CN102775600A - 聚酰胺聚合生产工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚酰胺聚合生产工艺及设备。生产工艺是熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸、添加剂一起进料，经高温动态混合后进行前、后聚合，切粒、预萃取、萃取、干燥得产品。生产设备由熔融***、进料***、高温动态混合***、前、后聚合塔、预萃取塔、萃取塔、回收***、干燥塔组成。本发明增设高温动态混合罐，原料混合与聚酰胺水解开环、脱水，在高温动态混合状态下进行，使前聚合加成聚合反应更充分、更稳定；后聚合缩聚阶段分子分布更均匀、更稳定。萃取塔的切片、水分离器，使预萃取塔重点萃取低聚物，萃取塔萃取己内酰胺单体，且各浓度稳定。干燥塔切片冷却器快速冷却切片。萃取水回收***回收预萃取水中的低聚物、萃取水中的己内酰胺单体。

Description

聚酰胺聚合生产工艺及设备

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺聚合生产的工艺及设备。

背景技术

目前我国用于聚酰胺绵纶6切片聚合工艺主要是引用国外进口设备和国外先进工艺，其主要有吉玛、伊文达—卡费歇尔、阿加非、诺伊等。而引进的设备和工艺都没有办法用于高端的民用高速纺切片，尤其是用于高端细旦纺丝切片问题就会更加明显，生产的切片只能用于生产常规切片和低端工程塑料切片，从而造成了国内用于高端民用切片主要还是依靠进口。进口设备由已内酰胺熔融器、二氧化钛配制器、苯甲酸配制器、已内酰胺进料罐、前聚合塔、后聚合塔、切粒机、萃取塔、干燥塔及输送包装部分组成，整个***采用DCS自动化控制。聚酰胺聚合生产工艺是熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸一起进料，经前聚合、后聚合、切粒、萃取、干燥得产品。

目前引进的聚合工艺和设备存在的以下三个主要问题：

1、聚合反应出来的分子量分布太宽，分子量变化大；

2、萃取***存在切片被氧化现象和没有办法萃取低聚物问题；

3、干燥温度太高，切片干燥采用高温干燥大大增加切片的固相增粘

第1个问题主要影响切片的可纺性和纺丝强度，容易造成纺丝组件的不稳定；第2个问题主要由于萃取***存在大量的死角，切片运动不均匀造成大量黄切片；第3个问题干燥温度高容易造成切片氧化粘胶，这样就会产生大量的粘胶粒子，使纺丝产生大量的飘丝和断头，直接影响切片的可纺性。

为解决上述问题，本申请人有《聚酰胺聚合生产工艺及设备》（中国专利号200710052102.8）专利，是将已内酰胺熔融，熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸一起进料，经前聚合、后聚合、切粒、萃取、干燥得产品，已内酰胺熔融采用氮气密封，采用脱盐水配制，熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸用标准精过滤器过滤，进到已内酰胺进料***，经前聚合、后聚合，切粒、萃取、干燥在全密封***和氮气保护下进行。

聚酰胺聚合生产设备，后聚合塔的聚合管上段的加热列管跟上面蜂状隔板连接结合在一起，下段有加热蛇管组合件；

萃取塔外有蒸汽伴热管、切片萃取分布器，塔顶有高位槽，下有圆环进水分布器，圆环进水分布器下部为锥形，切片萃取分布器为多个叠加的锥斗，锥斗由倒梯形锥体和正锥体构成，中间留有空隙，倒梯形锥体上部均匀分布孔径为8－20mm大孔。

干燥塔上下有锥斗，锥斗由倒梯形锥体和正锥体构成，倒梯形锥体和正锥体中间留有空隙，正锥体顶部有导流排气孔，导流排气孔孔径40－80mm，倒梯形锥体与上部筒体、下部筒体间有与氮气进风口连通的氮气进风环，干燥塔上部筒体的直径大于下部筒体的直径。

该专利虽解决了固相增粘的问题，同时也提高了切片的内在品质和质量，但还没有很好解决切片中的低聚物萃取问题及萃取水中的己内酰胺单体回收问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能有效地控制干燥切片中的固相增粘和低聚物含量，有效提升切片产品质量，有效回收萃取水中的己内酰胺单体的聚酰胺聚合生产工艺及设备。

本发明目的的实现方式为，聚酰胺聚合生产工艺，已内酰胺熔融，熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸、添加剂一起进料，经高温动态混合后进行前聚合、后聚合、预萃取、萃取、切粒、干燥得产品，切粒、预萃取、萃取、干燥过程在全密封***和氮气保护下进行，

已内酰胺熔融采用脱盐水配制，配制在氮气密封保护下进行，熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸、添加剂用标准精过滤器过滤，进到已内酰胺进料***，

二氧化钛、苯甲酸、添加剂的加量分别为己内酰胺重量的2.0-2.5‰、1.2-1.5‰、1.2-1.5‰，

所述添加剂为2,2,6,6-四甲基-4-氨基哌啶，3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸，3-二乙基丙胺和双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。

聚酰胺聚合生产设备，有已内酰胺熔融***、二氧化钛配制***、苯甲酸配制***、已内酰胺进料***、前聚合塔、后聚合塔、切粒***、萃取塔、干燥塔、萃取水回收***及输送包装***，整个***采用DCS自动化控制；

后聚合塔的聚合管上段的加热列管跟上面蜂状隔板连接结合在一起，下段有加热蛇管组合件；

萃取塔外有蒸汽伴热管，内有切片萃取分布器，塔顶有高位槽，下有圆环进水分布器，圆环进水分布器下部为锥形，切片萃取分布器为多个叠加的锥斗，锥斗由倒梯形锥体和正锥体构成，中间留有空隙，倒梯形锥体上部均匀分布孔径为8－20mm大孔；

干燥塔上下有锥斗，锥斗由倒梯形锥体和正锥体构成，倒梯形锥体和正锥体中间留有空隙，正锥体顶部有导流排气孔，导流排气孔孔径40－80mm，倒梯形锥体与上部筒体、下部筒体间有与氮气进风口连通的氮气进风环，干燥塔上部筒体的直径大于下部筒体的直径；

有高温动态混合罐、高温动态混合罐有搅拌器、顶部设有泡罩，外有加热半管，内有盘管加热器；

预萃取塔上部设有下料导管，下部设有预萃浓液进料分布槽；预萃取塔的溢流口接萃取水回收***；

萃取塔塔顶的高位槽顶上有切片、水分离器，切片、水分离器中有切片水分离网，切片、水分离器与高位槽连通；萃取塔的溢流口接萃取水回收***；

干燥塔下部筒体设有切片冷却器，切片冷凝器接输送包装***。

本发明在原专利基础上增加高温动态混合工艺和高温动态混合罐，原料混合与聚酰胺水解开环、脱水，在高温动态混合状态下进行，使其反应更均匀、更充分、脱水更快捷，使前聚合加成聚合反应更充分、更稳定；后聚合缩聚阶段分子分布更均匀、更稳定。萃取塔塔顶高位槽顶上增加切片、水分离器，使新增加的预萃取塔与萃取塔功能明确，使预萃取水和萃取水互不影响，有效控制和调节预萃取水和萃取水中各自浓度的稳定，达到预萃取塔重点萃取低聚物，萃取塔重点萃取己内酰胺单体的目的。干燥塔下部筒体设有切片冷却器，快速降低干燥切片离开干燥塔后的温度，防止切片在排放和包装过程中氧化；预萃取塔与萃取塔接预萃取水与萃取水回收***，处理回收预萃取水中的低聚物，萃取水中的己内酰胺单体后，再反复循环使用，达到零排放。

附图说明

图1是本发明工艺流程图，

图2是高温动态混合罐结构示意图，

图3是后聚合塔结构示意图，

图4是预萃取塔结构示意图，

图5是萃取塔结构示意图，

图6是干燥塔结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明聚合生产工艺流程为：已内酰胺熔融，熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸、添加剂一起进料，经高温动态混合后进行前聚合、后聚合、切粒、预萃取、萃取、萃取水回收、干燥得产品。预萃取、萃取后的预萃取水、萃取水经萃取水回收***处理回收预萃取水中的低聚物，萃取水中的己内酰胺单体后循环使用。

本发明聚合生产设备由己内酰胺熔融***、二氧化钛配制***、苯甲酸配制***、添加剂配制***、己内酰胺进料***、高温动态混合***、前聚合塔、后聚合塔、切粒***、预萃取***、萃取塔、萃取水回收***、干燥塔及输送包装部分组成。下面参照附图详述本发明的生产设备。

参照图2，进行本发明高温动态混合的高温动态混合罐1有搅拌器2、顶部设有泡罩3，外有加热半管5，内有盘管加热器4。本发明将熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸、添加剂的混合与聚酰胺水解开环、脱水，在高温动态混合状态下进行，使其反应更均匀、更充分、脱水更快捷。使前聚合加成聚合反应更充分、更稳定，同时也有利于后聚合缩聚阶段分子分部更均匀、更稳定。

参照图3，后聚合塔的聚合管6上段的加热列管8跟上面蜂状隔板9连接结合在一起，下段有加热蛇管组合件7，增加后聚合塔中段换热面积、能快速调节聚合塔中段温度，增加下段缩聚平衡时间，延长聚合物分子的平衡时间，增加分子量的均匀性，使聚合反应更均匀，更稳定，以达到高速纺切片的技术要求。

参照图4，预萃取塔10上部设有下料导管11，下部设有预萃浓液进料分布槽12，预萃取塔的溢流口28接萃取水回收***。本发明新增预萃取塔，预萃取塔与图5所示的萃取塔功能完全不同，萃取塔只能萃取切片中的己内酰胺单体，而切片中的低聚物却无法萃取出来，低聚物只有通过预萃取塔内，一定浓度的己内酰胺水溶液将其萃取出来。预萃取塔萃取切片中的低聚物，从而有效控制切片中的低聚物、粘胶粒子和单体含量，保证切片质量。

参照图5，萃取塔14外有蒸汽伴热管18、内有切片萃取分布器16，塔顶有高位槽13，下有圆环进水分布器17，圆环进水分布器下部为锥形。切片萃取分布器为多个叠加的锥斗，锥斗由倒梯形锥体和正锥体构成，中间留有空隙。倒梯形锥体上部均匀分布孔径为8－20mm大孔。高位槽13顶上有切片、水分离器19，切片、水分离器中有切片水分离网20。切片、水分离器与高位槽13连通，萃取塔的溢流口29接萃取水回收***.

本发明在高位槽13顶上增设切片、水分离器19，切片、水分离器中有切片水分离网20。切片、水分离器与高位槽13连接。这样能使预萃取塔与萃取塔功能明确，使预萃取水和萃取水互不影响，有效控制和调节预萃取水和萃取水中各自浓度的稳定。

参照图6，干燥塔21上下有锥斗，锥斗由倒梯形锥体26和正锥体22构成，倒梯形锥体26和正锥体22中间留有空隙。正锥体顶部有导流排气孔，导流排气孔孔径40－80mm，倒梯形锥体26与上部筒体21、下部筒体24间有与氮气进风口23连通的氮气进风环。干燥塔上部筒体21的直径大于下部筒体24的直径。下部筒体24设有切片冷却器27。

本发明在下部筒体24下增设切片冷却器27，能快速降低干燥切片离开干燥塔后的温度，防止切片在排放和包装过程中氧化。预萃取塔与萃取塔接萃取水回收***，处理回收预萃取水中的低聚物，萃取水中的己内酰胺单体后，再循环使用，达到零排放。

下面用具体实施例详述本发明。

例1、已内酰胺在已内酰胺熔融***内采用脱盐水配制，配制在氮气密封下熔融，熔融的己内酰胺进入已内酰胺进料***，由二氧化钛配制***配制的，其重量为已内酰胺2.0‰的二氧化钛、由苯甲酸配置器配制的，重量为已内酰胺1.2‰苯甲酸与1.2‰双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯用标准精过滤器过滤，一起进到已内酰胺进料***，送入高温动态混合罐，经高温动态混合后进行前聚合塔、后聚合塔聚合后，切拉，由下料导管11进入预萃取塔，萃取切片中的低聚物，而后通过切片、水分离器19中的切片水分离网20进入萃取塔，萃取切片中的己内酰胺单体，脱水，经干燥塔干燥，再经切片冷却器27冷却得产品。切粒、预萃取、萃取、干燥过程在全密封***和氮气保护下进行。

例2、同例1，不同的是，由二氧化钛配制***配制的，其重量2.5‰的二氧化钛、由苯甲酸配置器配制的1.5‰苯甲酸与0.5‰2,2,6,6-四甲基-4-氨基哌啶、0.3‰3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸和0.5‰3-二乙基丙胺用标准精过滤器过滤。

例3、同例1，不同的是，由二氧化钛配制***配制的，其重量2.5‰的二氧化钛、由苯甲酸配制器配制的1.5‰苯甲酸与0.3‰2,2,6,6-四甲基-4-氨基哌啶、0.3‰3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸和0.6‰3-二乙基丙胺用标准精过滤器过滤。

例3、同例1，不同的是，由二氧化钛配制***配制的，其重量2.5‰的二氧化钛、由苯甲酸配制器配制的1.5‰苯甲酸与0.3‰2,2,6,6-四甲基-4-氨基哌啶、0.4‰3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸、0.4‰3-二乙基丙胺和0.4‰双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯用标准精过滤器过滤。

Claims (2)

1.聚酰胺聚合生产工艺，已内酰胺熔融，其特征在于熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸、添加剂一起进料，经高温动态混合后进行前聚合、后聚合、预萃取、萃取、切粒、干燥得产品，切粒、预萃取、萃取、干燥过程在全密封***和氮气保护下进行，

已内酰胺熔融采用脱盐水配制，配制在氮气密封下进行，熔融的己内酰胺与二氧化钛、苯甲酸、添加剂用标准精过滤器过滤，进到已内酰胺进料***，

二氧化钛、苯甲酸、添加剂的加量分别为己内酰胺重量的2.0-2.5‰、1.2-1.5‰、1.2-1.5‰，

所述添加剂为2,2,6,6-四甲基-4-氨基哌啶，3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸，3-二乙基丙胺和双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。

2.采用权利要求1的聚合生产工艺生产聚酰胺的设备，有已内酰胺熔融***、二氧化钛配制***、苯甲酸配制***、已内酰胺进料***、前聚合塔、后聚合塔、切粒***、萃取塔、干燥塔、萃取水回收***及输送包装***，整个***采用DCS自动化控制；

后聚合塔的聚合管上段的加热列管跟上面蜂状隔板连接结合在一起，下段有加热蛇管组合件；

萃取塔外有蒸汽伴热管，内有切片萃取分布器，塔顶有高位槽，下有圆环进水分布器，圆环进水分布器下部为锥形，切片萃取分布器为多个叠加的锥斗，锥斗由倒梯形锥体和正锥体构成，中间留有空隙，倒梯形锥体上部均匀分布孔径为8－20mm大孔；

干燥塔上下有锥斗，锥斗由倒梯形锥体和正锥体构成，倒梯形锥体和正锥体中间留有空隙，正锥体顶部有导流排气孔，导流排气孔孔径40－80mm，倒梯形锥体与上部筒体、下部筒体间有与氮气进风口连通的氮气进风环，干燥塔上部筒体的直径大于下部筒体的直径；

其特征在于有高温动态混合罐、高温动态混合罐有搅拌器、顶部设有泡罩，外有加热半管，内有盘管加热器；

预萃取塔上部设有下料导管，下部设有预萃浓液进料分布槽；预萃取塔的溢流口接萃取水回收***；

萃取塔塔顶的高位槽顶上有切片、水分离器，切片、水分离器中有切片水分离网，切片、水分离器与高位槽连通；萃取塔的溢流口接萃取水回收***；

干燥塔下部筒体设有切片冷却器，切片冷却器接输送包装***。

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