如何提高回收環氧氯丙烷含量?

    二步加堿法生產雙酚A型環氧樹脂過程中,隨著配料批次增加,循環使用的環氧氯丙烷含量會逐漸降低;如果采用同樣質量的配比,產品的軟化點(或黏度)、環氧當量會逐漸升高。通過色譜分析發現:回收環氧氯丙烷(ECH)中甲苯含量在逐步升高,環氧樹脂行業協會專家介紹說,改進相關操作可以阻止甲苯進入回收系統,提高回收環氧氯丙烷的純度,從而達到優化生產運行、提高產品質量的目的。
    目前很多廠家生產低分子環氧樹脂仍采用傳統的生產工藝,即二步加堿法。其生產過程如下:將精環氧氯丙烷(ECH)和一定量的回收ECH放入釜中,再加入稱量過的雙酚A(BPA),加熱溶解后再加入少量的燒堿使之進行預反應,維持預反應一段時間后再滴加入大量燒堿反應,同樣維持一段時間,使之充分進行主反應[1]然后在真空狀態下加熱反應物料,通過減壓共沸蒸餾將沒有反應過量的ECH進行回收;回收的ECH經臥式冷凝器和立式冷卻器冷凝后進入回收ECH槽,然后用真空將回收出來的液體吸入回收罐,再經泵送入粗回收ECH貯槽,下層回收ECH繼續使用、上層的水則排掉?;厥誆CH操作完后對物料進行冷卻,加入少量甲苯稀釋后再加入過量精制堿反應降低有機氯;然后加入甲苯萃取環氧樹脂,加水水洗除去鹽和堿,再分別通過常壓和減壓蒸餾除去溶劑甲苯及高沸物,得到成晶環氧樹脂。
    投料時每批料的ECH一般是由精ECH(質量分數在99%以上)和回收ECH組成,精ECH含量穩定,回收ECH就是通過減壓共沸蒸餾出來的ECH。在蒸餾過程中壓力般控制在20kPa左右,盡管ECH在常壓下的沸點只有116.8℃,但為保證回收徹底,回收ECH操作過程中的終溫度一般控制在120℃左右?;厥誆CH在循環利用的過程中,我們會發現其含量會越來越低。環氧樹脂行業協會專家表示,這是在雙酚A型環氧樹脂(低分子質量環氧樹脂)生產中普遍存在一種現象,采用相同質量的ECH與BPA反應配比,隨著生產批次的增加軟化點(或黏度)會越來越高、環氧當量會越來越大,不僅影響產品質量的穩定性而且收率也越來越低。
    針對回收ECH含量逐漸降低這一現象,先要從反應機理上加以分析并找出解決辦法。通過實驗可以發現,回收ECH中氯丙醇質量分數基本保持不變,變化大的是物質是甲苯。一般認為在回收ECH操作時系統中不可能存在甲苯,因為ECH和甲苯足2個相對獨立的系統,但在實際操作中不可避免使甲苯混入了ECH系統。據環氧樹脂行業協會專家介紹,可能進入途徑是:在回收ECH完成后必須向釜內加入一定量的甲苯才能加入精制堿,由于剛剛進行回收ECH操作的釜內溫度較高(有時達到120℃左右),盡管加甲苯之前要對反應釜進行冷卻,但甲苯加入釜內后仍有一部分汽化,甲苯蒸汽經過平衡管進入緩沖罐,冷卻后就變成液態甲苯混在回收ECH之中。
    由于回收ECH中的甲苯不與樹脂系統中的其它物質反應,而甲苯的沸點比ECH還低,回收ECH操作時是真空、壓力僅為20kPa左右,在此狀態下甲苯的沸點在62℃左右。所以反應釜中的甲苯又被蒸餾到回收ECH當中,這就導致甲苯在回收ECH中的含量越來越高。如果同樣質量的ECH配料,由于回收ECH的含量下降,導致配料中的ECH/BPA的比例逐漸減小。從而導致后生成的樹脂環氧當量上升,也造成軟化點(或黏度)上升。解決這一問題僅需對設備稍作改造即可,環氧氯丙烷含量可以提高到90%以上,這樣除有益于產品質量外,還可以節約部分蒸汽、避免甲苯循環蒸餾。環氧樹脂行業協會專家表示,改造的關鍵就是在平衡管上增加一個排空管,排空管連接新添的接收罐,接收罐排空進入甲苯排空系統。改造后的操作過程是:回收ECH操作過程和原來相同,只是回收操作完成后要打開排空管再加入甲苯,這樣即使有甲苯蒸汽也只能進入新添的接收罐,或者通過甲苯排空系統冷卻回收利用;待該批料離開反應釜后,才能關閉排空管恢復原來的操作。