一种利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法 【技术领域】
本发明涉及一种利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法。
背景技术
利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂一般要经过如下反应：
(1)预反应，在碱性条件下，双酚A和环氧氯丙烷反应，生成双酚A氯代醇体。
(2)双酚A氯代醇体和NaOH反应生成双酚A缩水甘油醚。
双酚A缩水甘油醚与双酚A、环氧氯丙烷进一步反应，生成环氧树脂。
(3)反应过程中可能发生的副反应：
①环氧氯丙烷在碱作用下，水解为丙三醇：
②丙三醇与环氧氯丙烷反应生成氯代一缩二甘油醚：
③氯代一缩二甘油醚与环氧氯丙烷反应生成二氯二缩二甘油醚：
在现有技术中，利用双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)生产环氧树脂一般包括预反应、反应、精制、脱溶剂等过程，其工艺流程图如附图1所示，BPA、过量的ECH和少量的NaOH溶液，在一定温度条件下进行预反应生成双酚A的氯代醇体；预反应后的物料送至反应釜，在常压、50℃～60℃下，以一定流速加入NaOH溶液，进行反应，反应生成的水和部分ECH气体不断地被排出釜外，ECH气体经冷凝器冷凝后不断回到反应釜参加反应，反应结束后，加入有机溶剂，NaOH溶液和纯水，进行精制反应，除去残存在粗树脂中的可水解氯，然后脱除树脂中的有机溶剂得到产品。
现有技术存在以下缺点：
1、因反应压力为常压，反应温度在50℃～60℃之间，ECH与水不能形成共沸体，只有少量的ECH与水被蒸发，经冷凝器冷凝后，ECH重新返回反应釜，这样反应体系大量的水不能被及时排出，导致ECH水解等副反应增加，ECH消耗升高。
2、反应结束后，没有进行残留ECH回收，直接进行产品精制，导致ECH的消耗增加，同时增加了产品的精制的负荷和难度，产品中残留可水解氯含量大，产品质量不高。
【发明内容】
本发明在于提供一种利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法，降低生产过程中ECH的消耗和产品中残留可水解氯含量，实现降低成本、提高产品质量。
本发明的技术方案也包括预反应、反应、精制、脱溶剂等过程，工艺流程图如附图2所示，BPA、过量的ECH和少量的NaOH溶液，在一定温度条件下进行预反应生成双酚A地氯代醇体；预反应后的物料送至反应釜，在60℃～70℃的温度和绝压为20kPa～30kPa的真空下，以一定流速加入NaOH溶液，进行反应，反应生成的水和ECH气体不断地被排出釜外，ECH气体经冷凝器冷凝后回到反应釜参加反应，反应结束后，在绝压为20kPa～30kPa真空条件下，蒸出水和大量ECH；反应物料进入反应物接受罐，经ECH薄膜蒸发器脱去大部分残留的ECH后进入粗树脂接受罐；在精制釜中，加入有机溶剂，NaOH溶液和纯水，对粗树脂进行精制反应，除去残存在粗树脂中的可水解氯；然后脱除树脂中的有机溶剂得到产品。
预反应温度为40℃～50℃、预反应时间为150min～240min。
ECH薄膜蒸发器的操作压力为绝压0.5KPa～0.9KPa，操作温度为135℃～150。
有机溶剂采用甲苯或环己酮或甲基异丁基酮。
脱除树脂中的有机溶剂采用降膜蒸发器和薄膜蒸发器，其中降膜蒸发器的操作压力为绝压18KPa～25KPa，操作温度为135℃～145℃；薄膜蒸发器的操作压力为绝压0.2KPa～1.2KPa，操作温度为150℃～178℃。
本发明与现有技术的区别特征在于：
1、反应过程采用负压操作，绝压为20kPa～30kPa；
2、在产品精制前，采用薄膜蒸发器进行ECH回收；
3、在脱溶剂过程在，依次采用降膜蒸发器和薄膜蒸发器，实行负压操作。
本发明与现有技术相比具有如下技术效果：
首先，在反应过程中，因反应压力为绝压20kPa～30kPa，反应温度在60℃～70℃之间，ECH与水形成共沸体，大量蒸发，经冷凝器冷凝后，系统中的水通过分离罐排出釜外，进入废水回收罐，以减少反应体系中的水分，使得环氧氯丙烷水解等一系列副反应减少，降低了ECH的消耗。
其次，由于在精制反应进行前，使用薄膜蒸发器进行ECH回收，使得未参加反应的ECH的回收更彻底，显著降低了ECH的消耗，减少了“三废”的排放量；同时，减少了精制的负荷，有利于降低NaOH溶液的使用量和提高产品精制的效果。
再次，在溶剂回收过程中，由于采用降膜蒸发器和薄膜蒸发器，进行负压操作，使得产品在脱溶剂过程中溶剂回收得更彻底，减低了产品的挥发份，提高了产品质量。
还有，在控制方面，现有技术中，反应温度和反应放热是正反馈，温度越高，反应越快，放热越集中，使温度进一步上升，形成恶性循环。本发明中，反应温度和反应放热是负反馈，在反应条件下，ECH与水能形成共沸物，ECH和水的蒸发带走反应放热，反应温度过高，ECH与水的蒸发量就增加，带走的热量增多，系统温度就会下降，因此反应过程中温度控制比较稳定，使得最终产品的分子量分布更加均匀，分子结构更加均一，产品质量更加稳定。
与现有技术的产品质量及消耗对比如下：
产品质量：环氧当量(g/eq)可水解氯(wt％) 粘度(25℃)挥发份(wt％) 色泽 本发明 180～190 ≤0.05 8000～11000 ≤0.1 ≤1 现有技术 185～200 ≤0.2 15000～20000 ≤0.5 ≤2
产品消耗 BPA ECH NaOH 溶剂 本发明 0.692 0.56 0.260 0.02 现有技术 0.708 0.625 0.28 0.08
【具体实施方式】
实施例1：环氧氯丙烷与双酚A在碱的作用下，60℃反应4小时，生成氯醇醚，反应过程中注意氮气保护。
经过预反应的物料，在60℃～70℃温度、20kPa～30kPa条件下，以6Kg/min～10Kg/min加碱速度，进行反应，使氯醇醚闭环，生成环氧树脂，然后回收大量的环氧氯丙烷。
粗树脂经过ECH薄膜蒸发器，在135℃～150℃、0.7KPa条件下将残留少量的环氧氯丙烷进行回收。
然后将粗树脂溶解在甲苯或环己酮或甲基异丁基酮溶剂中，加碱进行精制反应，反应温度85℃～95℃，时间120min。然后进行洗涤，加少量磷酸进行中和，直到PH＝7止，树脂母液经过滤后进入降膜蒸发器在压力为绝压18KPa～25KPa，温度为135℃～145℃下回收溶剂；然后进入薄膜蒸发器在压力为绝压0.2KPa～1.2KPa，温度为150℃～178℃下进一步回收溶剂，得到产品。