一種聚酰胺5x的生產設備及方法

一種聚酰胺5x的生產設備及方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于聚酰胺5X的生產設備及方法，所述生產設備包括，依次連接的濃縮裝置、預聚裝置、減壓裝置、分離裝置及終聚裝置。本發明提供的聚酰胺5X的生產設備采用了本發明提供的濃縮裝置、預聚裝置、減壓裝置、分離裝置及終聚裝置，保證了其中各生產環節的運行，尤其適合聚酰胺5X的生產。
【專利說明】
_種聚酰胺5X的生產設備及方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種聚酰胺的生產設備及方法，具體為一種聚酰胺5X的生產設備及 方法。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，聚酰胺的聚合方法一般可分為加熱縮聚或界面縮聚法。例如： (Bacon Ke,A. ff.Sisko, Differential thermal analysis of high polymers.III. Polyamides, Journal of Polymer Science 第 50 卷第 153 期，第 87-98 頁，1961 年 3 月） 記載了加熱縮聚法，然而，根據報道，加熱縮聚法相較于界面縮聚法而言，制得的聚酰胺熔 點低且耐熱性劣化（J. Polym. Sci. 50, 87, 1961 ;Macromolecules，30, 8540, 1998)。而界面 縮聚法工序非常復雜，難以在工業上適用。上述工藝都是短程聚合工藝，不論哪種工藝都存 在一定缺陷，且制得的聚酰胺，特別是聚酰胺5X聚合度不高，工業應用受到很大的限制。
[0003] 隨著聚合工藝的不斷發展，連續聚合工藝應運而生，從一定程度上彌補了短程聚 合的缺陷。現有的連續聚合工藝具體而言主要包括以下環節：濃縮一高壓預縮聚一閃蒸一 常壓或真空縮聚。杜邦公司作為世界范圍內知名的聚酰胺生產商，對聚酰胺66的連續聚合 工藝進行了改進，其獨特的連續聚合工藝主要包括以下環節：高壓濃縮預縮聚一閃蒸一常 壓縮聚。
[0004] 然而，現有的用于連續聚合的裝置結構復雜，且聚合反應效率低，不適于聚酰胺5X 的連續制備。

【發明內容】

[0005] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種聚酰胺5X的生產設備，包括依次連接的 濃縮裝置、預聚裝置、減壓裝置、分離裝置及終聚裝置。
[0006] 根據本發明的一實施方式，所述濃縮裝置包括：預熱裝置，用于預熱待濃縮的原 料；蒸發濃縮裝置，與所述預熱裝置相連接，用于蒸發濃縮預熱后的原料；以及冷凝裝置， 與所述蒸發濃縮裝置相連接，用于冷凝所述蒸發濃縮裝置蒸發排出的氣體。
[0007] 根據本發明的另一實施方式，所述蒸發濃縮裝置包括蒸發氣體出口以及回流液入 口，分別與所述冷凝裝置相連接，所述蒸發濃縮裝置蒸發排出的氣體由所述蒸發氣體出口 進入所述冷凝裝置中，冷凝后所得回流液由所述回流液入口回流至所述蒸發濃縮裝置中。
[0008] 根據本發明的另一實施方式，所述蒸發濃縮裝置為中央循環管式蒸發器，包括一 中心管以及圍繞所述中心管的若干管束，待濃縮的原料在所述中心管及所述管束中被加熱 濃縮；所述管束的長度優選為1~2m，直徑優選為30~75mm，長徑比優選為20~40 ;所述 中心管的截面積優選為所述管束的總截面積的1~10%。
[0009] 根據本發明的另一實施方式，所述冷凝裝置還與所述預熱裝置相連接，其中冷凝 后所得氣體作為熱源用于加熱所述預熱裝置。
[0010] 根據本發明的另一實施方式，所述預聚裝置包括管式反應器、三個以上的用于加 熱所述管式反應器的加熱夾套以及一個或多個用于向所述加熱夾套提供熱媒的熱媒蒸發 器。
[0011] 根據本發明的另一實施方式，所述管式反應器的管體包括連通的若干段直管部 及彎管部，所述管體上均勻分布有排氣口；所述管體的長度優選為50~180m，內徑優選為 30~80cm，長度/內徑比優選為60~600 ;所述排氣口的數量優選為3~30個，相鄰兩排 氣口的間距優選為6~20cm ;所述加熱夾套的數量優選為3~9個，每個所述加熱夾套單 獨連接有一個熱媒蒸發器。
[0012] 根據本發明的另一實施方式，所述減壓裝置包括密封的釜體，所述釜體設置有物 料入口、物料出口，所述物料入口位于所述物料出口的上方，所述釜體內設置有連接于所述 物料入口及物料出口之間的物料盤管，所述物料盤管分為若干段，同一段的所述物料盤管 直徑相同，不同段的所述物料盤管由所述物料入口處向所述物料出口處直徑逐漸增加。
[0013] 根據本發明的另一實施方式，所述物料盤管的直徑優選為20~80mm，長徑比優選 為600~26000 ;所述物料盤管的總長度優選為50~500m，所述物料盤管優選為在所述釜 體內呈水平多層分布，每層物料盤管為" S "形往復排列。
[0014] 根據本發明的另一實施方式，所述釜體還包括熱媒入口以及熱媒出口，所述熱媒 入口設置于所述釜體頂部，所述熱媒出口設置于所述釜體底部；優選地，所述釜體內還設置 有一組或多組管板，每組管板上設置有開孔，用于使所述物料盤管在其中穿過以固定所述 物料盤管；進一步優選地，所述釜體還包括一個或多個排氣口。
[0015] 根據本發明的另一實施方式，所述分離裝置包括：釜體；擠壓缸，與所述釜體相 連；輸送螺桿，設置于所述擠壓缸；及框式攪拌器，設置于所述釜體，并與所述輸送螺桿相 連；其中，所述框式攪拌器包括攪拌框和與所述攪拌框相連的螺帶。
[0016] 根據本發明的另一實施方式，所述終聚裝置包括：終聚釜；擠壓缸，與所述終聚釜 相連；輸送螺桿，設置于所述擠壓缸；及框式攪拌器，設置于所述終聚釜，并與所述輸送螺 桿相連；其中，所述框式攪拌器包括攪拌框和與所述攪拌框相連的螺帶。
[0017] 根據本發明的另一實施方式，所述攪拌框包括兩端開口的圓筒，在所述圓筒的側 面上開設有至少一個通孔；優選地，所述圓筒的側面為網狀結構。
[0018] 根據本發明的另一實施方式，所述圓筒包括第一圓環、第二圓環、和至少兩個連接 條，所述第一圓環和第二圓環通過所述至少兩個連接條相連，所述螺帶一端連接所述第一 圓環，另一端連接所述輸送螺桿；優選地，在所述第一圓環、所述連接條以及所述第二圓環 所包圍的區域內形成有多個網格；所述第一圓環優選為平行于所述第二圓環；所述連接條 優選為垂直于所述第一圓環、第二圓環。
[0019] 根據本發明的另一實施方式，所述框式攪拌器還包括第三圓環，所述第三圓環與 所述第二圓環相連；優選地，所述至少兩個連接條同時連接所述第一圓環、第二圓環及第三 圓環；所述框式攪拌器的攪拌框與所述釜體釜壁的距離優選為< 13_。
[0020] 根據本發明的另一實施方式，所述釜體由一圓筒及與所述圓筒相連通的倒圓錐形 成，所述圓筒的高度為所述倒圓錐高度的1~2倍；優選地，所述分離裝置還包括物料進口、 排氣口和物料出口，所述物料進口設置于所述釜體的頂部，所述物料出口設置于所述擠壓 缸的底部；在所述釜體內優選地設置有物料導管，所述物料導管的上端口連接所述物料進 □ 〇
[0021] 本發明進一步提供了一種聚酰胺5X的生產方法，包括：將原料聚酰胺鹽溶液經濃 縮步驟、預聚反應步驟、減壓步驟、分離步驟以及終聚反應步驟處理之后，制得所述聚酰胺， 其中各步驟均在上述的聚酰胺5X的生產設備中進行。
[0022] 根據本發明的一實施方式，所述原料聚酰胺鹽溶液的濃度為50wt%以上，優選 50wt % ~65wt %。
[0023] 根據本發明的另一實施方式，所述濃縮步驟采用管殼式濃縮裝置進行蒸發濃縮， 管程壓力為〇· 005~0· 35MPa，優選0· 05~0· 35MPa，管程溫度為60~200°C，優選80~ 160°C ;和/或，殼程壓力為0~2. OMPa，殼程溫度為250°C以下，優選212°C以下；和/或， 濃縮后的聚酰胺鹽水溶液的質量百分比濃度為50~80%，優選為70~80%。
[0024] 根據本發明的另一實施方式，所述預聚反應步驟結束后所得的聚合物質量百分 比含量為80~100 %，優選85~95% ;所述預聚反應的溫度為200~300°C，優選220~ 280°C，進一步優選230~260°C;和/或，所述預聚反應的壓力為3. OMPa以下，優選2. OMPa 以下，進一步優選1. 0~1. 8MPa。
[0025] 根據本發明的另一實施方式，所述減壓步驟中的減壓裝置為閃蒸器，所述減壓步 驟的溫度為所述聚酰胺5X的熔點以上的溫度，優選為200~300°C，進一步優選為230~ 260°C ;所述分離步驟的溫度優選為250~320°C。
[0026] 根據本發明的另一實施方式，所述終聚反應步驟的溫度為250~320°C，優選為 250~300°C;和/或，所述終聚反應步驟在常壓或真空條件下進行，常壓下進行終聚時采用 惰性氣體保護，真空條件下進行終聚時壓力為〇~760mmHgA，優選150~250mmHgA。
[0027] 本發明提供的聚酰胺5X的生產設備采用了本發明提供的濃縮裝置、預聚裝置、減 壓裝置、分離裝置及終聚裝置，保證了其中各生產環節的運行，尤其適合聚酰胺5X的生產。 本發明的聚酰胺5X的生產設備以及生產方法適用于聚酰胺的連續聚合工藝以及間歇聚合 工藝，尤其適用于聚酰胺的連續聚合工藝。
[0028] 本發明的聚酰胺5X的生產設備中的濃縮裝置，通過冷凝裝置可有效回收蒸發過 程中損失的原料，而且蒸發過程中排出的熱蒸汽還能回收用于原料預熱，減少了熱能損失， 能明顯降低生產成本。另外，本發明的原料濃縮裝置設備數量少、操作簡便、運行穩定，方便 維修與更換。
[0029] 本發明的聚酰胺5X的生產設備中的預聚裝置，可使聚合反應穩定、原料損失少， 提高了預聚質量，從而保證了整體連續聚合工藝的完整性和高效性。
[0030] 本發明的聚酰胺5X的生產設備中的減壓裝置的減壓效果好，使得水分和物料的 分離更充分，從而保證了整體連續聚合工藝的完整性和高效性。此外，本發明的減壓裝置結 構簡單，安全性好，能有效降低生產成本。
[0031] 本發明的聚酰胺5X的生產設備中的分離裝置，通過設置于攪拌框側壁上的通孔 不斷刮擦釜壁，減少了分離過程中凝膠的形成；同時物料可通過通孔在攪拌框的內外兩側 流動，增強了攪拌效果，使得分離效果更好。
[0032] 本發明的聚酰胺5X的生產設備中的終聚裝置，通過框式攪拌器的攪拌，不斷更新 物料的蒸發表面，促進水分快速蒸發，以促進聚合反應正向進行。另外，物料可通過側壁上 的通孔在攪拌框的內外兩側流動，增強了攪拌效果，使得物料混合均勻，終聚反應所得的聚 合物分子量均一性好，同時還能使體系內的氣液分離效果更好，利于終聚反應的進行。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發明一實施方式的聚酰胺5X的生產設備的結構示意圖；
[0034] 圖2為本發明一實施方式的濃縮裝置的結構示意圖；
[0035] 圖3為本發明一實施方式的預聚裝置的結構示意圖；
[0036] 圖4為本發明一實施方式的預聚裝置中的管式反應器的結構示意圖；
[0037] 圖5為本發明一實施方式的減壓裝置的結構示意圖；
[0038] 圖6為本發明一實施方式的分離裝置的結構示意圖；
[0039] 圖7為本發明一實施方式的分離裝置的攪拌框的結構示意圖；
[0040] 圖8為本發明一實施方式的終聚裝置的結構示意圖；
[0041] 圖9為本發明一實施方式的終聚裝置的攪拌框的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 體現本發明特征與優點的典型實施方式將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是 本發明能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的范圍，且其中的說 明及圖示在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。
[0043] 如圖1所示，本發明一實施方式的聚酰胺5X的生產設備，包括依次連接的濃縮裝 置1、預聚裝置2、減壓裝置3、分離裝置4和終聚裝置5。
[0044] 作業時，將原料聚酰胺鹽溶液在濃縮裝置1中進一步濃縮后進入預聚裝置2 ;在 預聚裝置2中，聚酰胺鹽發生預縮聚反應，產物為聚合度較低的預聚物和水，上述產物經閃 蒸裝置3、分離裝置4后，大部分水與預聚物分離；隨后，預聚物進入終聚裝置5進行縮聚反 應，生成最終產物聚酰胺；最后通過切粒、改性或直紡裝置的處理，可得到所需要的聚酰胺 產品。
[0045] 如圖2所示，本發明一實施方式的原料濃縮裝置1包括，用于預熱待濃縮原料的預 熱裝置11、用于蒸發濃縮待濃縮的原料的蒸發濃縮裝置12,其與預熱裝置11相連接，以及 與蒸發濃縮裝置12相連接的冷凝裝置13,冷凝裝置13用于冷凝蒸發濃縮裝置12蒸發排出 的氣體。
[0046] 上述原料濃縮裝置工作時，待濃縮的原料（低濃度的聚酰胺鹽水溶液）A首先進入 預熱裝置11中進行預加熱，加熱后的溶液B由預熱裝置11排出進入蒸發濃縮裝置12中， 經過蒸發濃縮裝置12蒸發后得到濃縮后的原料C由蒸發濃縮裝置12排出進入下游生產單 元。蒸發濃縮裝置12蒸發出的氣體D由于夾雜少量原料（尤其是低沸點的二胺），因此須 進行回收，進入冷凝裝置13中，在其中進行冷凝。
[0047] 形成聚酰胺鹽的二胺沸點通常不高，尤其是1，5-戊二胺的沸點僅有約180°C，且 1，5-戊二胺具有極好的親水性，容易在蒸發濃縮的過程中由于高溫作用隨水蒸發氣化，所 以有必要采取措施抑制二胺的損失，以保證在后續的聚合后期端氨基和端羧基之間的摩爾 保持平衡。因此，本發明的原料濃縮裝置設置有冷凝裝置13,與蒸發濃縮裝置12相連接，蒸 發濃縮裝置12在蒸發過程中產生的蒸汽中含有二胺等原料，一起進入冷凝裝置13進行冷 凝，蒸汽中夾雜的原料形成回流液回流至蒸發濃縮裝置12,由此可回收蒸汽中的原料。
[0048] 本發明的預熱裝置11可以為本領域常見類型的換熱器，換熱器的熱源可以為外 來熱源，也可以為預聚工藝或聚酰胺生產工藝中產生的熱量。
[0049] 蒸發濃縮裝置12可以為本領域常見類型的中央循環管式蒸發器，該管式蒸發器 可包括一中心管121以及圍繞中心管121的若干管束122,待濃縮的原料在中心管121及管 束122中被加熱。蒸發濃縮裝置12可包括蒸發氣體出口 123以及回流液入口 124,分別與 冷凝裝置13相連接，蒸發濃縮裝置12蒸發出的氣體D可由蒸發氣體出口 123排出進入冷 凝裝置13中，冷凝后所得冷凝液E由回流液入口 124回流至蒸發濃縮裝置12中。優選地， 可在蒸發濃縮裝置12和冷凝裝置13中間設置有供給栗，用于將冷凝液E輸送至蒸發濃縮 裝置12中。
[0050] 加熱蒸發時，管束122中的尼龍鹽氣液混合物的密度遠小于中心管121內尼龍鹽 的密度，造成了尼龍鹽氣液混合物在管束122中向上，在中心管121向下的自然流動。中央 循環管式蒸發器的上部應具有足夠大的空間，保證有充分的蒸發空間，同時保持被蒸汽帶 走的原料液滴最少。
[0051] 進一步優選地，管束122的長度可以為1~2m，直徑可以為30~75mm，長徑比可 以為20~40沖心管121的截面積優選為管束122的總截面積的1~10%。加熱管傳熱 系數可以為600~3000wAm. °C )。
[0052] 在本發明的原料濃縮裝置的另一實施方式中，來自預熱裝置11的聚酰胺鹽溶液 從蒸發濃縮裝置12下部側面的溶液進口進料，經濃縮后從蒸發濃縮裝置12的濃縮液出口 流出。
[0053] 在本發明的原料濃縮裝置的另一實施方式中，冷凝裝置13還與預熱裝置11相連 接，以將冷凝后所得的氣體F作為熱源用于加熱預熱裝置11，換熱后的氣體G排出。
[0054] 在本發明的原料濃縮裝置的另一實施方式中，用于蒸發濃縮裝置12的熱源Η可以 為外來熱源，也可以為預聚工藝或聚酰胺生產工藝中產生的熱量，換熱后的氣體Η'排出。
[0055] 優選地，預熱裝置11中的待濃縮的原料的進料量、蒸發濃縮裝置12中的原料溶液 液位、以及冷凝裝置13的冷凝液回流量應形成動態平衡關系，以維持原料濃縮裝置的穩定 運行。
[0056] 本發明的聚酰胺5Χ的生產設備中的濃縮裝置，通過冷凝裝置可有效回收蒸發過 程中損失的原料，而且蒸發過程中排出的熱蒸汽還能回收用于原料預熱，減少了熱能損失， 能明顯降低生產成本。另外，本發明的原料濃縮裝置設備數量少、操作簡便、運行穩定，方便 維修與更換。
[0057] 如圖3所示，本發明一實施方式的預聚裝置包括管式反應器21、三個以上的用于 加熱管式反應器21的加熱夾套22以及一個或多個用于向加熱夾套22提供熱媒的熱媒蒸 發器23。
[0058] 上述預聚裝置在使用時，熱媒蒸發器23向加熱夾套22提供熱媒，以使加熱夾套22 加熱管式反應器21，單體物料在管式反應器21中發生縮聚反應形成預聚物。
[0059] 如圖4所示，本發明一實施方式的管式反應器21包括物料進口 214、物料出口 215 以及管體。管體包括連通的若干直管部211及彎管部212,管體上還均勻分布有排氣口 213。 單體物料由物料進口 214進入管體中，并在其中輸送，加熱夾套22加熱管體，單體物料在管 體中縮聚形成預聚物，由物料出口 215排出進入下游處理單元，縮聚過程中產生的氣體由 排氣口 213排出。
[0060] 其中，管式反應器21可以為聚合反應領域常見的類型，優選臥式或立式的反應 器，更優選臥式反應器。管體的長度優選為50~180m，內徑優選為30~80cm，長度/內徑 比優選為60~600。排氣口 213的數量優選為3~30個，相鄰兩排氣口的間距優選為6~ 20cm〇
[0061] 本發明的預聚裝置管體的內徑可以為均一的，也可以為變化的。例如，內徑可以從 管式反應器的物料入口至管式反應器的物料出口逐漸擴大，如線性擴大，或非線性擴大。內 徑也可以充分地擴大以使得當使用反應器時從反應器的入口至出口保持基本上恒定壓力， 或壓力從入口至出口降低。在一個優選的實施方式中，管式反應器管體的內徑為恒定值。
[0062] 本發明的預聚裝置的加熱夾套的數量優選為3~9個。現有的預聚裝置中，多為 整個管式反應器采用同一加熱套，當加熱套的熱媒溫度發生波動或失控時，直接影響管式 反應器的溫度變化，因此管式反應器的溫度難以實現多端控制，本發明的預聚裝置設置多 個加熱夾套，能有效克服這一缺陷，實現了加熱溫度的多端控制。
[0063] 在本發明的預聚裝置的加熱夾套的設置形式不受限制，可以為：例如，將管式反應 器分為幾段，每段單獨設置一個加熱套；還可以為：例如，在管式反應器的每段直管部上單 獨設置有一個加熱夾套（如圖3所示），直管部相對于彎管部更加容易設置加熱夾套，可簡 化操作難度，同時實現多端控溫的作用。
[0064] 本發明的加熱夾套使用的熱媒可以為有機熱媒，采用有機熱媒過熱液相輸送就地 蒸發的氣相熱媒加熱方式，氣相熱媒加熱管式反應器，使用后的熱媒凝液回收后送回熱媒 蒸發器循環加熱利用。熱媒蒸發器的數量可以為一個也可以為多個，優選為多個，熱媒蒸發 器可向單個或多個的加熱管套提供熱媒（如圖3所示，其中僅標出一個熱媒蒸發器作為示 例），在一個優選的實施方式中，每個加熱夾套單獨連接有一個熱媒蒸發器，以便更好地實 現溫度的控制，提高管式反應器的運行穩定性。
[0065] 本發明的聚酰胺5X的生產設備中的預聚裝置采用多個加熱夾套，加熱、傳熱效率 更高，溫度控制更加精確，物料在管式反應器中能得到均勻、平穩的加熱，能最大限度防止 預聚過程中凝膠的產生，降低了原料二元胺的損失；本發明的預聚裝置采用多個熱媒蒸發 器向加熱夾套提供熱媒，可實現溫度多端控制，本發明的預聚裝置運行穩定，方便維修與更 換，能有效降低生產成本。
[0066] 如圖5所示，本發明一實施方式的減壓裝置包括一密封的釜體31，釜體31設置有 物料入口 32以及物料出口 33,物料入口 32位于物料出口 33的上方，此外，釜體31內設置 有連接于物料入口 32及物料出口 33之間的物料盤管34,物料盤管34分為若干段，同一段 的物料盤管34直徑相同，不同段的物料盤管34由物料入口 32處向物料出口 33處直徑逐 漸增加。
[0067] 上述減壓裝置工作時，上游預聚后的物料加壓（一般為20~25kg/cm2)后由物料 入口 32進入釜體31中，物料在物料盤管34中流動，被迅速加熱到更高的溫度，由于物料盤 管34的直徑逐漸增大，加上物料與盤管管壁摩擦的阻力作用，壓力逐漸降低，直至在物料 出口 33處接近常壓，由于壓力下降，物料中的水分在高溫下迅速膨脹氣化，物料變為氣相 與液相共存的狀態，液相物料在盤管的內壁呈環狀膜高速流動，氣相物料則在盤管的中央 流過，同時壓力轉變為動能，氣、液混合的物料由物料出口 33排出進入下游處理單元。
[0068] 釜體31兩端可由封頭311進行密封，并可通過法蘭進行可拆卸式連接。優選地， 在釜體31內還可設置有一組或多組管板35,用于使物料盤管34在其中穿過以固定物料盤 管34。
[0069] 優選地，釜體31還包括熱媒入口 37以及熱媒出口 38,熱媒入口 37設置于釜體31 的頂部，熱媒出口 38設置于釜體31的底部。用于本發明減壓裝置的熱媒可以為氣相導熱 油，物料在物料盤管34內氣化時需要大量熱量，優選采用氣相導熱油加熱的方式，導熱油 蒸汽接觸物料盤管34后經過熱交換熱量傳遞給物料盤管34后冷凝變成液體從釜底的熱媒 出口 38流出。釜體31還可包括一個或多個排氣口 39,可適當降低物料盤管34中的氣相壓 力，保證減壓裝置安全運行。
[0070] 物料盤管34的直徑區間可以為20~80mm，長徑比可以為600~26000。物料盤 管34的總長度可以為50~500m，物料盤管34可分為等長度的三段，由物料入口 32起始依 次為35mm、45mm以及70mm。物料盤管34在爸體31內可呈水平多層分布，每層物料盤管為 "S"形往復排列。
[0071] 本發明的聚酰胺5X的生產設備中的減壓裝置，通過物料盤管直徑的設置可實現 物料在其中降低壓力，從而可以使物料中的水分快速變為氣相，與液態物料得到分離，分離 效果好，能保證下游處理單元達到良好的水分分離效果，本發明的減壓裝置結構簡單，安全 性好，能有效降低生產成本。
[0072] 如圖6所示，本發明一實施方式的分離裝置4包括，釜體41和與釜體41相連的擠 壓缸42。在擠壓缸42內設置有輸送螺桿421 ;在釜體41內設置有框式攪拌器，框式攪拌器 與輸送螺桿421相連。
[0073] 釜體41可由位于上部的圓筒和位于下部的倒圓錐組成，圓筒一端開口，并通過該 開口與倒圓錐無縫連接或是一體成型，釜體41中空，在其內部形成有與其外部形狀相同的 空腔。其中，圓筒的高度大于或等于倒圓錐的高度，優選地，圓筒的高度為倒圓錐高度的 1~2倍。
[0074] 分離裝置4還可包括開設于釜體41圓筒上底面的物料進口 413、設置于圓筒側壁 的排氣口 414、及位于擠壓缸42下部的物料出口 422。在釜體41內還可設置一物料導管 415,物料導管415的上端口連接物料進口 413,可避免物料自物料進口 413進入釜體41時 的噴濺。
[0075] 框式攪拌器包括攪拌框411和螺帶412,攪拌框411可包括兩端開口的圓筒，在圓 筒的側壁上可設置至少一個通孔，如此既可利用通孔刮擦釜壁防止凝膠聚集，又能使物料 通過通孔在圓筒的內外兩側流動，增強了攪拌效果，利于氣液的分離。
[0076] 攪拌框411的圓筒可以為一體成型，例如直接在圓筒的側壁上開設多個通孔；也 可以是側壁為網格線交錯形成的網狀結構；還可以由多個部件連接構成，如圖7所示，攪拌 框411的圓筒可由位于下端口的第一圓環411a、位于上端口的第二圓環411b及連接第一圓 環411a、第二圓環411b的網狀結構組成，該網狀結構可以為通過多條網格線交錯形成的多 個網格，攪拌過程中可利用網格結構刮擦釜壁。本發明對網格的形狀、尺寸及網格線的材質 沒有限定。進一步優選地，圓筒的圓周側面完全由網格構成。
[0077] 如圖6所示，在本發明的另一實施方式中，攪拌框411的圓筒可包括第一圓環 41 la、第二圓環411b、以及至少兩個連接條411c，其中，第一圓環411a和第二圓環411b通 過連接條411c相連接，本發明對連接條411c的數目沒有限定，例如可以為四個。第一圓環 41 la和第二圓環41 lb優選為與釜體41圓筒的上底面保持平行，連接條41 lc可垂直于第一 圓環411a、第二圓環411b設置，也可傾斜設置，即與第一圓環411a或第二圓環411b的夾角 為銳角。優選地，在圓筒的側面，由第一圓環411a、連接條411c及第二圓環411b所包圍的 區域內形成有多個網格（圖中未顯示）。
[0078] 進一步優選地，攪拌框411還可包括第三圓環41 ld，其通過連接條411c與第二圓 環411b相連，優選地，第一圓環41 la、第二圓環411b及第三圓環41 Id通過相同的連接條 411c相連，連接條411c可垂直于上述三個圓環設置，也可傾斜設置。第一圓環411a、第二 圓環411b及第三圓環411d優選為與釜體41圓筒的上底面保持平行。優選地，在圓筒的側 面，由第一圓環411a、連接條411c、第二圓環411b及第三圓環411d所包圍的區域內形成有 多個網格（圖中未顯示）。
[0079] 螺帶412可位于釜體41的倒圓錐內，攪拌框411位于釜體41的圓筒內。螺帶412 的上端可連接第一圓環41 la，下端連接輸送螺桿421，使得框式攪拌器能夠在擠壓缸42的 帶動下進行攪拌，使高粘度的物料被充分混合均勻，減少凝膠生成，同時通過攪拌框411的 側面刮擦攪拌器所處位置的釜壁，防止凝膠聚集，攪拌器與釜壁的距離優選為< 13mm，該距 離是指攪拌框411的外緣與釜體41釜壁之間的距離。同時，螺帶412還有助于向下輸送物 料，便于物料自位于擠壓缸42下部的物料出口 422排出。
[0080] 本發明對框式攪拌器各部件的材質沒有限定，例如第一圓環411a、第二圓環 411b、第三圓環411d可以為鋼圈，連接條411c可以為鋼條。
[0081] 如圖8所示，本發明一實施方式的終聚裝置5包括，終聚釜51和與終聚釜51相連 的擠壓缸52。在擠壓缸52內設置有輸送螺桿521 ;在終聚釜51內設置有框式攪拌器，框式 攪拌器與輸送螺桿521相連。
[0082] 終聚釜51可由位于上部的圓筒和位于下部的倒圓錐組成，圓筒一端開口，并通過 該開口與倒圓錐無縫連接或是一體成型，終聚釜51中空，在其內部形成有與其外部形狀相 同的空腔。其中，圓筒的高度可以為倒圓錐高度的〇. 5倍以上，優選1. 5~3. 5倍。
[0083] 終聚裝置5還可包括開設于終聚釜51圓筒上底面的物料進口 513、設置于圓筒側 壁的排氣口 514、及位于擠壓缸52下部的物料出口 522。在終聚釜51內可設置一進料板 515,進料板515可位于物料進口 513的正下方，進料板515上優選開設有30~50個通孔， 孔徑的直徑優選4~7_。進料板515不僅可以增加傳質面積，還可代替導流板起到分流作 用，保證在容器中心區截面上具有基本上均勻的下料速度，避免溝流，由于沒有導流板，進 而避免了導流板上滯留現象的發生。
[0084] 框式攪拌器可包括攪拌框511和螺帶512,攪拌框511可包括兩端開口的圓筒，在 圓筒的側壁上可設置至少一個通孔，如此既可利用通孔刮擦釜壁防止凝膠聚集，又能使物 料通過通孔在圓筒的內外兩側流動，增強了攪拌效果，利于終聚反應的正向進行。
[0085] 攪拌框511的圓筒可以為一體成型，例如直接在圓筒的側壁上開設多個通孔；也 可以是側壁為網格線交錯形成的網狀結構；還可以由多個部件連接構成，如圖9所示，攪拌 框511的圓筒可由位于上端口的第一圓環51 la、位于下端口的第二圓環51 lb及連接第一圓 環511a、第二圓環511b的網狀結構組成，該網狀結構可以為通過多條網格線交錯形成的多 個網格，攪拌過程中可利用網格結構刮擦釜壁。本發明對網格的形狀、尺寸及網格線的材質 沒有限定。進一步優選地，圓筒的圓周側面完全由網格構成。
[0086] 如圖8所示，在本發明的另一實施方式中，攪拌框511的圓筒可包括第一圓環 51 la、第二圓環511b、以及至少兩個連接條511c，其中，第一圓環511a和第二圓環511b通 過連接條511c相連接，本發明對連接條511c的數目沒有限定，例如可以為四個。第一圓環 511a和第二圓環511b優選為與終聚釜51圓筒的上底面保持平行，連接條511c可垂直于第 一圓環511a、第二圓環511b設置，也可傾斜設置，即與第一圓環511a或第二圓環511b的夾 角為銳角。優選地，在圓筒的側面，由第一圓環511a、連接條511c及第二圓環511b所包圍 的區域內形成有多個網格（圖中未顯示）。
[0087] 螺帶512位于終聚釜51的倒圓錐內，攪拌框511位于終聚釜51的圓筒內。螺帶 512的上端可連接第二圓環511b，下端連接輸送螺桿521，使得框式攪拌器能夠在擠壓缸52 的帶動下進行攪拌，使高粘度的物料被充分混合均勻，減少凝膠生成，同時通過刮擦攪拌器 所處位置的釜壁，防止凝膠聚集，攪拌器與釜壁的距離優選為< 12. 7mm，該距離是指攪拌框 的外緣與終聚釜釜壁之間的距離。同時，螺帶512還有助于向下輸送物料，便于物料自位于 擠壓缸52下部的物料出口 522排出。
[0088] 本發明對框式攪拌器各部件的材質沒有限定，例如第一圓環511a、第二圓環511b 可以為鋼圈，連接條511c可以為鋼條。
[0089] 本發明的聚酰胺5X的生產設備可適用于常見的聚酰胺6X系列，如尼龍66等，也 可適用于聚酰胺5X系列，如聚酰胺56等。在一個優選的實施方式中，本發明的連續制備裝 置尤其是適用于聚酰胺5X生產領域。
[0090] 以下，針對聚酰胺5X的生產設備及生產方法進行進一步說明。
[0091] 首先，將原料聚酰胺鹽溶液通入濃縮裝置1中進行濃縮，可用于本發明的聚酰胺 5X的生產設備的濃縮裝置1可以為一濃縮釜，加熱濃縮釜，原料聚酰胺鹽溶液中的水分受 熱蒸發，直至達到所需濃度。加熱源可采用常規外來蒸汽熱源，也可以采用預聚裝置2中管 式反應器排出的過熱工藝蒸汽熱源，蒸汽溫度可以為220~280°C。優選地，濃縮裝置1還 可以包括一預熱裝置11，可在預熱裝置11中將濃縮前的原料溶液加溫，然后再進行蒸發濃 縮。進一步優選地，濃縮裝置1還可以包括一冷凝塔，自濃縮釜產生的工藝蒸汽經冷凝后可 回收利用熱能，蒸汽中夾帶的原料如二胺等也可經冷凝后回流至濃縮釜中，以減少原料的 損失。
[0092] 為了保證生產的穩定性，濃縮釜的加熱蒸汽還可外接來自公用工程的溫度不超過 230Γ的蒸汽，以在管式反應器的工藝蒸汽發生異常時使用。濃縮裝置1的管程壓力可以 為0. 005~0. 35MPa，優選為0. 05~0. 35MPa，管程溫度可以為60~200 °C，優選為80~ 160°C ;殼程壓力可以為0~2. OMPa，殼程溫度可以為250°C以下，優選212°C以下；原料聚 酰胺鹽溶液的濃度優選為50%以上，進一步優選為50~65%;濃縮后的聚酰胺鹽溶液的濃 度為50~80%，優選為70~80% ;所述百分比為聚酰胺占聚酰胺鹽溶液的質量百分比。
[0093] 經濃縮后的聚酰胺鹽溶液進入預聚裝置2進行預縮聚反應，可用于本發明的聚酰 胺5X的生產設備的預聚裝置2可以為一管式反應器21，例如管體呈"S"形排布，包括連通 的若干直管部211及彎管部212。聚酰胺鹽溶液在管體中被輸送、加熱，并發生縮聚反應生 成預聚物和水。預聚裝置2可以進一步包括至少一個，優選三個以上的加熱夾套22,用來加 熱管式反應器21。預聚裝置2還可以更進一步包括一個或多個熱媒蒸發器23,用來向加熱 夾套22提供熱媒。加熱預聚裝置2使用的熱媒可以為有機熱媒，采用有機熱媒過熱液相輸 送就地蒸發的氣相熱媒加熱方式，使用氣相熱媒加熱管式反應器，使用后的熱媒凝液回收 后可送回熱媒蒸發器循環加熱利用。
[0094] 預縮聚反應優選在高壓或常壓條件下進行，預聚裝置2優選管式反應器，更優選 立式和/或臥式管狀反應器。預聚反應的溫度可以為200~300°C，優選220~280°C，進 一步優選230~260°C ;預聚反應的壓力可以為3. OMPa以下，優選為2. OMPa以下，進一步 優選為1. 〇~1. 8MPa ;自預聚裝置2輸出的物料（主要為預聚物和水）中聚合物含量可達 80~100%，優選為85~95%。
[0095] 從預聚裝置2輸出的物料經減壓裝置供給栗加壓后進入減壓裝置3,可用于本發 明的聚酰胺5X的生產設備的減壓裝置3可以為一臥式閃蒸器，包括一釜體，釜體內設有蛇 形的物料盤管34,物料盤管34的內徑由入口開始依次增大。自預聚裝置2排出的物料在 物料盤管34入口處加壓（一般為20~25kg/cm 2)，物料在盤管中流動，由于內徑逐漸變大， 加上物料與盤管管壁發生摩擦的阻力作用，壓力迅速降低，降至出口處接近常壓，物料中的 水分因壓力降低且在高溫下迅速膨脹汽化為水蒸氣，液體物料在盤管內壁呈環狀膜高速流 動，水蒸氣則在盤管中央流過，在盤管出口處液體物料中的聚合物可達99 %，同時壓力能轉 變為動能，使液體物料與水的混合物高速進入后續的水分分離裝置4。
[0096] 減壓裝置3可采用熱媒加熱，從熱媒爐加熱出來的過熱液相熱媒在一定的壓力下 輸送到加熱現場的閃蒸器中進行減壓閃蒸，閃蒸出來的氣相熱媒還可用于加熱預聚裝置2 的管式反應器，各段管式反應器夾套使用后的熱媒凝液通過疏液器由媒冷凝液回收罐接 收，然后用熱媒循環栗送回熱媒加熱爐循環加熱。減壓裝置3優選閃蒸器，閃蒸器中的溫度 和壓力可以是適合聚酰胺與水分閃蒸分離的任何條件，閃蒸的溫度可以為聚酰胺的熔點以 上的溫度，優選200~300 °C，更優選230~260 °C。
[0097] 可用于本發明的聚酰胺5X的生產設備的分離裝置4可以為圖6所示的本發明一 實施方式的分離裝置。夾帶有大量水蒸氣的預聚物可自物料進口 413通過物料導管415進 入分離裝置4內，物料導管415的設置，防止了物料進入釜體41時的噴濺。為防止凝膠的產 生，爸體41內物料的液面優選為高于框式攪拌器411頂部5~20cm，由于爸體41中物料的 粘度較大，液位檢測可采用穿透能力較強的放射源。在輸送螺桿421的帶動下，框式攪拌器 411通過不斷地翻動物料更新物料的蒸發表面，使得水分快速蒸發為水蒸氣，并使物料充分 混合。同時，由于框式攪拌器411的側面不斷刮擦釜壁，避免了死角，減少了預聚物的降解， 使其粘度保持均一。
[0098] 物料閃蒸后汽化出的水蒸氣可通過排氣口 414排出釜體41，為了盡快排出物料閃 蒸后汽化出的水蒸氣，可在釜體的排氣口 414旁設一排氣系統，使得水蒸氣可自排氣口 414 通過排氣系統排出。排出的蒸汽中還含有微量低聚物和1，5-戊二胺，為了防止低聚物粘附 在與排氣口 414相連的排氣管上，排氣管采取熱媒夾套保溫，并在排氣系統中通入噴淋水， 以除去低聚物、吸收1，5-戊二胺。為進一步防止低聚物粘附在排氣管上，還可在排氣管中 增設一根活動內管（輔助排氣管）。當低聚物附著管壁堵塞管道時，拔出輔助排氣管，可以 在分離裝置正常運行的情況下，排除排氣管的堵塞，保證生產正常進行。經過水汽分離后的 物料中預聚物的含量可達99. 5%。分離裝置4中的溫度優選250~320°C，更優選250~ 300。。。
[0099] 分離裝置4的釜體41可采用有機熱媒過熱液相輸送就地蒸發的氣相熱媒加熱方 式。擠壓缸42可米用液相熱媒加熱。
[0100] 經分離裝置4處理后的預聚物含量可達99. 5 %的物料自位于擠壓缸42下部的物 料出口 422排出，并在終聚裝置供給栗的作用下進入終聚裝置5,預聚物在終聚裝置5的終 聚釜內經過進一步聚合生成分子量較大的終聚物。可用于本發明的聚酰胺5X的生產設備 的終聚裝置5可以為圖7所示的本發明一實施方式的終聚裝置，預聚物自物料進口 513進 入終聚釜51內，為了防止噴濺和溝流，形成理想的聚合物流動形式，在終聚裝置5的終聚釜 51內正對物料進口 513設置有一多孔進料板515。預聚物在終聚裝置5的終聚釜51內進一 步聚合，在聚合過程中，與輸送螺桿521相連接的框式攪拌器通過不斷地翻動物料使物料 充分混合，并不斷更新物料的蒸發表面，促進水分快速蒸發，以促進聚合反應正向進行。同 時框式攪拌部分刮擦釜壁，避免死角，減少降解，使粘度保持均一。為了進一步防止凝膠產 生，攪拌器的最頂端位于液面以下，在終聚釜51內物料的液面一般控制在高出攪拌器頂部 的5~20cm。由于終聚釜51中物料的粘度比分離裝置4中物料的粘度更大，液位檢測同樣 采用穿透能力較強的放射源。液面控制靠信號反饋調節終聚釜供給栗的轉速來保持恒定。
[0101] 終聚裝置5的釜體可采用有機熱媒過熱液相輸送就地蒸發的氣相熱媒加熱方式。 終聚反應可在常壓或真空條件下進行，終聚反應的溫度優選為250~320°C，更優選250~ 300°C ;常壓下進行時優選在惰性氣體（如氮氣）條件下進行；惰性氣體從聚合反應器頂部 通入覆蓋物料。在真空條件下繼續聚合時壓力可以為0~760mmHgA，優選150~250mmHgA。
[0102] 在終聚裝置5中生成的聚合物可經由熔體栗輸送到鑄帶頭進行擠出造粒，或送至 螺桿擠出機進行改性造粒，或送至直紡。
[0103] 本發明還提供了一種通過上述裝置制得的聚酰胺5X，本發明的聚酰胺5X是指 1，5-戊二胺與有機二元酸通過縮聚反應形成的聚酰胺，該有機二元酸可以是己二酸或脂肪 族長碳鏈二元酸。
[0104] 1，5-戊二胺（簡稱戊二胺，又名1，5-二氨基戊烷），也稱尸胺，是一種多胺，是生 物體內廣泛存在的具有生物活性的含氮堿，為蛋白質腐敗時賴氨酸在脫羧酶的作用下發 生脫羧反應生成。工業上戊二胺也可以通過化學法制得，例如將戊二腈的無水乙醇溶液 煮沸后，以較快的速度加入金屬鈉，反應完后加入水，將乙醇蒸出，剩余的反應物用過熱蒸 汽蒸餾，再酸化中和，蒸餾的方法得到戊二胺。近年來發現戊二胺可以通過蜂房哈夫尼菌 (Hafnia. Alvei)中的賴氨酸脫駿酶（L-lysine decarboxylase, EC 4. 1. 1. 18)作用于賴氨 酸的生物法得到。本發明的1，5_戊二胺可以由生物法制備而成，也可以由化學法制備而 成，并且可以含有符合ASTM D6866標準的可再生來源的有機碳。
[0105] 本發明的脂肪族長碳鏈二元酸可以為癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三 碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸和 Λ 9-1，18-十八烯二元酸中的任意一種或幾種的組合，優選為癸二酸或十二碳二元酸。上 述脂肪族長碳鏈二元酸可以由生物法或化學法制備而成，并且也可以含有符合ASTM D6866 標準的生物基有機碳。
[0106] 本發明的聚酰胺5Χ的甲酸相對粘度優選為45~100 ;端氨基含量優選為10~ 100mol/ton，進一步優選為20~60mol/ton，過高含量的端氨基在高溫下又容易發生副反 應。
[0107] 本發明的聚酰胺5X分子量分布窄，以常用的分子量分布的多分散系數d表不Mw/ Mn，Mw/Mn優選< 2. 5 ;Mw代表以重量為統計權重的重均相對分子質量：
[0109] Μη代表以數量為統計權重的數均相對分子質量：
[0111] 本發明進一步提供了一種聚酰胺5Χ樹脂，包括上述的聚酰胺5Χ、聚酰胺5Χ以外的 其他聚合物和/或添加劑，其中，聚酰胺5Χ的量占聚酰胺5Χ樹脂的量的80wt%以上。
[0112] 其中，添加劑可以為抗氧劑、耐熱穩定劑、耐候劑、顏料、光澤增強劑、染料、晶體成 核劑、消光劑、增塑劑、抗靜電劑、阻燃劑、金屬及金屬鹽中的任意一種或幾種的組合。
[0113] 耐熱穩定劑包括但不限于基于受阻酚的化合物、基于氫醌的化合物、基于噻唑的 化合物、基于磷的化合物（如苯基膦酸），基于咪唑的化合物（如2-巰基苯并咪唑）及其取 代產物、鹵化銅和碘化合物等。
[0114] 耐候劑包括但不限于間苯二酚、水楊酸鹽、苯并三唑、二苯甲酮和受阻胺等。顏料 包括但不限于硫化鎘、酞菁和炭黑等。光澤增強劑包括但不限于氧化鈦和碳酸鈣等。染料 包括但不限于尼格黑和苯胺黑等。晶體成核劑包括但不限于滑石、二氧化硅、高嶺土和粘土 等。增塑劑包括但不限于對氧苯甲酸辛酯和N- 丁基苯磺酰胺等。
[0115] 抗靜電劑包括但不限于烷基硫酸鹽型陰離子型抗氧化劑、季銨鹽型陽離子型抗靜 電劑、非離子型抗靜電劑（如聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯）和基于甜菜堿的兩性抗靜 電劑等。
[0116] 阻燃劑包括但不限于三聚氰胺氰脲酸酯、氫氧化物（如氫氧化鎂或氫氧化鋁）、多 磷酸銨、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化聚碳酸酯、溴化環氧樹脂、由任何基于溴的阻燃劑 與三氧化二銻構成的組合等。
[0117] 其它組成聚合物為除1，5-戊二胺和脂肪族長碳鏈二元酸外的其它化合物。
[0118] (1)其它組成聚合物可以含有衍生自下列組分的結構單元：脂肪族羧酸（如草酸、 丙二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸等）、脂環族二羧酸（如環己二羧酸等）或 芳香族二羧酸（如對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二甲酸、二苯基二羧酸、蒽二羧酸、菲二羧 酸、二苯基醚二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、二苯基乙烷二羧酸、1，4-環己二羧酸、5-鈉磺 基間苯二甲酸、5-四丁基鱗間苯二甲酸等）。
[0119] (2)其它組成聚合物可以含有衍生自下列組分的結構單元：脂肪族二胺（如乙 二胺、1，3-二氨基丙烷、1，4-二氨基丁燒、1，6-二氨基己燒、1，7-二氨基庚燒、1，8-二氨 基辛燒、1，9-二氨基壬燒、1，10-二氨基癸燒、1，11-二氨基十一燒、1，12-二氨基十二燒、 1，13-二氨基十二燒、1，14-二氨基十四燒、1，15-二氨基十五燒、1，16-二氨基十六燒、 1，17-二氨基十七燒、1，18-二氨基十八燒、1，19-二氨基十九燒、1，20-二氨基二十燒或 2-甲基-1，5-戊二胺）、脂環族二胺（如環己二胺或雙-(4-氨基己基）甲烷）或芳香族二 胺（如苯二甲胺）。
[0120] (3)其它組成聚合物可以含有衍生自下列組分的結構單元：芳香族、脂肪族或脂 環族二醇化合物（如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、1，4-環己二甲醇、新戊二 醇、氫醌、間苯二酚、二羥基聯苯、萘二醇、蒽二醇、菲二醇、2, 2-雙（4-羥基苯基）丙烷、 4, 4' -二羥基二苯基醚或雙酚S)。
[0121] (4)其它組成聚合物可以含有衍生自下列組分的結構單元：具有羥基和羧酸的芳 香族化合物、脂肪族化合物或脂環族羥基羧酸化合物。其中，脂環族羥基羧酸包括但不限于 乳酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丁酸酯、3-羥基丁酸酯-戊酸酯、羥基苯甲酸、羥基萘羧酸、羥 基蒽羧酸、羥基菲羧酸、（羥基苯基）乙烯基羧酸。
[0122] (5)其它組成聚合物可以含有衍生自下列組分的結構單元：氨基酸（如6-氨基己 酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸或對氨基甲基苯甲酸）或內酰胺（如ε-己內酰 胺或ε_十二內酰胺）。
[0123] (6)其它組成聚合物可以為能夠與1，5-戊二胺和脂肪族長碳鏈二元酸共聚的共 聚單體。該共聚單體包括但不限于氨基酸、內酰胺、芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸、脂環族二 羧酸、芳香族二醇、脂肪族二醇、脂環族二醇、芳香族二胺、脂肪族二胺、脂環族二胺、芳香族 羥基羧酸、脂肪族羥基羧酸、脂環族羥基羧酸，以及上述共聚單體各自的衍生物。其中，上述 共聚單體各自的衍生物包括上述任意兩種共聚單體反應的生成物，例如，一分子某二胺的 一個氨基與一分子某二羧酸的一個羧基反應成鹽的產物。
[0124] 下面，對本發明的聚酰胺5Χ的生產設備及方法做進一步說明。
[0125] 聚酰胺鹽溶液的制備
[0126] 在氮氣的保護下將高濃度的1，5-戊二胺用除氣的去離子水稀釋成一定濃度的溶 液（30%~50% )。將脂肪族二元酸與稀釋了的1，5-戊二胺同時連續地加入到反應器中， 冷卻水及時除去中和反應時的反應熱。在中和過程中不斷檢測溶液的pH值，使反應器中的 二元胺/二元酸的摩爾比略低于1，穩定后，此所得鹽溶液轉移至后面串聯的反應器中（可 以串聯多臺，但一般不超過3臺），用二胺水溶液進一步分步中和并調節二元胺/二元酸的 摩爾比和鹽的質量濃度，以pH檢測的數據控制二胺水溶液的流量。直至最后制成質量百分 比濃度為50~65%的鹽溶液，存放在鹽儲存罐中待用。
[0127] 濃縮步驟
[0128] 以質量百分比濃度為50~65%的5X聚酰胺鹽水溶液為起始原料，經過過濾器過 濾，分批送入計量槽，在計量槽中可加入一定量的不同規格的常見添加劑（一般不超過聚 酰胺鹽質量的5% )，制成聚酰胺鹽混合溶液，經攪拌混合均勻后，被送入計量槽下的第二 中間槽。第二中間槽內的聚酰胺鹽混合液由鹽供給栗通過鹽過濾器、鹽預熱器連續的供給 到濃縮裝置中。在濃縮裝置內，使聚酰胺鹽溶液濃度由50~65%濃縮到70~80%。
[0129] 預聚反應步驟
[0130] 將濃縮裝置中的濃縮液用反應器供給栗送到預聚裝置中進行預縮聚反應。
[0131] 預聚反應是在可控制的高溫高壓下伴隨聚酰胺鹽溶液連續在管式反應器內流過 而逐漸發生的。期間，反應器的壓力可自動控制，管式反應器分為三段以上獨立加熱，前2/3 段的管式反應器中仍以濃縮為主，溶液濃度由70~80%濃縮到約90% (適宜進行聚合反 應的濃度），最后一段以進行預聚合為主，出口的物料中預聚物的含量可達到85~95%。
[0132] 減壓步驟
[0133] 通過管式反應器制得的預聚物用減壓器栗連續送給減壓裝置（閃蒸器）。物料迅 速通過減壓裝置，壓力連續減小而接近大氣壓，使得預聚物中的溶解水從預聚物里迅速氣 化，形成物料、水蒸氣的混合物。
[0134] 在減壓器栗和減壓器之間的管路上還可以設有添加劑加入口，根據PA5X樹脂的 用途確定添加劑的種類及添加量，例如消光劑Ti0 2的懸濁液等，通過添加劑加入口，可把在 這個階段連續定量地注入到預聚物中，通過減壓裝置減壓后最終形成物料、水蒸氣以及添 加劑的混合物。
[0135] 分離步驟
[0136] 經閃蒸器處理得到的預聚物水溶液與水蒸汽形成的氣液混合物連續的進入分離 裝置的釜體內，在輸送螺桿和框式攪拌器的作用下，水蒸氣自排氣口通過與排氣口相連的 排氣系統從分離裝置中排出，預聚物溶液自位于擠壓缸下部的物料出口排出并進入終聚裝 置。
[0137] 終聚反應步驟
[0138] 用終聚裝置的供給栗把從分離裝置分離出的預聚物送入終聚裝置的終聚釜內，在 終聚裝置中，預聚物進一步聚合為分子量更高的終聚物，負壓條件下除去聚合物中殘存的 水分和進一步聚合產生的水，得到適合造粒或改性或直紡的高質量聚合物。為了防止物料 氧化，采用氮氣密封。
[0139] 其中，實施例1至3均按照上述步驟進行，具體原料及工藝參數如下。
[0140] 實施例1
[0141] 配置pH為7. 95的65%濃度的56鹽溶液，通過所述的聚酰胺5X的生產設備按表 1的條件進行聚合，釜體壓力為210mmHgA，得到相對粘度是68. 9的切片，其端氨基含量為 40. 4〇
[0142] 實施例2
[0143] 配置pH為8. 05的65%濃度的56鹽溶液，通過所述的聚酰胺5X的生產設備按實 施1的條件進行聚合，但爸體的壓力調整到180mmHg A，出料量比實施例1提高20%，得到 相對粘度是69. 7的切片，其端氨基含量為40. 1。
[0144] 實施例3
[0145] 除釜體內的壓力改變為216mmHgA，其它條件與實施例2相同，出料量也相同，得到 相對粘度是56. 1的切片，其端氨基含量為42. 6。
[0146] 表1示出了所制備的實施例1至3的PA56 (聚酰胺56)的相關實驗數據：
[0147] 表 1
[0148]
[0150] 除非特別限定，本發明所用術語均為本領域技術人員通常理解的含義。
[0151] 本發明所描述的實施方式僅出于示例性目的，并非用以限制本發明的保護范圍， 本領域技術人員可在本發明的范圍內作出各種其他替換、改變和改進，因而，本發明不限于 上述實施方式，而僅由權利要求限定。
【主權項】
1. 一種聚酰胺5X的生產設備，其特征在于，包括依次連接的濃縮裝置、預聚裝置、減壓 裝置、分離裝置及終聚裝置。2. 根據權利要求1所述的生產設備，其特征在于，所述濃縮裝置包括： 預熱裝置，用于預熱待濃縮的原料； 蒸發濃縮裝置，與所述預熱裝置相連接，用于蒸發濃縮預熱后的原料；以及 冷凝裝置，與所述蒸發濃縮裝置相連接，用于冷凝所述蒸發濃縮裝置蒸發排出的氣體。3. 根據權利要求2所述的生產設備，其特征在于，所述蒸發濃縮裝置包括蒸發氣體出 口以及回流液入口，分別與所述冷凝裝置相連接，所述蒸發濃縮裝置蒸發排出的氣體由所 述蒸發氣體出口進入所述冷凝裝置中，冷凝后所得回流液由所述回流液入口回流至所述蒸 發濃縮裝置中。4. 根據權利要求2或3所述的生產設備，其特征在于，所述蒸發濃縮裝置為中央循環管 式蒸發器，包括一中心管以及圍繞所述中心管的若干管束，待濃縮的原料在所述中心管及 所述管束中被加熱濃縮； 所述管束的長度優選為1~2m，直徑優選為30~75mm，長徑比優選為20~40 ;所述 中心管的截面積優選為所述管束的總截面積的1~10%。5. 根據權利要求2所述的生產設備，其特征在于，所述冷凝裝置還與所述預熱裝置相 連接，其中冷凝后所得氣體作為熱源用于加熱所述預熱裝置。6. 根據權利要求1所述的生產設備，其特征在于，所述預聚裝置包括管式反應器、三個 以上的用于加熱所述管式反應器的加熱夾套以及一個或多個用于向所述加熱夾套提供熱 媒的熱媒蒸發器。7. 根據權利要求6所述的生產設備，其特征在于，所述管式反應器的管體包括連通的 若干段直管部及彎管部，所述管體上均勻分布有排氣口； 所述管體的長度優選為50~180m，內徑優選為30~80cm，長度/內徑比優選為60~ 600 ； 所述排氣口的數量優選為3~30個，相鄰兩排氣口的間距優選為6~20cm ; 所述加熱夾套的數量優選為3~9個，每個所述加熱夾套單獨連接有一個熱媒蒸發器。8. 根據權利要求1所述的生產設備，其特征在于，所述減壓裝置包括密封的釜體，所述 釜體設置有物料入口、物料出口，所述物料入口位于所述物料出口的上方，所述釜體內設置 有連接于所述物料入口及物料出口之間的物料盤管，所述物料盤管分為若干段，同一段的 所述物料盤管直徑相同，不同段的所述物料盤管由所述物料入口處向所述物料出口處直徑 逐漸增加。9. 根據權利要求8所述的生產設備，其特征在于，所述物料盤管的直徑優選為20~ 80_，長徑比優選為600~26000 ; 所述物料盤管的總長度優選為50~500m，所述物料盤管優選為在所述釜體內呈水平 多層分布，每層物料盤管為"S"形往復排列。10. 根據權利要求8所述的生產設備，其特征在于，所述釜體還包括熱媒入口以及熱媒 出口，所述熱媒入口設置于所述釜體頂部，所述熱媒出口設置于所述釜體底部； 優選地，所述釜體內還設置有一組或多組管板，每組管板上設置有開孔，用于使所述物 料盤管在其中穿過以固定所述物料盤管； 進一步優選地，所述釜體還包括一個或多個排氣口。11. 根據權利要求1所述的生產設備，其特征在于，所述分離裝置包括： 釜體； 擠壓缸，與所述釜體相連； 輸送螺桿，設置于所述擠壓缸；及 框式攪拌器，設置于所述釜體，并與所述輸送螺桿相連； 其中，所述框式攪拌器包括攪拌框和與所述攪拌框相連的螺帶。12. 根據權利要求1所述的生產設備，其特征在于，所述終聚裝置包括： 終聚釜； 擠壓缸，與所述終聚釜相連； 輸送螺桿，設置于所述擠壓缸；及 框式攪拌器，設置于所述終聚釜，并與所述輸送螺桿相連； 其中，所述框式攪拌器包括攪拌框和與所述攪拌框相連的螺帶。13. 根據權利要求11或12所述的生產設備，其特征在于，所述攪拌框包括兩端開口的 圓筒，在所述圓筒的側面上開設有至少一個通孔；優選地，所述圓筒的側面為網狀結構。14. 根據權利要求11或12所述的生產設備，其特征在于，所述圓筒包括第一圓環、第二 圓環、和至少兩個連接條，所述第一圓環和第二圓環通過所述至少兩個連接條相連，所述螺 帶一端連接所述第一圓環，另一端連接所述輸送螺桿； 優選地，在所述第一圓環、所述連接條以及所述第二圓環所包圍的區域內形成有多個 網格； 所述第一圓環優選為平行于所述第二圓環；所述連接條優選為垂直于所述第一圓環、 第二圓環。15. 根據權利要求11或12所述的生產設備，其特征在于，所述框式攪拌器還包括第三 圓環，所述第三圓環與所述第二圓環相連；優選地，所述至少兩個連接條同時連接所述第一 圓環、第二圓環及第三圓環； 所述框式攪拌器的攪拌框與所述釜體釜壁的距離優選為< 13_。16. 根據權利要求11或12所述的生產設備，其特征在于，所述釜體由一圓筒及與所述 圓筒相連通的倒圓錐形成，所述圓筒的高度為所述倒圓錐高度的1~2倍； 優選地，所述分離裝置還包括物料進口、排氣口和物料出口，所述物料進口設置于所述 釜體的頂部，所述物料出口設置于所述擠壓缸的底部；在所述釜體內優選地設置有物料導 管，所述物料導管的上端口連接所述物料進口。17. -種聚酰胺5X的生產方法，其特征在于，包括：將原料聚酰胺鹽溶液經濃縮步驟、 預聚反應步驟、減壓步驟、分離步驟以及終聚反應步驟處理之后，制得所述聚酰胺，其中各 步驟均在權利要求1至16中任一項所述的聚酰胺5X的生產設備中進行。18. 根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述原料聚酰胺鹽溶液的濃度為 50wt% 以上，優選 50wt% ~65wt%。19. 根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述濃縮步驟采用管殼式濃縮裝置進 行蒸發濃縮，管程壓力為005~(λ 35MPa，優選(λ 05~(λ 35MPa，管程溫度為60~200°C， 優選80~160°C ;和/或 殼程壓力為O~2. OMPa，殼程溫度為250°C以下，優選212°C以下；和/或 濃縮后的聚酰胺鹽水溶液的質量百分比濃度為50~80%，優選為70~80%。20. 根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述預聚反應步驟結束后所得的聚合 物質量百分比含量為80~100%，優選85~95% ; 所述預聚反應的溫度為200~300°C，優選220~280°C，進一步優選230~260°C ;和 /或， 所述預聚反應的壓力為3. OMPa以下，優選2. OMPa以下，進一步優選I. 0~I. 8MPa。21. 根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述減壓步驟中的減壓裝置為閃蒸器， 所述減壓步驟的溫度為所述聚酰胺5X的熔點以上的溫度，優選為200~300°C，進一步優選 為230~260°C ;所述分離步驟的溫度優選為250~320°C。22. 根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述終聚反應步驟的溫度為250~ 320°C，優選為250~300°C ;和/或， 所述終聚反應步驟在常壓或真空條件下進行，常壓下進行終聚時采用惰性氣體保護， 真空條件下進行終聚時壓力為0~760mmHgA，優選150~250mmHgA。
【文檔編號】B01J3/04GK105885037SQ201510239778
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年5月12日
【發明人】秦兵兵, 鄭毅, 劉馳, 劉修才
【申請人】上海凱賽生物技術研發中心有限公司, 凱賽生物產業有限公司