CN104387580A - 一种提高聚合转化率的尼龙6切片生产方法 - Google Patents

Abstract

一种提高聚合转化率的尼龙6切片生产方法，包括如下步骤：原料熔融与贮存、添加剂配制、前聚合、后聚合、铸带切粒、多级萃取、连续干燥、切片输送、计量包装。本发明的有益效果：本发明采用两段聚合工艺，即加压前聚与常压后聚，并利用不同传热传质对聚合塔进行分段供热，同时运用闪蒸技术以满足不同反应阶段对反应条件的不同要求，从而成功将己内酰胺聚合转化率从现有的90%提高到92%以上。提高了原料利用率，减轻了萃取与回收工段的压力，降低了产品成本，提高了经济效益。

Description

一种提高聚合转化率的尼龙6切片生产方法

技术领域

本发明涉及纺丝技术领域，具体来说是涉及一种显著提高聚合转化率的尼龙6切片生产方法。

背景技术

尼龙6于1943年即投入工业生产，并由于其良好的物理性能与纺织性能而得到快速发展。尼龙6由己内酰胺开环聚合而成，其聚合根据所用开环剂的不同，可分为两种：一种是用碱类物质作开环剂，称之为碱法聚合；另一种主要是以水作为开环剂，称之为水解聚合。纺丝用尼龙6切片的生产普遍采用水解聚合。

己内酰胺的水解聚合过程包括引发加成、链的生长、链平衡三个阶段。引发加成阶段，首先己内酰胺被水解成ω-氨基己酸，而后，己内酰胺分子相继联接到ω-氨基酸分子上去，成为有一定长度的较短的分子链；链的生长阶段，上阶段所形成的短链分子之间通过缩聚反应而形成长链分子；平衡阶段，主要是链交换反应，各种不同长度的长链分子上的酰胺键受到端羧基和端氨基的作用，进行着酸解和氨解，使分子量重新分布。

目前的尼龙6聚合工艺中聚合转化率非常低，不适应企业大规模生产使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种显著提高聚合转化率的尼龙6切片生产方法。

本发明所述的一种提高聚合转化率的尼龙6切片生产方法，包括如下步骤：

（1）、原料熔融与贮存：所购固体己内酰胺原料经过粉碎后加入卧式熔融釜，在釜中被低压蒸汽加热至熔融，经过滤后送入熔融己内酰胺贮槽；所购液体己内酰胺原料用槽车运至厂内经己内酰胺卸料泵送入液态己内酰胺贮槽，经精过滤后送入单体高位槽供聚合用；

（2）、添加剂配制

消光剂配制：采用二氧化钛悬浮液为消光剂，其配制分两次配料：第一次配料，将粗二氧化钛高位贮罐中的悬浮液、二氧化钛、己内酰胺水溶液、分散剂加入到二氧化钛配料罐中，通过高剪切泵和高剪切搅拌器将其混合均匀后送入二氧化钛配料贮罐。第二次配料，将二氧化钛、己内酰胺水溶液、分散剂加入到二氧化钛配料罐中，通过高剪切泵和高剪切搅拌器将其混合均匀后送入二氧化钛配料贮罐。两次所配制物料在二氧化钛配料贮罐中通过高剪切搅拌器混合均匀，同时加入己内酰胺水溶液进行稀释；二氧化钛配料贮罐中的悬浮液经二氧化钛输送泵送入离心机，分散相粒度达工艺要求且分散良好的悬浮液从离心机的顶部溢流到二氧化钛调配罐；离心机中分离出来的粗二氧化钛，使用己内酰胺水溶液冲洗至粗二氧化钛贮罐；对二氧化钛调配槽中的悬浮液进行取样分析，并通过再次加入己内酰胺水溶液使其二氧化钛质量分数达到工艺要求，最终配制完成的二氧化钛悬浮液经过滤器过滤，然后送入二氧化钛贮罐备用；粗二氧化钛经输送泵进入球磨机，经过研磨的悬浮液排入二氧化钛高位储罐供下一次悬浮液配制使用；

链终止剂配制：将对苯二甲酸、熔融己内酰胺加入到酸液混合罐，经搅拌器混合均匀并过滤后送入酸液贮罐备用；

改性剂配制：改性剂、己内酰胺水溶液加入到改性剂液混合罐，经搅拌器混合均匀并过滤后送入改性液贮罐备用；

（3）、前聚合：由己内酰胺进料泵送来的己内酰胺溶液，进入己内酰胺预热器，被后聚中部列管出来的导热油加热到200-230℃，随后进入加压前聚合器中；前聚合器上部主要进行开环反应，开环反应所需热量，由联苯蒸发器的气相联苯提供；前聚合器下部进行加聚反应，反应所需热量由导热油提供；前聚合反应器顶部设有一填料塔，前聚合器顶排出的含己内酰胺的水蒸汽在塔内分馏，大部分己内酰胺回流到前聚合器，塔顶排出的含微量己内酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝后，一部分作回流，一部分经冷凝水接收罐排入回收系统；

（4）、后聚合：前聚合物料经前聚出料泵送入后聚合器顶部的闪蒸包脱去部分水后进入后聚合器，水分的脱除有利于缩合反应向正方向移动；后聚合器为常压，后聚合器上部用气相联苯加热，中、下部用导热油保温；后聚合器塔顶蒸发物经填料塔后，大部分己内酰胺单体回流到后聚合器，未回流的含微量己内酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝，冷凝液经冷凝水冷凝水接收罐排入回收系统； 

（5）、铸带切粒：达到了工艺要求分子量的聚合物熔体，经出料齿轮泵送至铸带头进行铸带，聚合物熔体经铸带板成细条状压出，在水下切粒机的冷却槽上被连续喷入的冷却水冷却、固化成形，最后在切粒机上被切成一定规格的切片；切片在脱水机中脱除大量表面水并经振动筛分离掉不合格的切片后，落入预萃取罐；

 （6）、多级萃取：切片从振动筛落入预萃取罐，切片在预萃取罐中进行预萃取后经旋转闭锁出料机定量出料，然后由水切片输送泵送至萃取塔顶进入萃取塔；在萃取塔内切片和热的脱盐水逆流接触进行萃取，切片在萃取塔中停留足够的时间后，切片中可萃取物含量由原来的10%左右降到0.6%以下；合格的切片经塔底的旋转闭锁出料机控制定量连续出料，再由水切片输送泵送至切片干燥工段；

（7）、连续干燥：从萃取工段来的切片和输送水进入脱水机，切片经脱水后进入干燥塔；干燥用的热氮气分两路从塔底部和中部进干燥塔，中部进入的氮气主要用于除去切片表面水份，并加热切片，下部进入的热氮气则可脱去切片内部残余的水份，因而使分子量略有提高；切片在干燥塔停留足够时间，出干燥塔时切片含水在0.05%以下，干燥好的切片经回转出料机定量连续送到切片冷却料仓，经冷氮气冷却到规定温度后，切片经气流输送装置送往切片料仓；

干燥用氮气从干燥塔顶出来，经第一循环风机加压后，一部分氮气经氮气加热器被蒸汽加热到需要的温度，从中部进入干燥塔，另一部分氮气进入氮气换热器与从喷淋冷却塔出来的氮气换热后，从喷淋冷却塔下部入塔，在塔内与喷淋水逆流接触，氮气被冷却、洗涤后从塔顶出来，经氮气换热器换热，进入第二循环风机增压后进入氮气脱氧器、氮气加热器被蒸汽加热到需要温度后，从下部进入干燥塔循环使用；

（8）、切片输送：设在切片冷却料仓下的脉冲输送罐可以用来将切片输送到切片包装料仓；

（9）、计量包装：切片靠重力落入包装机定量装袋出厂。

本发明的有益效果：本发明采用两段聚合工艺，即加压前聚与常压后聚，并利用不同传热传质对聚合塔进行分段供热，同时运用闪蒸技术以满足不同反应阶段对反应条件的不同要求，从而成功将己内酰胺聚合转化率从现有的90%提高到92%以上。提高了原料利用率，减轻了萃取与回收工段的压力，降低了产品成本，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面的实施例可更详细地说明本发明，但不以任何形式限制本发明。

实施例1，工艺流程如图1所示：

(1) 原料熔融与贮存

所购固体己内酰胺原料经过11M01粉碎后加入卧式熔融釜11V01，在釜中被低压蒸汽加热至熔融，经11F01过滤后送入熔融己内酰胺贮槽11V03；所购液体己内酰胺原料用槽车运至厂内经己内酰胺卸料泵01P05送入液态己内酰胺贮槽01V07。二者按一定比例复配，经11F03精过滤后送入单体高位槽12V01供聚合用。

(2) 添加剂配制

消光剂配制：

本发明采用二氧化钛悬浮液为消光剂，其配制分两次配料：第一次配料，将粗二氧化钛高位贮罐01V17中的悬浮液、二氧化钛、己内酰胺水溶液、分散剂加入到二氧化钛配料罐01V11中，通过高剪切泵和高剪切搅拌器将其混合均匀后送入二氧化钛配料贮罐01V12。第二次配料，将二氧化钛、己内酰胺水溶液、分散剂加入到二氧化钛配料罐01V11中，通过高剪切泵和高剪切搅拌器将其混合均匀后送入二氧化钛配料贮罐01V12。两次所配制物料在二氧化钛配料贮罐01V12中通过高剪切搅拌器混合均匀，同时加入己内酰胺水溶液进行稀释；二氧化钛配料贮罐01V12中的悬浮液经二氧化钛输送泵01P11送入离心机01M13，分散相粒度达工艺要求且分散良好的悬浮液从离心机01M13的顶部溢流到二氧化钛调配罐01V14；离心机中分离出来的粗二氧化钛，使用己内酰胺水溶液冲洗至粗二氧化钛贮罐01V13；对二氧化钛调配槽01V14中的悬浮液进行取样分析，并通过再次加入己内酰胺水溶液使其二氧化钛质量分数达到工艺要求，最终配制完成的二氧化钛悬浮液经过滤器过滤，然后送入二氧化钛贮罐01V15备用；粗二氧化钛经输送泵进入球磨机01M14，经过研磨的悬浮液排入二氧化钛高位储罐01V17供下一次悬浮液配制使用。

链终止剂配制：

将对苯二甲酸、熔融己内酰胺加入到酸液混合罐01V12，经搅拌器01A12混合均匀并过滤后送入酸液贮罐01V22备用。

改性剂配制：

改性剂、己内酰胺水溶液加入到改性剂液混合罐01V31，经搅拌器01A31混合均匀并过滤后送入改性液贮罐备用01A32。

(3) 前聚合

由己内酰胺进料泵12P01送来的己内酰胺溶液，进入己内酰胺预热器12E01，被后聚中部列管出来的导热油加热到200-230℃，随后进入加压前聚合器12R01中。前聚合器上部主要进行开环反应，开环反应所需热量，由联苯蒸发器12E03的气相联苯提供。前聚合器下部进行加聚反应，反应所需热量由导热油提供。前聚合反应器顶部设有一填料塔12T01，前聚合器顶排出的含己内酰胺的水蒸汽在塔内分馏，大部分己内酰胺回流到前聚合器，塔顶排出的含微量己内酰胺的水蒸汽在冷凝器12E02冷凝后，一部分作回流，一部分经冷凝水接收罐12V03排入回收系统。

(4) 后聚合

前聚合物料经前聚出料泵12P02送入后聚合器顶部的闪蒸包脱去部分水后进入后聚合器12R02，水分的脱除有利于缩合反应向正方向移动。后聚合器为常压，后聚合器上部用气相联苯加热，中、下部用导热油保温。后聚合器塔顶蒸发物经填料塔12T02后，大部分己内酰胺单体回流到后聚合器12R02，未回流的含微量己内酰胺的水蒸汽在冷凝器12E05冷凝，冷凝液经冷凝水冷凝水接收罐12V06排入回收系统。

(5) 铸带切粒

达到了工艺要求分子量的聚合物熔体，经出料齿轮泵12P06送至铸带头进行铸带，聚合物熔体经铸带板成细条状压出，在水下切粒机13M01的冷却槽上被连续喷入的冷却水冷却、固化成形，最后在切粒机上被切成一定规格的切片。切片在脱水机中脱除大量表面水并经振动筛分离掉不合格的切片后，落入预萃取罐。

(6) 多级萃取

切片从振动筛落入预萃取罐13V11，切片在预萃取罐中进行预萃取后经旋转闭锁出料13Q11机定量出料，然后由水切片输送泵13P11送至萃取塔顶进入萃取塔13T11。在萃取塔内切片和热的脱盐水逆流接触进行萃取，切片在萃取塔中停留足够的时间后，切片中可萃取物含量由原来的10%左右降到0.6%以下。合格的切片经塔底的旋转闭锁出料机13Q12控制定量连续出料，再由水切片输送泵13P12送至切片干燥工段。

(7) 连续干燥

从萃取工段来的切片和输送水进入脱水机13M11，切片经脱水后进入干燥塔14T01。干燥用的热氮气分两路从塔底部和中部进干燥塔，中部进入的氮气主要用于除去切片表面水份，并加热切片，下部进入的热氮气则可脱去切片内部残余的水份，因而使分子量略有提高。切片在干燥塔停留足够时间。出干燥塔时切片含水在0.05%以下，干燥好的切片经回转出料机14Q01定量连续送到切片冷却料仓14V01，经冷氮气冷却到规定温度后，切片经气流输送装置送往切片料仓。

干燥用氮气从干燥塔顶出来，经第一循环风机14B01加压后，一部分氮气经氮气加热器14E01被蒸汽加热到需要的温度，从中部进入干燥塔，另一部分氮气进入氮气换热器14E03与从喷淋冷却塔14T02出来的氮气换热后，从喷淋冷却塔14T02下部入塔，在塔内与喷淋水逆流接触，氮气被冷却、洗涤后从塔顶出来，经氮气换热器14E03换热，进入第二循环风机14B02增压后进入氮气脱氧器14M01、氮气加热器14E02被蒸汽加热到需要温度后，从下部进入干燥塔循环使用。

(8) 切片输送

设在切片冷却料仓下的脉冲输送罐可以用来将切片输送到切片包装料仓。

(9) 计量包装

切片靠重力落入包装机定量装袋出厂。

Claims (1)

1.一种提高聚合转化率的尼龙6切片生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）、原料熔融与贮存：所购固体己内酰胺原料经过粉碎后加入卧式熔融釜，在釜中被低压蒸汽加热至熔融，经过滤后送入熔融己内酰胺贮槽；所购液体己内酰胺原料用槽车运至厂内经己内酰胺卸料泵送入液态己内酰胺贮槽，经精过滤后送入单体高位槽供聚合用；

（2）、添加剂配制

消光剂配制：采用二氧化钛悬浮液为消光剂，其配制分两次配料：第一次配料，将粗二氧化钛高位贮罐中的悬浮液、二氧化钛、己内酰胺水溶液、分散剂加入到二氧化钛配料罐中，通过高剪切泵和高剪切搅拌器将其混合均匀后送入二氧化钛配料贮罐；第二次配料，将二氧化钛、己内酰胺水溶液、分散剂加入到二氧化钛配料罐中，通过高剪切泵和高剪切搅拌器将其混合均匀后送入二氧化钛配料贮罐；两次所配制物料在二氧化钛配料贮罐中通过高剪切搅拌器混合均匀，同时加入己内酰胺水溶液进行稀释；二氧化钛配料贮罐中的悬浮液经二氧化钛输送泵送入离心机，分散相粒度达工艺要求且分散良好的悬浮液从离心机的顶部溢流到二氧化钛调配罐；离心机中分离出来的粗二氧化钛，使用己内酰胺水溶液冲洗至粗二氧化钛贮罐；对二氧化钛调配槽中的悬浮液进行取样分析，并通过再次加入己内酰胺水溶液使其二氧化钛质量分数达到工艺要求，最终配制完成的二氧化钛悬浮液经过滤器过滤，然后送入二氧化钛贮罐备用；粗二氧化钛经输送泵进入球磨机，经过研磨的悬浮液排入二氧化钛高位储罐供下一次悬浮液配制使用；

链终止剂配制：将对苯二甲酸、熔融己内酰胺加入到酸液混合罐，经搅拌器混合均匀并过滤后送入酸液贮罐备用；

改性剂配制：改性剂、己内酰胺水溶液加入到改性剂液混合罐，经搅拌器混合均匀并过滤后送入改性液贮罐备用；

（3）、前聚合：由己内酰胺进料泵送来的己内酰胺溶液，进入己内酰胺预热器，被后聚中部列管出来的导热油加热到200-230℃，随后进入加压前聚合器中；前聚合器上部主要进行开环反应，开环反应所需热量，由联苯蒸发器的气相联苯提供；前聚合器下部进行加聚反应，反应所需热量由导热油提供；前聚合反应器顶部设有一填料塔，前聚合器顶排出的含己内酰胺的水蒸汽在塔内分馏，大部分己内酰胺回流到前聚合器，塔顶排出的含微量己内酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝后，一部分作回流，一部分经冷凝水接收罐排入回收系统；

（4）、后聚合：前聚合物料经前聚出料泵送入后聚合器顶部的闪蒸包脱去部分水后进入后聚合器，水分的脱除有利于缩合反应向正方向移动；后聚合器为常压，后聚合器上部用气相联苯加热，中、下部用导热油保温；后聚合器塔顶蒸发物经填料塔后，大部分己内酰胺单体回流到后聚合器，未回流的含微量己内酰胺的水蒸汽在冷凝器冷凝，冷凝液经冷凝水冷凝水接收罐排入回收系统； 

（5）、铸带切粒：达到了工艺要求分子量的聚合物熔体，经出料齿轮泵送至铸带头进行铸带，聚合物熔体经铸带板成细条状压出，在水下切粒机的冷却槽上被连续喷入的冷却水冷却、固化成形，最后在切粒机上被切成一定规格的切片；切片在脱水机中脱除大量表面水并经振动筛分离掉不合格的切片后，落入预萃取罐；

 （6）、多级萃取：切片从振动筛落入预萃取罐，切片在预萃取罐中进行预萃取后经旋转闭锁出料机定量出料，然后由水切片输送泵送至萃取塔顶进入萃取塔；在萃取塔内切片和热的脱盐水逆流接触进行萃取，切片在萃取塔中停留足够的时间后，切片中可萃取物含量由原来的10%左右降到0.6%以下；合格的切片经塔底的旋转闭锁出料机控制定量连续出料，再由水切片输送泵送至切片干燥工段；

（7）、连续干燥：从萃取工段来的切片和输送水进入脱水机，切片经脱水后进入干燥塔；干燥用的热氮气分两路从塔底部和中部进干燥塔，中部进入的氮气主要用于除去切片表面水份，并加热切片，下部进入的热氮气则可脱去切片内部残余的水份，因而使分子量略有提高；切片在干燥塔停留足够时间，出干燥塔时切片含水在0.05%以下，干燥好的切片经回转出料机定量连续送到切片冷却料仓，经冷氮气冷却到规定温度后，切片经气流输送装置送往切片料仓；

干燥用氮气从干燥塔顶出来，经第一循环风机加压后，一部分氮气经氮气加热器被蒸汽加热到需要的温度，从中部进入干燥塔，另一部分氮气进入氮气换热器与从喷淋冷却塔出来的氮气换热后，从喷淋冷却塔下部入塔，在塔内与喷淋水逆流接触，氮气被冷却、洗涤后从塔顶出来，经氮气换热器换热，进入第二循环风机增压后进入氮气脱氧器、氮气加热器被蒸汽加热到需要温度后，从下部进入干燥塔循环使用；

（8）、切片输送：设在切片冷却料仓下的脉冲输送罐可以用来将切片输送到切片包装料仓；

（9）、计量包装：切片靠重力落入包装机定量装袋出厂。