一種提高聚合轉化率的尼龍6切片生產方法
【專利摘要】一種提高聚合轉化率的尼龍6切片生產方法，包括如下步驟：原料熔融與貯存、添加劑配制、前聚合、后聚合、鑄帶切粒、多級萃取、連續干燥、切片輸送、計量包裝。本發明的有益效果：本發明采用兩段聚合工藝，即加壓前聚與常壓后聚，并利用不同傳熱傳質對聚合塔進行分段供熱，同時運用閃蒸技術以滿足不同反應階段對反應條件的不同要求，從而成功將己內酰胺聚合轉化率從現有的90%提高到92%以上。提高了原料利用率，減輕了萃取與回收工段的壓力，降低了產品成本，提高了經濟效益。
【專利說明】一種提高聚合轉化率的尼龍6切片生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及紡絲【技術領域】，具體來說是涉及一種顯著提高聚合轉化率的尼龍6切片生產方法。
【背景技術】
[0002]尼龍6于1943年即投入工業生產，并由于其良好的物理性能與紡織性能而得到快速發展。尼龍6由己內酰胺開環聚合而成，其聚合根據所用開環劑的不同，可分為兩種:一種是用堿類物質作開環劑，稱之為堿法聚合；另一種主要是以水作為開環劑，稱之為水解聚合。紡絲用尼龍6切片的生產普遍采用水解聚合。
[0003]己內酰胺的水解聚合過程包括引發加成、鏈的生長、鏈平衡三個階段。引發加成階段，首先己內酰胺被水解成ω-氨基己酸，而后，己內酰胺分子相繼聯接到ω-氨基酸分子上去，成為有一定長度的較短的分子鏈；鏈的生長階段，上階段所形成的短鏈分子之間通過縮聚反應而形成長鏈分子；平衡階段，主要是鏈交換反應，各種不同長度的長鏈分子上的酰胺鍵受到端羧基和端氨基的作用，進行著酸解和氨解，使分子量重新分布。
[0004]目前的尼龍6聚合工藝中聚合轉化率非常低，不適應企業大規模生產使用。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明的目的是提供一種顯著提高聚合轉化率的尼龍6切片生產方法。
[0006]本發明所述的一種提高聚合轉化率的尼龍6切片生產方法，包括如下步驟:
(1)、原料熔融與貯存:所購固體己內酰胺原料經過粉碎后加入臥式熔融釜，在釜中被低壓蒸汽加熱至熔融，經過濾后送入熔融己內酰胺貯槽；所購液體己內酰胺原料用槽車運至廠內經己內酰胺卸料泵送入液態己內酰胺貯槽，經精過濾后送入單體高位槽供聚合用；
(2)、添加劑配制
消光劑配制:采用二氧化鈦懸浮液為消光劑，其配制分兩次配料:第一次配料，將粗二氧化鈦高位貯罐中的懸浮液、二氧化鈦、己內酰胺水溶液、分散劑加入到二氧化鈦配料罐中，通過高剪切泵和高剪切攪拌器將其混合均勻后送入二氧化鈦配料貯罐。第二次配料，將二氧化鈦、己內酰胺水溶液、分散劑加入到二氧化鈦配料罐中，通過高剪切泵和高剪切攪拌器將其混合均勻后送入二氧化鈦配料貯罐。兩次所配制物料在二氧化鈦配料貯罐中通過高剪切攪拌器混合均勻，同時加入己內酰胺水溶液進行稀釋；二氧化鈦配料貯罐中的懸浮液經二氧化鈦輸送泵送入離心機，分散相粒度達工藝要求且分散良好的懸浮液從離心機的頂部溢流到二氧化鈦調配罐；離心機中分離出來的粗二氧化鈦，使用己內酰胺水溶液沖洗至粗二氧化鈦貯罐；對二氧化鈦調配槽中的懸浮液進行取樣分析，并通過再次加入己內酰胺水溶液使其二氧化鈦質量分數達到工藝要求，最終配制完成的二氧化鈦懸浮液經過濾器過濾，然后送入二氧化鈦貯罐備用；粗二氧化鈦經輸送泵進入球磨機，經過研磨的懸浮液排入二氧化鈦高位儲罐供下一次懸浮液配制使用； 鏈終止劑配制:將對苯二甲酸、熔融己內酰胺加入到酸液混合罐，經攪拌器混合均勻并過濾后送入酸液貯罐備用；
改性劑配制:改性劑、己內酰胺水溶液加入到改性劑液混合罐,經攪拌器混合均勻并過濾后送入改性液貯罐備用；
(3)、前聚合:由己內酰胺進料泵送來的己內酰胺溶液，進入己內酰胺預熱器，被后聚中部列管出來的導熱油加熱到200-230°C，隨后進入加壓前聚合器中；前聚合器上部主要進行開環反應，開環反應所需熱量，由聯苯蒸發器的氣相聯苯提供；前聚合器下部進行加聚反應，反應所需熱量由導熱油提供；前聚合反應器頂部設有一填料塔，前聚合器頂排出的含己內酰胺的水蒸汽在塔內分餾，大部分己內酰胺回流到前聚合器，塔頂排出的含微量己內酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝后，一部分作回流，一部分經冷凝水接收罐排入回收系統；
(4)、后聚合:前聚合物料經前聚出料泵送入后聚合器頂部的閃蒸包脫去部分水后進入后聚合器，水分的脫除有利于縮合反應向正方向移動；后聚合器為常壓，后聚合器上部用氣相聯苯加熱，中、下部用導熱油保溫；后聚合器塔頂蒸發物經填料塔后，大部分己內酰胺單體回流到后聚合器，未回流的含微量己內酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝，冷凝液經冷凝水冷凝水接收罐排入回收系統；
(5)、鑄帶切粒:達到了工藝要求分子量的聚合物熔體，經出料齒輪泵送至鑄帶頭進行鑄帶，聚合物熔體經鑄帶板成細條狀壓出，在水下切粒機的冷卻槽上被連續噴入的冷卻水冷卻、固化成形，最后在切粒機上被切成一定規格的切片；切片在脫水機中脫除大量表面水并經振動篩分離掉不合格的切片后，落入預萃取罐；
(6)、多級萃取:切片從振動篩落入預萃取罐，切片在預萃取罐中進行預萃取后經旋轉閉鎖出料機定量出料，然后由水切片輸送泵送至萃取塔頂進入萃取塔；在萃取塔內切片和熱的脫鹽水逆流接觸進行萃取，切片在萃取塔中停留足夠的時間后，切片中可萃取物含量由原來的10%左右降到0.6%以下；合格的切片經塔底的旋轉閉鎖出料機控制定量連續出料，再由水切片輸送泵送至切片干燥工段；
(7)、連續干燥:從萃取工段來的切片和輸送水進入脫水機，切片經脫水后進入干燥塔；干燥用的熱氮氣分兩路從塔底部和中部進干燥塔，中部進入的氮氣主要用于除去切片表面水份，并加熱切片，下部進入的熱氮氣則可脫去切片內部殘余的水份，因而使分子量略有提高；切片在干燥塔停留足夠時間，出干燥塔時切片含水在0.05%以下，干燥好的切片經回轉出料機定量連續送到切片冷卻料倉，經冷氮氣冷卻到規定溫度后，切片經氣流輸送裝置送往切片料倉；
干燥用氮氣從干燥塔頂出來，經第一循環風機加壓后，一部分氮氣經氮氣加熱器被蒸汽加熱到需要的溫度，從中部進入干燥塔，另一部分氮氣進入氮氣換熱器與從噴淋冷卻塔出來的氮氣換熱后，從噴淋冷卻塔下部入塔，在塔內與噴淋水逆流接觸，氮氣被冷卻、洗滌后從塔頂出來，經氮氣換熱器換熱，進入第二循環風機增壓后進入氮氣脫氧器、氮氣加熱器被蒸汽加熱到需要溫度后，從下部進入干燥塔循環使用；
(8)、切片輸送:設在切片冷卻料倉下的脈沖輸送罐可以用來將切片輸送到切片包裝料倉；
(9)、計量包裝:切片靠重力落入包裝機定量裝袋出廠。
[0007]本發明的有益效果:本發明采用兩段聚合工藝，即加壓前聚與常壓后聚，并利用不同傳熱傳質對聚合塔進行分段供熱，同時運用閃蒸技術以滿足不同反應階段對反應條件的不同要求，從而成功將己內酰胺聚合轉化率從現有的90%提高到92%以上。提高了原料利用率，減輕了萃取與回收工段的壓力，降低了產品成本，提高了經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0009]下面的實施例可更詳細地說明本發明，但不以任何形式限制本發明。
[0010]實施例1，工藝流程如圖1所示:
(I)原料熔融與貯存
所購固體己內酰胺原料經過11M01粉碎后加入臥式熔融釜11V01，在釜中被低壓蒸汽加熱至熔融，經11F01過濾后送入熔融己內酰胺貯槽11V03 ;所購液體己內酰胺原料用槽車運至廠內經己內酰胺卸料泵01P05送入液態己內酰胺貯槽01V07。二者按一定比例復配，經11F03精過濾后送入單體高位槽12V01供聚合用。
[0011](2)添加劑配制消光劑配制:
本發明采用二氧化鈦懸浮液為消光劑，其配制分兩次配料:第一次配料，將粗二氧化鈦高位貯罐01V17中的懸浮液、二氧化鈦、己內酰胺水溶液、分散劑加入到二氧化鈦配料罐OlVll中，通過高剪切泵和高剪切攪拌器將其混合均勻后送入二氧化鈦配料貯罐01V12。第二次配料，將二氧化鈦、己內酰胺水溶液、分散劑加入到二氧化鈦配料罐OlVll中，通過高剪切泵和高剪切攪拌器將其混合均勻后送入二氧化鈦配料貯罐01V12。兩次所配制物料在二氧化鈦配料貯罐01V12中通過高剪切攪拌器混合均勻，同時加入己內酰胺水溶液進行稀釋；二氧化鈦配料貯罐01V12中的懸浮液經二氧化鈦輸送泵OlPll送入離心機01M13，分散相粒度達工藝要求且分散良好的懸浮液從離心機01M13的頂部溢流到二氧化鈦調配罐01V14 ;離心機中分離出來的粗二氧化鈦，使用己內酰胺水溶液沖洗至粗二氧化鈦貯罐01V13 ;對二氧化鈦調配槽01V14中的懸浮液進行取樣分析，并通過再次加入己內酰胺水溶液使其二氧化鈦質量分數達到工藝要求，最終配制完成的二氧化鈦懸浮液經過濾器過濾，然后送入二氧化鈦貯罐01V15備用；粗二氧化鈦經輸送泵進入球磨機01M14，經過研磨的懸浮液排入二氧化鈦高位儲罐01V17供下一次懸浮液配制使用。
[0012]鏈終止劑配制:
將對苯二甲酸、熔融己內酰胺加入到酸液混合罐01V12，經攪拌器01A12混合均勻并過濾后送入酸液貯罐01V22備用。
[0013]改性劑配制:
改性劑、己內酰胺水溶液加入到改性劑液混合罐01V31，經攪拌器01A31混合均勻并過濾后送入改性液貯罐備用01A32。
[0014](3)前聚合
由己內酰胺進料泵12P01送來的己內酰胺溶液，進入己內酰胺預熱器12E01，被后聚中部列管出來的導熱油加熱到200-230°C，隨后進入加壓前聚合器12R01中。前聚合器上部主要進行開環反應，開環反應所需熱量，由聯苯蒸發器12E03的氣相聯苯提供。前聚合器下部進行加聚反應，反應所需熱量由導熱油提供。前聚合反應器頂部設有一填料塔12T01，前聚合器頂排出的含己內酰胺的水蒸汽在塔內分餾，大部分己內酰胺回流到前聚合器，塔頂排出的含微量己內酰胺的水蒸汽在冷凝器12E02冷凝后，一部分作回流，一部分經冷凝水接收罐12V03排入回收系統。
[0015](4)后聚合
前聚合物料經前聚出料泵12P02送入后聚合器頂部的閃蒸包脫去部分水后進入后聚合器12R02，水分的脫除有利于縮合反應向正方向移動。后聚合器為常壓，后聚合器上部用氣相聯苯加熱，中、下部用導熱油保溫。后聚合器塔頂蒸發物經填料塔12T02后，大部分己內酰胺單體回流到后聚合器12R02，未回流的含微量己內酰胺的水蒸汽在冷凝器12E05冷凝，冷凝液經冷凝水冷凝水接收罐12V06排入回收系統。
[0016](5)鑄帶切粒
達到了工藝要求分子量的聚合物熔體，經出料齒輪泵12P06送至鑄帶頭進行鑄帶，聚合物熔體經鑄帶板成細條狀壓出，在水下切粒機13M01的冷卻槽上被連續噴入的冷卻水冷卻、固化成形，最后在切粒機上被切成一定規格的切片。切片在脫水機中脫除大量表面水并經振動篩分離掉不合格的切片后，落入預萃取罐。
[0017](6)多級萃取
切片從振動篩落入預萃取罐13V11，切片在預萃取罐中進行預萃取后經旋轉閉鎖出料13Q11機定量出料，然后由水切片輸送泵13P11送至萃取塔頂進入萃取塔13T11。在萃取塔內切片和熱的脫鹽水逆流接觸進行萃取，切片在萃取塔中停留足夠的時間后，切片中可萃取物含量由原來的10%左右降到0.6%以下。合格的切片經塔底的旋轉閉鎖出料機13Q12控制定量連續出料，再由水切片輸送泵13P12送至切片干燥工段。
[0018](7)連續干燥
從萃取工段來的切片和輸送水進入脫水機13M11，切片經脫水后進入干燥塔14T01。干燥用的熱氮氣分兩路從塔底部和中部進干燥塔，中部進入的氮氣主要用于除去切片表面水份，并加熱切片，下部進入的熱氮氣則可脫去切片內部殘余的水份，因而使分子量略有提高。切片在干燥塔停留足夠時間。出干燥塔時切片含水在0.05%以下，干燥好的切片經回轉出料機14Q01定量連續送到切片冷卻料倉14V01，經冷氮氣冷卻到規定溫度后，切片經氣流輸送裝置送往切片料倉。
[0019]干燥用氮氣從干燥塔頂出來，經第一循環風機14B01加壓后，一部分氮氣經氮氣加熱器14E01被蒸汽加熱到需要的溫度，從中部進入干燥塔，另一部分氮氣進入氮氣換熱器14E03與從噴淋冷卻塔14T02出來的氮氣換熱后，從噴淋冷卻塔14T02下部入塔，在塔內與噴淋水逆流接觸，氮氣被冷卻、洗滌后從塔頂出來，經氮氣換熱器14E03換熱，進入第二循環風機14B02增壓后進入氮氣脫氧器14M01、氮氣加熱器14E02被蒸汽加熱到需要溫度后，從下部進入干燥塔循環使用。
[0020](8)切片輸送
設在切片冷卻料倉下的脈沖輸送罐可以用來將切片輸送到切片包裝料倉。
[0021](9)計量包裝
切片靠重力落入包裝機定量裝袋出廠。
【權利要求】
1.一種提高聚合轉化率的尼龍6切片生產方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)、原料熔融與貯存:所購固體己內酰胺原料經過粉碎后加入臥式熔融釜，在釜中被低壓蒸汽加熱至熔融，經過濾后送入熔融己內酰胺貯槽；所購液體己內酰胺原料用槽車運至廠內經己內酰胺卸料泵送入液態己內酰胺貯槽，經精過濾后送入單體高位槽供聚合用； (2)、添加劑配制 消光劑配制:采用二氧化鈦懸浮液為消光劑，其配制分兩次配料:第一次配料，將粗二氧化鈦高位貯罐中的懸浮液、二氧化鈦、己內酰胺水溶液、分散劑加入到二氧化鈦配料罐中，通過高剪切泵和高剪切攪拌器將其混合均勻后送入二氧化鈦配料貯罐；第二次配料，將二氧化鈦、己內酰胺水溶液、分散劑加入到二氧化鈦配料罐中，通過高剪切泵和高剪切攪拌器將其混合均勻后送入二氧化鈦配料貯罐；兩次所配制物料在二氧化鈦配料貯罐中通過高剪切攪拌器混合均勻，同時加入己內酰胺水溶液進行稀釋；二氧化鈦配料貯罐中的懸浮液經二氧化鈦輸送泵送入離心機，分散相粒度達工藝要求且分散良好的懸浮液從離心機的頂部溢流到二氧化鈦調配罐；離心機中分離出來的粗二氧化鈦，使用己內酰胺水溶液沖洗至粗二氧化鈦貯罐；對二氧化鈦調配槽中的懸浮液進行取樣分析，并通過再次加入己內酰胺水溶液使其二氧化鈦質量分數達到工藝要求，最終配制完成的二氧化鈦懸浮液經過濾器過濾，然后送入二氧化鈦貯罐備用；粗二氧化鈦經輸送泵進入球磨機，經過研磨的懸浮液排入二氧化鈦高位儲罐供下一次懸浮液配制使用； 鏈終止劑配制:將對苯二甲酸、熔融己內酰胺加入到酸液混合罐，經攪拌器混合均勻并過濾后送入酸液貯罐備用； 改性劑配制:改性劑、己內酰胺水溶液加入到改性劑液混合罐,經攪拌器混合均勻并過濾后送入改性液貯罐備用； (3 )、前聚合:由己內酰胺進料泵送來的己內酰胺溶液，進入己內酰胺預熱器，被后聚中部列管出來的導熱油加熱到200-230°C，隨后進入加壓前聚合器中；前聚合器上部主要進行開環反應，開環反應所需熱量，由聯苯蒸發器的氣相聯苯提供；前聚合器下部進行加聚反應，反應所需熱量由導熱油提供；前聚合反應器頂部設有一填料塔，前聚合器頂排出的含己內酰胺的水蒸汽在塔內分餾，大部分己內酰胺回流到前聚合器，塔頂排出的含微量己內酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝后，一部分作回流，一部分經冷凝水接收罐排入回收系統； (4)、后聚合:前聚合物料經前聚出料泵送入后聚合器頂部的閃蒸包脫去部分水后進入后聚合器，水分的脫除有利于縮合反應向正方向移動；后聚合器為常壓，后聚合器上部用氣相聯苯加熱，中、下部用導熱油保溫；后聚合器塔頂蒸發物經填料塔后，大部分己內酰胺單體回流到后聚合器，未回流的含微量己內酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝，冷凝液經冷凝水冷凝水接收罐排入回收系統； (5)、鑄帶切粒:達到了工藝要求分子量的聚合物熔體，經出料齒輪泵送至鑄帶頭進行鑄帶，聚合物熔體經鑄帶板成細條狀壓出，在水下切粒機的冷卻槽上被連續噴入的冷卻水冷卻、固化成形，最后在切粒機上被切成一定規格的切片；切片在脫水機中脫除大量表面水并經振動篩分離掉不合格的切片后，落入預萃取罐； (6)、多級萃取:切片從振動篩落入預萃取罐，切片在預萃取罐中進行預萃取后經旋轉閉鎖出料機定量出料，然后由水切片輸送泵送至萃取塔頂進入萃取塔；在萃取塔內切片和熱的脫鹽水逆流接觸進行萃取，切片在萃取塔中停留足夠的時間后，切片中可萃取物含量由原來的10%左右降到0.6%以下；合格的切片經塔底的旋轉閉鎖出料機控制定量連續出料，再由水切片輸送泵送至切片干燥工段； (7)、連續干燥:從萃取工段來的切片和輸送水進入脫水機，切片經脫水后進入干燥塔；干燥用的熱氮氣分兩路從塔底部和中部進干燥塔，中部進入的氮氣主要用于除去切片表面水份，并加熱切片，下部進入的熱氮氣則可脫去切片內部殘余的水份，因而使分子量略有提高；切片在干燥塔停留足夠時間，出干燥塔時切片含水在0.05%以下，干燥好的切片經回轉出料機定量連續送到切片冷卻料倉，經冷氮氣冷卻到規定溫度后，切片經氣流輸送裝置送往切片料倉； 干燥用氮氣從干燥塔頂出來，經第一循環風機加壓后，一部分氮氣經氮氣加熱器被蒸汽加熱到需要的溫度，從中部進入干燥塔，另一部分氮氣進入氮氣換熱器與從噴淋冷卻塔出來的氮氣換熱后，從噴淋冷卻塔下部入塔，在塔內與噴淋水逆流接觸，氮氣被冷卻、洗滌后從塔頂出來，經氮氣換熱器換熱，進入第二循環風機增壓后進入氮氣脫氧器、氮氣加熱器被蒸汽加熱到需要溫度后，從下部進入干燥塔循環使用； (8)、切片輸送:設在切片冷卻料倉下的脈沖輸送罐可以用來將切片輸送到切片包裝料倉； (9)、計量包裝:切片靠重力落入包裝機定量裝袋出廠。
【文檔編號】C08G69/14GK104387580SQ201410615072
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】廖建平, 胡詩勇, 劉萬里, 朱大軍 申請人:湖南金帛化纖有限公司