CN115869891A - 一种酰胺聚合的连续流反应系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酰胺聚合的连续流反应系统，系统包括依次串联的螺杆混合输送装置、连续聚合装置和脱挥装置；所述连续聚合装置包括筒体和搅拌机构，所述筒体倾斜或者竖直于地面设置，且进料口的高度低于出料口高度；所述螺杆混合输送装置包含有至少一个固体进料口和一个液体进料口，所述固体进料口在液体进料口之前设置有能够使得物料在此处形成堆积密封的螺纹原件。装置占地面积小，能保证物料反应的连续性和均匀性，也能够很好的解决高温下物料结垢的问题。

Description

一种酰胺聚合的连续流反应系统及方法

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，具体为一种酰胺聚合的连续流反应系统。

背景技术

化工技术领域常用的反应器包括管式反应器和釜式反应器，其中管式反应器通常为连续流反应器，连续流反应由于理论上所有反应物的反应时间一致，产品质量稳定性要优于非连续反应。

管道式连续流反应器由于流程长，且需要管道前的泵提供物料流动的动力，过于细长的管道会导致内部压力很大，对输送泵提出很高的要求，而较粗的管道湍流效果差，物料分散不均匀。

酰胺聚合反应是二元胺和二元酸在高温下脱水聚合生成聚酰胺的过程。现有的聚合过程一般分为两种，一种是间歇工艺，通常在反应釜中进行，一种连续化聚合工艺通常在管道反应装置中进行。间歇工艺由于其本身的缺点，存在质量波动的问题。连续工艺通常利用管道进行，为了保证足够的反应时间达到合适的分子量，管道的长度较长，占地较大。另外，管道中通常利用的是静态混合装置，随着聚合过程的进行，物料分子量的变大，容易发生结垢等问题，因此往往用于常规的尼龙聚合，较少用于高温尼龙的聚合。因为较高的熔体温度会让聚合物更容易交联结构，导致管道传热传质等问题，影响产品质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种酰胺聚合的连续流反应系统，装置占地面积小，能保证物料反应的连续性和均匀性，也能够很好的解决高温下物料结垢的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种酰胺聚合的连续流反应系统，系统包括依次串联的螺杆输送混合装置、连续聚合装置和脱挥装置；所述连续聚合装置包括筒体和搅拌机构，所述筒体倾斜或者竖直于地面设置，且进料口的高度低于出料口高度；所述搅拌机构连接筒体顶端的驱动电机，所述搅拌机构的下端靠近筒体的底部，所述搅拌机构包括至少一根搅拌轴，所述搅拌轴由转动轴和设于转动轴上的搅拌叶片组成，所述搅拌叶片为连续的螺旋叶片或者不连续的桨叶，所述搅拌叶片距筒体内壁的距离不超过搅拌叶片外径的10％；所述螺杆混合输送装置包含有至少一个固体进料口和一个液体进料口，所述固体进料口在液体进料口之前，并且固体进料口和液体进料口之间设置有能够使得物料形成堆积密封的螺纹原件。

本发明将连续聚合装置的出料口高度高于进料口，使得整体上在装置内物料是处于一个连续向上输送的过程。由于酰胺聚合反应的初期物料粘度低，这样可以利用重力使得物料自然充满筒体，需要后续的物料推动前进。由于物料向上流动，可以保证进料口的上方始终存在物料熔体，可以避免酰胺聚合反应的聚合初期挥发性较高的单体挥发损失。由于羧酸和胺的酰胺化反应速度快，平衡常数高，当物料从底部流至顶部轴密封处时，单体已经转化成聚合物或者寡聚物，挥发性低，可以保证物料酸和胺的单体比例不出现大的差异，从而保证产物能有合适的分子量。

本发明为了将二元酸和二元胺分开加入体系，螺杆混合输送装置至少包括一个固体进料口和一个液体进料口，并且固体进料口位于液体进料口之前，并且两个进料口之间设置有能够使得物料在此处形成堆积密封的螺纹原件。二元胺通常为液体原料，有更强的挥发性，为了避免二元胺加入后大量挥发损失，先将固体原料加入，并且在液体二元胺加入前，在螺杆装置中形成一个密封段，利用连续输送的物料密封住挥发性高的原料，使混合装置在二元胺加入前有一段是被混合熔体充满的，能够形成密封段，可以保证二元酸和二元胺物料配比适当。

本发明控制搅拌叶片距筒体内壁的距离不超过搅拌叶片外径的10％，可以避免物料在筒壁上大量结垢。

本发明为了快速散热，避免二元胺和二元酸混合时的温度过高，本发明采用螺杆混合输送装置作为连续流混料装置。最常用的螺杆挤出装置为双螺杆挤出装置，其他具有类似功能的螺杆输送设备也可以用于本发明。由于螺杆挤出装置突出的界面更新和分散能力，可以快速的将酸和胺中和释放的热量散去。

本发明所述脱挥装置为螺杆挤出装置。

本发明所述形成堆积密封的螺纹原件包括与物料传输方向相反的反向螺纹段，或者输送能力弱于之前输送段的弱输送螺纹段，使得物料在液体进料口之前形成堆积密封。

本文所述螺杆挤出装置优选双螺杆挤出混合装置，其他具有类似功能的螺杆装置也可以用于本发明中。

本发明所述出料口的上方设置有阻挡物料继续向上输送的阻挡件。

当出料口位于筒体侧面，出料口和筒体顶部之间存在一定的空间，这个空间可以设置阻碍物料向上输送的阻挡件。筒体的顶部可以认为是最高的挡板，下面设置的阻挡件可以减少高温物料对筒体顶端传动轴密封的影响，增加装置的使用寿命。

优选地，所述阻挡件为设置于筒体内壁的环形挡板，搅拌机构从所述环形挡板的中心穿过。出料口上方的环形挡板给物料继续向上输送增加压力，减少高温物料继续向上输送，还有利于物料在出料口堆积实现出料口上方的自动密封。

优选地，所述阻料叶片为使物料向下输送的反向螺旋叶片或反向螺旋桨叶。

因为物料向上输送的过程中聚合反应在不断进行，物料粘度不断变大，变大到一定程度时，向下输送物料的叶片或者桨叶可以使得物料倾向于从出料口流出，减少甚至避免物料直接接触筒体顶部的传动轴的密封装置。

进一步优选地，所述阻料叶片为反向螺旋叶片，反向螺旋叶片向下传料，与物料原本的行进方向相反，从而使得出料口上端产生物料堆积，形成动态密封，可以承受更大的压力，使得高温物料不直接接触筒体顶部的传动轴的密封装置。

本发明所述搅拌轴不少于两根，多根所述搅拌轴上的搅拌叶片相啮合。

为了避免物料在搅拌装置和筒壁上结垢，可以在筒体上设置特殊的结构，使得搅拌装置在转动过程中，沾在搅拌装置上的物料被刮下来，但是这样的设施会影响物料的流动。采用两根或者更多的互相啮合的搅拌装置，这样装置可以产生自清洁的作用，使得物料不会在搅拌装置上结垢。

优选地，每根所述搅拌轴的搅拌叶片距相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。避免物料在转动轴上大量结垢。

优选地，每根所述搅拌轴的反向螺旋叶片距筒体和相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。可以产生向下输送物料的效果，从而有更好的动态密封效果，同时可以避免物料在转动轴和筒体上大量结垢。

本发明所述进料口和出料口中心的高度差不少于500mm。能够保证筒体具有足够的有效体积，保证聚合反应的时间，也能够使得聚合初期的低粘度物料在重力作用下产生更大的压力，避免高温水蒸气过度膨胀，使物料发泡占据过多的有效体积。

本发明所述搅拌轴的外径为90mm-1500mm。搅拌轴外径小，则筒体的比表面积大，传热更有效率。但是同样体积下，需要更大的长径比来保证装置的有效容积。搅拌轴外径大，则筒体的比表面积小，更容易获得大的有效容积，但是会导致筒体比表面积减小，影响传热效率。综合来看，搅拌轴的外径在90mm-1500mm范围内是合理的。

本发明所述筒体与地面的倾斜角为45°-90°。

本发明还提供了酰胺聚合的连续流反应方法，将包括二元胺和二元酸的原料在螺杆混合输送装置中混合均匀，连续进入到连续聚合装置中，在连续聚合装置中聚合反应，进入到脱挥装置脱除聚合生成的水，得到酰胺聚合产品。

优选地，连续聚合装置的出料口物料熔体的粘度不小于300cP，高粘度的出口物料更能顺利的在反向螺旋叶片或桨叶的作用于产生较大压力，产生更好的密封效果。

优选地，本发明系统用于聚酰胺熔点在280℃以上的酰胺聚合反应。

优选地，本发明系统可以应用于二元酸和二元胺的缩聚反应，特别是熔点在280℃之上的聚酰胺聚合过程，优势更为明显。因为熔点高的聚酰胺需要更高的聚合温度，高温会使得聚合物更容易交联结垢。本发明装置相对于传统的静态混合管道连续流装置，可以有效的避免结垢。另外由于高温会使得聚合进程加快，装置中的物料会有更大的粘度，此时氨基和羧基更难相遇反应，酰胺聚合的效率主要由扩散控制。本发明的连续流装置能够主动搅拌，增加界面更新效率，从而增加羧基和氨基官能团相遇的几率，能够提高酰胺聚合反应的效率。

优选地，所述二元酸从螺杆混合输送装置的固体进料口投料，所述二元胺从螺杆混合输送装置的液体进料口投料。二元胺熔融为液态后再在二元酸后加入，更易于保证设备的密闭性。

本发明的有益效果是：

1、本发明将聚合反应装置倾斜或者竖直于地面设置，减小筒体的占地面积，适用于内径小的反应设备用于大规模的生产。将出料口高度设于进料口的上方，可以让后面进入反应装置的物料推动前面进入反应装置的物料缓慢向上前进，而不用担心重力作用下，前面物料前进速度太快，进料速度过慢导致的物料中断，保证了装置运行时，物料从下方的进料口能连续进入反应装置，再从上方的出料口连续移出装置。本发明在螺杆混合输送装置的固体进料口和液体进料口之间设置能够使得物料在此处形成堆积密封的螺纹原件。利用连续输送的物料密封住挥发性高的原料，使混合装置在二元胺加入前有一段是被混合熔体充满的，能够形成密封段，可以保证二元酸和二元胺物料配比适当。

2、传统的反应釜可以加装动态搅拌装置来增加物料的均匀性，但需要有传动轴从反应釜的外部进入反应釜，涉及到复杂的动态密封来保证反应装置的密闭性能，特别是进行高温和有一定压力的反应时，涉及到的动态密封对材料、加工精度均更是提出了非常高的要求，导致装置的成本大幅增加，且维护复杂，寿命缩短。本发明在搅拌轴的顶端至出料口设置有防止物料继续向上输送的阻料叶片或隔板。使物料顺利地从下方的出料口移出筒体，尽量避免物料达到动态密封处，不影响其密封性能，减少酰胺聚合过程中的高温物料对筒体顶端传动轴密封的影响，适用于压力较大，出口处又具有一定粘度的酰胺聚合反应，有利于推动物料堆积在出料口上方自动形成密封。

3、本反应系统用于酰胺聚合反应，反应开始时物料粘度低，进入装置之后，在物料向上流动的过程中逐步聚合，单体消耗，粘度增大，到达上部出料口时粘度远大于进料口粘度，有利于顶部传动轴的密封，有效减少聚合单体的损失，保证聚合产物的质量。

4、连续聚合装置设置两根以上的互相啮合的搅拌装置，这样装置可以产生自清洁的作用，进一步使得物料不会在搅拌装置上结垢。同时装置能实现主动搅拌，增加界面更新效率，提高高温酰胺聚合反应的效率。采用相互啮合的螺旋叶片或者螺旋桨叶，且距相邻转动轴的距离不超过搅拌轴半径的5％，保证了超强的剪切分散能力，可以使得物料在极短的时间内混合均匀，大幅提高生产效率。

5、本发明的连续聚合装置相对于传统的静态混合管道连续流装置，可以有效的避免结垢。另外由于高温会使得聚合进程加快，装置中的物料会有更大的粘度，本发明的连续流装置能够主动搅拌，增加界面更新效率，能够提高酰胺聚合反应的效率，加快反应的进程。减少反应时间。

6、本发明为连续流动的反应系统，较间歇式反应釜具有更好的产品质量稳定性。生产线无需传统的反应釜装置，本反应装置在送料的过程中完成聚合反应，聚合完成后直接传送物料到螺杆挤出装置中造料，无需转移物料。整个工艺过程从进料、反应到挤出造粒一气呵成，真正实现了工业树脂的连续化聚合，物料从进料到出料在聚合装置中的平均停留时间为10-90min，明显优于传统反应釜设备的10来个小时，连续化生产得到的产品均匀性更好、效率高。

7、反向螺旋叶片或桨叶的端部与筒体内侧壁间隙配合，当此处物料粘度较大时，物料堆积在此处可以完全将反应器从这里密封起来，利用物料堆积自然形成的密封，就可以巧妙解决常规反应釜复杂的动态密封的问题。控制搅拌轴的外径在90mm-15000mm，避免了管道过于细长，特别适用于出料口熔体粘度不小于300cP的聚合反应，高粘度的出口物料更能顺利的在反向螺旋叶片或桨叶的作用于产生较大压力，产生更好的密封效果。

附图说明

图1是实施例1酰胺聚合的连续流反应系统的结构示意图；

图2是实施例2酰胺聚合的连续流反应系统的结构示意图。

图3是实施例5酰胺聚合的连续流反应系统的结构示意图。

图4是实施例6酰胺聚合的连续流反应系统的结构示意图。

图5是实施例2的螺杆混合输送装置的局部剖示图。

图6是实施例3的螺杆混合输送装置的局部剖示图。

附图标记：1、筒体；2、脱挥装置；3、螺杆混合输送装置；4、搅拌轴；5、螺旋叶片；6、桨叶；7、反向螺旋叶片；8、反向螺旋桨叶；9、齿轮传动组件；10、环形挡板；11、进料口；12、出料口；13、驱动电机；31、固体进料口；32、液体进料口；33、反向螺纹段；34、弱输送螺纹段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种酰胺聚合的连续流反应系统，包括依次串联的螺杆混合输送装置3、连续聚合装置和脱挥装置2；所述连续聚合装置包括筒体1和搅拌机构，所述筒体75°倾斜于地面设置，且进料口11的高度低于出料口12高度；所述搅拌机构连接筒体1顶端的驱动电机13，所述搅拌机构的下端靠近筒体1的底部，所述搅拌机构包括两根搅拌轴4，所述搅拌轴4由转动轴和设于转动轴上的搅拌叶片组成，所述搅拌叶片距筒体1内壁的距离不超过搅拌叶片外径的10％，所述搅拌叶片为连续的螺旋叶片5。所述螺杆混合输送装置3包含有至少一个固体进料口31和一个液体进料口32，所述固体进料口31在液体进料口32之前，并且固体进料口31和液体进料口32之间设置有能够使得物料形成堆积密封的螺纹原件。

设备倾斜或者竖直于地面设置，减小筒体的占地面积，适用于内径小的反应设备用于大规模的生产。搅拌轴4的末端靠近筒体1的底部，且螺旋叶片5与内侧壁间距离短，方便在反应过程中将物料从进料口11向出料口12输送。将出料口12设于进料口的上方，可以让后面进入反应装置的物料推动前面进入反应装置的物料缓慢向上前进，而不用担心重力作用下，前面物料前进速度太快，进料速度过慢导致的物料中断，保证了装置运行时，物料从下方的进料口能连续进入反应装置，从上方侧壁的出料口连续移出装置。

装置采用两根或者以上的平行搅拌轴，使得多根轴上的螺旋叶片能够互相刮下粘在螺旋叶片和搅拌轴上的物料，减少物料在螺旋叶片和轴上析出形成固体结垢。出料口设置在筒体的上部侧壁，不会影响顶端的动态密封。

所述搅拌叶片的外径是指从转动轴中心至搅拌叶片末端的距离。

本发明的螺杆混合输送装置采用的是常规的螺杆挤出机。

实施例2

如图2所示，一种酰胺聚合的连续流反应系统，包括依次串联的螺杆混合输送装置、连续聚合装置和脱挥装置；所述连续聚合装置包括筒体和搅拌机构，所述筒体竖直于地面设置，且进料口的高度低于出料口高度；所述搅拌机构连接筒体顶端的驱动电机，所述搅拌机构的下端靠近筒体的底部，所述搅拌机构包括两根搅拌轴，所述搅拌轴由转动轴和设于转动轴上的搅拌叶片组成，所述搅拌叶片距筒体内壁的距离不超过搅拌叶片外径的10％，所述搅拌叶片为不连续的桨叶。所述螺杆混合输送装置包含有至少一个固体进料口和一个液体进料口，所述固体进料口在液体进料口之前，并且固体进料口和液体进料口之间设置有能够使得物料形成堆积密封的螺纹原件。

所述脱挥装置为螺杆挤出装置。

如图5所示，所述形成堆积密封的螺纹原件包括与物料传输方向相反的反向螺纹段33。

每根所述搅拌轴的搅拌叶片距相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

每根所述搅拌轴的反向螺旋叶片距筒体和相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

所述搅拌轴的外径为90mm。

多根所述搅拌轴4上的桨叶6相啮合。更利于多根轴上的桨叶能够互相刮下粘在桨叶和搅拌轴上的物料。

所述搅拌轴4的顶端至所述出料口12设置有使物料向下输送的反向螺旋桨叶8。电机转动时，反向螺旋桨叶同下方的螺旋桨叶一起同轴反向搅拌，使物料运行到该处时，推动物料向下方流动，阻碍物料向上方继续流动。使物料顺利地从位于阻料机构下方的出料口移出筒体，尽量避免物料达到动态密封处，不影响其密封性能。

本发明的齿轮传动组件为链轮传动，一根搅拌轴由电机驱动的主动轮带动，另一个搅拌轴由与主动轮传动链接的从动轮带动，从而实现同时转动，若主动轮和从动轮齿数相同，则为同步转动，也可设为不相同，则为不同步转动。

实施例3

一种酰胺聚合的连续流反应系统，包括依次串联的螺杆混合输送装置、连续聚合装置和脱挥装置；所述连续聚合装置包括筒体和搅拌机构，所述筒体45°倾斜于地面设置，且进料口的高度低于出料口高度；所述搅拌机构连接筒体顶端的驱动电机，所述搅拌机构的下端靠近筒体的底部，所述搅拌机构包括三根搅拌轴，所述搅拌轴由转动轴和设于转动轴上的搅拌叶片组成，所述搅拌叶片距筒体内壁的距离不超过搅拌叶片外径的10％，所述搅拌叶片为连续的螺旋叶片。所述螺杆混合输送装置包含有至少一个固体进料口和一个液体进料口，所述固体进料口在液体进料口之前，并且固体进料口和液体进料口之间设置有能够使得物料形成堆积密封的螺纹原件。

所述脱挥装置为螺杆挤出装置。

如图6所示，所述形成堆积密封的螺纹原件包括输送能力弱于之前输送段的弱输送螺纹段34。弱输送螺纹段的螺纹倾斜角小于之前的物料输送段。

每根所述搅拌轴的搅拌叶片距相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

每根所述搅拌轴的反向螺旋叶片距筒体和相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

所述搅拌轴的外径为1500mm。

所述搅拌轴4的顶端至所述出料口12设置有防止物料继续向上输送的反向螺旋叶片7，该反应装置的出料口物料熔体粘度不小于300cP。

本实施例的齿轮传动组件为常规的链轮传动组件，由多个链轮组合实现3根搅拌轴的同时转动。

实施例4

本实施例在实施例1的基础上：

所述搅拌轴的外径为600mm。

多根所述搅拌轴4上的螺旋叶片5相啮合。

所述搅拌轴4的顶端至所述出料口12设置有防止物料继续向上输送的反向螺旋叶片7。

每根所述搅拌轴的搅拌叶片距相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

每根所述搅拌轴的反向螺旋叶片距筒体和相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

该反应装置的出料口物料熔体粘度不小于300cP。

当此处物料粘度较大时，反向螺旋叶片7与筒体1内侧壁只有很小的缝隙，物料堆积在此处可以完全将反应器从这里密封起来，并且物料不会到达反应器上方的动态密封处，利用物料堆积自然形成的密封，就可以巧妙解决常规反应釜复杂的动态密封的问题。

所述进料口和出料口中心的高度差为600mm。

所述螺杆混合输送装置为同向双螺杆挤出机，螺纹原件直径为65mm，长径比为60：1，形成堆积密封的螺纹原件包括输送能力弱于之前输送段的弱输送螺纹段34，弱输送螺纹段34位于第七节筒体，固体进料口位于第一节筒体，液体进料口位于第八节筒体。

所述出料口连接同向双螺杆挤出机，螺纹原件直径为65mm，长径比为60：1，第九和第十二节筒体开排气孔抽真空。

从进料到造粒出料在聚合装置中的平均停留时间为10-90min，有效容积为200L。

实施例5

本实施例在实施例2的基础上：

如图3所示，所述搅拌轴4的顶端至所述出料口12设置有使物料向下输送的反向螺旋叶片7。

所述搅拌轴的外径为800mm。

所述反向螺旋桨叶8靠近筒体1的端部与筒体1内侧壁间隙不超过5mm，且与相邻转动轴的外侧壁间隙也不超过5mm。

每根所述搅拌轴的搅拌叶片距相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

每根所述搅拌轴的反向螺旋叶片距筒体和相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

该反应装置的出料口物料熔体粘度不小于300cP。

所述进料口和出料口中心的高度差为1200mm。

所述出料口连接螺杆造粒挤出机，从进料到造粒出料在聚合装置中的平均停留时间为10-90min。

实施例6

如图4所示，一种酰胺聚合的连续流反应系统，包括依次串联的螺杆混合输送装置、连续聚合装置和脱挥装置；所述连续聚合装置包括筒体和搅拌机构，所述筒体75°倾斜于地面设置，且进料口的高度低于出料口高度；所述搅拌机构连接筒体顶端的驱动电机，所述搅拌机构的下端靠近筒体的底部，所述搅拌机构包括一根搅拌轴，所述搅拌轴由转动轴和设于转动轴上的搅拌叶片组成，所述搅拌叶片距筒体内壁的距离不超过搅拌叶片外径的10％，所述搅拌叶片为连续的螺旋叶片。所述螺杆混合输送装置包含有至少一个固体进料口和一个液体进料口，所述固体进料口在液体进料口之前，并且固体进料口和液体进料口之间设置有能够使得物料形成堆积密封的螺纹原件。

所述阻挡件为设置于筒体内壁的环形挡板，搅拌机构从所述环形挡板的中心穿过。

所述筒体1的顶端设置有动态密封件。

当筒体内径确定后，筒体内物料的流速由进料速度决定，流速越快产量越高，但是在筒体里面的反应时间就越短，可能达不到需要的聚合度。实际生产中可根据需要通过进料速度来调节物料流速。

实施例7

本发明的酰胺聚合的连续流反应方法，将包括二元胺和二元酸的原料在螺杆混合输送装置中混合均匀，连续进入到连续聚合装置中，在连续聚合装置中聚合反应，进入到脱挥装置脱除聚合生成的水，得到酰胺聚合产品。

所述连续聚合装置的出料口物料熔体的粘度不小于300cP。

该反应系统用于聚酰胺熔点在280℃以上的酰胺聚合反应。

所述二元酸从螺杆混合输送装置的固体进料口投料，所述二元胺从螺杆混合输送装置的液体进料口投料。

本发明系统中连续聚合装置的体积小，产能5吨每天聚合装置的的有效容积小于200L，而采用聚合反应釜的有效容积在5000L以上。

实施例8

本发明的酰胺聚合的连续流反应系统用于工业树酯的聚合反应，连续聚合装置垂直于地面设置，进料口和出料口连接螺杆挤出机。从进料到造粒出料在聚合装置中的平均停留时间为10-90min。搅拌机构为两根互相啮合的搅拌桨，单桨叶片直径为300mm，单桨叶片距筒体内壁的距离不超过叶片外径的10％。连续聚合装置的进料口位于装置底部，出料口位于装置上部侧面，高度差为1500mm，出料口上方有100mm使物料向下流动的反向螺旋叶片，有效容积150L。

螺杆混合输送装置为同向双螺杆挤出机，螺纹原件直径为65mm，长径比为60：1，反向输送螺纹原件位于第七节筒体，固体进料口位于第一节筒体，液体进料口位于第八节筒体。

脱挥装置采用同向双螺杆挤出机，螺纹原件直径为65mm，长径比为60：1，第九和第十二节筒体开排气孔抽真空。

实施例9

本实施例采用实施例4的生产线，连续聚合装置的前后各一套水平的双螺杆挤出装置，且前后的双螺杆挤出装置的长径比为60：1，前面的双螺杆挤出装置的第一节筒体设置固体进料口，第八节筒体设置液体进料口，反向螺纹位于第六和第七节筒体之间。连续聚合装置的搅拌机构为两根互相啮合的搅拌桨，单桨叶片直径为600mm，长径比为1.4：1，有效容积为200升。

将己二酸、PA56树脂和占总重量0.5％的抗氧剂，0.2％的催化剂，PA56树脂占总重量25％，连续投入到双螺杆挤出装置中，控制反应温度在150-200℃之间，物料熔化后在中间段加入戊二胺，使得戊二胺和己二酸的重量比例为10.5：14.6。混合均匀后，物料送入本发明的装置中，设定聚合温度为230-290℃。物料从装置出来后，进入到双螺杆挤出装置，设有2个排气口，其中第三个排气口抽真空，连续挤出造粒，得到PA56树脂，粘度2.3，熔点为252℃，物料在聚合装置中的平均停留时间约30分钟，总产量为398kg/h。

实施例10

使用有效容积为200升的装有静态混合的管道反应器替代实施例9中本发明的连续聚合装置，在同样的条件下进行反应，保持物料停留时间为30分钟，得到PA56树脂，粘度为1.8，熔点为248℃，总产量为396kg/h。

实施例10与实施例9装置的有效容积相同，同样产量情况下，物料停留时间一致。本发明的装置由于搅拌充分，具有更高的聚合效率，粘度更大，分子量更高，熔点也更高。

实施例11

使用有效容积为200升的装有静态混合的管道反应器替代实施例9中本发明的装置，同样物料比例和温度设置，使得PA56产物的粘度也为2.3，熔点为251℃，物料在装置中平均停留时间为63分钟，总产量为188kg/h。

实施例11与实施例9相比，装置的有效容积相同，但是由于是静态混合，需要更长的聚合时间达到同样的分子量，产量降低了一半以上。

实施例12

本实施例采用实施例8的生产线，采用一套垂直的装置，前后各一套水平的双螺杆挤出装置，其中前后的双螺杆挤出装置的长径比为60：1，垂直装置的直径为300mm，连续聚合装置的搅拌机构为两根互相啮合的搅拌桨，单桨叶片直径为300mm，长径比为6：1，有效容积为150升。

将己二酸、PA66树脂和占总重量0.5％的抗氧剂，0.2％的催化剂，PA66树脂占总重量25％，连续投入到双螺杆挤出装置中，控制反应温度在150-230℃之间，物料熔化后在中间段加入戊二胺，使得戊二胺和己二酸的重量比例为10.5：14.6。混合均匀后，物料送入上述本发明的装置中，设定聚合温度为240-280℃。物料从装置出来后，进入到双螺杆挤出装置，设有2个排气口，其中第三个排气口抽真空，连续挤出造粒，得到PA56树脂，粘度2.4，熔点为266℃，物料在聚合装置中的平均停留时间约30分钟，总产量为295kg/h。

实施例13

使用有效容积为150升的装有静态混合的管道反应器替代实施例12中本发明的连续聚合装置，在同样的条件下进行反应，保持物料停留时间为30分钟，得到PA66树脂，粘度为1.7，熔点为261℃，总产量为289kg/h。

实施例14

使用有效容积为150升的装有静态混合的管道反应器替代实施例12中本发明的连续聚合装置，同样物料比例和温度设置，使得PA56产物的粘度为2.3，熔点为264℃，物料在装置中平均停留时间为59分钟，总产量为142kg/h。

实施例15

本实施例采用实施例8的生产线，采用一套垂直的连续聚合装置，前后各一套水平的双螺杆挤出装置，其中前后的双螺杆挤出装置的长径比为60：1，连续聚合装置配两根互相啮合的搅拌桨，单桨叶片直径为300mm，长径比为6：1，有效容积为150升。

将18份对苯二甲酸、22份PA66树脂和占总重量0.5％的抗氧剂，0.2％的催化剂，连续投入到双螺杆挤出装置中，控制反应温度在260-310℃之间，物料熔化后在中间段加入己二胺，使得己二胺和对苯二甲酸的摩尔比例为1.01：1。混合均匀后，物料送入本发明的装置中，设定聚合温度为280-310℃。物料从装置出来后，进入到双螺杆挤出装置，设有2个排气口，其中第三个排气口抽真空，连续挤出造粒，得到PA6T/66树脂，粘度2.2，熔点为311℃，物料在聚合装置中的平均停留时间约30分钟，总产量为288kg/h。

装置高温下连续运行100小时，产品质量无明显波动。

实施例16

使用有效容积为150升的装有静态混合的管道反应器替代实施例15中本发明的连续聚合装置，在同样的条件下进行反应，保持物料停留时间为30分钟，得到PA6T/66树脂，粘度为1.7，熔点为298℃，总产量为289kg/h。

实施例17

使用有效容积为150升的装有静态混合的管道反应器替代实施例15中本发明的连续聚合装置，在同样的条件下进行反应，保持物料停留时间为80分钟，得到PA6T/66树脂，粘度为2.1，熔点为309℃，总产量为128kg/h。

装置运行15小时后，产品质量出现大幅度波动，分子量降低，无法继续生产。装置拆开后，发现管道内部结垢严重。对于高熔点的聚酰胺，聚合温度更高，在没有搅拌的情况下，物料更容易交联结垢。

实施例18

本实施例采用实施例8的生产线，采用一套垂直的连续聚合装置，前后各一套水平的双螺杆挤出装置，其中前后的双螺杆挤出装置的长径比为60：1，连续聚合装置配两根互相啮合的搅拌桨，单桨叶片直径为300mm，长径比为6：1，有效容积为150升。

将30份对苯二甲酸、3份PA10T树脂和占总重量0.5％的抗氧剂，0.2％的催化剂，连续投入到双螺杆挤出装置中，控制反应温度在260-310℃之间，物料熔化后在中间段加入癸二胺，使得癸二胺和对苯二甲酸的摩尔比例为1.01：1。混合均匀后，物料送入本发明的装置中，设定聚合温度为280-315℃。物料从装置出来后，进入到双螺杆挤出装置，设有2个排气口，其中第三个排气口抽真空，连续挤出造粒，得到PA10T树脂，粘度2.2，熔点为309℃，物料在聚合装置中的平均停留时间约30分钟，总产量为285kg/h。

装置高温下连续运行100小时，产品质量无明显波动。

实施例19

使用有效容积为150升的装有静态混合的管道反应器替代实施例18中本发明的连续聚合装置，在同样的条件下进行反应，保持物料停留时间为30分钟，得到PA10T树脂，粘度为1.5，熔点为294℃，总产量为289kg/h。

实施例20

使用有效容积为150升的装有静态混合的管道反应器替代实施例18中本发明的连续聚合装置，在同样的条件下进行反应，保持物料停留时间为90分钟，得到PA10T树脂，粘度为2.1，熔点为309℃，总产量为108kg/h。

装置运行15小时后，产品质量出现大幅度波动，分子量降低，无法继续生产。装置拆开后，发现管道内部结垢严重。对于高熔点的聚酰胺，聚合温度更高，在没有搅拌的情况下，物料更容易交联结垢。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：系统包括依次串联的螺杆混合输送装置、连续聚合装置和脱挥装置；所述连续聚合装置包括筒体和搅拌机构，所述筒体倾斜或者竖直于地面设置，且进料口的高度低于出料口高度；所述搅拌机构连接筒体顶端的驱动电机，所述搅拌机构的下端靠近筒体的底部，所述搅拌机构包括至少一根搅拌轴，所述搅拌轴由转动轴和设于转动轴上的搅拌叶片组成，所述搅拌叶片为连续的螺旋叶片或者不连续的桨叶，所述搅拌叶片距筒体内壁的距离不超过搅拌叶片外径的10％；所述螺杆混合输送装置包含有至少一个固体进料口和一个液体进料口，所述固体进料口在液体进料口之前，并且固体进料口和液体进料口之间设置有能够使得物料形成堆积密封的螺纹原件。

2.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述脱挥装置为螺杆挤出装置。

3.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述形成堆积密封的螺纹原件包括与物料传输方向相反的反向螺纹段，或者输送能力弱于之前输送段的弱输送螺纹段。

4.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述连续聚合装置的出料口的上方设置有阻挡物料继续向上输送的阻挡件。

5.根据权利要求4所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述阻挡件为设置于筒体内壁的环形挡板，搅拌机构从所述环形挡板的中心穿过。

6.根据权利要求4所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述阻挡件为设置于转动轴上端的阻料叶片，所述阻料叶片为使物料向下输送的反向螺旋叶片或反向螺旋桨叶。

7.根据权利要求6所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述阻料叶片为反向螺旋叶片。

8.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述搅拌轴不少于两根，多根所述搅拌轴上的搅拌叶片相啮合。

9.根据权利要求8所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：每根所述搅拌轴的搅拌叶片距相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

10.根据权利要求8所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：每根所述搅拌轴的反向螺旋叶片距筒体和相邻转动轴的距离不超过搅拌叶片外径的10％。

11.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述连续聚合装置的进料口和出料口中心的高度差不少于500mm。

12.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述搅拌轴的外径为90mm-1500mm。

13.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应系统，其特征在于：所述筒体与地面的倾斜角为45-90°。

14.根据权利要求1所述酰胺聚合的连续流反应方法，其特征在于：将包括二元胺和二元酸的原料在螺杆混合输送装置中混合均匀，连续进入到连续聚合装置中，在连续聚合装置中聚合反应，进入到脱挥装置脱除聚合生成的水，得到酰胺聚合产品。

15.根据权利要求14所述酰胺聚合的连续流反应方法，其特征在于：所述连续聚合装置的出料口物料熔体的粘度不小于300cP。

16.根据权利要求14所述酰胺聚合的连续流反应方法，其特征在于：该反应系统用于聚酰胺熔点在280℃以上的酰胺聚合反应。

17.根据权利要求14所述酰胺聚合的连续流反应方法，其特征在于：所述二元酸从螺杆混合输送装置的固体进料口投料，所述二元胺从螺杆混合输送装置的液体进料口投料。

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