CN113234222B

CN113234222B - 一种ppta聚合用高品质络合溶剂的生产装置及工艺

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Publication number: CN113234222B
Application number: CN202110533701.1A
Authority: CN
Inventors: 张文广; 赵铎; 史红军; 高金鹿; 郑淑昀; 黄彦超; 赵辉; 魏建毅; 董菲菲; 孙蓓蓓; 李东方; 刘忠; 王冬冬; 张海民; 候慧茹; 高艳金; 候玉龙; 肖磊; 汝文军
Original assignee: HENAN SHENMA NYLON CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: HENAN SHENMA NYLON CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2041-05-17
Also published as: CN113234222A

Abstract

本发明属于化学工程技术领域，具体涉及一种PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产装置及工艺。所述生产装置，包括顺次连接的盐水搅拌罐、混合溶液搅拌罐、除水塔和络合溶剂储罐；所述盐水搅拌罐上设有水输送管路和CaCl₂输送管路，盐水搅拌罐的下部通过管路与混合溶液搅拌罐相连；所述混合溶液搅拌罐上设有净水剂输送管路和NMP输送管路，混合溶液搅拌罐的下部通过管路与除水塔的中部相连；所述除水塔的顶部通过管路与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与除水塔的上部相连；除水塔的底部通过管路与络合溶剂储罐相连。本发明可以实现PPTA聚合用高品质络合溶剂生产的连续化、高稳定性、大规模和低成本。

Description

一种PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产装置及工艺

技术领域

本发明属于化学工程技术领域，具体涉及一种PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产装置及工艺。

背景技术

在对位芳纶的聚合过程中要使用一种CaCl₂/NMP络合溶剂，络合溶剂的CaCl₂浓度、含水率高低、络合溶剂颜色、工艺指标的稳定性等对聚合有重要的影响。

制备络合溶剂有两种方法，第一种方法是干法制备，CaCl₂固体粉末加入到NMP溶剂中，加热搅拌溶解一段时间，制得络合溶剂，如下述公开文本所用到的方法：CN85100048U、CN101456950A、CN1048710A、CN1793199A、CN102127220A、CN102153745A、CN101328266A、CN1683430A、CN101265326A、CN1687186A、CN102167816A、CN101735450A及CN102190795A。该方法的缺点在于CaCl₂、NMP、CaCl₂/NMP络合溶剂均易吸水，需要特殊处理。使用前，CaCl₂高温干燥处理，氯化钙高温灼烧时容易结块，需要粉碎后才能够使用，这样不仅灼烧时能耗大，而且灼烧后在降温、粉碎、称量、存放等过程中不可避免地吸收了一定量的水分，处理后的CaCl₂要严格的隔绝空气保存，一旦吸潮不容易被发现，给生产带来严重的损失。另外，CaCl₂溶解时容易沉底结块堵塞管道，给生产带来不便；NMP使用分子筛除水，需要实时监测，操作繁琐；CaCl₂/NMP络合溶剂严格的隔绝空气保存。此法受天气的影响很大，在下雨或相当湿润的天气里水分难以保证；而且，此法在制备无水溶剂时不连续，生产效率较低，不利于大规模工业化生产；另外，固态的工业级CaCl₂中含有大量不溶于水的无机杂质，而这些无机杂质伴随着络合溶剂一起进入聚合工序。由于聚合工序生产出的树脂粒度较小，仅为10～300μm，且树脂表面疏松，不溶于水的无机杂质极易吸附在树脂上，尽管树脂需要经过水洗工序，但是不溶于水的无机杂质依旧很难从固体状树脂中除去，最终得到灰分严重超标的树脂。使用灰分含量高的树脂去纺丝，灰分会附着在单纤表面或内部，经过凝固浴成型后，在单纤内部或表面形成缺陷，然后再经过6倍左右的拉伸，会把有缺陷的单纤拉伤或拉断，纺丝时造成断丝、注脚、缠辊频发，几乎无法正常生产。

第二种方法是湿法制备，对位芳纶产业主流也是采取此法生产CaCl₂/NMP络合溶剂。先配置CaCl₂·NMP·H₂O混合溶液，将混合溶液输送至减压精馏塔中，塔顶将H₂O除去，塔底得到CaCl₂/NMP络合溶剂。公开号为CN101550232A采用此法，在配置CaCl₂·NMP·H₂O混合溶液时，可除掉CaCl₂中不溶性杂质，还有利于提高树脂的粘度，采用该方法能克服天气、操作对聚合溶剂体系水分的不利影响，实现连续、密闭、洁净化生产，但是并没有公开实现这一方法的具体生产装置。公开号为CN102787373B仅公布了络合溶剂的生产装置，却没有公布其生产工艺。

CN101550232A、CN102787373B这两个文本都没有除掉CaCl₂中可溶性杂质。而杂质对对位芳纶行业连续化生产有重大负面影响。若使用化学纯的CaCl₂，成本较高，企业无法接受；若使用工业级的会有CaCl₂，里面会有大量杂质；即便是工业级优质的无水CaCl₂纯度为95%，仍然含有5%的杂质。CaCl₂中可溶于水的杂质主要为NaCl。NaCl随着混合溶液进入减压除水塔中，NaCl不与NMP络合，会在塔底富集，影响热传递，造成塔底温度控制失真，继而造成CaCl₂/NMP含水率超标；或是提高温度保证络合溶剂含水率合格，却同时造成部分NMP高温裂解，形成多种产物，如N-甲基琥珀酰亚胺（NMS）、N-羟甲基吡咯烷酮（NHMP）、5-羟基-N-甲基吡咯烷酮（5-HNMP）、丁二酸，甚至可进一步生成酸酐，这些产物不仅会导致络合溶剂颜色变成黄色，进一步变为黑红色，部分产物（如丁二酸）还会和聚合原料对苯二胺（PPD）反应，造成聚合配比偏差，影响聚合粘度，继而影响纺丝微观成型。

此外，塔底富集大量的盐，需要定期清理，否则堵塞管道，无法生产。一般清理频率为20～30天/次，而每次清理均需要2～3天，除了无法正常生产盈利外，还造成聚合工段、溶剂工段产生大量的废料，再次运行需要再调整参数，稳定工艺，又需要2～3天，也会产生大量废料。与规模500吨/年正常生产相比，塔底富集大量的盐清理一次，一般耗费300～500万元。

另外，在CN101550232A、CN102787373B中，没有详细的塔顶温度、塔底温度、回流比、回流温度、回流量等详细参数，以及如何控制工艺才能制备出合格产品，均无详细工艺指标。

还有，CN101550232A的工艺技术特征有四个不足之处。

第一，在CaCl₂溶解后，由于存在NaCl等杂质，与CaCl₂形成同离子效应，造成CaCl₂的溶解度急剧降低；在配置后的CaCl₂·NMP·H₂O混合溶液中，NMP和H₂O会产生强烈的缔合效应，这种作用会导致CaCl₂的溶解度急剧降低，如25℃时，CaCl₂的溶解度约为87g，而同温度下，含水10%的NMP最多溶解CaCl₂为29～30g。

由于CaCl₂·NMP·H₂O混合溶液同时拥有两种效应，且均削弱CaCl₂的溶解度，因此，在配置后的CaCl₂·NMP·H₂O混合溶液的下部，会有CaCl₂析出。在生产过程中，混合溶液下部物料夹带CaCl₂颗粒，造成前后进料不均，又形成生产出的络合溶剂浓度不均一，对生产树脂的粘度造成严重影响。

第二，塔釜温度为100℃～200℃，由于塔釜温度较高，会导致NMP裂解，NMP裂解物会影响聚合生产的PPTA树脂的粘度。

第三，实施例2和3中，塔釜温度分别为180℃、200℃，塔釜压强分别为-80kpa、-90kpa的条件下精馏除水，在此温度、真空条件下，塔内混合溶剂沸腾极为剧烈，水蒸气会带着部分NMP向上流动，尽管有相应的冷凝装置回收，但是仍有少量NMP会被真空系统抽走，造成NMP损失，而且污染大气。

第四，实施例1中，在塔釜温度为100℃，塔釜压力为-50kpa的条件下精馏除水，精制后氯化钙含量为8.4％，水分85ppm。根据理论经验及实际生产，在塔釜温度为100℃，塔釜压力为-50kpa时，CaCl₂·NMP·H₂O混合溶液根本就无法沸腾，也就是无法达到其宣称的除水效果。

因此，如何连续化、高稳定性、大规模、低成本的生产出优质的络合溶剂，成为对位芳纶行业的难题。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产装置。该生产装置可以实现PPTA聚合用高品质络合溶剂生产的连续化、高稳定性、大规模和低成本。

本发明还提供了PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产装置，包括顺次连接的盐水搅拌罐、混合溶液搅拌罐、除水塔和络合溶剂储罐；

所述盐水搅拌罐上设有水输送管路和CaCl₂输送管路，盐水搅拌罐的下部通过管路与混合溶液搅拌罐相连；

所述混合溶液搅拌罐上设有净水剂输送管路和NMP输送管路，混合溶液搅拌罐的下部通过管路与除水塔的中部相连；

所述除水塔的顶部通过管路与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与除水塔的上部相连；除水塔的底部通过管路与络合溶剂储罐相连。

优选的，所述混合溶液搅拌罐下部通过管路依次与过滤器、混合溶液储罐、第一换热器和除水塔相连；混合溶液搅拌罐和混合溶液储罐具有保温功能，保温范围为25～50℃。

优选的，所述除水塔的底部出口分为两个支路，一个支路通过再沸器与除水塔的下部进口相连，另一支路通过第二换热器与络合溶剂储罐的进口相连。

优选的，所述冷凝器的出口通过管路与冷凝液储罐的进口相连，冷凝液储罐的出口分为两个支路，一个支路与除水塔的上部相连，另一支路与盐水搅拌罐相连。

优选的，所述冷凝器通过真空连接管路与真空系统相连。

采用上述装置生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，包括以下步骤：

（1）混合溶剂的配置

将原料CaCl₂和水在盐水搅拌罐中配置、搅拌，静置沉降后，上层清液输送至混合溶液搅拌罐，加入NMP和净水剂，搅拌静置沉降后输送至除水塔中；

（2）除水

在除水塔中进行除水，除水塔的进料量为300～500 kg/h，真空度为-99.5～-100KPa，除水塔内的水蒸气经冷凝器冷凝成8～18℃的冷凝液，冷凝液回流到除水塔塔顶的回流量为40～150kg/h；除水后将物料送入络合溶剂储罐。

优选的，步骤（1）中CaCl₂加水配置后，静置3～24h；NMP、CaCl₂和水的质量比为100:（7～9）:（24～34）。

优选的，步骤（1）中上层清液输送至混合溶液搅拌罐后，加入NMP和净水剂，搅拌静置沉降，然后经过滤器过滤后输送至混合溶液储罐，最后经第一换热器加热后输送至除水塔。

优选的，过滤器的过滤精度为1～0.1μm，进一步优化为0.1μm；混合溶液储罐中的混合溶液经第一换热器加热到78～88℃后输送至除水塔。具体的，过滤器的过滤形式可以为滤网、滤袋、滤毡、滤膜中的一种或几种，进一步优化为滤膜。

优选的，混合溶液搅拌罐和混合溶液储罐具有保温功能，温度为25～50℃。

优选的，步骤（2）中除水塔塔底储料量为60～180L；除水塔底部的络合溶剂一部分经再沸器加热到90～100℃回流到除水塔下部，再沸器的回流量为20～120 kg/h；剩余部分经第二换热器降温至25～50℃后输送至络合溶剂储罐。

具体的，所述净水剂为聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝。

原料CaCl₂可以为固体CaCl₂或CaCl₂水溶液，基于成本、运输、仓存、输送、溶解、固定投资等因素，原料CaCl₂优选为固体工业优质级95%无水球状CaCl₂。

和现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 本发明适用于工业化、连续化、高稳定性、大规模、低成本的生产出优质的络合溶剂，解决对位芳纶行业制备络合溶剂的难题；

2. 本发明的混合溶剂配置工段，合理调节水的含量，既解决CaCl₂析出的问题，又利用同离子效应和缔合效应，除掉大部分的可溶性盐，大幅降低采购原材料的成本；

3. 本发明最大程度减少混合溶剂水含量，大幅降低除水塔运行负荷，同时也降低运行成本；

4. 本发明的混合溶剂配置工段所制备出的混合溶剂可溶性杂质少，塔底清理频率低，化工行业每半年检修一次，可在此期间清理，几乎无额外成本；

5. 本发明中除水塔的塔底温度、塔底回流及真空度等工艺控制，可以避免NMP裂解，影响聚合配比；

6. 本发明中除水塔的塔顶温度、塔顶回流及真空度的工艺控制，可以保证塔内物料沸腾平稳，避免NMP损失，且不污染大气。

附图说明

图1为本发明所述PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1和对比例1、对比例2分别生产的络合溶剂的图片；

图3为本发明实施例1-3、对比例2所生产出的络合溶剂盐浓度及波动曲线；

图4为本发明实施例1-3、对比例2所生产出的树脂粘度波动曲线；

图5为采用实施例2所生产出的络合溶剂制备浆液纺丝后的单纤微观形态图；

图6为采用对比例2所生产出的络合溶剂制备浆液纺丝后的单纤微观形态图；

图中：1为水输送管路，2为CaCl₂输送管路，3为盐水搅拌罐，4为净水剂输送管路，5为NMP输送管路，6为混合溶液搅拌罐，7为过滤器，8为混合溶液储罐，9为第一输送泵，10为第一换热器，11为除水塔，12为第二输送泵，13为再沸器，14为第二换热器，15为络合溶剂储罐，16为冷凝器，17为真空连接管路，18为冷凝液储罐，19为第三输送泵。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明，但并不是对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中”，“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的PPTA聚合用高品质络合溶剂的生产装置，包括顺次连接的盐水搅拌罐3、混合溶液搅拌罐6、除水塔11和络合溶剂储罐15；所述盐水搅拌罐3上设有水输送管路1和CaCl₂输送管路2，盐水搅拌罐3的下部通过管路与混合溶液搅拌罐6相连；所述混合溶液搅拌罐6上设有净水剂输送管路4和NMP输送管路5，混合溶液搅拌罐6的下部通过管路依次与过滤器7、混合溶液储罐8、第一换热器10和除水塔11的中部相连；所述除水塔11的顶部通过管路与冷凝器16的进口相连，冷凝器16的出口与除水塔11的上部相连；除水塔11的底部通过管路与络合溶剂储罐15相连。所述冷凝器16通过真空连接管路17与真空系统相连，所述真空系统可以为真空泵等。

所述除水塔11的底部出口分为两个支路，一个支路通过再沸器13与除水塔11的下部进口相连，另一支路通过第二换热器14与络合溶剂储罐15的进口相连。

所述冷凝器16的出口通过管路与冷凝液储罐18的进口相连，冷凝液储罐18的出口分为两个支路，一个支路与除水塔11的上部相连，另一支路与盐水搅拌罐3上的水输送管路1相连（进行回收利用）、且该支路上设有开关。

混合溶液搅拌罐6和混合溶液储罐8具有保温功能，温度为25～50℃。具体的：混合溶液搅拌罐6和混合溶液储罐8均为具有保温功能的夹套罐，夹层内可通恒温水对罐体保温，恒温水温度为25～50℃。

混合溶液储罐8与第一换热器10间的管路上设有第一输送泵9，混合溶液储罐8内的混合溶液通过第一输送泵9输送至换热器10；除水塔11底部出口所连管路上设有第二输送泵12，除水后的络合溶剂经第二输送泵12分别送入再沸器13和第二换热器14中；冷凝液储罐18底部出口所连管路上设有第三输送泵19，冷凝液储罐18内的冷凝液经第三输送泵19分别送入除水塔11上部和盐水搅拌罐3。

（1）混合溶剂的配置

将固体工业优质级95%无水球状CaCl₂和水分别通过CaCl₂输送管路2和水输送管路1输送至盐水搅拌罐3中配置、搅拌，静置6 h沉降后，利用重力势能将上层清液输送至混合溶液搅拌罐6，混合溶液搅拌罐6于30℃恒温；先通过NMP输送管路5加入NMP，制备混合溶剂，其中，NMP、CaCl₂和水的质量比为100:7.2:26；再通过净水剂输送管路4加入净水剂聚合硫酸铁，搅拌静置沉降，利用重力势能，上层清液经过滤器7的0.1μm的膜过滤后，输送至混合溶液储罐8，混合溶液储罐8于30℃恒温，最后输送至第一输送泵9，经第一换热器10加热到85℃后输送至除水塔11中；

（2）除水

在除水塔11中进行除水，除水塔11的进料量为400 kg/h，真空度为-99.6 KPa，除水塔11内的水蒸气经冷凝器16冷凝成14℃的冷凝液并储存在冷凝液储罐18中，冷凝液储罐18中的冷凝液通过第三输送泵19一部分回流到除水塔11塔顶，回流量为60 kg/h，剩余部分通过管路输送至盐水搅拌罐3中进行回收利用；经除水塔11除水后，底部的络合溶剂通过第二输送泵12一部分经再沸器13加热98℃后回流到除水塔11下部，回流量为60 kg /h；剩余部分经第二换热器14降温至40℃后输送至络合溶剂储罐15中。

步骤（2）中除水塔塔底储料量为100L。

制备的络合溶剂为无色透明液体，多次测量，其中CaCl₂含量为6.7±0.2%，水分含量为70 ppm，用于聚合生产出的树脂粘度为5.9±0.2 dl/g。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于制备工艺，具体如下：

生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，包括以下步骤：

（1）混合溶剂的配置

将固体工业优质级95%无水球状CaCl₂和水分别通过CaCl₂输送管路2和水输送管路1输送至盐水搅拌罐3中配置、搅拌，静置6 h沉降后，利用重力势能将上层清液输送至混合溶液搅拌罐6，混合溶液搅拌罐6于35℃恒温；先通过NMP输送管路5加入NMP，制备混合溶剂，其中，NMP、CaCl₂和水的质量比为100:7.5:28；再通过净水剂输送管路4加入净水剂聚合硫酸铁，搅拌静置沉降，利用重力势能，上层清液经过滤器7的0.1μm的膜过滤后，输送至混合溶液储罐8，混合溶液储罐8于35℃恒温，最后输送至第一输送泵9，经第一换热器10加热到83℃后输送至除水塔11中；

（2）除水

在除水塔11中进行除水，除水塔11的进料量为500 kg/h，真空度为-99.8 KPa，除水塔11内的水蒸气经冷凝器16冷凝成12℃的冷凝液并储存在冷凝液储罐18中，冷凝液储罐18中的冷凝液通过第三输送泵19一部分回流到除水塔11塔顶，回流量为90 kg/h，剩余部分通过管路输送至盐水搅拌罐3中进行回收利用；经除水塔11除水后，底部的络合溶剂通过第二输送泵12一部分经再沸器13加热到95℃后回流到除水塔11下部，回流量为80 kg /h；剩余部分经第二换热器14降温至45℃后输送至络合溶剂储罐15中。

除水工段正常运行中，除水塔塔底储料量为120L。

制备的络合溶剂为无色透明液体，多次测量，其中CaCl₂含量为7.0±0.2%，水分含量为80 ppm，用于聚合生产出的树脂粘度为6.3±0.2 dl/g。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于制备工艺，具体如下：

生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，包括以下步骤：

（1）混合溶剂的配置

将固体工业优质级95%无水球状CaCl₂和水分别通过CaCl₂输送管路2和水输送管路1输送至盐水搅拌罐3中配置、搅拌，静置6 h沉降后，利用重力势能将上层清液输送至混合溶液搅拌罐6，混合溶液搅拌罐6于40℃恒温；先通过NMP输送管路5加入NMP，制备混合溶剂，其中，NMP、CaCl₂和水的质量比为100:8.4:30；再通过净水剂输送管路4加入净水剂聚合硫酸铁，搅拌静置沉降，利用重力势能，上层清液经过滤器7的0.1μm的膜过滤后，输送至混合溶液储罐8，混合溶液储罐8于40℃恒温，最后输送至第一输送泵9，经第一换热器10加热到81℃后输送至除水塔11中；

（2）除水

在除水塔11中进行除水，除水塔11的进料量为500 kg/h，真空度为-100 KPa，除水塔11内的水蒸气经冷凝器16冷凝成9℃的冷凝液并储存在冷凝液储罐18中，冷凝液储罐18中的冷凝液通过第三输送泵19一部分回流到除水塔11塔顶，回流量为110 kg/h，剩余部分通过管路输送至盐水搅拌罐3中进行回收利用；经除水塔11除水后，底部的络合溶剂通过第二输送泵12一部分经再沸器13加热到92℃后回流到除水塔11下部，回流量为100 kg /h；剩余部分经第二换热器14降温至40℃后输送至络合溶剂储罐15中。

除水工段正常运行中，除水塔塔底储料量为140L。

制备的络合溶剂为无色透明液体，多次测量，其中CaCl₂含量为7.7±0.2%，水分含量为60 ppm，用于聚合生产出的树脂粘度为6.8±0.2dl/g。

对比例1

以公开号为CN101550232A的实施例2作为对比例1。

经过检测，其CaCl₂含量为10%，水分含量为100 ppm，用于聚合生产出的树脂粘度为8.0 dl/g。

对比例2

以公开号为CN101550232A的实施例3作为对比例2。

经过检测，其CaCl₂含量为7.5%，水分含量为95 ppm，用于聚合生产出的树脂粘度为6.3 dl/g。

实施例1和对比例1、对比例2生产的络合溶剂的图片如图2所示，其中：左图为本发明实施例1生产的络合溶剂（颜色透明，澄清）；中间为对比例1所生产出的络合溶剂（颜色为橙黄色）；右图为对比例2所生产出的络合溶剂（颜色为暗红色）。

本发明实施例1-3中所生产的络合溶剂盐浓度及波动（B、C、D线）与对比例2所生产的络合溶剂盐浓度及波动（E线）对比图如图3（图中横坐标为检测次数）所示，可以看出，本发明生产的络合溶剂盐浓度波动在±0.2%，而对比例2的盐浓度波动在±0.4%。

本发明实施例1-3中所生产出的树脂粘度波动（B、C、D线）与对比例2的树脂粘度波动（E线）对比图如图4（图中横坐标为检测次数）所示，可以看出，本发明树脂粘度波动在6.3±0.2dL/g，而对比例2的树脂粘度波动在6.3±0.4dL/g。

对位芳纶行业通常以6.3dL/g左右粘度的树脂进行纺丝，分别以本发明中实施例2与对比例2的方法生产出6.3dL/g粘度的树脂制备浆液，进行纺丝（所涉及到的制备浆液和纺丝的工艺条件为：300μm≤树脂粒度≤800μm；树脂其含水率≤1‰；硫酸浓度99.98%；硫酸温度14℃；树脂与H₂SO₄质量比例分别为19.3%、80.7%；使用失重称精确计量并输送至双螺杆挤出机；双螺杆挤出机第一级低温搅拌混合，温度为20℃；双螺杆挤出机第二级制备纺丝浆液，温度为80～84℃；制备纺丝浆液后，纺丝浆液通过-99.9KPa的真空脱泡；再经20μm、10μm两级过滤器过滤浆液，过滤器材质为哈氏c276材质；采用干喷湿纺法纺丝，通过孔径为70μm、孔数为400、厚度为12mm、材质为纯钽的喷丝板挤出，穿过6mm的空气层后进入温度为2.3℃、硫酸含量为5%的酸水凝固浴中，受到6.5倍的牵伸成为丝束，纺速为280m/min的情况下，经过5℃的高纯水水洗、pH为9.3的第一碱水碱洗、pH为7.8的第二碱水碱洗、140℃的烘干，最终成为对位芳纶纤维），其单纤微观形态如图5和图6所示。

用实施例2生产出的络合溶剂，最终纺出的丝如图5所示，可以看出：本发明所生产出的络合溶剂避免了NMP裂解，后续聚合反应中，不会有NMP的裂解物消耗反应原料中的对苯二胺，也就消除了NMP裂解物影响原料配比的因素，生产出PPTA树脂的粘度波动较小，粘度波动较小的树脂，在后续配置纺丝浆液的工艺中，尤其是溶解树脂方面，能够较短的时间内能溶解，而且溶解的充分、均匀，可纺性较好，适合于纺丝。所生产丝的微观形态，表面很光滑，无凸起物。

使用对比例2所生产出的络合溶剂，最终纺出的丝如图6所示，可以看出：本对比例生产出的络合溶剂有部分NMP裂解，后续聚合反应中，NMP的裂解物会消耗反应原料中的对苯二胺，NMP裂解物影响原料配比的因素，造成生产出PPTA树脂的粘度波动较大，粘度波动较大的树脂，同样按上述制备浆液和纺丝的工艺，在后续配置纺丝浆液中，尤其是溶解树脂方面，难以在较短的时间内充分溶解，只能长时间去溶解，粘度大的树脂难以充分溶解、溶解不均一，粘度稍小的树脂经长时间溶解又会造成降解过多，造成溶解不充分的浆液和降解过多的浆液同时存在，最终所制备的浆液纺丝的可纺性较差，纺出的丝毛丝过多，其微观形态如图6，丝的表面有较多不规则凸起物和丝表面也有撕裂现象，即为溶解不充分的浆液和降解过多的浆液所致。

以上是基于对位芳纶500吨/年的规模所提出的生产高品质络合溶剂的工业制备装置及方法，任何相关专利在本专利工艺基础上进行的放大或缩小，均视为本申请的保护范围。

需要说明的是：氯化钙溶解受到多个因素的影响，如NMP与水的比值、温度、可溶性卤化物含量（如氯化钠），本发明限定了NMP、氯化钙和水的质量比为100 :（7～9）:（24～34）；温度是通过混合溶液搅拌罐实现的，混合溶液搅拌罐具有保温隔层，隔层间水的温度控制为25～50℃，这样使得生产过程中可以达到以下两点，（1）所加的水量可以让氯化钙完全溶解之外，水量还有很少量的富裕，目的是生产中总要保留少量工艺缓冲余量，力求工艺指标稳定，工艺指标稳定才能控制稳定；（2）富裕的水量很少，仅能溶解部分的氯化钠，溶解不了的氯化钠就沉淀，达到部分除掉可溶性杂质能力（即除掉部分氯化钠），也就是精制了氯化钙。

因此，本发明这样设计有以下三个优点：

A、由于氯化钙完全溶解，所以进塔的混合溶液的氯化钙浓度均一，生产的络合溶剂盐浓度稳定和波动小；

B、由于混合溶液中无不溶水的杂质，溶于水的杂质如氯化钠也除掉了一部分，所以混合溶液杂质很少，提纯了氯化钙，所以塔内盐沉积（氯化钠）量少，塔底清理次数少；

C、在达到最优产品的前提下，用最少量的水，塔蒸出水分时负荷最小，运行成本最低。

Claims

1.一种生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，其特征在于，生产PPTA聚合用高品质络合溶剂时所利用的生产装置，包括顺次连接的盐水搅拌罐、混合溶液搅拌罐、除水塔和络合溶剂储罐；

所述除水塔的顶部通过管路与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与除水塔的上部相连；除水塔的底部通过管路与络合溶剂储罐相连；

所述混合溶液搅拌罐下部通过管路依次与过滤器、混合溶液储罐、第一换热器和除水塔相连；混合溶液搅拌罐和混合溶液储罐具有保温功能，保温范围为25～50℃；

所述除水塔的底部出口分为两个支路，一个支路通过再沸器与除水塔的下部进口相连，另一支路通过第二换热器与络合溶剂储罐的进口相连；

所述冷凝器的出口通过管路与冷凝液储罐的进口相连，冷凝液储罐的出口分为两个支路，一个支路与除水塔的上部相连，另一支路与盐水搅拌罐相连；

所述生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺包括以下步骤：

（1）混合溶剂的配置

（2）除水

在除水塔中进行除水，除水塔的进料量为300～500 kg/h，真空度为-99.5～-100 KPa，除水塔内的水蒸气经冷凝器冷凝成8～18℃的冷凝液，冷凝液回流到除水塔塔顶的回流量为40～150kg/h；除水后将物料送入络合溶剂储罐；

步骤（1）中CaCl₂加水配置后，静置3～24h；NMP、CaCl₂和水的质量比为100:（7～9）:（24～34）。

2.根据权利要求1所述生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，其特征在于，所述冷凝器通过真空连接管路与真空系统相连。

3.根据权利要求1所述生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，其特征在于，步骤（1）中上层清液输送至混合溶液搅拌罐后，加入NMP和净水剂，搅拌静置沉降，然后经过滤器过滤后输送至混合溶液储罐，最后经第一换热器加热后输送至除水塔。

4.根据权利要求3所述生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，其特征在于，过滤器的过滤精度为1～0.1μm，混合溶液储罐中的混合溶液经第一换热器加热到78～88℃后输送至除水塔。

5.根据权利要求1所述生产PPTA聚合用高品质络合溶剂的工艺，其特征在于，步骤（2）中除水塔塔底储料量为60～180L；除水塔底部的络合溶剂一部分经再沸器加热到90～100℃回流到除水塔下部，回流量为20～120 kg/h；剩余部分经第二换热器降温至25～50℃后输送至络合溶剂储罐。