CN111607079A - 聚合物制造装置以及聚合物制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物制造装置以及聚合物制造方法，聚合物制造装置包括：聚合反应系统，用于对作为原材料的溶液进行聚合反应而产生聚合物；添加剂注入系统，用于对聚合反应系统所产生的聚合物注入添加剂；切粒系统，用于对已注入添加剂的聚合物进行切片而制造最终成品。根据本发明提供的聚合物制造装置，最终产品性能优良，适用于大多数连续聚合工序，具有良好的操作性。

Description

聚合物制造装置以及聚合物制造方法

技术领域

本发明涉及丝饼处理领域，尤其涉及一种聚合物制造装置以及聚合物制造方法。

背景技术

聚合反应是有机反应的一种。聚合是将一种或几种具有简单小分子的物质合并成具有大分子量的物质的化工单元过程。尼龙(Nylon)是一种人造聚合物、纤维、塑料，尼龙纤维是多种人造纤维的原材料，而硬质尼龙也被用在建筑业中。最常见的尼龙有尼龙6和尼龙66等结构。

目前，在连续性添加剂(continuity additive)的聚合技术中，添加剂都是在前端注入，这种注入方式存在一些问题。具体来说主要包括以下这些方面的不足。

首先，部分添加剂作为独立元素存在于最终聚合反应切片中，就可提高聚合反应切片的特定性能，与聚合反应过程无关。但采用前端注入，则此添加剂(多为无机化合物)将贯穿整个聚合过程，则反而会对聚合反应造成阻碍作用。

第二，部分添加剂(多为无机化合物)在盐液浓缩及后续聚合过程中，存在团聚现象，以较大颗粒存在于产品中，对最终产品性能造成不利影响。

第三，部分添加剂不参与反应，但会附着在设备表面，严重影响设备运行周期，同时由于产品中添加剂含量减少，需更大量的注入量，这就造成了添加剂的流失，对于部分较昂贵的添加剂来说，就增加了产品成本。

最后，在更换添加剂，进行聚合反应产品切换时，设备表面之前残留的添加剂仍会持续进入产品，对产品造成污染，影响产品质量。

但是，如果改为后端加入添加剂，那么又会出现以下问题：后端粘度较高，添加剂注入后会产生分散性问题。添加剂的含量对产品性能有很大影响，添加剂的添加量控制的不好又会导致产品性能的下降。

由此可见，能否基于现有技术中的不足，提供一种改进的聚合物制造装置以及聚合物制造方法，可以提升产品性能、节约成本、减轻污染，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种聚合物制造装置以及聚合物制造方法，解决了添加剂分散的可行性，设备路线可行性，工艺路线可行性问题，最终产品性能优良，适用于大多数连续聚合工序，具有良好的操作性。

为了实现上述目的，本发明的第一实施方式的技术方案如下：

聚合物制造装置，包括：

聚合反应系统，用于对作为原材料的溶液进行聚合反应而产生聚合物；

添加剂注入系统，用于对聚合反应系统所产生的聚合物注入添加剂；

切粒系统，用于对已注入添加剂的聚合物进行切片而制造最终成品。

本发明的第二实施方式的技术方案如下：

聚合物制造方法，用第一实施方式的聚合物制造装置来制造聚合物，包括以下步骤：

将挤出系统、输送泵、输送管道、注入阀升温至设定温度；

将注入阀设置在排放位，通过注入阀直接排放添加剂，使注入阀与管路不连通；

启动输送泵；

启动挤出系统；

启动供给系统。

根据本发明所提供的聚合物制造装置以及聚合物制造方法，可以提升产品性能、节约成本、减轻污染，具有相当大的经济效益。

附图说明

图1是本发明的聚合物制造装置的示意图。

图2是图1中的添加剂注入系统的示意图。

图3是本发明的聚合物制造装置的详细示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，第一实施方式的聚合物制造装置包括：聚合反应系统，用于对作为原材料的溶液进行聚合反应而产生聚合物；添加剂注入系统，用于对聚合反应系统所产生的聚合物注入添加剂；切粒系统，用于对已注入添加剂的聚合物进行切片而制造最终成品。具体来说，聚合反应系统的聚合反应的过程为：参照图3，作为原材料的溶液，例如尼龙66盐液进入蒸发器，在一定的温度及压力下，不断沸腾，去除部分水分，使盐液浓度浓缩至70～80％。然后经预热器加热，提高盐液温度，为下一步的反应做准备。尼龙66盐液在反应器中，在更高的温度及压力下，一方面进一步提高浓度至90％，另一方面尼龙66盐发生预聚反应，形成短链的小分子预聚物。然后通过闪蒸器内物料管直径的数次变大，使预聚物与水分分离，并进一步提高预聚物的温度。物料进入聚合器后，闪蒸器分离的水分及聚合物进一步缩聚排出的水分都通过聚合器排气冷凝系统及真空系统排出，通过调整聚合器真空度，可影响聚合物的缩聚反应程度，最终达到生产所需要的尼龙66聚合物粘度。已反应完成的聚合物经输送管路进入切粒系统，切成规则的尼龙66切片，最终进行成品包装。

如图2所示，添加剂注入系统包括：供给系统，用于供给添加剂；挤出系统，用于挤出添加剂；输送系统，用于输送添加剂。供给系统、挤出系统、输送系统之间通过管道连接为一个整体。其中，供给系统包括上料系统、第一失重秤5、第二失重秤51、第一添加剂供给螺杆6和第二添加剂供给螺杆61。所述的上料系统与第一失重秤5、第二失重秤51之间分别连接，第一失重秤5与第一添加剂供给螺杆6之间连接，第二失重秤51与第二添加剂供给螺杆61之间连接。第一添加剂供给螺杆6、第二添加剂供给螺杆61分别与挤出系统7的加入口连接。失重秤是一种间断给料连续出料的称重设备，由于失量控制是在料斗中进行，可达到较高的控制精度，适用于微细物料的控制配料。

上料系统包含有上料泵1、除尘器2、第一真空棒3、第二真空棒31、第一料仓4和第二料仓41，上料泵1、除尘器2之间管道连接，第一料仓4、第二料仓41分别与除尘器2之间连接。除尘器2优选为袋式除尘器，但并不限于此，也可以采用其他除尘器。

装有添加剂A的第一料仓4的侧面与第一真空棒3连接，第一料仓4的底部与第一失重秤5之间连接后再与第一添加剂供给螺杆6连接。

装有添加剂B的第二料仓41的侧面与第二真空棒31连接，第二料仓41的底部与第二失重秤51之间连接后再与第二添加剂供给螺杆61连接。

挤出系统7的一端与齿轮箱73连接，第一辅助系统71对挤出系统7进行连接，第二辅助系统72对齿轮箱73进行控制。

挤出系统7上自带加热系统，为带有电加热器的双螺杆结构。其中加热系统分7段，挤出系统7连接的第一辅助系统71是冷却水系统，它们共同构成了挤出系统的温控系统。齿轮箱73连接的第二辅助系统72是齿轮箱油循环系统。这两个辅助系统都设置有相应的循环泵。

输送系统包含有输送泵8、输送管道9、注入阀10和管路11，输送泵8与挤出系统7相对于齿轮箱73的另外一端的端部连接，注入阀10的一端与输送泵8通过输送管道9连接，另外一端与管路11之间连接。管路11例如为主物料管路。

第一料仓4的底部与第一失重秤5之间设置有第一开关阀13。

第二料仓41的底部与第二失重秤51之间设置有第二开关阀131。

供给系统还包括具备内部空间的第一料斗12、具备内部空间的第二料斗121，料斗12与第一料仓4连接，第二料斗121与第二料仓41连接。

第一真空棒3位于第一料斗12的空间内部，第二真空棒31位于第二料斗121的空间内部。

在一个具体实施过程中，在连续生产线后端加入添加剂，以尼龙66聚合为例，针对上述现有技术中的问题，采用了如下方案克服上述缺陷：

1、对于分散性问题，由于产品为尼龙66切片，在添加剂配方中须将尼龙66设定为基料，用量较大，另外一种或几种特殊添加剂根据所需要的产品特定性能选择，但此添加剂必须经过表面处理，能够在熔融状态下与尼龙66相似相容。这样特殊添加剂以熔融态形式注入管路后，就可获得很好的分散性。

2、对于添加剂的含量问题，通过失重秤进行精确计量，通过上料系统实现失重秤的连续进料。通过带有电加热器的双螺杆结构的挤出系统，将几种添加剂加热融化，熔融状态下在通过挤出机的螺旋输送，进行充分的混合，最后通过齿轮箱，将挤出系统挤出的添加剂经过加压，注入到管路中。

综上所述，根据产品的添加剂配方，结合主物料生产速度，得出添加剂的添加速度，进行合理选择失重秤、挤出系统及齿轮箱。根据添加剂的物性参数，确定挤出系统的各加热段的温度参数。通过齿轮箱的进出口压力，设置齿轮箱及挤出系统的转速。

具体实施过程中的上料系统参数如下表。

挤出系统实施过程中具体参数如下表。

输送系统实施过程中具体参数如下表。

管路的具体参数如下表。

如上所述，根据第一实施方式的聚合物制造装置，相对以往技术而言，由前端加入贯穿整个聚合过程，变为简单的后端物理分散问题，杜绝了对聚合反应造成不利影响的可能性；添加剂经过表面处理，能够很好地与主物料相似相容，很好的分散性能进一步提高产品的性能；前端设备仅进行单一的聚合反应，设备运行稳定，增加了设备的运行周期，延长了大修周期，提高了经济效益；添加剂后端加入，全部进入产品中，不存在添加剂流失的可能，相应降低了产品的成本；添加剂后端加入，杜绝了前端聚合设备污染的可能性，产品转产只用更换添加剂即可，后端的管道在物料的高速流动中，很容易清理干净，仅产生很少的过渡料，不会造成后续新产品的持续污染；不局限于尼龙66，几乎适用于大多数连续聚合工序。

本发明的第二实施方式是一种聚合物制造方法，用第一实施方式的聚合物制造装置来制造聚合物，包括以下步骤：

将挤出系统、输送泵、输送管道、注入阀升温至设定温度；

将注入阀设置在排放位，通过注入阀直接排放添加剂，使注入阀与管路不连通；

启动输送泵；

启动挤出系统；

启动供给系统。

其中，启动供给系统的步骤包括以下子步骤：

将添加剂倒入料斗中，关闭开关阀，同时启动上料泵，使上料系统中保持真空环境；

将真空棒浸入料斗的添加剂中，添加剂吸入料仓中，当达到料仓的设定料位时，上料系统自动停止；

启动失重秤，同时失重秤相对应的开关阀自动打开，添加剂进入失重秤中，达到失重秤的设定料位时，开关阀自动关闭；

启动添加剂供给螺杆，添加剂进入已运行的挤出系统后经输送系统排出，

将注入阀调至添加剂通过阀门的位置，使添加剂与管路相连通。

具体来说，将挤出系统7、输送泵8、输送管道9、注入阀10升温至设定温度；将注入阀10设置在排放位，通过注入阀10直接排放添加剂，使注入阀10与管路11不连通；启动输送泵8；启动挤出系统7；启动供给系统。启动供给系统的步骤包括：将添加剂A倒入第一料斗12中，关闭第一开关阀13，同时启动上料泵1，使上料系统中保持真空环境；将真空棒浸入第一料斗12的添加剂A中，添加剂A吸入第一料仓4中，当达到第一料仓4的设定料位时，上料系统自动停止；启动第一失重秤5，同时第一失重秤5相对应的第一开关阀13自动打开，添加剂A进入第一失重秤5中，达到第一失重秤5的设定料位时，第一开关阀13自动关闭；启动第一添加剂供给螺杆6，添加剂A进入已运行的挤出系统7后经输送系统排出，将注入阀10调至添加剂A通过阀门的位置，使添加剂A与管路11相连通。同样地，将添加剂B倒入第二料斗121中，关闭第二开关阀131，同时启动上料泵1，使上料系统中保持真空环境；将真空棒浸入第二料斗121的添加剂B中，添加剂B吸入第二料仓41中，当达到第二料仓41的设定料位时，上料系统自动停止；启动第二失重秤5，同时第二失重秤51相对应的第二开关阀131自动打开，添加剂B进入第二失重秤51中，达到第二失重秤51的设定料位时，第二开关阀131自动关闭；启动第二添加剂供给螺杆61，添加剂B进入已运行的挤出系统7后经输送系统排出，将注入阀10调至添加剂B通过阀门的位置，使添加剂B与管路11相连通。

如上所述，根据第二实施方式的聚合物制造方法，能够获得与第一实施方式的聚合物制造装置相同的技术效果，最终产品性能优良，适用于大多数连续聚合工序，具有良好的操作性。

需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种聚合物制造装置，其特征在于，包括：

聚合反应系统，用于对作为原材料的溶液进行聚合反应而产生聚合物；

添加剂注入系统，用于对聚合反应系统所产生的聚合物注入添加剂；

切粒系统，用于对已注入添加剂的聚合物进行切片而制造最终成品。

2.根据权利要求1所述的聚合物制造装置，其特征在于，

添加剂注入系统包括：

供给系统，用于供给添加剂；

挤出系统，用于挤出添加剂；

输送系统，用于输送添加剂。

3.根据权利要求1所述的聚合物制造装置，其特征在于，

聚合反应系统包括：

蒸发器，用于使溶液蒸发一部分水分；

预热器，用于对经过蒸发器处理后的溶液进行加热；

反应器，用于对经过预热器加热后的溶液进行反应而形成预聚物；

闪蒸器，用于对经过反应器处理后的溶液使预聚物与水分分离；

聚合器，用于对经过闪蒸器处理后的溶液进行反应而形成聚合物。

4.根据权利要求2所述的聚合物制造装置，其特征在于，

供给系统包括：

上料系统；

与上料系统连接的失重秤；

与失重秤连接的添加剂供给螺杆；

具有内部空间的料斗。

5.根据权利要求4所述的聚合物制造装置，其特征在于，

上料系统包括：

上料泵；

通过管道与上料泵连接的除尘器；

与除尘器连接的料仓；

与料仓连接的真空棒。

6.根据权利要求2所述的聚合物制造装置，其特征在于，

还包括齿轮箱、第一辅助系统、以及第二辅助系统，

挤出系统由第一辅助系统进行控制，

齿轮箱与挤出系统连接且由第二辅助系统进行控制。

7.根据权利要求5所述的聚合物制造装置，其特征在于，

输送系统包括：

与挤出系统连接的输送泵；

输送管道；

通过输送管道与输送泵连接的注入阀；

与注入阀连接的管路。

8.根据权利要求7所述的聚合物制造装置，其特征在于，

在料仓的底部与失重秤之间设有开关阀。

9.一种聚合物制造方法，用权利要求8所述的聚合物制造装置来制造聚合物，该聚合物制造方法的特征在于，包括以下步骤：

将挤出系统、输送泵、输送管道、注入阀升温至设定温度；

将注入阀设置在排放位，通过注入阀直接排放添加剂，使注入阀与管路不连通；

启动输送泵；

启动挤出系统；

启动供给系统。

10.根据权利要求9所述的聚合物制造方法，其特征在于，

启动供给系统的步骤包括以下子步骤：

将添加剂倒入料斗中，关闭开关阀，同时启动上料泵，使上料系统中保持真空环境；

将真空棒浸入料斗的添加剂中，添加剂吸入料仓中，当达到料仓的设定料位时，上料系统自动停止；

启动失重秤，同时失重秤相对应的开关阀自动打开，添加剂进入失重秤中，达到失重秤的设定料位时，开关阀自动关闭；

启动添加剂供给螺杆，添加剂进入已运行的挤出系统后经输送系统排出，

将注入阀调至添加剂通过阀门的位置，使添加剂与管路相连通。

Images