新型粉末涂料固化剂呔哔克的合成工艺

新型粉末涂料固化剂呔哔克的合成工艺

刘建森，秦彦民

（新地能源工程技术有限公司，石家庄 050051）

摘要：以环氧氯丙烷、氰尿酸、片碱为原料生产（三氯氧丙基）异氰尿酸脂（既呔哔克），生产工艺采用两步法合成：环氧氯丙烷、氰尿酸在催化剂作用下发生开环反应，在反应中加入片碱，进行闭环反应，生成（三环氧丙基）异氰尿酸脂，再经抽滤、蒸馏、精制、造粒后得到呔哔克产品。

关键词：呔哔克；固化剂；环氧氯丙烷；开环反应；闭环反应

引言

呔哔克化学名称：三环氧丙基异氰尿酸脂，主要用作聚酯（PES）类粉末涂料的交联固化剂，亦可作含羧基的聚丙烯酸酯的固化改进剂；胺类固化剂交联成结构紧密的不溶不溶物，制成高性能绝缘材料电器材料，作为助剂用于自熄聚合物，改性环氧树脂，配制高效粘合剂和PVC（聚氯乙烯）稳定剂等。

本文旨在介绍以环氧氯丙烷为原料的国产化呔哔克生产工艺，本生产工艺具有操作条件温和、能耗小、易控制、工艺稳定、产品质量稳定、污染物排放小、环境影响小的特点，是当今国内外先进的工艺路线。

1.生产工艺

1.1 工艺过程介绍

本工艺以环氧氯丙烷、氰尿酸、片碱为原料生产（三环氧丙基）异氰尿酸酯（即呔哔克），生产工艺采用两步法合成：环氧氯丙烷、氰尿酸在催化剂作用下发生开环反应，在反应中加入片碱，进行闭环反应，生成（三环氧丙基）异氰尿酸酯，再经抽滤、蒸馏、精制、造粒后得到呔哔克产品。

（１）开环反应

将环氧氯丙烷经计量泵计量后泵入合成反应釜，向釜内投入计量好的氰尿酸，并加入定量催化剂———四甲基氯化铵，封闭投料口，然后向反应釜盘管内通入蒸汽升温，控温９０℃（开环最佳温度为９０℃）反应１ｈ，为使开环反应更完全，将反应液逐渐升温至１０５℃反应２ｈ，闭环反应结束。反应釜上部设置二级冷冻盐水冷凝器，将反应过程逸出的物料冷凝回流

至釜内，重新参与反应，盐水温度控制在－２℃～－１５℃之间。反应中加入的环氧氯丙烷大量过量，既作为反应物又为溶剂，这样既可最大限度保证反应完全又不需要加入另外的溶剂。

（２）闭环反应

将开环反应液通过冰盐水降温至６０～７０℃，连续缓慢加入片碱，边加碱边发生闭环反应，该反应为放热反应，同时向反应釜夹套内通入冷却水，控制反应温度在５０℃～６０℃之间，约４０ｍｉｎ左右停止加碱，撤去冰盐水，保温反应３０ｍｉｎ，闭环反应结束。通入冰盐水将反应液降温至３０℃，进行真空抽滤。

（３）真空抽滤

闭环反应液成份包括反应生成的产品（三环氧丙基）异氰尿酸酯、过量环氧氯丙烷、反应生成的氯化钠和水，通过真空抽滤将盐层与油层分离，油层为环氧氯丙烷与产品呔哔克的混合物。反应过程中生成的少量水进行入盐层，随盐层一起去双锥干燥得到副产品氯化钠。油层送蒸馏工序，回收环氧氯丙烷。抽滤尾气成份主要为环氧氯丙烷，进入水环式真空泵循环水中，部分环氧氯丙烷被截留于循环水中沉于水，未溶于水的剩余不凝气采用管道集气后引入活性炭吸附塔净化处理。

（４）减压蒸馏

将含有环氧氯丙烷及产品的混合物经泵体打入蒸馏釜内，负压操作。利用蒸汽升温，控制真空度－０．００９ＭＰａ，混合物料中的环氧氯丙烷在蒸馏釜内随温度的升高逐渐气化，当釜内温度达到６０℃左右时，环氧氯丙烷蒸汽由蒸馏釜顶进入冷凝器，经二级冷凝回收环氧氯丙烷，冷凝器液体出口管直接与受液桶相连，冷凝回收的环氧氯丙烷返回合成工序重复利用，精馏釜为负压操作，采用水环真空泵将釜内抽真空。泵体与精馏釜釜顶冷凝器气体出口管连通。泵体内通入适量的水作为工作液，通过不断的将不凝气吸入、压缩、排出，达到连续抽气并控制与之相连的精馏釜内真空度－０．００９ＭＰａ。为减少不凝汽的排放，在水环真空泵前方加设缓冲罐并配套冷凝回收器，经再次冷凝回收后极少量尾气进入水环式真空泵循环水中，少量不凝气采用管道集气后引入活性炭吸附塔净化处理。蒸馏回收环氧氯丙烷后的釜底剩余物即为粗品呔哔克，呈粘稠状膏体，加入甲醇进行精制提纯。

（５）粗品精制

粗品膏体呔哔克温度６０～７０℃，向粗品中加入经冰盐水冷冻后的冰甲醇（０～５℃），搅拌降温，形成分散状溶液，分散液温度３０℃左右，打入结晶釜，夹套内通入冰盐水将物料降温至１０℃，结晶分层，上层为甲醇，下层晶体为产品呔哔克，结晶母液由离心机分离，

甲醇母液流至母液罐，进行甲醇回收。湿品呔哔克进入干燥制粒工序。

（６）粗品干燥

干燥设备采用搪玻璃双锥回转真空干燥机，工作时在罐体夹套内通入热水（蒸气），对罐内物料进行间接加热，同时对罐内进行抽真空，使罐内保持一定的真空度，物料在负压、低温情况下，干燥速度快。由于盛装物料的双锥形筒体的不断转动，物料不断上下内外翻动，半悬浮状的物料成菱形轨迹运动，加大了受热面，达到高效、低耗、节能、均匀干燥的目的。烘干后物料经旋分离器分离得到干品呔哔克，物料中含有的甲醇在烘干过程中被蒸出，经冷凝回收后回用。少量尾气进入真空泵循环水中，部分甲醇被溶于循环水中，未溶于水的剩余不凝气采用管道集气后引入活性炭吸附塔净化处理。

（７）造粒

采用干法辊压造粒。干粉通过螺旋输送机，皮带机或人工搬运进入斗式提升机的原料仓，由斗式提升机将原料粉末送入振动式过渡料仓，通过定量加料装置将物料均匀地送入变频式立式螺旋喂料机，对物料进行脱气预压缩，经预压缩的物料被压入两个相对转动的压辊中间进行压实，被压实的条片状物料自动脱槽后进入破碎机，被破碎成大小不均的颗粒然后进入整粒机进行修整，修整后的颗粒通过带孔的筛板被挤压出来进入筛分机，成品颗粒通过筛分后直接包装或进入斗式提升机被送入成品仓，包装入库存，即为成品。筛分下来的粉状物料通过回料装置返回斗式提升机原料仓，再次压实由此完成一个封闭式循环。由于整个过程均为封闭式操作，因此辊压造粒过程基本无粉尘外泄。

（８）甲醇蒸馏回收

离心流出的甲醇母液打入甲醇蒸馏釜中，通入蒸汽升温，甲醇在蒸馏釜内随温度的升高逐渐气化，蒸馏釜上方设置大面积冷凝器，采用冰盐水将气态甲醇强制冷凝回收，经甲醇冷却器，冷却后导入甲醇中间罐。经检测合格的甲醇打入甲醇贮罐备用。经检测不合格的甲醇返回原料计量罐进入下一次提纯。甲醇不凝气经水喷淋填料塔处理后尾气经１５ｍ排气筒排放。蒸馏塔底少量釜残送至危废中心处理。

（９）副产品氯化钠干燥

与粗品干燥方式相同：采用双锥双锥回转真空干燥，烘干后物料经旋分离器分离得到副产品氯化钠，物料中含有的环氧氯丙烷在烘干过程中被蒸出，经冷凝回收后回用。少量尾气进入真空泵循环水中，部分环氧氯丙烷被截留于循环水中溶于水，未溶于水的剩余不凝气采用管道集气后引入活性炭吸附塔净化处理。