CN104151546B - 用于监控聚酰胺合成工艺中凝胶形成的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于监控聚酰胺产物的制造中凝胶形成的方法和系统。在一个实施方案中，本发明提供一种方法，所述方法可以包括将部分地聚合的聚酰胺混合物引导通过闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵。该方法可以包括将所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵从第一运行模式转换至第二运行模式。该方法可以包括激活凝胶时间控制单元并且可以激活以对于闪蒸器、后缩聚器和传递管线中的至少一个估计凝胶时间。该方法可以包括将所述聚酰胺合成系统的反应器从所述第一运行模式转换为所述第二模式。

Description

用于监控聚酰胺合成工艺中凝胶形成的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月1日提交的美国临时专利申请号61／818，289的优先权权益，其公开内容通过引用以其全部内容结合在此。

技术领域

本申请涉及聚酰胺合成工艺，具体地，涉及用于监控聚酰胺合成工艺中凝胶形成的方法和系统。

背景技术

聚酰胺具有有用的性质如极高的耐久性和强度，这使得它们在可以在多种环境中使用。聚酰胺如尼龙、芳族聚酰胺和聚(天冬氨酸)钠通常用于，例如，地毯、气袋、机械部件、服饰、绳索和长筒袜。尼龙6，6是一种最常使用的聚酰胺。尼龙6，6的长分子链和致密结构使得它有资格作为高级尼龙纤维，其展现高机械强度、刚性和热稳定性。

聚酰胺在大规模制造设备中商业合成。聚酰胺可以通过将二胺和二羧酸，有时以两个化合物的羧酸铵盐的形式，在溶剂如水中聚合获得。例如，尼龙6，6可以通过使六亚甲基二铵己二酸盐经历缩合反应，以形成酰胺键并释放水而合成。在包括高压釜或反应器、闪蒸器和后缩聚器的一系列组件中，可以将热施加至反应混合物，并且可以将水逐渐地移除以驱动平衡朝向聚酰胺(例如尼龙6，6)，直至聚合物链达到所需的分子量范围。之后，可以将熔融的聚酰胺挤出为粒料，其可以纺为纤维或加工成其他的形状。

目前的用于以连续方式制造聚酰胺的方法和装置经历了某些问题。工艺后段的某些部件可能因为多种原因停止运转或空闲。当后段的一个部件停止运转或空闲时，后段的其他部件也停止运转或空闲。在停止运转或空闲过程中，聚酰胺聚合物可能随时间而凝胶。聚酰胺聚合物的凝胶化可能妨碍，并且在一些情况下阻止当设备重新启动时聚酰胺的流动。如果聚酰 胺在重新启动设备之前凝胶，必须使整个工艺停止运转并且进行烧尽(burnout)以移除凝胶的材料。使整个工艺停止运转和进行烧尽可能是和繁重的程序并且是耗时的和高成本的。因此，用于制造聚酰胺的目前的方法和系统可能要求频繁的停止运转和烧尽。

用于以批次方式制造聚酰胺的目前的方法和装置也可能经历某些问题。每次高压釜中的温度升高超过阈值温度时，凝胶可能形成。在批次工艺过程中，高压釜中的温度可能不时地升高超过阈值温度。另外地，由于关于高压釜的难题或问题，温度可能升高超过阈值温度。凝胶随时间的积聚可能导致高压釜的故障和产物的劣化。当高压釜故障或产物降低至低于品质阈值时，将高压釜移出生产并且进行检修，这可能是有繁重的并且是耗时和昂贵的。因此，目前的用于制造聚酰胺的方法和系统可能经历高压釜的出乎意料的故障和降低的产物品质。

如本文所述，本发明的主题可以提供这些问题的解决方案。

发明内容

本公开可以提供用于监控聚酰胺合成系统，如用于尼龙6，6的制造的系统中的凝胶形成的方法和系统。该方法可以包括将部分地聚合的聚酰胺混合物引导通过闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵。该方法可以包括将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵从第一运行模式转换至第二运行模式。可以将凝胶时间控制单元激活以对于闪蒸器、后缩聚器和传递管线中的至少一个估计凝胶时间。凝胶时间基于至少与闪蒸器、后缩聚器和传递管线中的至少一个中部分地聚合的聚酰胺混合物的温度，以及温度超过阈值温度的时间相关的参数。该方法可以包括将聚酰胺合成系统的反应器从第一反应器运行模式转换至第二反应器运行模式。

本公开提供一种用于监控聚酰胺产物的制造中凝胶形成的系统。该系统可以包括聚合反应器，所述聚合反应器配置为将一种或多种原材料转化以形成聚酰胺；以及聚合反应器下游的后段系统，该后段系统配置为提高聚酰胺的分子量以形成聚酰胺产物。该系统可以包括凝胶时间控制单元，所述凝胶时间控制单元可操作连接至后段系统并配置为当将后段系统从第一运行模式转化为第二运行模式时，对于后段系统估计凝胶时间。凝胶 时间可以基于至少与后段中聚酰胺的温度和温度超过阈值温度的时间相关的参数。

本公开可以提供超过其他用于制备聚酰胺的方法和系统的益处。例如，因为多个原因可能需要将传统工艺的后段的某些部件，如后缩聚器、闪蒸器和传递管线停止运转或空闲。当一个部件停止运转或空闲时，后段的其他部件也要停止运转或空闲。在停止运转或空闲的过程中，后段设备内聚酰胺凝胶化的风险增加。如本文讨论的，在设备内的聚酰胺凝胶之后，必须将整个工艺停止运转(如果尚未停止运转)并且必须进行烧尽。凝胶时间，作为设备内聚酰胺凝胶之前的时间，基于设备内物料的温度变化。

本公开提供用于确定和传达凝胶时间信息至工艺的操作者的实时方法。操作者可以利用凝胶时间以做出操作决定，这可以减少归因于停止运转或空闲的成本和时间损失。例如，如果需要，操作者可以调节多个参数(例如，温度或压力)以增加凝胶时间。在不知道凝胶时间信息的情况下，如果聚酰胺已经在设备内凝胶则调节工艺参数将不提供任何益处，并且调节参数将浪费时间和金钱。然而，本公开可以提供这样一种方法或系统，其可以确定、监控和通讯后段的凝胶时间。因此，可以避免停止运转工艺的整个后段和进行冗长的烧尽程序，即使当后段停止运转或空闲(例如，用于维护)时，也允许制造设备重新开始。

本公开还提供一种用于监控聚酰胺产物的制造中凝胶形成的方法。该方法可以包括将包括一种或多种原材料的第一批次进料至反应器和激活凝胶控制单元。凝胶控制单元可以配置为产生第一单一批次凝胶数和连续批次凝胶数。第一单一批次凝胶数和连续批次凝胶数可以至少基于反应器的温度高于阈值温度的时间。该方法可以包括在反应器中将一种或多种原材料转化为第一聚酰胺产物，并且从反应器传递第一聚酰胺产物。该方法可以包括将包含一种或多种原材料的第二批次进料至反应器并激活凝胶控制单元，所述凝胶控制单元配置为产生第二单一批次凝胶数并更新连续批次凝胶数。

本公开提供用于确定和通信单一批次凝胶数和凝胶积累数至工艺的操作者的实时方法。单一批次凝胶数在单一批次工艺的过程中积累并且在引入随后的批次时重设为零。单一批次凝胶数可以识别运行困难度，否则 在没有单一批次凝胶数的情况下这将是在系统中无法注意到的。例如，单一批次凝胶数可以确定特别的批次是否具有比其他的批次或其他的反应器(例如，高压釜)更高的劣化。单一批次凝胶数还可以确定何时具体的高压釜持续低产生更多的劣化，这可以指示具体的高压釜具有运行问题，例如，错误的设定点或其他的缺陷。因此，本公开的方法和系统可以识别并且解决具体的高压釜内的缺陷，否则在没有单一批次凝胶数的情况下，这将不能在系统中被注意到。

凝胶积累数继续积累直至将高压釜检修，此时将凝胶积累数重设为零。凝胶积累数提供高压釜的累积的劣化(例如，表面上的凝胶形成)，并且可以提供关于何时高压釜将需要检修的估计。凝胶累积数消除了何时可能需要进行检修的不明确性，并且从而可以允许操作者进行计划。因此，可以避免高压釜的无法预期的故障，这可以减少由无法预期的检修附带的时间和成本。

附图说明

附图不是必然按比例绘制的，其通过实例的方式，而不是以限定的方式，总体上示例本发明的实施方案。

图1是根据一个实例的用于制造聚酰胺的系统的示意流程图。

图2是图1的根据一个实例的系统的一部分的更详细的示意流程图。

图3示例根据一个实例的用于聚酰胺合成系统中的凝胶形成的方法的流程图。

图4示例将凝胶时间对温度作图的图示。

图5是根据一个实例的用于聚酰胺的制造的系统的示意流程图。

图6示例根据一个实例的监控聚酰胺合成系统中凝胶形成的方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述一种用于制造聚酰胺，如尼龙6，6的方法和系统。本文描述的系统和方法可以包括用于监控聚酰胺合成系统中凝胶形成的装置、系统和方法。

定义

以范围格式表达的值应当以灵活方式解释以不仅包括作为范围的界限明确叙述的数值，而且包括该范围内所包括的所有的单独数值或子范围，如同将每个数值和子范围明确地陈述一样。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且包括所指出的范围内的单独的值(例如，1％、2％、3％和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指出，陈述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指出，陈述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。

在本文中，除非上下文另外清楚地指出，使用术语“一个”、“一种”或“所述”以包括一个或多于一个。除非另外指出，使用术语“或”指代非排他性的“或”。此外，应当明白的是，本文采用的并且没有另外定义的措辞或术语仅用于说明的目的而非限制性的。任何段落标题的使用意图为帮助文件的理解并且不被解释为限定；与段落标题相关的信息可以在特别的段落之内或之外出现。此外，在本文中引用的所有的出版物、专利和专利文献通过引用以其全部内容结合在此，如同单独地通过引用而结合。在本文与这样通过引用结合的那些文献之间用法不一致的情况下，所结合的引用文献中的用法应当被认为是本文中的补充；对于不可协调的矛盾，以本文中用法为准。

在本文描述的制造方法中，多个步骤可以以任意顺序进行而不脱离本发明主题的原理，除了在明确指出时间或操作顺序时。此外，具体的步骤可以同时进行，除非明确的权利要求语言指出它们分开地进行。例如，所要求保护的进行X的步骤和所要求保护的进行Y的步骤可以在单一的操作内同时地进行，并且所得到的工艺将落在所要求保护的工艺的文字范围内。

如本文所使用的术语“约”可以允许值或范围上的一定可变程度，例如，在所述的值或所述的范围限制的10％内，5％内，或1％内。

如本文所使用的术语“基本上”是指大部分，或主要地，如为至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、995％、 99.9％、99.99％，或至少约99.999％以上。

如本文所使用的，术语“二羧酸”广义地是指C₄-C₁₈α，ω-二羧酸。该术语包括C₄-C₁₀α，ω-二羧酸和C₄-C₈α，ω-二羧酸。C₄-C₁₈α，ω-二羧酸包括的二羧酸的实例包括，但是不限于，琥珀酸(丁烷二酸)、戊二酸(戊烷二酸)、己二酸(己烷二酸)、庚二酸(庚烷二酸)、辛二酸(辛烷二酸)、壬二酸(壬烷二酸)和癸二酸(癸烷二酸)。在一些实例中，C₄-C₁₈α，ω-二羧酸是己二酸、庚二酸或辛二酸。在再其他的实例中，C₄-C₁₈α，ω-二羧酸是己二酸。

如本文所使用的，术语“二胺”广义地是指C₄-C₁₈α，ω-二胺。该术语包括C₄-C₁₀α，ω-二胺和C₄-C₈α，ω-二胺。由C₄-C₁₈α，ω-二胺包括的二胺的实例包括，但是不限于，丁烷-1，4-二胺、戊烷-1，5-二胺和己烷-1，6-二胺，也称为六亚甲基二胺。在一些实例中，C₄-C₁₈α，ω-二胺是六亚甲基二胺。

在一些实例中，在本文预期己二酸与六亚甲基二胺组合的使用。

如本文所使用的，术语“聚酰胺”广义地是指聚酰胺如尼龙6、尼龙7、尼龙11、尼龙12、尼龙6，6、尼龙6，9；尼龙6，10、尼龙6，12，或它们的共聚物。

如本文所使用的，术语“聚合物”可以包括共聚物。

如本文所使用的，术语“溶剂”是指可以溶解固体、液体或气体的液体。溶剂的非限制性实例是硅氧烷、有机化合物、水、醇、离子液体和超临界流体。

如本文所使用的，术语“凝胶时间(gelation time)”或“凝胶时间(gel time)”是指聚酰胺形成凝胶之前使得聚合物样品的熔体粘度相对于加热时间的曲线图中的偏离(inflection)在恒定温度和恒定蒸汽压下保持的时间。

如本文所使用的，术语“凝胶”是指在产物(尼龙6，6)和设备中形成和收集的非常高分子量、支化的／交联的聚合物。凝胶是不溶的，例如，当在约280℃至约295℃在101KPa加热时，在约98％至约100％甲酸中不溶，并且通常仅可以使用极端方式如通过将凝胶烧掉而从设备移除。

如本文所使用的，术语“后段”是指包括高压釜，或闪蒸器和后缩聚器中的至少一个的设备。

如本文所使用的，术语“单一批次凝胶数”是指在单一批次工艺的过程中连续增加的值，并且在引入随后的批次之后重新设定为零。该值可以对 应于在单一批次工艺的过程中反应器(例如，高压釜)的温度高于阈值温度的时间值(例如，分钟)。

如本文所使用的，术语“凝胶累积数”是指连续增加直至对高压釜进行检修的值。该值可以对应于在单一高压釜的多个单一批次工艺的过程中反应器(例如，高压釜)的温度高于阈值温度的时间值(例如，分钟)。

如本文所使用的，术语“烧尽”是指施加热以热解设备内凝胶的材料的工艺。

用于制备聚酰胺的系统

图1是用于制造聚酰胺，并且特别是用于制造尼龙6，6的实例系统10的流程图。系统10可以包括储器12，其容纳液体或基本上液相的二羧酸、二胺和溶剂(例如，水)的水溶液。二羧酸和二胺可以形成羧酸铵盐。在一个实例中，在系统10配置用于尼龙6，6制造的情况下，储器12可以包括六亚甲基二铵己二酸盐，其可以在储器12中溶解在水中。储器12可以用以混合或储存羧酸铵盐的水溶液。

在该实例中，可以将二羧酸和二胺以基本上等摩尔比加入至储器12。所得到的羧酸铵盐溶液可以具有约7.5，如约7.4至约7.6的pH。每个分子的羧酸铵盐可以包含一个分子的二胺和一个分子的二羧酸。可以将储器12中的水溶液加热，如用预加热器或用水蒸气，如在系统10的另一部分的形成的水蒸气进行加热。

可以将包含二羧酸和二胺的溶液，例如，羧酸铵盐水溶液，从储器12经由导管16传递至蒸发器14。蒸发器14可以配置为将来自水溶液的一部分的水从基本上液相以水蒸气流18的形式转化为基本上气相。在实例中，蒸发器14通过将水溶液加热至约100℃至约230℃，如约100℃至约150℃，例如约110℃、约120℃、约130℃、约140℃、约150℃、约160℃、约170℃、约180℃、约190℃、约200℃、约210℃、约220℃或约230℃的温度形成水蒸气流18。蒸发器14可以增加羧酸铵盐溶液的浓度。在实例中，离开储器12并进料至蒸发器14中的羧酸铵盐溶液的浓度为水中约40重量％至约80重量％盐，或约52重量％至约65重量％，如水中约63重量％盐。蒸发器14可以增加羧酸铵盐溶液的浓度，例如至水 中约72重量％盐。

经由蒸发移除水也可以导致在蒸发器14内在溶液中存在的至少一部分的二羧酸和二胺部分地反应以形成可以包含相对短的二羧酸和二胺的聚合物链的聚酰胺预聚物。换言之，移除水可以开始二羧酸与二胺之间的缩合反应，以形成可以是最终聚酰胺链的第一级的低聚物。如上面指出的，蒸发器14可以浓缩水溶液，例如，通过将离开蒸发器14的溶液的水浓度降低，如降低至约5重量％至约50重量％的水的水浓度，例如约25重量％至约35重量％的水，如约25重量％、约26重量％、约27重量％、约28重量％、约29重量％、约30重量％、约31重量％、约32重量％、约33重量％、约34重量％或约35重量％的水。

可以允许水蒸气流18逃逸至大气，或者水蒸气流18可以冷凝并进料返回至储器12(未显示)。也可以将冷凝水蒸气提纯，如经由过滤或其他的纯化方法。也可以使用冷凝水蒸气作为用于产生可以在系统10的其他的方面中使用的水蒸气的水源，如下面讨论的。水蒸气流18自身也可以用作用于系统10的其他方面的水蒸气，如以将位于储器12处的或其基本上紧接的下游的水溶液预热。

可以将包含水、未反应的二羧酸和二胺(例如，以未反应的羧酸铵盐，以及，如果存在，聚酰胺预聚物的形式)的反应混合物从蒸发器14经由导管22传递至反应器20。在反应器20内，未反应的二羧酸和二胺可以彼此反应，或与聚酰胺预聚物反应，或两者同时进行，以形成第一聚酰胺聚合物。反应器20中的温度可以进一步升高超过蒸发器14中的温度以移除另外的水。在实例中，反应器中的温度可以为约150℃至约300℃，如约200℃至约250℃，例如约220℃至约230℃，如约228℃，例如约150℃、约160℃、约170℃、约180℃、约190℃、约200℃、约210℃、约215℃、约220℃、约225℃、约230℃、约235℃、约240℃、约245℃、约250℃、约260℃、约270℃、约280℃、约290℃或约300℃。离开反应器20的第一聚酰胺聚合物和未反应的二羧酸和二胺的溶液可以具有约1重量％的水至约20重量％的水的水浓度，如约5重量％的水至约15重量％的水，例如约1重量％、约2重量％、约3重量％、约4重量％、约5重量％、约6重量％、约7重量％、约8重量％、约8.5重量％、约9重量％、约 9.5重量％，或者约10、11、12、13、14或约15重量％的水。

反应器20可以配备有与反应器20流体连通的，如经由导管26流体连通的精馏塔24。精馏塔24可以，进而，与排放口管线28流体连通。

可以将在反应器20中形成的第一聚酰胺聚合物与未反应的二羧酸和二胺一起从反应器20通过使用闪蒸器进料泵38经由导管32传递至闪蒸器30。在闪蒸器30内，第一聚酰胺聚合物与未反应的二羧酸和二胺的反应混合物的温度实质性升高，如升高至约150℃至约400℃，例如约250℃至约350℃，如约260℃至约300℃，如约280℃，例如约200℃、或约210℃、约220℃、约230℃、约240℃、约250℃、约260℃、约265℃、约270℃、约275℃、约280℃、约285℃、约290℃、约295℃、约300℃、约305℃、约310℃、约320℃、约330℃、约340℃或约350℃的温度。在闪蒸器30的入口处，反应混合物的压力相对高，如约1.9MPa至约2.1MPa。压力可以随着反应混合物行进通过闪蒸器30逐渐地降低，以使得在闪蒸器30的出口处，压力相对低，在一些情况下接近约25KPa至约50KPa的真空。在闪蒸器30内的高温，逐渐降低的压力随着反应混合物通过闪蒸器30而施加在反应混合物上，导致水从反应混合物以闪蒸离开的水蒸气的形式进一步移除。随着水蒸气从反应混合物闪蒸离开，第一聚酰胺聚合物可以经历进一步聚合以形成第二聚酰胺聚合物。在闪蒸器30的出口端处，可以形成气态水蒸气和第二聚酰胺聚合物及未反应的二羧酸和二胺的液体混合物的两相混合物。可以将水蒸气从闪蒸器30释放，如通过闪蒸器30中的排放孔(未显示)，或与经由出口导管34离开闪蒸器30的产物流一起。离开闪蒸器30的第二聚酰胺聚合物及未反应的二羧酸和二胺的溶液可以具有约0.1重量％的水至约5重量％的水的水浓度，如约0.5重量％的水至约2重量％的水，例如约0.1重量％、约0.2重量％、约0.4重量％、约0.5重量％、约0.6重量％、约0.8重量％、约0.9重量％、约1重量％、约1.1重量％、约1.2重量％、约1.4重量％、约1.5重量％、约1.6重量％、约1.8重量％或约2重量％的水。闪蒸器30可以包括至少一个相对长的管，其缠绕通过闪蒸器30，也称为闪蒸器30的盘管。该管可以将反应混合物从闪蒸器30的入口运载至出口。该管可以在入口处以小的截面积例如小直径起始，并且可以沿管的长度膨胀，直至它在出口处具有相对更大的截 面积，例如，相对大的直径。截面积从入口至出口的增加可以提供从闪蒸器30的入口至出口的在压力上的降低，如上所述。

可以将催化剂加入至反应混合物以有助于促进本文描述的形成聚酰胺的缩合反应。在实例中，可以将催化剂在蒸发器14处(例如，至蒸发器14的入口中)、在反应器20处(例如，至反应器20的入口中)或在闪蒸器30处(例如，至闪蒸器30的入口中)加入至反应混合物。虽然可以加入催化剂，但是不是必须使聚酰胺聚合反应发生。在一个实例中，催化剂可以包括次磷酸钠、次磷酸锰和苯基次膦酸中的至少一个。

可以将在闪蒸器30中形成的第二聚酰胺聚合物，以及未反应的二羧酸和二胺通过使用后缩聚器泵44经由导管34从闪蒸器30传递至后缩聚器36。

后缩聚器36可以提供水的进一步移除以使得第二聚酰胺聚合物经历进一步聚合以形成具有最终的所需分子量或分子量范围的最终的聚酰胺聚合物。所选的最终的所需分子量或分子量范围可以取决于聚酰胺产物的最终的所需性质。在后缩聚器36中移除水可以通过将真空压力施加至后缩聚器36内的反应混合物获得。通过控制施加至后缩聚器36的真空压力，以及反应混合物在后缩聚器36内的停留时间，可以控制最终的聚酰胺聚合物的分子量的最终范围。后缩聚器36中的温度可以为约150℃至约400℃，如约250℃至约350℃，例如约260℃至约300℃，如约284℃或约285℃，例如约210℃、约220℃、约230℃、约240℃、约250℃、约260℃、约265℃、约270℃、约275℃、约280℃、约285℃、约290℃、约295℃、约300℃、约305℃、约310℃、约320℃、约330℃、约340℃或约350℃。离开后缩聚器的最终的聚酰胺聚合物可以具有约0.0001重量％至约2重量％的水的水浓度，例如约0.001重量％至约1重量％的水，如约0.01重量％至约1重量％的水，例如约0.0001重量％、约0.001重量％、约0.01重量％、约0.05重量％、约0.1重量％、约0.2重量％、约0.3重量％、约0.4重量％、约0.5重量％、约0.6重量％、约0.7重量％、约0.8重量％、约0.9重量％、约1重量％、约1.2重量％、约1.4重量％、约1.5重量％、约1.6重量％、约1.8重量％或约2重量％的水。

最终的聚酰胺聚合物可以通过传递管线40离开后缩聚器36。传递管 线40可以经由传送管线泵46进料至最终处理系统42中，其中最终的聚酰胺聚合物可以经过进一步的机械处理，如纺线、挤出和造粒中的一个或多个。例如，可以将最终的聚酰胺聚合物通过具有多个小毛细管的模头挤出，以连续地制备多个聚酰胺线料。可以将线料在造粒机中切割为聚酰胺粒料。

可以将添加剂加入至聚酰胺聚合物以提供或提高所得到的聚酰胺产物的多个特征。例如，可以加入颜料以控制聚酰胺产物的颜色，如二氧化钛(TiO₂)可以用作白色颜料。可以将封端剂，如乙酸加入至工艺的末端以便终止聚合。还可以将封端剂加入至储器12中的盐。如果使用催化剂，可以将失活试剂，如碳酸氢钠，在工艺的末端加入以使催化剂失活。

图2包括根据一个实例的图1的系统的一部分50的示意流程图的视图。除了在图1中所示内容之外，系统10的部分50包括传感器52A-C(在本文统称为“传感器52”)，以及凝胶时间控制单元54A-C(在本文统称为“凝胶时间控制单元54”)。另外地，系统10的部分50包括反应器20的出口阀66，并且导管22包括经由导管72连接至水源68的水入口阀70。

出口阀66可以也用于当将后段(例如，包括闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40)停止运转或空闲时关闭反应器20的出口。在另一个实例中，出口阀66可以当后段空闲或停止运转时，将从反应器20的输出转移至储器(未显示)。另外地，导管22连接至水入口阀70，其可以控制从蒸发器14的流动(如图1中所给出的)并且允许水从水源68流动至反应器20中，以稀释反应器20的内容物。如本文讨论的，当后段空闲时，出口阀66可以停止从反应器20的流动或将从反应器20的流动转移，并且水入口阀70可以关闭从蒸发器14的流动或将水引入至反应器20以减少凝胶形成。

当将后段从第一运行模式转换至第二运行模式时，凝胶时间控制单元54可以对于后段系统估计凝胶时间。凝胶时间可以基于至少与后段中聚酰胺的温度和温度超过阈值温度的时间相关的参数。系统10的部分50可以包括传感器52A-C(统称为“传感器52”)。如图2的实例中所示，传感器52A相对闪蒸器30定位在上游，传感器52B相对后缩聚器36定位在上游，并且传感器52C相对传递管线泵46定位在上游。传感器52的 数目和位置可以在系统之间变化。在一个实例中，系统10的部分50包括少于三个传感器52A-C。在另一个实例中，系统10的部分50包括超过三个传感器52A-C。

传感器52可以包括温度传感器、流动传感器或配置为提供凝胶时间控制单元54基于其确定凝胶时间的参数的其他的部件。在一个实例中，传感器52A可以包括闪蒸器温度传感器，传感器52B可以包括后缩聚器温度传感器，并且传感器52C可以包括传递管线温度传感器。传感器52可以通过通道64A-C(统称为“通道64”)连接至凝胶时间控制单元54。通道64可以包括有线或无线通讯连接。

在图2中给出的实例中，凝胶时间控制单元54A-C包括处理器56A-C(统称为“处理器56”)、存储器58A-C(统称为“存储器58”)、界面60A-C(统称为“界面60”)，和警报器62A-C(统称为“警报器62”)。在一个实例中，凝胶时间控制单元54中的每一个可以各自为单独的凝胶控制单元。在另一个实例中，凝胶时间控制单元54可以是与每个传感器52通讯的单一的凝胶控制单元。

凝胶时间控制单元54和传感器52可以形成一个或多个计算机或是其一部分。如实例中所示，每个凝胶时间控制单元54包括处理器56、存储器58和界面60。任选地，凝胶时间控制单元54可以包括警报器62。存储器58、界面60、传感器52和警报器62与处理器56连通。处理器56配置为执行指令以执行用于估计凝胶时间的算法。该算法可以包括对于闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40中的至少一个产生凝胶时间。如本文讨论的，凝胶时间可以基于以下参数，所述参数至少与至少基于来自传感器52的信号的闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40中的至少一个中部分地聚合的聚酰胺混合物的温度和温度超过阈值温度的时间相关。

在实例中，凝胶时间在19小时开始并且以在285℃的等价小时数倒数。例如，尼龙6，6将在285℃19小时之后凝胶。当材料不移动，例如，以小于每分钟1升的流速移动时，可以将凝胶时间控制单元54激活。当材料的流速小于每分钟1升时，凝胶时间控制单元54可以手动或自动激活。算法可以确定设备中的材料为285℃时的等价时间。

凝胶时间控制单元54可以将至少一个凝胶时间值(例如，闪蒸器凝胶 时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间中的一个凝胶时间)与阈值比较。凝胶时间控制单元54可以在例如至少一个凝胶时间值小于阈值时产生警报。例如，阈值可以是在后段中的材料凝胶之前的以小时计的时间(例如，四小时)。如果凝胶时间值小于四小时，凝胶时间控制单元54可以产生指示在后段凝胶之前少于四小时的警报。

存储器58对于与凝胶时间相关的指令和数据提供储存。界面60可以包括键盘、触摸板、屏幕、打印机、网络界面，或配置为允许用户观察和监控倒计时的凝胶时间(例如，19∶00∶00、18∶59∶59、18∶59∶58等)或控制闪蒸器30处的热传递介质、后缩聚器36处的热传递介质或传递管线40处的热传递介质的温度的其他部件。

图3示例根据一个实例的监控聚酰胺合成系统中的凝胶形成的方法100。在步骤102处，方法100包括将部分地聚合的聚酰胺混合物引导通过闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵。在步骤104处，方法100包括将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵从第一运行模式转换为第二运行模式。在106处，方法100包括激活凝胶时间控制单元，所述凝胶时间控制单元配置为对于闪蒸器、后缩聚器和传递管线中的至少一个估计凝胶时间。在108处，方法100包括将聚酰胺合成系统的反应器从第一运行模式转换为第二模式。

在102处，可以将部分地聚合的聚酰胺混合物引导通过闪蒸器进料泵38、后缩聚器泵44和传递管线泵46，如本文参考图1讨论的。在104处，闪蒸器进料泵38、后缩聚器泵44和传递管线泵46从第一运行模式转换为第二运行模式。在一个实例中，第一运行模式是激活模式，并且第二运行模式是空闲模式。激活模式可以包括将系统10在用于制造聚酰胺的通常运行条件下运行。空闲模式可以包括将部分地聚合的聚酰胺混合物通过闪蒸器进料泵38、后缩聚器泵44和传递管线泵46的流速减少至少于每分钟1升。在一个实例中，空闲模式可以包括将部分地聚合的聚酰胺混合物通过闪蒸器进料泵38、后缩聚器泵44和传递管线泵46的流速减少至每分钟零升。在另一个实例中，第一运行模式可以是激活模式并且第二运行模式可以是运转停止模式，其中闪蒸器进料泵38、后缩聚器泵44和传递管线泵46各自为空闲或完全停止运转。

在实例中，方法100可以包括在将闪蒸器进料泵38、传递管线泵46和后缩聚器泵44从第一运行模式转换至第二运行模式之前检测事件。在实例中，该事件可以包括检测闪蒸器进料泵故障、后缩聚器泵故障、传递管线泵故障、断电(power outage)，以及它们的组合中的至少一个。

在106处，方法100包括激活凝胶时间控制单元，所述凝胶时间控制单元配置为对于闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40中的至少一个估计凝胶时间。激活凝胶时间控制单元54可以当后段空闲或停止运转时手动完成，或者当通过闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40中的至少一个的流动小于阈值时自动完成。在一些实例中，阈值为每分钟1升。

凝胶时间控制单元54配置为对于闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40中的至少一个估计凝胶时间。如本文讨论的，凝胶时间可以基于至少与闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40中的至少一个中部分地聚合的聚酰胺混合物的温度和温度超过阈值温度的时间相关的参数。

图4示例将凝胶时间对温度作图的图示。例如，在285℃，材料(例如，聚酰胺)将在19小时凝胶。在特定温度的凝胶时间(以小时计)可以通过公式I计算：

(公式I)

其中T是由传感器52A-C测量的材料的温度(℃)。在另一个实例中，T是由热传递介质压力和温度计算的温度。例如，在一个实例中，公式I中的T可以通过公式II计算：

(公式II)

其中T是热传递介质以摄氏度计的测量温度，并且P是热传递介质的以磅／平方英寸绝对压力计的测量压力，其中1psia等于约6，895Pa。

在第二模式的过程中，材料的温度可以变化。在凝胶时间控制单元54中使用的算法可以确定在285℃的等价时间以提供实时凝胶时间。例如，在285℃的等价时间19小时之后，设备中的材料将凝胶。285℃的等价时 间可以通过公式III确定：

(公式III)

其中在目前温度的时间是材料在目前的温度以小时计的时间，在目前温度的凝胶时间是使用公式I的基于目前温度的以小时计的凝胶时间，并且在285℃的凝胶时间是19小时。

当激活凝胶时间控制单元54时，算法确定凝胶时间。在一个实例中，凝胶时间通过倒计时器确定，其以19小时开始并且以在285℃的等价小时数倒计时。在一个实例中，凝胶时间从起始值累加。随着第二模式过程中设备中材料的温度变化将凝胶时间连续更新。

在一个实例中，通过公式(IV)确定凝胶时间：

(公式IV)

其中在目前温度的时间是材料在目前的温度的时间，在目前温度的凝胶时间是使用公式I的基于目前的温度的以小时计的凝胶时间，并且19是在285℃的凝胶时间。

方法100可以包括，在凝胶时间控制单元54处，对于闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40中的至少一个接收热传递介质的至少一个参数。方法100可以还包括：响应所接收的至少一个参数，更新闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间中的至少一个。在一个实例中，闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间中的每一个可以是基本上相同的。在另一个实例中，闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间中的至少两个是不同的。

方法100可以包括将至少一个凝胶时间值与阈值比较。例如，可以将闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间与阈值比较。在一个实例中，当闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间中的任一个低于阈值时，可以产生警报如警报62。方法100可以包括经 由界面60对于闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间中的至少一个显示凝胶时间。

在108处，方法100包括将聚酰胺合成系统的反应器20从第一运行模式转换至第二模式。例如，将聚酰胺合成系统的反应器20从第一运行模式转换至第二模式可以包括关闭反应器20的出口阀66。另外地，将聚酰胺合成系统的反应器20从第一运行模式转换至第二模式可以包括将部分地聚合的聚酰胺混合物的流动引导至不同于闪蒸器30的储器。在反应器20是挡板反应器的实例中，将聚酰胺合成系统的反应器20从第一运行模式转换至第二模式包括降低反应器20内部分地聚合的混合物的浓度。该浓度可以通过打开水入口阀70和将水从水源68引入至反应器20降低。

如本文讨论的，凝胶时间是到材料在设备中凝胶时的倒计时。当超过凝胶时间时，设备不能在不进行烧尽以移除凝胶的情况下从第二运行模式转换至第一运行模式。方法100可以包括，在凝胶时间流逝之前，将闪蒸器进料泵38、传递管线泵46和后缩聚器泵44从第二运行模式转换至第一运行模式。在这种情况下，方法100可以包括使凝胶时间控制单元54停止作用。当超过凝胶时间时，方法100可以包括，例如，当第二模式是空闲模式时，使整个工艺停止运转，并且烧尽整个后段，例如，包括闪蒸器30、后缩聚器36和传递管线40。

图5是用于制造聚酰胺，并且特别是用于制造尼龙6，6的实例系统200的流程图。系统200可以包括储器202。储器202可以含有液体或基本上液相的二羧酸、二胺和溶剂(例如，水)的水溶液。二羧酸和二胺可以形成羧酸铵盐。在一个实例中，在系统200配置用于尼龙6，6制造的情况下，储器202可以包括六亚甲基二铵己二酸酯盐，其可以在储器202中溶解在水中。储器202可以用于混合或储存羧酸铵盐的水溶液。

在一个实例中，可以将二羧酸和二胺以基本上等摩尔比加入至储器202。所得到的羧酸铵盐溶液可以具有约7.5，如约7.4至约7.6的pH。羧酸铵盐的每个分子可以包括一分子的二胺和一分子的二羧酸。可以将储器202中的水溶液加热，如用预加热器或用水蒸气，如在系统200的另一部分形成的水蒸气加热。

可以将包含二羧酸和二胺的溶液，例如，羧酸铵盐水溶液，从储器 202经由导管204传递至蒸发器208。蒸发器208可以配置为将来自水溶液的一部分的水从基本上液相以水蒸气流206的形式转化为基本上气相。在一个实例中，蒸发器208通过将水溶液加热至约100℃至约230℃，如约100℃至约150℃，例如约110℃、约120℃、约130℃、约140℃、约150℃、约160℃、约170℃、约180℃、约190℃、约200℃、约210℃、约220℃或约230℃的温度形成水蒸气流206。蒸发器208可以增加羧酸铵盐溶液的浓度。在一个实例中，离开储器202和进料至蒸发器208的羧酸铵盐溶液的浓度为水中约40重量％至约80重量％盐，或水中约52重量％至约65重量％，如约63重量％盐。蒸发器208可以将羧酸铵盐溶液的浓度，例如增加至水中约72重量％盐。

经由蒸发移除水还可以导致蒸发器208内的溶液中存在的至少一部分的二羧酸和二胺部分地反应以形成可以包括二羧酸和二胺的相对短的聚合物链的聚酰胺预聚物。换言之，移除水可以使二羧酸与二胺之间的缩合反应开始以形成可以是最终的聚酰胺链的第一阶段的低聚物。蒸发器208可以浓缩水溶液，例如，通过将从蒸发器208出来的溶液的水浓度减少，如至约5重量％至约50重量％的水的水浓度，例如约25重量％至约35重量％的水，如约25重量％、约26重量％、约27重量％、约28重量％、约29重量％、约30重量％、约31重量％、约32重量％、约33重量％、约34重量％或约35重量％的水。

水性混合物，其包括水，未反应的二羧酸和二胺，例如，以未反应的羧酸铵盐的形式，并且，如果存在的话，聚酰胺预聚物，可以从蒸发器208经由导管210传递至反应器212。在图5中示例的实例中，反应器212是高压釜。在反应器212内，未反应的二羧酸和二胺可以彼此反应，或与聚酰胺预聚物反应，或两者同时进行，以形成聚酰胺产物。反应器212可以提供水的进一步移除以使得聚酰胺预聚物经历进一步聚合以形成具有最终的所需分子量或分子量范围的最终的聚酰胺聚合物。水可以经由导管214离开反应器，其可以任选地流体连接至精馏塔。选定的最终所需分子量或分子量范围可以取决于聚酰胺产物的最终的所需性质。

从反应器212出来的最终的聚酰胺聚合物可以具有约0.0001重量％至约20重量％的水的水浓度，例如约0.001重量％至约15重量％的水， 如约0.01重量％至约15重量％的水，例如约0.0001重量％、约0.001重量％、约0.01重量％、约0.05重量％、约0.1重量％、约0.2重量％、约0.3重量％、约0.4重量％、约0.5重量％、约0.6重量％、约0.7重量％、约0.8重量％、约0.9重量％、约1重量％、约1.2重量％、约1.4重量％、约1.5重量％、约1.6重量％、约1.8、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19重量％或约20重量％的水。

最终的聚酰胺聚合物可以通过传递管线216离开反应器212。传递管线216可以进料至最终的处理系统228中，其中最终的聚酰胺聚合物可以经历进一步的机械处理，如旋转、挤出和造粒中的一个或多个。

系统200还可以包括连接至凝胶时间控制单元218的传感器230。凝胶时间控制单元218可以确定单一批次凝胶数和连续批次凝胶数。单一批次凝胶数和连续批次凝胶数两者都可以至少基于反应器212的温度高于阈值温度的时间。在实例中，传感器230可以包括温度传感器或配置为提供参数(基于其凝胶时间控制单元218确定单一批次凝胶数和连续凝胶数)的其他的部件。

在图2中给出的实例中，凝胶时间控制单元218包括处理器220、存储器222、界面224和通知226。凝胶时间控制单元218和传感器230可以形成一个或多个计算机或是其一部分。如该实例中所示，存储器222、界面224、传感器230和通知226与处理器220连通。处理器220可以配置为执行指令以执行用于估计单一批次凝胶数和连续凝胶数的算法。

单一批次凝胶数与反应器212(例如，高压釜)内的每个批次相关。在一个实例中，在每个批次过程中，当反应器212内的温度大于265℃时单一批次凝胶数保持增加。在一个实例中，单一批次凝胶数起始于零并且以反应器212的温度大于阈值温度(例如，265℃)时的等价分钟数累加。在将随后的批次从蒸发器208引入时，单一批次凝胶数重设为零。可以将聚酰胺产物的制造的每个批次的单一批次凝胶数储存在存储器222中并经由界面224绘图。当反应器212内特别的批次具有比其他的批次更高的劣化时，可以识别单一批次凝胶数。识别何时特别批次具有更高的劣化(例如，单一批次凝胶数越高，劣化越高)，能够识别可以在反应器212故障或制造低品质产物之前被发现的运行问题。例如，特别的反应器212可能 具有导致高劣化的问题(例如，错误设定点)。

连续凝胶数与反应器212相关并且连续积累直至检修反应器212。在一个实例中，连续凝胶数起始于零并且以反应器的温度大于阈值温度(例如，265℃)时的等价分钟数累加。在多个批次的过程中，连续凝胶数随着反应器212的温度大于265℃持续增加。换言之，连续凝胶数随着每个批次持续增加直至将反应器212从生产取出并且清洁以移除凝胶形成。连续凝胶数可以提供特别的反应器(例如，反应器212)多么接近检修的信息。

在一个实例中，当连续凝胶数达到连续凝胶数最大值或超过阈值时，反应器212将需要检修。凝胶时间控制单元218可以将连续凝胶数与连续凝胶数最大值比较。当连续凝胶数高于连续凝胶数阈值时，凝胶时间控制单元218可以经由界面224显示通知226。通知226可以给出警告条件信号或提供通知或具体检测的条件。

存储器222对于与凝胶时间相关的指令和数据提供储存。界面224可以包括键盘、触摸板、屏幕、打印机、网络界面，或配置为允许用户观察和监控倒计时的凝胶时间(例如，19∶00∶00、18∶59∶59、18∶59∶58等)或控制闪蒸器30处的热传递介质、后缩聚器36处的热传递介质或传递管线40处的热传递介质的温度的其他部件。

图6示例根据一个实例的监控聚酰胺合成系统中的凝胶形成的方法300。在步骤302处，方法300包括将包括一种或多种原材料的第一批次进料至反应器。在304处，方法300包括激活凝胶控制单元，所述凝胶控制单元配置为产生第一单一批次凝胶数和连续批次凝胶数。如本文讨论的，第一单一批次凝胶数和连续批次凝胶数至少基于反应器温度高于阈值温度的时间。在306处，方法300包括在反应器中将一种或多种原材料转化为第一聚酰胺产物。在308处，方法300包括从反应器传递第一聚酰胺产物。在310处，方法300包括将包括一种或多种原材料的第二批次进料至反应器。在312处，该方法可以包括激活凝胶控制单元，所述凝胶控制单元配置为产生第二单一批次凝胶数并更新连续批次凝胶数。

实施例

实施例1至实施例2的通用系统

在连续尼龙6，6制造工艺中，将己二酸和六亚甲基二胺以大致等摩尔比混合在水中，以形成含有尼龙6，6盐和具有约50重量％水的水性混合物。将盐水溶液以大约90L／分钟传递到蒸发器。蒸发器将盐水溶液加热至约125-135℃(130℃)并且将水从加热的盐水溶液移除，使得水浓度为约30重量％。将蒸发的盐混合物以大约75L／分钟传递到管式反应器。反应器将蒸发的盐混合物的温度升高至约218-250℃(235℃)，从而允许反应器将水从加热的蒸发的盐混合物进一步移除，使得水浓度达到约10重量％，并且使得盐进一步聚合。将反应的混合物以大约60L／分钟传递到闪蒸器。闪蒸器将反应的混合物加热至约270-290℃(280℃)以从反应的混合物进一步移除水，使得水浓度达到约0.5重量％，并且使得反应的混合物进一步聚合。闪蒸器包括具有变化的截面积的管，其在管的前端以较小的面积和约2MPa的压力开始，并且逐渐地膨胀至在后端的更大的截面积及约34KPa的压力。将具有约13的相对粘度的闪蒸的混合物以大约54L／分钟传递到后缩聚器，使聚合混合物经受真空以进一步移除水，使得水浓度达到约0.1重量％并且相对粘度达到约60，从而使得聚酰胺获得合适的最终聚合度范围，之后将后缩聚过的聚合混合物以约54L／分钟传递到挤出机和造粒机。

实施例1、比较例，闪蒸器泵的故障，不包括凝胶时间控制单元。

闪蒸器进料泵故障。作为响应，将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵从激活模式转换为空闲模式。将闪蒸器、后缩聚器和传递管线温度保持在285℃，将闪蒸器保持在约138KPa，同时对闪蒸器进料泵进行修复工作33小时。在后缩聚器泵修复完成之后，增加闪蒸器、传递管线和后缩聚器的温度和压力用于将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵从空闲模式转换至激活模式的准备。然而，在将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵转换为激活运行状态之后，闪蒸器泵不能将材料泵送通过闪蒸器。

在空闲模式期间，闪蒸器在285℃和138KPa经历33小时，并且闪蒸器完全凝胶。使系统进入空闲模式，将闪蒸器泵和闪蒸器取下离线，并且对闪蒸器进行烧尽以移除凝胶。在烧尽之后，将闪蒸器泵和闪蒸器重新 启动并且闪蒸器进料泵能够将材料泵送通过闪蒸器。将闪蒸器和所连接的设备取下离线以进行烧尽是昂贵的并增加制造成本。

实施例2、闪蒸器泵的故障，在采用挡板反应器的系统中采用凝胶时间控制单元。

闪蒸器进料泵故障。作为响应，将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵从激活模式转换为空闲模式，将温度保持在285℃并且将闪蒸器的压力保持在138KPa。响应将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵转换至空闲模式，将凝胶时间控制单元激活。响应激活凝胶时间控制单元，产生凝胶时间。凝胶时间显示为6小时。将挡板反应器转化为空闲模式，其中将反应器至闪蒸器的出口关闭并且将大约500L的水引入至挡板反应器中以降低聚酰胺的浓度。将闪蒸器、后缩聚器和传递管线内材料的温度通讯(传送)到凝胶时间控制单元，并且基于目前的温度285℃连续地更新凝胶时间。估计对闪蒸器进料泵的修复工作将需要30-35小时的工作。由凝胶时间控制单元指示的6h的估计凝胶时间对操作者给出必须改变空闲-模式的条件，以防止闪蒸器和系统的其他部分中耗时和昂贵的凝胶事件。将闪蒸器、后缩聚器和传递管线的温度向下调节至240℃(通过调节热传递介质温度和压力)。凝胶时间控制单元指示40小时的凝胶时间。对闪蒸器进料泵的修复工作进行33小时。

在凝胶计时器期满之前完成闪蒸器进料泵修复。调节闪蒸器、传递管线和后缩聚器中材料的温度(通过热传递介质温度和压力)至正常运行条件以准备将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵从空闲模式转换至激活模式。打开反应器的出口。在将闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵转换为激活模式之后，将材料泵送通过系统。

与实施例1相比，不出现凝胶事件。凝胶时间控制单元提供警告以指示在对于闪蒸器泵所估计的修复时间过程中将出现凝胶，使得能够调节系统中的空闲条件。

实施例3和实施例4的通用系统

在分批尼龙6，6制造工艺中，将己二酸和六亚甲基二胺以大致等摩尔 比混合在水中，以形成含有尼龙6，6盐和具有约50重量％水的水性混合物。将盐水溶液以大约90L／分钟传递到蒸发器。蒸发器将盐水溶液加热至约125-135℃(130℃)并且将水从加热的盐水溶液移除，使得水浓度为约30重量％。将蒸发的盐混合物以大约75L／分钟传递到高压釜，使得约10，000L的蒸发的盐混合物填充高压釜。高压釜将该材料加热至270-290℃(280℃)，使得水浓度达到约0.1重量％并且相对粘度达到约60，以使得聚酰胺获得合适的最终聚合度范围，之后将后缩聚过的聚合混合物以约60L／分钟传递到挤出机和造粒机。在将聚酰胺产物从高压釜挤出之后，可以将高压釜中的温度降低至160℃。将另一批来自蒸发器的蒸发的盐溶液递送至高压釜，并且高压釜循环再次开始。

实施例3、比较例，高压釜的故障，不包括凝胶时间控制单元。

在多个批次之后，高压釜归因于在其中积聚的凝胶出乎意料地故障。响应高压釜故障，将高压釜从生产移除并检修，其中将所有表面清洁并移除凝胶形成。

实施例4、高压釜的故障，包括凝胶时间控制单元。

在多个批次之后，单一批次凝胶数指示高压釜的设定点为285℃，换言之，基于过去的表现过高5℃。将设定点重新调节至280℃并且对于高压釜监控单一批次凝胶数。在多个批次之后，收到高压釜的连续凝胶数增加超过连续凝胶数阈值(在260℃以上运行超过10，000h)的通知，指示高压釜可能故障并且在下50个批次内需要检修。计划预定停止运转以使得时间、金钱和产品的损失可以最小化。在高压釜的检修之后，将连续凝胶数重新设定为零。

本文描述的和要求保护的发明主题的实例在范围上不被本文公开的具体实例限制，因为这些实例意在为本公开内容的数个方面的示例。任何等价实例意在本公开内容的范围内。实际上，从前述说明，除了本文给出和描述的那些之外的实例的多种修改将对于本领域技术人员是显见的。这种修改也意在落入所附权利要求的范围内。

在本说明书中提到的所有的出版物，包括非专利文献(例如，科学杂志文章)，专利申请公开，以及专利通过引用而结合，就像将每一个具体地并单独地指出通过引用结合一样。

另外的陈述。

本发明的主题提供以下陈述，其序号不被解释为给出重要程度：

实施方案1可以包括主题(如装置、器件、方法或进行动作的一种或多种手段)，如可以包括监控聚酰胺合成系统中凝胶形成的方法。所述的方法可以包括将部分地聚合的聚酰胺混合物引导通过闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵，将所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵从第一运行模式转换至第二运行模式，激活凝胶时间控制单元，所述凝胶时间控制单元配置为对于闪蒸器、后缩聚器和传递管线中的至少一个估计凝胶时间，其中所述凝胶时间基于至少与所述闪蒸器、所述后缩聚器和所述传递管线中的至少一个中的部分地聚合的聚酰胺混合物的温度，以及温度超过阈值温度的时间相关的参数，并且将所述聚酰胺合成系统的反应器从第一反应器运行模式转换至第二反应器运行模式。

实施方案2可以包括，或者可以任选地与实施方案1的主题组合，以任选地包括，其中所述凝胶时间控制单元包括图形界面，所述方法还包括经由所述图形界面显示所述凝胶时间。

实施方案3可以包括，或者可以任选地与实施方案1和2中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，将至少一个凝胶时间值与阈值比较。

实施方案4可以包括，或者可以任选地与实施方案1-3中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，基于所述比较产生警报。

实施方案5可以包括，或者可以任选地与实施方案1-3中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述凝胶时间控制单元确定闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间。

实施方案6可以包括，或者可以任选地与实施方案1-5中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述闪蒸器凝胶时间至少基于在所述闪蒸器处热传递介质的温度确定。

实施方案7可以包括，或者可以任选地与实施方案1-6中的一个或任 意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述传递管线凝胶时间至少基于所述传递管线处热传递介质的温度确定。

实施方案8可以包括，或者可以任选地与实施方案1-7中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述后缩聚器凝胶时间至少基于在所述后缩聚器处热传递介质的温度。

实施方案9可以包括，或者可以任选地与实施方案1-8中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，在所述凝胶时间控制单元处接收所述闪蒸器、所述后缩聚器和所述传递管线中的至少一个的热传递介质的至少一个参数，并且响应所接收的所述至少一个参数，更新所述闪蒸器凝胶时间、所述后缩聚器凝胶时间和所述传递管线凝胶时间中相应的一个。

实施方案10可以包括，或者可以任选地与实施方案1-9中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述第一运行模式和所述第一反应器运行模式是激活模式，并且所述第二运行模式和所述第二反应器运行模式是空闲模式。

实施方案11可以包括，或者可以任选地与实施方案1-10中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中将所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵从所述第一运行模式转换至所述第二运行模式包括将所述部分地聚合的聚酰胺混合物通过所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵的流速减小至小于每分钟1升。

实施方案12可以包括，或者可以任选地与实施方案1-11中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中将所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵从所述第一运行模式转换至所述第二运行模式包括将所述部分地聚合的聚酰胺混合物通过所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵的流速减小至每分钟零升。

实施方案13可以包括，或者可以任选地与实施方案1-12中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中将所述反应器从所述第一反应器运行模式转换至所述第二反应器运行模式包括关闭所述反应器的出口阀。

实施方案14可以包括，或者可以任选地与实施方案1-13中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中将所述反应器从所述第一反应 器运行模式转换至所述第二反应器运行模式包括将所述部分地聚合的聚酰胺混合物的输出流从所述反应器引导至储器。

实施方案15可以包括，或者可以任选地与实施方案1-14中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述反应器是挡板反应器，并且将所述反应器从所述第一反应器运行模式转换至所述第二反应器运行模式包括降低所述反应器内的所述部分地聚合的聚酰胺混合物的浓度。

实施方案16可以包括，或者可以任选地与实施方案1-15中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中降低所述部分地聚合的聚酰胺混合物的浓度包括将脱矿质水引入至所述反应器中。

实施方案17可以包括，或者可以任选地与实施方案1-16中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，在将所述闪蒸器进料泵、所述传递管线泵和所述后缩聚器泵从所述第一运行模式转换为所述第二运行模式之前，检测事件。

实施方案18可以包括，或者可以任选地与实施方案1-17中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述检测事件包括检测以下各项中的至少一个：闪蒸器进料泵故障、后缩聚器泵故障、传递管线泵故障、断电，以及它们的组合。

实施方案19可以包括，或者可以任选地与实施方案1-18中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，在所述凝胶时间到期之前，将所述闪蒸器进料泵、所述传递管线泵和所述后缩聚器泵从所述第二运行模式转换至所述第一运行模式。

实施方案20可以包括，或者可以任选地与实施方案1-19中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，当将所述闪蒸器进料泵、所述传递管线泵和所述后缩聚器泵从所述第二运行模式转化至所述第一运行模式时，使所述凝胶时间控制单元不活动。

实施方案21可以包括，或者可以任选地与实施方案1-19中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，当所述凝胶时间流逝时，将所述闪蒸器、所述后缩聚器和所述传递管线烧尽。

实施方案22可以包括，或者可以任选地与实施方案1-21中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述凝胶时间是在所述聚酰胺 合成系统中形成凝胶之前的时间。

实施方案23可以包括，或者可以任选地与实施方案1-22中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述聚酰胺合成系统由直链的二羧酸和直链的二胺或由来自直链的二羧酸和直链的二胺的低聚物合成聚酰胺。

实施方案24可以包括，或者可以任选地与实施方案1-35中的一个或任意组合的主题组合，以包括主题(如装置、器件、方法，或进行动作的一种或多种手段)，如可以包括用于监控聚酰胺产物的制造中凝胶形成的系统。所述的系统可以包括聚合反应器，所述聚合反应器配置为使一种或多种原材料反应以形成聚酰胺，所述聚合反应器下游的后段系统，所述后段系统配置为增加所述聚酰胺的分子量以形成所述聚酰胺产物，以及凝胶时间控制单元，所述凝胶时间控制单元可操作连接至所述后段系统，并且配置为当将所述后段系统从第一运行模式转化为第二运行模式时，对于所述后段系统估计凝胶时间，其中凝胶时间基于至少与所述后段中的所述聚酰胺的温度，以及所述温度超过阈值温度的时间相关的参数。

实施方案25可以包括，或者可以任选地与实施方案1-24中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述凝胶时间控制单元包括连接至存储器的处理器，其中所述处理器配置为执行储存在所述存储器中的指令。

实施方案26可以包括，或者可以任选地与实施方案1-25中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述凝胶时间控制单元包括图形界面，所述图形界面配置为显示所述凝胶时间。

实施方案27可以包括，或者可以任选地与实施方案1-26中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述凝胶时间控制单元包括警报器，所述警报器配置为当所述凝胶时间值低于阈值时激活。

实施方案28可以包括，或者可以任选地与实施方案1-27中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，在所述聚合反应器上游定位的预加热器和蒸发器。

实施方案29可以包括，或者可以任选地与实施方案1-28中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述聚合反应器包括出口阀， 所述出口阀配置为当所述后段系统在所述第二运行模式下时关闭。

实施方案30可以包括，或者可以任选地与实施方案1-29中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述聚合反应器包括挡板反应器。

实施方案31可以包括，或者可以任选地与实施方案1-30中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述聚合反应器连接至入口管线，所述入口管线连接至在所述聚合反应器上游定位的蒸发器，其中所述入口管线包括进水口。

实施方案32可以包括，或者可以任选地与实施方案1-31中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述第一运行模式是激活模式，并且所述第二运行模式是空闲模式。

实施方案33可以包括，或者可以任选地与实施方案1-32中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中当所述后段系统在所述第二运行模式下时，所述聚酰胺具有小于每秒1升的流速。

实施方案34可以包括，或者可以任选地与实施方案1-33中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述后段系统包括：闪蒸器，所述闪蒸器定位在所述聚合反应器下游，其中离开所述闪蒸器的所述聚酰胺具有约1重量％的水百分数；后缩聚器，所述后缩聚器定位在所述闪蒸器的下游，其中离开所述后缩聚器的所述聚酰胺具有约0.1重量％的水百分数；以及传递管线，所述传递管线定位在所述后缩聚器的下游，以将所述聚酰胺产物从所述后缩聚器传递至挤出机，所述挤出机配置为挤出所述聚酰胺产物以形成一个或多个聚酰胺线料。

实施方案35可以包括，或者可以任选地与实施方案1-34中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述后段系统包括：闪蒸器进料泵，所述闪蒸器进料泵连接至所述闪蒸器；后缩聚器泵，所述后缩聚器泵连接至所述后缩聚器；以及传递管线泵，所述传递管线泵连接至所述传递管线。

实施方案36可以包括，或者可以任选地与实施方案1-35中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述闪蒸器包括闪蒸器温度传感器，所示闪蒸器温度传感器可操作连接至所述凝胶时间控制单元。

实施方案37可以包括，或者可以任选地与实施方案1-36中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述后缩聚器包括后缩聚器温度传感器，所示后缩聚器温度传感器可操作连接至所述凝胶时间控制单元。

实施方案38可以包括，或者可以任选地与实施方案1-37中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述传递管线包括传递管线温度传感器，所示传递管线温度传感器可操作连接至所述凝胶时间控制单元。

实施方案39可以包括，或者可以任选地与实施方案1-38中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述聚合反应器配置为接收所述一种或多种原材料，所述一种或多种原材料包括直链二羧酸和直链二胺或由直链二羧酸和直链二胺形成的低聚物。

实施方案40可以包括，或者可以任选地与实施方案1-39中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，其中所述聚合反应器配置为接收所述一种或多种原材料，所述一种或多种原材料包括己二酸和六亚甲基二胺的混合物或由己二酸和六亚甲基二胺的混合物形成的低聚物。

实施方案41可以包括，或者可以任选地与实施方案1-40中的一个或任意组合的主题组合，以任选地包括，聚合一种或多种单体包括将一种或多种单体转化为第一聚酰胺。

实施方案42可以包括，或者可以任选地与实施方案1-35中的一个或任意组合的主题组合，以包括主题(如装置、器件、方法，或进行动作的一种或多种手段)，如监控聚酰胺合成系统中凝胶形成的方法。所述的方法包括将包括一种或多种原材料的第一批次进料至反应器，激活凝胶控制单元，所述凝胶控制单元配置为产生第一单一批次凝胶数和连续批次凝胶数，其中所述第一单一批次凝胶数和所述连续批次凝胶数至少基于所述反应器的温度高于阈值温度的时间，在所述反应器中将所述一种或多种原材料转化为第一聚酰胺产物，从所述反应器传递所述第一聚酰胺产物，将包含所述一种或多种原材料的第二批次进料至所述反应器，并且激活所述凝胶控制单元，所述凝胶控制单元配置为产生第二单一批次凝胶数并更新所述连续批次凝胶数。

Claims (19)

1.一种监控聚酰胺合成系统中凝胶形成的方法，所述方法包括：

将部分地聚合的聚酰胺混合物引导通过闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵；

将所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵从第一运行模式转换至第二运行模式；

将凝胶时间控制单元激活，所述凝胶时间控制单元配置为对于闪蒸器、后缩聚器和传递管线中的至少一个估计凝胶时间，其中所述凝胶时间基于至少与所述闪蒸器、所述后缩聚器和所述传递管线的至少一个中的部分地聚合的聚酰胺混合物的温度，以及所述温度超过阈值温度的时间相关的参数；和

将所述聚酰胺合成系统的反应器从第一反应器运行模式转换至第二反应器运行模式，

其中

所述第一运行模式和所述第一反应器运行模式是激活模式，并且所述第二运行模式和所述第二反应器运行模式是空闲模式，

在所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵中至少一个的上游设置传感器，并且

所述凝胶时间控制单元包括：处理器，其配置为执行指令以执行用于估计凝胶时间的算法；存储器，其对于与凝胶时间相关的指令和数据提供储存；和界面，所述传感器、所述存储器和所述界面与所述处理器连通，并且

其中所述算法包括：

通过公式I计算在特定温度的凝胶时间(以小时计)：

(公式I)

其中T是由所述传感器测量的聚酰胺的温度(℃)，或者通过公式II计算：

(公式II)

<mrow> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>43651.11</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mn>12.4469</mn> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mi> </mi> <mi>P</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <mn>188.46</mn> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中T是热传递介质以摄氏度计的测量温度，并且P是热传递介质的以磅/平方英寸绝对压力计的测量压力；

或者通过公式III确定285℃的等价时间：

(公式III)

其中在目前温度的时间是聚酰胺在目前的温度以小时计的时间，在目前温度的凝胶时间是使用公式I的基于目前温度的以小时计的凝胶时间，并且在285℃的凝胶时间是19小时；

或者通过公式(IV)确定凝胶时间：

(公式IV)

其中在目前温度的时间是聚酰胺在目前的温度的时间，在目前温度的凝胶时间是使用公式I的基于目前的温度的以小时计的凝胶时间，并且19是在285℃的凝胶时间。

2.权利要求1所述的方法，其中所述界面包括图形界面，所述方法还包括经由所述图形界面显示所述凝胶时间。

3.权利要求1所述的方法，所述方法还包括将至少一个凝胶时间值与阈值比较。

4.权利要求3所述的方法，所述方法还包括，基于所述比较产生警报。

5.权利要求1所述的方法，其中所述凝胶时间控制单元确定闪蒸器凝胶时间、后缩聚器凝胶时间和传递管线凝胶时间。

6.权利要求5所述的方法，其中所述闪蒸器凝胶时间至少基于在所述闪蒸器处热传递介质的温度而确定。

7.权利要求5所述的方法，其中所述传递管线凝胶时间至少基于在所述传递管线处热传递介质的温度而确定。

8.权利要求5所述的方法，其中所述后缩聚器凝胶时间至少基于在所述后缩聚器处热传递介质的温度。

9.权利要求5所述的方法，所述方法还包括：

在所述凝胶时间控制单元处接收所述闪蒸器、所述后缩聚器和所述传递管线中的至少一个的热传递介质的至少一个参数；和

响应接收的所述至少一个参数，更新所述闪蒸器凝胶时间、所述后缩聚器凝胶时间和所述传递管线凝胶时间中相应的一个。

10.权利要求1所述的方法，其中将所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵从所述第一运行模式转换至所述第二运行模式包括：将所述部分地聚合的聚酰胺混合物通过所述闪蒸器进料泵、所述后缩聚器泵和所述传递管线泵的流速减小至小于每分钟1升。

11.权利要求1所述的方法，其中将所述反应器从所述第一反应器运行模式转换至所述第二反应器运行模式包括关闭所述反应器的出口阀。

12.权利要求11所述的方法，其中将所述反应器从所述第一反应器运行模式转换至所述第二反应器运行模式包括将所述部分地聚合的聚酰胺混合物的输出流从所述反应器引导至储器。

13.权利要求1所述的方法，其中所述反应器是挡板反应器，并且将所述反应器从所述第一反应器运行模式转换至所述第二反应器运行模式包括降低所述反应器内的所述部分地聚合的聚酰胺混合物的浓度。

14.权利要求13所述的方法，其中降低所述部分地聚合的聚酰胺混合物的浓度包括：

将脱矿质水引入至所述反应器中。

15.权利要求1所述的方法，还包括：在将所述闪蒸器进料泵、所述传递管线泵和所述后缩聚器泵从所述第一运行模式转换为所述第二运行模式之前，检测事件，其中所述检测事件包括检测以下各项中的至少一个：闪蒸器进料泵故障、后缩聚器泵故障、传递管线泵故障、断电，以及它们的组合。

16.权利要求1所述的方法，还包括：在所述凝胶时间流逝之前，将所述闪蒸器进料泵、所述传递管线泵和所述后缩聚器泵从所述第二运行模式转换至所述第一运行模式。

17.权利要求1所述的方法，还包括：当所述凝胶时间流逝时，将所述闪蒸器、所述后缩聚器和所述传递管线烧尽，其中所述烧尽是指施加热以热解设备内凝胶的材料的工艺。

18.一种用于监控聚酰胺产物的制造中凝胶形成的设备，所述设备包括：

聚合反应器，所述聚合反应器配置为使一种或多种原材料反应以形成聚酰胺；

所述聚合反应器下游的后段系统，所述后段系统配置为增加所述聚酰胺的分子量以形成所述聚酰胺产物，其中所述后段是指包括高压釜，或闪蒸器和后缩聚器中的至少一个的设备；

传感器，所述传感器设置在闪蒸器进料泵、后缩聚器泵和传递管线泵中至少一个的上游；和

凝胶时间控制单元，所述凝胶时间控制单元可操作连接至所述传感器，并且配置为当将所述后段系统从第一运行模式转化为第二运行模式时，对于所述后段系统估计凝胶时间，其中所述凝胶时间基于至少与所述后段中的所述聚酰胺的温度，以及所述温度超过阈值温度的时间相关的参数，

其中

所述第一运行模式是激活模式，并且所述第二运行模式是空闲模式；

所述凝胶时间控制单元包括：处理器，其配置为执行指令以执行用于估计凝胶时间的算法；存储器，其对于与凝胶时间相关的指令和数据提供储存；和界面，所述传感器、所述存储器和所述界面与所述处理器连通；并且

其中所述算法包括：

通过公式I计算在特定温度的凝胶时间(以小时计)：

(公式I)

其中T是由所述传感器测量的聚酰胺的温度(℃)，或者通过公式II计算：

(公式II)

<mrow> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>43651.11</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mn>12.4469</mn> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mi> </mi> <mi>P</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <mn>188.46</mn> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中T是热传递介质以摄氏度计的测量温度，并且P是热传递介质的以磅/平方英寸绝对压力计的测量压力；

或者通过公式III确定285℃的等价时间：

(公式III)

其中在目前温度的时间是聚酰胺在目前的温度以小时计的时间，在目前温度的凝胶时间是使用公式I的基于目前温度的以小时计的凝胶时间，并且在285℃的凝胶时间是19小时；

或者通过公式(IV)确定凝胶时间：

(公式IV)

其中在目前温度的时间是聚酰胺在目前的温度的时间，在目前温度的凝胶时间是使用公式I的基于目前的温度的以小时计的凝胶时间，并且19是在285℃的凝胶时间。

19.一种监控聚酰胺合成系统中凝胶形成的方法，所述方法包括：

将包括一种或多种原材料的第一批次进料至反应器；

激活凝胶控制单元，所述凝胶控制单元配置为产生第一单一批次凝胶数和连续批次凝胶数，其中所述第一单一批次凝胶数和所述连续批次凝胶数至少基于所述反应器的温度高于阈值温度的时间；

在所述反应器中将所述一种或多种原材料转化为第一聚酰胺产物；

从所述反应器传递所述第一聚酰胺产物；

将包含所述一种或多种原材料的第二批次进料至所述反应器；和

激活所述凝胶控制单元，所述凝胶控制单元配置为产生第二单一批次凝胶数并更新所述连续批次凝胶数，

其中所述凝胶控制单元经由传感器连接至所述反应器，并且

所述凝胶控制单元包括处理器、存储器、界面和通知，所述存储器、界面、所述通知和所述传感器与处理器连通，并且所述处理器至少基于所述反应器的温度高于阈值温度的时间估计单一批次凝胶数和连续批次凝胶数。