氢氧化钾/g   50.6   50.8
  酸值   mg氢氧化钾/g   0.18   0.09
  浊点   ℃   19.0   19.0
  色度Pt-Co   号   25   25
  酸碱度PH   6.8   6.9
表2经济效益分析
  项目   单位   新工艺   老工艺
  原料成本   元/Kg   14   15
  蒸汽   元/Kg   0.05   0.1
  冷却水   元/Kg   0.1   0.2
  电   元/Kg   0.1   0.2
由表1可以看出，采用新工艺与采用老工艺相比，产品质量相当。
新工艺生产周期比老工艺缩短大约1/2，而减少了中和釜和醇钾釜以及脱水釜，在同样生产能力下设备投资更低。同时，由表2可以看出新工艺与老工艺相比，水、电、汽的消耗比老工艺更低，可以大幅度降低生产成本。

Claims (10)

1.一种聚醚型消沫剂的生产方法，依次包括聚合过程、中和过程和脱色过程，其特征在于：所述的聚合过程如下：将无机碱催化剂与甘油加入聚合釜内，利用泵将釜内物料抽出经过釜外的换热器控制物料温度并返回釜内进行外循环，在进行外循环的同时，将环氧丙烷连续送入聚合釜内，使其边循环、边进料、边反应；在环氧丙烷进料完毕或环氧丙烷反应完成后再将环氧乙烷连续送入聚合釜内，使其边循环、边进料、边反应。
2.如权利要求1所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于：在物料进行釜外循环进行换热器换热后，通过雾化喷嘴喷入所述的聚合釜内在釜内雾化成液滴，所述环氧丙烷和环氧乙烷向所述聚合釜进料时同样通过雾化喷嘴雾化成液滴，利用液滴在下降过程中接触进行雾化反应，以使反应均匀且提高反应速率。
3.如权利要求1或2所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于：所述环氧丙烷和环氧乙烷的反应温度均为120～145℃。
4.如权利要求3所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于：在所述环氧丙烷进料完毕后，控制温度125～145℃，压力不得超过0.5MPa，保温熟化至压力降至0MPa以下。
5.如权利要求3所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于：在所述的环氧乙烷进料完毕后，控制温度130～140℃，保温熟化至压力下降到0MPa以下。
6.如权利要求1或2所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于：所述中和过程是采用冰乙酸中和过量的碱。
7.如权利要求6所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于所述冰乙酸被加入所述聚合釜内，在聚合釜内进行中和反应，反应过程中物料同时进行釜外循环。
8.如权利要求1或2所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于：所述的脱色过程是采用加入双氧水进行脱色。
9.如权利要求7所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于：所述的脱色过程是采用加入双氧水进行脱色。
10.如权利要求9所述的聚醚型消沫剂的生产方法，其特征在于所述双氧水被加入所述聚合釜内，在聚合釜内进行脱色，脱色过程中物料同时进行釜外循环。
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