SU688506A1 - Method of preparing polycaproamide - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКАПРОАМИДА(54) METHOD FOR OBTAINING POLYCAPROAMIDE

вида дозированного инициатора, в результате чего в полученном продукте оонаруживаетс  негомогенность.kind of dosed initiator, resulting in inhomogeneity in the resulting product.

Цель изобретени  - новышение выхода в единицу времени на единицу объема реактора , уменьшение расходов энергии, увеличение степени превращени  и повышени  качества конечного продукта.The purpose of the invention is to increase the output per unit time per unit volume of the reactor, reduce energy consumption, increase the conversion rate and improve the quality of the final product.

Цель достигают тем, что нагревание осуществл ют до температуры 1йО-200°С за счет тепла полимеризации, выдел ющегос  на второй стадии полимеризации, а затем до температуры 270-280С в течение периода времени 0,1-0,5% от времени реакции полимеризации, после чего осуществл ют первую стадию полимеризации, при которой происходит гидролитическое расщепление кольца капролактама, в течение 8-30% от времени реакции полимеризации при содержании воды 2-4%, после чего провод т вторую стадию полимеризации при посто нном содержании воды 0,1 - 0,4 вес. %.The goal is achieved by heating up to a temperature of 1O-200 ° C due to the heat of polymerization released in the second stage of polymerization, and then to a temperature of 270-280 ° C for a time period of 0.1-0.5% of the polymerization reaction time. after which the first polymerization stage is carried out, at which the caprolactam ring hydrolytically splits, within 8-30% of the polymerization reaction time with a water content of 2-4%, after which the second polymerization stage is carried out at a constant water content of 0.1 - 0.4 weight. %

Соответствующее устройство дл  осуществлени  способа состоит из предреактора и основного реактора, причем снабженный мешалкой предреактор имеет трубчатый змеевик, выпускной патрубок которого находитс  в пределах предреактора внутри неполимеризованного расплава. Предреактор соединен через трубопровод подачи расплава с основным реактором, который содержит патрубок отвода освободившегос  пара и, если смотреть сверху вниз, способствующее увеличению площади поверхности неполимеризованного расплава распределительное устройство, реакционную зону без вставок, теплообменник и встроенные приспособлени  дл  управлени  потоком. В нагревательной рубашке основного реактора на высоте теплообменника находитс  снабженный входным патрубком трубчатый змеевик, соединенный с змеевиком в нагревательной рубашке предреактора.A suitable apparatus for carrying out the process consists of a prereactor and a main reactor, the prereactor equipped with a stirrer having a tubular coil, the outlet of which is within the prereactor within the unpolymerized melt. The prereactor is connected through the melt supply line to the main reactor, which contains a nozzle for discharging the released vapor and, if viewed from top to bottom, a distribution device that increases the surface area of the unpolymerized melt, a reaction zone without inserts, a heat exchanger and integrated flow control devices. In the heating jacket of the main reactor, at the height of the heat exchanger, there is a tubular coil fitted with an inlet pipe connected to a coil in the heating jacket of the prereactor.

Предлагаемый способ иллюстрируетс  чертежом.The proposed method is illustrated in the drawing.

Смесь «е -капролактама, инициатора и стабилизатора ввод т при температуре80°С в устройство в виде реактора, разделенного на предреактор 1 и основной реактор 2. Смесь проходит в первую очередь через трубчатый змеевик 3, встроенный в нагревательную рубашку 4 основного реактора 2, и здесь предварительно нагреваетс  до 190°С. Змеевик 3 соединен с другим змеевиком 5 в нагревательной рубашке 6 предреактора 1, так что предварительно нагрета  смесь устремл етс  теперь через змеевик 5 и выпускной патрубок 7, наход щийс  внутри неполимеризованного расплава, внутрь предреактора 1.The mixture of e-caprolactam, initiator and stabilizer is introduced at a temperature of 80 ° C into the device in the form of a reactor divided into prereactor 1 and the main reactor 2. The mixture passes primarily through the tubular coil 3 built into the heating jacket 4 of the main reactor 2, and here it is preheated to 190 ° C. The coil 3 is connected to another coil 5 in the heating jacket 6 of the prereactor 1, so that the preheated mixture rushes through the coil 5 and the outlet 7 inside the unpolymerized melt, inside the prereactor 1.

При этом менее, чем за 0,5% общего времени пребывани  полимерного расплава в реакторе при турбулентном течении в трубках , температура доводитс  до 270-280°С.At the same time, in less than 0.5% of the total residence time of the polymer melt in the reactor during turbulent flow in the tubes, the temperature is brought to 270-280 ° C.

Засорени  трубчатых змеевиков 5 н 3 не происходит, так как начальна  реакци  и тем самым полимеризаци  смеси еще очень слаба. В предреакторе 1, имеющем номинальный объем 1 м, при оптимальных услови х происходит гидролитическое расщепление цикла при посто нном перемешивании . Дл  этого в предреакторе l предусмо -рена мешалка 8. технологическийThe 5N 3 tubular coils are not clogged, since the initial reaction and thus the polymerization of the mixture is still very weak. In prereactor 1, having a nominal volume of 1 m, under optimal conditions, the hydrolytic splitting of the cycle takes place with constant stirring. For this purpose, in the prereactor l, the stirrer 8 is provided. Technological

процесс требует подвода матирующего средства в виде суспензии TiO2, то перемешивание особенно целесообразно. Смесь с водным содержанием 3% находитс  под давлением внутри предреактора от 1 доthe process requires the supply of a matting agent in the form of a suspension of TiO2, then mixing is particularly appropriate. A mixture with a water content of 3% is under pressure inside the prereactor from 1 to

4ч при температуре 270-280°С. Процесс может происходить в предреакторе 1 и при отсутствии давлени , причем пары направл ютс  в обратный холодильник, откуда остатки воды и капролактама следует ввести в предреактор 1. После гидролитического расщеплени  цикла полностью ненолимеризованный расплав подаетс  через регулирующий клапан 9 в трубопроводе дл5 расплава внутрь основного реактора 2. Регулирующий клапан 9 управл етс  в зависимости от уровн  расплава внутри основного реактора 2. Вместо регулирующего клапана 9 можно применить также дозирующий насос с регулируемым числом оборотов . Основной реактор 2 с номинальным объемом 5,3 м имеет спускной патрубок дл  освободившихс  паров, распределительное устройство 10, реакционную зону без вставок, теплообменник 11 и вставки 124 hours at a temperature of 270-280 ° С. The process can take place in prereactor 1 and in the absence of pressure, the vapors being sent to the reflux condenser, from where the remaining water and caprolactam should be introduced into prereactor 1. After the hydrolytic cycle splitting, the fully unpolymerized melt is fed through a control valve 9 in the pipeline for melting inside the main reactor 2 The control valve 9 is controlled depending on the level of the melt inside the main reactor 2. Instead of the control valve 9, you can also use a metering pump with adjustable speed. The main reactor 2 with a nominal volume of 5.3 m has a discharge pipe for released vapors, a switchgear 10, a reaction zone without inserts, a heat exchanger 11 and inserts 12

дл  направлени  потока.for flow direction.

Ненолимеризованный расплав распредел етс  посредством усгройства lO по поверхности полимерного расплава во внутренней полости основного реактора 2. Распредел ительное устройство 10 выполн ет одновременно функцию увеличени  величины удельной поверхности неполимеризованного расплава с целью достижени  более благопри тных условий испарени  содержащейс  в нем воды.The unpolymerized melt is distributed by arranging lO across the surface of the polymer melt in the inner cavity of the main reactor 2. The distribution device 10 simultaneously performs the function of increasing the specific surface area of the unpolymerized melt in order to achieve more favorable evaporation conditions of the water contained therein.

Вследствие релаксации неполимеризованного расплава в полости без давлени  основного реактора 2 вода тотчас испар етс .Due to the relaxation of the unpolymerized melt in the cavity without the pressure of the main reactor 2, the water immediately evaporates.

При этом испар етс  также часть не превращенного вследствие равновесной реакции капролактама и низких олигомеров. Эти пары отвод тс  через спускной патрубок в обратный холодильник 13, где осушествл етс  конденсаци  паров «е -капролактама и олигомеров. Вод ной пар конденсируетс  сначала в водосборнике 14. В верхней части внутренней полости основного реактора 2 при температуре 270-At the same time, a part of the caprolactam and low oligomers that are not converted due to the equilibrium reaction also evaporate. These vapors are discharged through a vent to a reflux condenser 13, where the condensation of e-caprolactam and oligomers is carried out. The steam is first condensed in the sump 14. In the upper part of the inner cavity of the main reactor 2 at a temperature of 270-

280°С происходит в течение почти 6 ч поликонденсаци  неполимеризованного расплава . Освобождающеес  при этом тепло вызывает повышение температуры расплава. Вслед за этим расплав проходит через теплообменник 11, где расплав охлаждаетс 280 ° C polycondensation of the unpolymerized melt takes place for almost 6 hours. The heat liberated in this case causes an increase in the temperature of the melt. Following this, the melt passes through the heat exchanger 11, where the melt is cooled

до температуры, близкой точке отверждени .to a temperature close to the cure point.

Полученное здесь тепло используетс  дл  указанного предварительного подогрева исходной смеси с 80 до 190°С, поэтому трубчатый змеевик 3 встроен в нагревательную рубашку 4 основного реактора 2 на высоте теплообменника 11. Циркул ци  теплоносител  осуществл етс  здесь по принципу естественной циркул ции. Ее можно создать также принудительно при помощи не показанного насоса. Полиприсоединение как последн   фаза реакции происходит в нижней части основного реактора 2, где дл  достижени  равномерных условий течени  потока без обратного смешивани  установлены средства (вставки) 12 дл  регулировани  движени  потока.The heat obtained here is used for the preheating of the initial mixture from 80 to 190 ° C, therefore the tubular coil 3 is built into the heating jacket 4 of the main reactor 2 at the height of the heat exchanger 11. The circulation of the coolant is carried out according to the principle of natural circulation. It can also be created by force with a pump not shown. Polyaddition as the last phase of the reaction takes place in the lower part of the main reactor 2, where to achieve uniform flow conditions without backmixing, means (inserts) 12 are installed to control the flow movement.

Эта фаза реакции длитс  до 8 ч. Полимерный расплав покидает основной реактор 2 через выпуск 15.This phase of the reaction lasts up to 8 hours. The polymer melt leaves the main reactor 2 through outlet 15.

Изобретение имеет то преимущество, что полиамид-6 можно получить с равномерно высокой степенью полимеризации при кратковременном пребывании в реакторе. Сокращение продолжительности реакции полимеризации достигаетс  благодар  малому времени подогрева исходной смеси и регулированию полимеризацией при помощи количества воды и температуры. Гидролитическое расщепление цикла е-капролактама в качестве первой фазы реакции приводит при оптимальном водном содержании исходной смеси быстрейшим обра3OiM к максимальному преобразованию «е -капролактама, так как благодар  этому достигаетс  оптимальна  концентраци  концевых карбоксильных групп, оказывающа  каталитическое действие на реакцию.The invention has the advantage that polyamide-6 can be obtained with a uniformly high degree of polymerization during short-term residence in the reactor. Reducing the duration of the polymerization reaction is achieved due to the short heating time of the initial mixture and regulation of the polymerization using the amount of water and temperature. Hydrolytic cleavage of the e-caprolactam cycle, as the first phase of the reaction, at the optimum water content of the initial mixture with the quickest form of OOM, leads to a maximum conversion of the e-caprolactam, as a result of which an optimal concentration of the terminal carboxyl groups is achieved, having a catalytic effect on the reaction.

Вли ние содержани  воды на равновесие полимеров и мономеров оказывает обратное действие, так как высокое водное содержание перемещает равновесие в сторону мономеров и тем самым в других двух фазах реакци  вынуждена происходить при низком содержании воды. Было установлено , что по сравнению с реакторами одинаковой производительности удалось повысить удельную производительность на единицу объема приблизительно на 35% и понизить расход энергии приблизительно на 15%.The effect of water content on the equilibrium of polymers and monomers has the opposite effect, since high water content shifts the equilibrium towards the monomers and thus the reaction in the other two phases is forced to occur with a low water content. It was found that, compared to reactors of the same capacity, it was possible to increase the specific productivity per unit volume by approximately 35% and to reduce the energy consumption by approximately 15%.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ получени  поликапроамида путем предварительного нагревани  реакционной смеси, состо щей из «е -капролактама,водыThe method of producing polycaproamide by preheating the reaction mixture consisting of "e-caprolactam, water и стабилизатора, и гидролитической полимеризации в две стадии, отличающийс  тем, что, с целью повышени  выхода в единицу времени на единицу объема реактора, уменьшени  расходов энергии, увеличени and stabilizer, and hydrolytic polymerization in two stages, characterized in that, in order to increase the yield per unit time per unit volume of the reactor, reduce energy consumption, increase степени превращени  и повышени  качества конечного продукта, нагревание осуществл ют до температуры 180-200°С за счет тепла полимеризации, выдел ющегос  на второй стадии полимеризации, а затем доthe degree of conversion and improvement of the quality of the final product, heating is carried out to a temperature of 180-200 ° C due to the heat of polymerization released in the second stage of polymerization, and then to температуры 270-280°С в течение периода времени 0,1-0,5% от времени реакции полимеризации , после чего осуществл ют первую стадию полимеризации, при которой происходит гидрол1:тическое расщеплениеtemperatures of 270-280 ° C for a period of time of 0.1-0.5% of the time of the polymerization reaction, after which the first stage of polymerization is carried out, during which the hydrol1 occurs: кольца капролактама, в течение 8-30% от времени реакции полимеризации при содержании воды 2-4%, после чего провод т вторую стадию полимеризации при посто нном содержании воды 0,1-0,4 вес. %.caprolactam rings, for 8-30% of the time of the polymerization reaction with a water content of 2-4%, after which the second polymerization stage is carried out with a constant water content of 0.1-0.4 weight. %