CN104130402B - 向高压釜中直接注入添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用添加剂注入器生产聚酰胺聚合物的装置和方法。在一个具体实施方式中，提供了批量生产聚酰胺聚合物的装置。该装置可以包括为产生聚酰胺盐组合物而配置的盐冲容器和为减少所述聚酰胺盐组合物的水含量以产生可聚合的聚酰胺盐组合物而设置的蒸发器。所述装置可进一步包括第一高压釜和第二高压釜，所述第一高压釜可操作地连接于蒸发器，以使得第一部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第一高压釜中，所述第二高压釜可操作地连接于蒸发器，以使得第二部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第二高压釜中。第一添加剂注入器可以与所述第一高压釜相关联，并被配置以将添加剂注入到第一高压釜中。

Description

向高压釜中直接注入添加剂

技术领域

本发明涉及批量生产聚酰胺聚合物的装置和方法，其中所述装置和方法利用了添加剂向高压釜的直接注入。

背景技术

聚酰胺聚合物，如尼龙6,6，可以利用复杂的化工工艺在相对较大的规模上进行合成。这些化学工程工艺可包括以下步骤，如盐冲步骤、蒸发步骤、高压釜过程和挤出/切割步骤，其中，在盐冲步骤中，制备聚酰胺（如尼龙6,6）的盐溶液；在高压釜过程中，蒸发掉盐溶液中的部分水的；在高压釜过程中，该盐溶液被置于高温高压下进行聚合；在挤出/切割步骤中，形成了基本上的最终聚合原料。这些化学工程工艺也可以包括如本领域技术人员通常所理解的其他步骤。

批量处理经常被使用以制造聚酰胺聚合物。通常，在批量处理中，在蒸发器中加入一个批次所需的添加剂以除去与添加剂相关的任何过量的水。然而，这种方法可以限制不同类型的聚合物的数量，该聚合物可以使用与给定的蒸发器相关联的高压釜进行制造。因而，提高与大规模生产聚酰胺聚合物有关的灵活性将是本领域中的进步。

发明内容

本发明涉及利用为将添加剂注入到高压釜中而配置的添加剂注入器批量生产聚酰胺聚合物的装置和方法。在一个具体实施方式中，提供了批量生产聚酰胺聚合物的装置。该装置可以包括为产生聚酰胺盐组合物而配置的盐冲容器和为减少所述聚酰胺盐组合物的水含量以产生可聚合的聚酰胺盐组合物而配置的蒸发器。所述装置可进一步包括第一高压釜和第二高压釜，所述第一高压釜可操作地连接于所述蒸发器，以使得第一部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第一高压釜中，所述第二高压釜可操作地连接于所述蒸发器，以使得第二部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第二高压釜中。第一添加剂注入器可以与所述第一高压釜相关联，并被配置以将添加剂注入到第一高压釜中。

在另一个具体实施方式中提供了一种制备聚酰胺聚合物的方法。该方法可包括通过在盐冲容器中处理起始原料以形成聚酰胺盐组合物来制备聚酰胺盐组合物，该聚酰胺盐组合物可以被转移到蒸发器中。附加的步骤包括蒸发至少一部分存在于所述聚酰胺酸组合物中的水，以形成可聚合的聚酰胺组合物。第一部分可聚合的聚酰胺组合物可以从所述蒸发器中引入到第一高压釜中，第二部分可聚合的聚酰胺组合物同样可以被引入到第二高压釜中。至少一种添加剂可被注入到第一高压釜中。另外，该方法包括在所述第一高压釜中使所述第一部分可聚合的聚酰胺组合物聚合以产生第一聚酰胺聚合物和在所述第二高压釜中使所述第二部分可聚合的聚酰胺组合物聚合以产生第二聚酰胺聚合物。

通过下面的具体描述，本发明的其它特征和优点将显而易见，对本发明的具体描述将以示例和参考附图的方式给出。

附图说明

图1是根据本发明的具体实施方式的在间歇式5-周期过程期间，压力、热量和排空相对于彼此的相关曲线的示意图。

图2是根据本发明的具体实施方式的从盐冲到最终球的聚酰胺聚合物生产过程的一般化流程图，其包括与添加剂注入器相关联的高压釜，该添加剂注入器用于向高压釜中直接注入添加剂。

图3是根据本发明的具体实施方式的用于直接向高压釜中注入添加剂的蒸发器、平行高压釜组和各种添加剂注入器的一般化流程图。

图4是根据本发明的具体实施方式的可在图2和图3中所示的装置中使用的高压釜的示意性剖视图；和

图5是根据本发明的具体实施方式的可在图2和图3中所示的装置中使用的替代高压釜的示意性剖视图。

具体实施方式

尽管下文的详细描述包含了很多用于说明目的的细节，但是本领域的技术人员会理解下文细节的很多变体和修改在所公开的具体实施方式的范围内。

因此，下文的具体实施方式不失一般性地说明了本发明，并且不对本发明带来限制。在更详细地描述本发明时，应当理解本发明不限于所描述的特定的实施方案，这是由于该实施方案可以变化。也应当理解，这里所使用的术语仅是为了描述特定实施方案的目的，并且不旨在限定，这是由于本发明的范围仅由所附的权利要求来限定。除非另有规定，这里所使用的所有技术术语和科学术语具有与本领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

如在本说明书和所附的权利要求中所使用的单数形式“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另有明确规定。因此，例如“排放管路”包括多个排放管路。

术语“可聚合的聚酰胺组合物”是指根据本发明的实施例添加到搅拌高压釜中的溶液或浆液，在特定的温度和压力曲线下处理高压釜内的可聚合的聚酰胺组合物时形成聚合物，该聚合物可通过挤出或其他方式收获以用于进一步使用。但是，应当注意的是，随着可聚合的聚酰胺组合物在高压釜内开始聚合，该组合物将开始变粘稠而形成聚合物。因此，相比增稠聚合物，很难划定在哪一点它不再是可聚合的聚酰胺组合物。其结果是，为方便起见，可在本文中使用术语“可聚合的聚酰胺组合物”来描述在高压釜中的组合物而不管其聚合状态如何。

术语“聚酰胺盐”是指包含在聚合性聚酰胺组合物中的盐（任选地与其他添加剂一起），其提供用于形成聚酰胺聚合物的碱性可聚合原料。如果聚酰胺聚合物是尼龙6,6，然后所述盐可以由己二酸和己二胺之间的缩合反应来制备。“聚酰胺盐组合物”是指产生于盐冲的组合物，其包含聚酰胺盐和一部分水。其它添加剂也可以包含在聚酰胺盐组合物中，可以在搅拌高压釜之前引入，或者，如本文所描述的，可将添加剂直接引入到高压釜中。

术语“添加剂注入器”或“注入器”通常是指全部或部分组件或组件的集合，其作用是将添加剂转移到高压釜中。其可变形为将添加剂引入所述蒸发器的装置，这不包括在该定义中。该添加剂注入器可以说是包括各种元件，但不限于，添加剂贮罐、传送管线和/或端口或向高压釜传送添加剂的其它入口器件，其中所述添加剂可以在传送到高压釜中之前保存在该添加剂贮罐中，所述传送管线携带所述添加剂到高压釜中，所述端口允许添加剂的通道直接进入所述高压釜中。如本领域的技术人员所能理解的，阀可存在于添加剂注入器或高压釜。

术语“周期”指的是主要由搅拌高压釜内的压力曲线限定的批量聚合过程的阶段。第一周期（周期1）发生在批量处理的开始，这时压力正在从低压增加到相对高压。第二周期（周期2）的发生是由于保持一段时间的所述相对高压，其通常是通过压力排空辅助的。第三周期（周期3）的发生是由于所述相对高压降低至低压（其可任选地是比初始压力更低的低压，如同使用真空）。第四个周期（周期4）发生是由于所述（真空）低压保持一段时间。第五个周期（周期5）的发生是由于在高压釜中制备的聚合物从搅拌的高压釜容器中通过增加压力而被挤出。

术语“相对高的压力”指的是在批量处理期间，压力基本处于其最高水平时的压力。因此，在批量循环处理期间，压力相对于其他的压力水平为“高”。例如，在周期2期间，初始的低压可以提高到相对高的压力。在考虑5个周期批量的压力曲线时，当压力在批量处理曲线的最高压力处或附近时，则已经达到了“相对高的压力”。在这里所示的一些实施例中，显示了大约230到300psi的相对高的压力，但是其他的压力分布也可提供在这种范围之外的相对高的压力。

术语“搅拌”是指当搅拌器在足以引起至少一部分可聚合的聚酰胺组合物或所产生的聚合物混合的水平下运行时，该搅拌器的状态。在一个实施例中，搅拌器可为螺旋体，其在搅拌高压釜内旋转达100RPM，但是例如可在5RPM到90RPM之间变化。不是所有的高压釜都包括搅拌器，所以该定义只和搅拌高压釜（如图4所示）有关，而与非搅拌高压釜（如图5所示）无关。

在本发明中，“包含”、“包括”、“含有”和“具有”等可具有美国专利法所赋予的意义并且可意味着“包括”等，并且通常被解释为开放式的术语。术语“由…组成”是封闭式的术语，并且仅包括具体列出的装置、方法、组分、部件、结构、步骤等以及根据美国专利法所赋予的意义。当将“主要由…组成”或“主要含”等用于本发明包含的装置、方法、组分、部件、结构、步骤时，其涉及与本发明类似的元件，但是其可包括额外的结构基团、组成组分、方法步骤等。但是，与本发明相应的装置、组合物、方法等相比，这些额外的装置、方法、组分、部件、结构、步骤等不会实质上影响装置、组合物、方法等的基础特征和新颖性特征。在进一步的细节中，当将“基本由…组成”或“基本组成了”用于本发明包含的装置、方法、组分、部件、结构、步骤时，其具有美国专利法赋予的意义并且该术语是开放性的，允许存在比所描述发明创造的基本的或新颖性特征更多的特征，所述发明创造不会由于存在多个特征而变化，但是现有技术的实施方案除外。当使用如“包含”或“包括”的开放式术语时，应理解的是，如清楚地声明了一样，也直接支持了“基本由…组成”以及“由…组成”。

短语如“适合于提供”、“足以导致”或“足以产生”等等，在合成方法的上下文中是指与时间、温度、溶剂、反应剂浓度等相关的反应条件，对于本领域中的普通实验者而言，这些反应条件可以变化以提供反应产物的有用的数量或产率。如果所需的反应产物可被分离或直接进一步使用，那么所需的反应产物为唯一的反应产物或者起始原料被完全消耗掉是没有必要的。

应该注意的是在本文中比率、浓度、量和其它数值数据可以以范围形式来表示。但是应当理解的是，这种范围形式是为了方便和简洁起见，因此，应该以灵活的方式解释为不仅包括明确记载的范围的端点数值，而且还包括在该范围内所包含的所有单独的数值或子区间，如同每个数值和子区间包括“约′X′至约′y′”。为了进行说明，“约0.1wt%至约5wt%”的浓度范围应当解释为包括约0.1wt%，不仅包括明确记载的“约0.1wt%至约5wt%”的浓度，而且还包括该指定范围内的单独的浓度（例如，1%、2%、3%和4%）和子区间（例如，0.5%、1.1%、2.2%、3.3%和4.4%）。在一个具体实施方式中，术语“约”可以根据数值的显著数字包括传统的舍入。此外，短语“约′X′至′Y′”包括“约′X′至约′y′”。

本文所使用的术语"约"，当涉及数值或范围时，其在值或范围上允许一定程度的可变性，例如在设定值或设定的范围端点的10%以内，或在一个方面的5%以内变化。

本发明的特征或方面是以罗列或马库什组的方式进行描述时，本领域的技术人员将会认识到本发明也因此将以马库什组中的任何单个成员或成员亚组的方式进行描述。例如，如果X被描述为选自由溴、氯和碘组成的组，则如同单独罗列一样，X为溴的权利要求和X为溴和氯的权利要求也被充分描述了。例如，本发明的特征或方面以这样罗列的方式进行描述时，本领域的技术人员将会认识到本发明也因此将以马库什组中的单个成员或成员亚组的任何组合的方式进行描述。因此，如果X被描述为选自由溴、氯和碘组成的组，且Y被描述为选自由甲基、乙基和丙基组成的组，则充分地描述并支持了X为溴并且Y为甲基的权利要求。

如本文所使用，所有的百分比组成以重量百分比的形式给出，除非另有声明。当涉及组分的溶液时，百分比涉及包括溶剂（例如水）在内的组分的重量百分比，除非另有说明。

如本文所使用，所有的聚合物的分子量（Mw）是重均分子量，除非另有说明。

在阅读本发明时，对本领域的技术人员显而易见的是，这里所描述和说明的每一个单独的实施方案具有独立的部件和特征，这些独立的部件和特征易于与任何其他实施方案的特征分离或结合而不离开本发明的范围或精神。任何所描述的方法可以所描述的情况的顺序来实施或以逻辑上可行的任何其他的顺序来实施。

在本发明中，应注意地是，当描述所述高压釜或方法时，个别的或单独的描述被认为可适用于彼此，不论是否在特定实施例或具体实施方式的上下文中进行了明确地描述。例如，在对特定装置的特定的通风口本身的进行的讨论中也内在地包含了方法的实施方案，并且反之亦然。

讨论本发明的一些方法和装置之前，理解一个生产聚合物的五周期过程的具体实施方式中的高压釜的压力、温度和排空的一般化分布图有帮助的。图1是五周期过程中压力、温度和排空的示意图。具体而言，第一周期（周期1）发生在批量处理的开始，这时压力正在从低压上升到相对高的压力。第二周期（周期2）的发生是由于相对高的压力保持了一段时间。因此，随着温度的升高，从而本质上增加了压力，通过使高压釜排空，该压力实际上可以保持在所述相对高的压力下，如图1中的在周期2的排空分布所示。第三周期（周期3）的发生是由于所述相对高的压力降低到比最初存在的压力甚至更低的压力，它可以在一些实例中为第四周期（周期4）减压至真空水平，在该实施例中，所述第四周期（周期4）的发生是由于在该较低的压力（真空）下保持了一段时间。值得注意的是，不需要真空压力，但仅以示例的方式在这个实施例中示出。第五个周期（周期5）的发生是由于为了使聚合物从搅拌高压釜容器中挤出而再次增加压力。

对制备聚合物的五周期过程的具体实施方式，例如图1所示，在下文进行了更详细的描述。在启动聚合物制备过程的准备中，可以使盐溶液从蒸发器中以80wt%至84wt%的浓度水平进入到搅拌高压釜中。在第一周期（周期1）期间，压力可以通过将可聚合的聚酰胺组合物引入到容器中，通过压力源，通过热等增加到指定的水平。在该装置中的压力水平可以在真空压力至约300psi的范围内。通常，在大部分或全部周期1期间，因为一个目标是提高容器的压力，所以几乎没有高压釜不进行排空。

在第二周期（周期2）中，压力保持基本恒定在相对高的压力，例如，从230psi到300psi。随着高压釜的温度升高，通过使该高压釜排空，包括在一些实施例中的最大排空使压力保持基本恒定在相对高的压力。在这个特定的例子中，最大排空为2000kg/hr（排空范围为0至2000kg/hr），但应该注意的是最大排空范围为1500至2500kg/hr，例如，取决于在适当位置的装置，虽然也可使用此范围之外的排空水平。

同样如图1所示，第三周期（周期3）主要由压力降低所定义。在周期3的结束时，再次具体参考尼龙6,6，例如，相对粘度可以为约16至20units，水的浓度可为约0.002至0.006gr/r。

第四周期（周期4）的特征可以体现在具有比最初存在于高压釜处理的开端的压力更低的压力，并且可以使用真空压力来完成。在周期4结束时，再次参考尼龙6,6，相对粘度可以为约32至40units和水的含量可以是约0.001至0.004gr/r。第五周期（周期5）可被表征为在铸造或挤压周期，将所形成的聚合物挤出并造粒以供进一步使用。通常地，在挤出后进行如本领域的技术人员所理解的附加的步骤。值得注意的是，对这些周期的描述为示例的目的，并且许多其它循环剖面对于应用本发明的装置和方法是有效的。

鉴于上述情况，本发明涉及利用为将添加剂注入到高压釜中而配置的添加剂注入器批量生产聚酰胺聚合物的装置和方法。在一个具体实施方式中，提供了批量生产聚酰胺聚合物的装置。所述装置可以包括为产生聚酰胺盐组合物而配置的盐冲容器。所述装置还可以包括为接收所述聚酰胺盐组合物和减少其中的水含量以产生可聚合的聚酰胺盐组合物而配置的蒸发器。所述装置可进一步包括第一高压釜和第二高压釜，所述第一高压釜可操作地连接于所述蒸发器，以使得第一部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第一高压釜中，所述第二高压釜可操作地连接于所述蒸发器，以使得第二部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第二高压釜中。所述第一添加剂注入器可以与所述第一高压釜相关联，并被配置以将添加剂注入到第一高压釜中。可选择地，所述第二高压釜可以包括第二添加剂注入器。同样可选择地，该第一和/或第二高压釜可以包括附加的或补充的添加剂注入器。更进一步地，所述装置可以包括第三、第四、第五等从相同的蒸发器进料的高压釜，其中每一个具有0至多个与其相关联的添加剂注入器。

回过来讨论所述第二添加剂注入器，该注入器可以同样地被配置以将一种或多种添加剂注入到所述第二高压釜中。当所述装置中的每一个高压釜都包括明显相关联的添加剂注入器时，在一些具体实施方式中，所述添加剂注入器可以这样：所述第一添加剂注入器向所述第一高压釜中注入第一添加剂，而所述第二添加剂注入器向所述第二高压釜中注入第二添加剂。因此，被注入到所述装置的高压釜中的添加剂是不同的，从而导致聚酰胺聚合物具有不同的物理/化学性质。在一些具体实施方式中，所述第一添加剂注入器和第二添加剂注入器可以被配置以将相同的添加剂注入到它们各自的高压釜中，但是通过各自的添加剂注入器注入到高压釜中的添加剂的量和浓度可以是不相同的，以便也可以产生与众不同的聚酰胺聚合物。

在一些具体实施方式中，每个高压釜可以采用单一的添加剂注入器以要么同时地要么连续地注入两种或两种以上的添加剂。然而，在另外的具体实施方式中，所述装置中的高压釜中的一个或多个可以具有第二、第三、第四等添加剂注入器（例如，补充的添加剂注入器）。当多个添加剂注入器与一个单一的高压釜相关联时，所述注入器可以将单一的添加剂注入或可以将多个添加剂或添加剂的混合物注入。在一个具体实施方式中，所述装置中的每一个高压釜（或至少两个高压釜）具有两个或两个以上与其相关联的添加剂注入器。

如还简要地提到的，本发明的装置可以包括第三或甚至其他附加的可操作地连接于相同的蒸发器的高压釜。在一个具体实施方式中，该装置可以包括第三高压釜，其可操作地连接于所述蒸发器，以使得第三部分可聚合的聚酰胺组合物从蒸发器传送到第三高压釜中。在这样的具体实施方式中，所述第二高压釜与第三高压釜中的一个或两个可以具有与其相关联的添加剂注入器。

通过本发明装置中的添加剂注入器注入的添加剂可以选自本领域中已知的对处理或制备聚酰胺聚合物有用的任何添加剂。非限制性的可利用添加剂注入器注入的添加剂的例子包括乙酸铜、消泡剂、催化剂、抗氧化稳定剂、抗菌剂、荧光增白剂、酸性染料可染型聚合物、酸性染料、碱性染料、金属化的染料或其组合。

如果催化剂是添加剂，那么所述催化剂可以这样的方式添加：其存在于可聚合的聚酰胺组合物的量的范围为10至1000重量ppm。在另一个方面，该催化剂可以存在的含量范围为10至100重量ppm。该催化剂可以包括，但不限于，磷酸、亚磷酸、次磷酸、芳基膦酸、芳基次膦酸、其盐以及它们的混合物。在一个具体实施方式中，所述催化剂可以是次磷酸钠、次磷酸锰、苯基亚膦酸钠、苯基膦酸钠、苯基亚膦酸钾、苯基膦酸钾、双-苯基亚膦酸六亚甲基二铵(hexamethylenediammonium bis-phenylphosphinate)、甲苯基亚磷酸钾或它们的混合物。在一个方面中，所述催化剂可以是次磷酸钠。

根据本发明具体实施方式制备的聚酰胺组合物可以在白度外观上通过加入像二氧化钛这样的光学增白剂加以改进。这样的聚酰胺可以表现出永久性的白度提高，并且可以通过如热定形这样的操作来保留此白度的改善。在一个具体实施方式中，光学增白剂可以存在于可聚合的聚酰胺中的含量范围为0.01至1重量%的。在一个具体实施方式中，使用时，添加剂TiO₂可以在高压釜中的聚合的第二周期期间注入到高压釜中。在另一个具体实施方式中，TiO₂可以在高压釜为至少约230℃或更高的温度时被注入到高压釜中。已发现，在该温度低于230℃时注入TiO₂会导致凝结而产生质量差的聚酰胺聚合物。

在一方面，所用的TiO₂添加剂可以浆液的形式并且可以用添加剂注入器直接注入到高压釜中。可以对注入到高压釜中的TiO₂浆液的总流量进行测量和控制以便搅拌（当存在时）可聚合的聚酰胺组合物预防TiO₂颗粒的凝聚。在一个具体实施方式中，为了使浆液中的TiO₂浓度为38%，所述TiO₂浆液的流速可以低于约400gr/sec。在一些具体实施方式中，利用具有浸渍管的注入器降低进入的二氧化钛与该高压釜的内壁接触的发生率是令人满意的。注入二氧化钛后，可以用去离子水冲洗添加剂注入器，以防止TiO₂浆液在浸渍型中结垢。如前所述，采用本发明的装置，一个浓度量的二氧化钛可以加入到一个高压釜中，另一个浓度量的二氧化钛可以加入到另一个高压釜中，从而从一个单一的盐冲和蒸发器制备的组合物中产生两种不同的聚合物组合物。

在进一步的细节中，如果添加剂是消泡剂，那么它在可聚合的聚酰胺组合物中可存在的量为1至500ppm（重量）。消泡剂的实例是本领域熟知的，并且这里没有列出。

根据本发明的具体实施方式，可聚合的聚酰胺组合物可以是固有的酸性染料可染型，但也可以通过使这些聚合物或共聚物与阳离子染料在聚合物中共聚改性来呈现为碱性染料可染型。这一改性使得组合物特别容易接受用碱性染料来染色。因此，在一些具体实施方式中，添加的添加剂可以是酸性染料、碱性染料或金属化的染料。

可在本发明公开的装置或方法中利用的一些添加剂当长时间存储时可以是不稳定的，或者当它们暴露于其它组合物或添加剂时可以变得不稳定。例如，乙酸铜是一种可以在本发明所公开的装置和方法中使用的添加剂。通常情况下，乙酸铜可以在聚合过程的第一周期期间被加入到高压釜中。然而，人们已经知道，经过一段时间乙酸铜溶液变得不稳定，这是因为乙酸铜在水的存在下可以反应成氧化铜。向乙酸铜溶液中加入低浓度的乙酸有助于稳定该乙酸铜添加剂。

如上所述，按照本发明公开的实施例制备的聚酰胺聚合物可以是尼龙型聚酰胺，如尼龙6,6。用于形成尼龙6,6聚合物的聚合聚酰胺组合物，例如，首先可以使用盐冲步骤制备，己二酸和六亚甲基二胺在为这些起始组分配置的盐冲中反应。在引入到本文所述的高压釜中之前，将聚酰胺盐组合物引入到蒸发器中以除去一部分水，这时在该组合物中存在的水，或者是作为携带反应物的溶剂被引入，或者是通过己二酸和己二胺的缩合反应被引入，可以被除去。该组合物，在这里被称为可聚合的聚酰胺组合物，可以包括尼龙6,6盐，在一些实施方式中，一些添加剂也可以包含在盐冲或蒸发器中制备的组合物中，不管添加剂是否存在于蒸发器步骤或蒸发器步骤之前，在由所述蒸发器进料的所有高压釜中通常都应该存在添加剂。换句话说，只应在高压釜步骤之前添加平行进行的批次之间共有的添加剂。

除了上述装置以外，还提供了制备聚酰胺聚合物的方法。所述方法可以包括通过在盐冲容器内处理起始原料来制备聚酰胺盐组合物。所述聚酰胺盐组合物可以被转移到蒸发器中，在该蒸发器中进行蒸发至少一部分存在于聚酰胺盐组合物中的水的步骤，以形成可聚合的聚酰胺组合物。第一部分可聚合的聚酰胺组合物可以从蒸发器引入到第一高压釜中，第二部分可聚合的聚酰胺组合物可以从蒸发器引入到第二高压釜中。至少一种添加剂可被注入到所述第一高压釜中，从而使得从这两个高压釜中形成的聚合物至少最低限度的不相同。另外，该方法包括使所述第一部分可聚合的聚酰胺组合物在所述第一高压釜中聚合以产生第一聚酰胺聚合物和使所述第二部分可聚合的聚酰胺组合物在所述第二高压釜中聚合以产生第二聚酰胺聚合物。

在一个具体实施方式中，该方法可以进一步包括在蒸发器中设置一种或多种添加剂以形成部分可聚合的聚酰胺组合物。如上所述，制备聚酰胺聚合物的步骤可以包括发生在每个高压釜内的多周期聚合。在一个具体实施方式中，在所述高压釜中的聚合可以包括第一周期、第二周期和第三周期，第一周期包括将高压釜内的压力从低压增大到相对高的压力，第二周期包括增加高压釜中温度并使高压釜内的压力保持在相对高的压力下，第三周期包括降低高压釜内的温度和压力。根据添加剂和所需的聚合物，注入的时间可有所不同。在一个具体实施方式中，可在上述聚合反应的第一周期期间注入一种或多种添加剂。在另一个具体实施方式中，可在上述聚合反应的第二周期期间注入一种或多种添加剂。

现在转向可以使用本文描述的方法和装置来制备的聚合物例子，可以考虑聚酰胺聚合物，特别是尼龙6,6的制备方法。根据本发明实施例的典型的批量大小可以是从约1000Kg至约1500Kg，可以在高压釜中从约100至120分钟内的批处理期间循环。批量大小和时间在这些范围之外，也可以使用，这取决于设备和聚合物的选择，或相关领域技术人员的知识范围内的其他方面的考虑。

现在转向图2，其为多种聚酰胺聚合物的生产工艺的一般化流程图。所述工艺以在盐冲或盐冲容器102中形成聚酰胺盐组合物为开始。然后所述聚酰胺盐组合物可以被转移到蒸发器104中，在其中至少一部分存在于所述聚酰胺盐组合物中的水被除去，从而产生可聚合的聚酰胺组合物。如图2所示，单个蒸发器可起作用以提供用于多个高压釜105、106、107的可聚合的聚酰胺组合物。所述高压釜可以是搅拌高压釜，例如带有搅拌器116的高压釜107，或者可以是非搅拌的，例如高压釜105和106，或它们的任何的组合。在实施例装置中的高压釜所显示的是与添加剂注入器114相关联，添加剂注入器114被配置以向相关联的高压釜105和106中注入添加剂。值得注意的是，并非所有的高压釜都需要与所述装置的添加剂注入器相关联。接下来的可聚合的聚酰胺组合物的聚合中，聚酰胺聚合物可采用铸造和切割设备108来铸造和切割，任选地，混合使用共混设备110得到最终的聚酰胺聚合物112。值得注意的是，用该装置可以制备三种不同的聚酰胺聚合物。在高压釜105中制备的聚合物可以包括以第一浓度注入的添加剂。在高压釜106中制备的聚合物可以包括与向高压釜105中注入的添加剂相同的添加剂，但是可以更高的浓度注入到高压釜106中（例如，通过阀门或定时器的控制允许不同的浓度被引入到各个高压釜中）。在高压釜107中制备的聚合物将不包括任何添加剂，因此，将同样是一种不同的组合物。

图3显示的是（盐冲容器在该实施例中未示出）蒸发器204使可聚合的聚酰胺聚合物平行流至高压釜205、206、207时的附加的一般化流程图。这里，为了直接向高压釜注入添加剂，还包括多个添加剂注入器208、210、212和214。如本公开所阐述，该具体实施方式显示了其中的蒸发器用于向多个高压釜提供可聚合的聚酰胺组合物的装置。每个高压釜都与仅与单个的高压釜相关联的添加剂入器相关联。例如，添加剂注入器208与高压釜205相关联，并且不与任何其它高压釜相关联。同样，添加剂注入器210只与高压釜206相关联，而添加剂注入器212只与高压釜207相关联。相反，添加剂注入器214与每个高压釜205、206和207都相关联。该一般流程图是可以安排的添加剂注入器和高压釜配置的各种组合的示例。在一些具体实施方式中，具有为了向多个高压釜中传送添加剂而配置的添加剂注入器可以是有益的，而在其他具体实施方式中，添加剂注入器可以被配置为向单个或选定组的高压釜中注入添加剂的添加剂注入器。值得注意的是，虽然在图3所示的高压釜包括可选的搅拌器216，但是不要求使用搅拌高压釜。

图4显示的是高压釜的具体实施方式的示意剖视图。该图不一定按比例绘制，并且没有显示每一个可存在于高压釜中的细节，而是选择显示与本发明的特征特别相关的示意图。因此，高压釜410可以包括由容器壁424限定的高压釜容器420。此外，高压釜可以任选是搅拌高压釜，并包括本领域中已知的任何类型的搅拌器416。该容器包括一个或多个类型的加热组件426a、426b。在这个实施例中，外部夹套加热组件示于426a，内部加热组件示426b。值得注意的是，内部加热组件可以存在于所示的任一个或两个位置。在一个实施例中，所述内部加热组件在更为接近搅拌器的位置（如虚线所示），以在搅拌器附近提供适当的热量。在这个实施例中，外部容器壁424附近也可以存在为一对刮壁刀所留的空间（未示出），其作用是当聚合物流过容器时，使与容器壁紧密接触的聚合物移动。外部夹套的加热组件可用于提高包含在容器内的可聚合的聚酰胺组合物或聚合物的温度和压力，内部加热组件尤其可用于防止聚合物变得附着于容器壁内表面的附加目的。值得注意的是，内部加热组件是以横截面的方式示意性地示出，但应当理解的是任何形状或结构的内部加热组件都可以使用。还应当注意，该加热组件可被配置为或使其适于携带本领域中已知的包括气体和/或液体的任何流体用于将热量提供给高压釜。此外，在高压釜容器的底端是挤压阀开口432。该阀未示出，但是这是高压釜中制备的聚合物被挤出以便进一步加工的位置。

多个端口428在高压釜容器的顶部示出，这可以用于任何目的数量，包括作为引入可聚合的聚酰胺组合物、注入添加剂、向容器引入气体等的进口。通常情况下，容器内的压力通过引入可聚合的聚酰胺组合物和加热分布来调节。然而，根据本发明的实施例，端口428的一个或多个可以用作本文描述的添加剂440的一部分。添加剂注入器被显示为通过高压釜壁注入添加剂，因而，添加剂直接加入到高压釜中。此外，排空阀430也显示用于释放高压釜中的压力。

图5显示了具体实施方式的高压釜的附加的示意性剖视图。与图4所示的高压釜一样，高压釜510包括由高压釜壁524限定的高压釜容器520，并且包括一个或多个类型的加热组件526a和526b、排空阀430和挤压阀开口532。这个实施例中不是如图4所示的搅拌高压釜，因此存在附加的中心管道或管线542，其可用于引入流体或添加剂，或排放气体，这取决于工程师决定如何装配高压釜。与图4相比唯一独特的是，图5所示的实施例包括通过管道或管线与高压釜相关联的进口528，它可以与添加剂注入器540一起使用以向高压釜中引入添加剂。因而，添加剂注入器可以通过使用现有的入口管线间接地引入添加剂。

在有关该高压釜的进一步细节中，在一些具体实施方式中，高压釜的一个或多个机制可以实现自动化。例如，如图5所示，高压釜可以包括过程控制器550，其可以包括不同模块560、570、580、590且可用于自动执行高压釜的一般功能或处理步骤。例如，加热组件526a、526b可以由加热模块560控制。压力和可聚合的聚酰胺组合物进入高压釜的进口可以利用压力/进口控制模块570来控制，其可分别控制高压釜的进口/阀542和排空阀530。应该指出的是，压力也可以被控制，例如，通过在高压釜内增加热量提高温度。因此，压力控制模块也可以选择地控制加热组件。类似地，添加剂注入器模块580可以操作来控制添加剂注入器540，由此控制时间、数量、特定的添加剂和/或引入高压釜中的添加剂的流速。因此，图1展示了各种模块组合在一起以达到可接受的聚合结果的例子。然而，应当注意，还可以包括其它模块590，该模块与所示的那些模块一起作用，使装置以引起可聚合的聚酰胺组合物的可预测的间歇聚合的方式循环。例如，如果使用了搅拌器，那么可采用搅拌模块控制该搅拌器，等等。

本说明书中所描述的一些功能单元已经被标注为“模块”，以便更特别地强调其实施独立性。例如，“模块”可以实施为硬件电路，包括定制的VLSI电路或门阵列、诸如逻辑芯片的现成半导体、晶体管或其他分立组件。模块也可以在可编程硬件器件中实施，比如可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。模块也可以在由各种类型的处理器执行的软件中实施。可执行代码的识别模块可以，例如，包括的一个或多个计算机指令块，它们可以例如被组织为对象、程序或函数。尽管如此，识别模块的可执行代码不必在物理位置上位于一处，而是可以包括不同位置包括该模块上存储的完全不同的指令，逻辑地结合在一起时包括所述模块并实现所述模块的指定目的。

实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或多个指令，甚至可以被分布在不同程序中的若干个不同的代码段中，并且可以跨越若干个存储器设备。类似地，操作数据在此可以被标识并例示在模块内，并且可以以任何合适的形式被体现并被组织在任何合适类型的数据结构中。操作数据可以作为单个数据集合被收集，或者可以被分布在包括跨越不同的存储设备不同位置上。模块可以是无源或有源的，包括可操作执行所需功能的智能体。

虽然针对结构特征和/或操作已经对主题已经进行了语言描述，但是应当理解，在所附权利要求中定义的主题不一必然得限于如上所述的特定的功能和操作。相反，上述具体特征和操作以作为实现权利要求的实施例形式被公开。在不脱离所述技术的精神和范围内，可以构想出多种修改和替代方案。

Claims (34)

1.一种批量生产聚酰胺聚合物的装置，包括：

为产生聚酰胺盐组合物而配置的盐冲容器；

为减少所述聚酰胺盐组合物的水含量以产生可聚合的聚酰胺盐组合物而配置的蒸发器；

第一高压釜，所述第一高压釜可操作地连接于蒸发器，以使得第一部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第一高压釜中；

第二高压釜，所述第二高压釜可操作地连接于所述蒸发器，以使得第二部分所述可聚合的聚酰胺盐组合物可从所述蒸发器传送至所述第二高压釜中；

第一添加剂注入器，其与所述第一高压釜相关联，并被配置以将第一添加剂注入到第一高压釜中；

第二添加剂注入器，其与所述第二高压釜相关联，并被配置以将第二添加剂注入到第二高压釜中；

第三高压釜，其可操作地连接于所述蒸发器，以便使第三部分所述可聚合的聚酰胺聚合物组合物从所述蒸发器中传送至所述第三高压釜中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂不同于所述第二添加剂。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂与所述第二添加剂相同，但是所述第一添加剂与所述第二添加剂注入时的浓度不同。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂注入器和所述第二添加剂注入器中的一个或两个包括补充的添加剂注入器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一高压釜和所述第二高压釜中的一个或两个是搅拌式高压釜。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一个所述第一高压釜和所述第二高压釜都具有两个或两个以上的与其相关联的注入器。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，配置所述第一添加剂注入器和第二添加剂注入器以分别地向所述第一高压釜和所述第二高压釜中注入一种单一的添加剂。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，配置所述第一添加剂注入器和第二添加剂注入器中的一个或两个以分别地向所述第一高压釜和所述第二高压釜中注入多种添加剂。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二高压釜和所述第三高压釜中的一个或两个包括添加剂注入器。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置以生产尼龙6,6。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盐冲容器被配置以接收己二酸和六亚甲基二胺。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂注入器被配置以向第一高压釜中注入至少一种选自下组的添加剂：乙酸铜、消泡剂、催化剂、抗氧化稳定剂、抗菌剂、荧光增白剂、酸性染料可染型聚合物、酸性染料、碱性染料、金属化的染料或它们的混合物。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂注入器被配置以注入TiO₂。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂注入器被配置以注入乙酸铜。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂注入器被配置以注入两种或两种以上的添加剂。

16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括与所述第一高压釜相关联的第二注入器。

17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂注入器被配置以向所述第一高压釜中直接注入添加剂。

18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一添加剂注入器被配置以向与所述第一高压釜相关联的进口管线中注入添加剂。

19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括被配置以控制所述第一添加剂注入器添加剂的注入器模块。

20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括被配置以控制所述第一添加剂注入器和所述第二添加剂注入器的添加剂注入器模块。

21.一种制备聚酰胺聚合物的方法，其包括：

通过在盐冲容器中处理起始原料来制备聚酰胺盐组合物；

将所述聚酰胺盐组合物转移到蒸发器中，蒸发至少一部分存在于所述聚酰胺盐组合物中的水以形成可聚合的聚酰胺组合物；

将第一部分可聚合的聚酰胺组合物从所述蒸发器引入到第一高压釜中，将第二部分可聚合的聚酰胺组合物引入到第二高压釜中；

向所述第一高压釜中注入至少一种添加剂；

在所述第一高压釜中使所述第一部分可聚合的聚酰胺组合物聚合以产生第一聚酰胺聚合物；

向所述第二高压釜中注入至少一种添加剂，和

在所述第二高压釜中使所述第二部分可聚合的聚酰胺组合物聚合以产生第二聚酰胺聚合物。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，同所述第二聚酰胺聚合物相比，所述第一聚酰胺聚合物具有不同的物理和/或化学性质。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，注入到所述第一高压釜中的添加剂不同于注入到所述第二高压釜中的添加剂。

24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，注入到所述第一高压釜和所述第二高压釜中的添加剂是相同的添加剂，并且注入到所述第一高压釜中的添加剂的量大于注入到所述第二高压釜中的添加剂的量。

25.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括在所述蒸发器中设置一种或多种添加剂以形成部分所述可聚合的聚酰胺组合物。

26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述添加剂选自乙酸铜、消泡剂、催化剂、抗氧化稳定剂、抗菌剂、荧光增白剂、酸性染料可染型聚合物、酸性染料、碱性染料、金属化的染料及其混合物。

27.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述添加剂包括TiO₂。

28.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述添加剂包括乙酸铜。

29.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在所述第一高压釜和所述第二高压釜中的聚合步骤包括第一周期、第二周期和第三周期，所述第一周期包括将高压釜内的压力从低压增大到相对高的压力，第二周期包括增加高压釜中温度并使高压釜内的压力保持在相对高的压力下，第三周期包括降低高压釜内的温度和压力。

30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在所述聚合的第一周期期间注入至少一部分添加剂。

31.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在所述聚合的第二周期期间注入至少一部分添加剂。

32.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，注入的添加剂是TiO₂，且TiO₂是在第二周期期间注入到所述高压釜中。

33.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，注入的添加剂是乙酸铜，且乙酸铜是在第一周期期间注入到所述高压釜中。

34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，当高压釜内的温度为至少230℃时，将TiO₂注入到所述高压釜中。