Усовершенствование процесса опреснения, очистки, фильтрации, промывки и сушки полифениленсульфида (ППС).

Полифениленсульфид (ППС) — это высокоэффективная термопластичная конструкционная смола. Она обладает превосходной термостойкостью, коррозионной стойкостью, высокой прочностью и отличной стабильностью продукта. Широко применяется в аэрокосмической, автомобильной, электронной промышленности, производстве прецизионных приборов и т.д. ППС стал «шестым по величине конструкционным пластиком» и «первым по величине специальным конструкционным пластиком». В промышленности для синтеза ППС в основном используется метод с применением сульфида натрия, который отличается высокой эффективностью, хорошей воспроизводимостью и простотой в применении. Однако олигомеры и побочный продукт — хлорид натрия, образующиеся в процессе синтеза, а также неорганические добавки, используемые в процессе синтеза, приводят к увеличению содержания примесей и золы в продукте ППС, что снижает его комплексные характеристики и ограничивает область применения. За рубежом заблокированы ключевые технологии, такие как очистка и постобработка в процессе синтеза ППС, что делает невозможным производство ППС-смол с сопоставимыми характеристиками.

Полифениленсульфид (PPS) нерастворим в любом органическом растворителе при температуре ниже 200 °C, и ионы металлов неизбежно остаются в матрице PPS в процессе его очистки. Помимо неорганических солей, основной формой металлических примесей в PPS являются также низкомолекулярные органические соли.

Если в волокнистом полифениленсульфиде (ППС) слишком много олигомеров, после плавления образуется больше паров, что приводит к легкому разрыву нитей во время прядения, низкой прочности волокна, высокой ворсистости, плохой ударной вязкости, недостаточной жесткости и прочности, а также к сокращению срока службы изделия. Очистка — это процесс удаления примесей и олигомеров в процессе синтеза ППС, и это очень важный этап постобработки, определяющий содержание неорганической золы и олигомеров в изделиях из ППС.

Анализ процесса опреснения и очистки полифениленсульфидной смолы (ППС).

Полифениленсульфид обычно получают, используя в качестве сырья сульфид натрия и п-дихлорбензол. Реакцию полимеризации проводят при высокой температуре (обычно около 300 °C) и высоком давлении, после чего после очистки и сушки получают готовый продукт — полифениленсульфид. Поскольку при непосредственном производстве полифениленсульфида эфир содержит большое количество неорганических ионных примесей, органических примесей и олигомеров, которые влияют на свойства последующего полифениленсульфида, его необходимо эффективно очищать.

(1) Нейтрализация кислоты и основания

Охладите продукт — полифениленсульфид, образующийся после реакции полимеризации, до 100–120 °C, добавьте кислоту, поддерживайте pH на уровне 3–4 и проводите реакцию в течение 25–35 минут при скорости перемешивания 20–30 об/мин;

(2) Разделение твердой и жидкой фаз

охлаждение продукта реакции, полученного на этапе (1), до 75–85 °C и разделение твердой и жидкой фаз с помощью центрифуги для получения твердого полифениленсульфида;

(3) Промывка растворителем

К полученному твердому полифениленсульфиду добавить органический растворитель, поддерживать температуру в диапазоне от 95°C до 105°C и промывать при перемешивании в течение 10–20 минут;

(4) паровая дистилляция и промывка

Полифениленсульфид, полученный после этапа промывки (3), подвергают паровой дистилляции в условиях отрицательного давления, а оставшийся в твердых частицах полифениленсульфида органический растворитель извлекают в процессе дистилляции; после периода дистилляции проводят отбор проб. Когда содержание органического растворителя становится менее 1%, полифениленсульфид промывают паром, сконденсированным в воде, при температуре 75–85 °C;

(5) Сухая упаковка: полученный на этапе (4) полифениленсульфид отделяют, сушат и упаковывают.

Учитывая технические требования к существующей технологии опреснения и очистки полифениленсульфидной смолы (ППС), разработанная Уси Чжанхуа машина для промывки и сушки фильтров (патент № ZL202022906527.4) предназначена для одновременной обработки полимеров в системе, содержащей соленую воду, в процессе постобработки полимеров. Характеристики растворителя обеспечивают эффективное удаление растворителя, обезвоживание и обессоливание, снижают остаточное содержание неорганических солей в полимере, уменьшают вероятность загрязнения продукта, достигают цели очистки и позволяют получить высококачественную, высокоэффективную полифениленсульфидную смолу, предоставляя перспективное оборудование для постобработки и опреснения для промышленного производства высококачественного полифениленсульфида.

Принцип работы полифениленсульфидной (ППС) смолы: опреснение, очистка, фильтрация, промывка, сушка.

Конус или цилиндр фильтропромывочной машины оснащен многослойной диафрагменной пластиной и наложенным на нее фильтрующим материалом, образующим фильтрующее устройство. Внутри находятся мешалка и шнек с изменяемым углом наклона для перемешивания и подъема материала во время фильтрации. При операции соскабливания фильтрационный осадок автоматически выталкивается при выгрузке.

Эта машина может осуществлять вакуумную или напорную фильтрацию. В процессе фильтрации скребок внутри машины непрерывно соскребает осадок с фильтрующей сетки, благодаря чему материал фильтруется в виде тонкого слоя осадка, а степень фильтрации очень высока.

Если материал необходимо промыть, суспензию можно сначала отфильтровать и высушить в машине, затем добавить промывочную жидкость, использовать скребок, мешалку и экструзионный шнек для повторного образования фильтрационного осадка, а затем создать давление или отфильтровать суспензию в фильтрационный осадок с помощью вакуума.

Таким образом, повторная фильтрация суспензии повторяется многократно для тщательной промывки материалов, и, наконец, все фильтрационные осадки выгружаются из машины и поступают в кипящую сушилку для завершения низкотемпературного сухого взрыва.

Полученную в вышестоящем реакторе или кристаллизационном оборудовании твердожидкостную смесь следует поместить в резервуар двухкомпонентного оборудования, открыть нижний фильтрующий патрубок, подать в оборудование сжатый воздух или аммиак, а затем создать давление и отфильтровать полученную твердожидкостную смесь до полного высушивания материала. Также можно создать вакуум на выходе из фильтрата для вакуумной фильтрации материала до полного его осушения.

При фильтрации полый вал и полый винтовой ремень могут вращаться по часовой стрелке (если смотреть сверху), поднимая материал, а полый винтовой ремень при вращении ограничивает толщину слоя фильтрационной корки, благодаря чему материал образует тонкий слой фильтрационной корки, что повышает скорость фильтрации. Для сухих и легко фильтруемых материалов перемешивание при фильтрации не требуется, и материал фильтруется непосредственно досуха.

(2) Можно промывать и фильтровать несколько раз

После фильтрации некоторые материалы необходимо несколько раз промыть.

После сушки материала в машине, в верхний загрузочный патрубок можно добавить промывочную жидкость, затем фильтрационный осадок равномерно перерабатывается путем перемешивания полым валом и полой лентой, а после равномерного перерабатывания материал отжимается досуха. Если одной промывки недостаточно, можно провести несколько промывок, и описанные выше этапы можно повторять многократно. Операция удобна, а трудозатраты крайне низки.

Описанный выше метод промывки материалов называется прерывистым методом промывки. Поскольку материалы каждый раз отжимаются досуха, а для промывки добавляется моющее средство, несмотря на то, что клапаны открываются и закрываются несколько раз во время работы, расход моющего средства уменьшается.

Машина также может осуществлять непрерывную промывку материалов, то есть непрерывно подавать промывочную жидкость с помощью насоса или другими способами, используя давление промывочной жидкости для фильтрации, при этом полая штанга и полая лента непрерывно перемешиваются, а фильтрат непрерывно отводится через выходное отверстие до тех пор, пока не будут выполнены требования к промывке, после чего фильтрационный осадок окончательно выжимается.

(3) Система сбора и повторного использования моющего средства

Универсальная фильтрующая, моечная и сушильная машина имеет сегментированную конструкцию. Благодаря клапанному управлению обеспечивается многоступенчатая независимая фильтрация и сегментная обратная промывка. Отфильтрованная моющая жидкость отводится из основного трубопровода и после предварительной обработки двойным фильтрующим рукавным фильтром поступает во временный накопительный резервуар. Насос высокого давления в нижней части временного накопительного резервуара осуществляет вторичную обработку моющей жидкости на прецизионном фильтре, а затем с помощью клапана управляет двумя выходами: один трубопровод идет к входу моющей жидкости в верхней части трехкомпонентной машины и осуществляет предварительную промывку и очистку (повторное использование) материала; весь путь до этого трубопровода соединяется с внешним трубопроводом обработки моющей жидкости и поступает в систему утилизации отработанной жидкости.