CN205917201U - 一种尼龙切片固相增粘装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尼龙切片固相增粘装置和系统，该装置包括：湿切片输送装置、主反应器、氮气净化处理单元和增粘切片输出装置；主反应器壳体上设有进料口、出料口、氮气入口和氮气出口，进料口与湿切片输送系统连通；氮气净化处理单元，沿氮气流动方向依次设有除尘装置、除氧装置和冷冻水喷淋装置，净化后的氮气经氮气入口进入主反应器内，氮气穿过主反应器排出进入氮气净化处理单元；增粘切片输出系统与出料口连通。该系统包括湿切片输送系统、切片增粘系统、氮气净化处理单元和增粘切片输出系统。采用本实用新型提供的装置和系统能有效地除去尼龙切片和工程塑料中的水分和提高切片粘度，解决了生产流程中尼龙无法连续输送和易被氧化等问题。

Description

一种尼龙切片固相增粘装置及系统

技术领域

本实用新型涉及工程塑料和化纤固相增粘生产技术领域，特别是涉及一种尼龙切片固相增粘装置和系统。

背景技术

尼龙是一种性能优异的热塑性塑料，作为五大通用工程塑料之一，广泛应用于汽车、机械、电子电器、日用产品及化工建材等方面，也可以作为改性树脂的基础，推出耐热、电性能、阻燃、耐摩擦、抗冲击、柔软等功能型尼龙，以适应适应市场的需求和不断变化。尼龙品种繁多，有尼龙6、尼龙66、尼龙56、尼龙1010、尼龙12、尼龙612等，在工程塑料应用中，尼龙6和尼龙66占90％以上。

尼龙材料特别是尼龙6和尼龙66存在粘度低、难加工等缺点，如尼龙6切片生产工艺多采用熔融缩聚工艺，但是该工艺生产出的尼龙6切片粘度较低，远不能满足市场需求。而尼龙66比尼龙6粘度更低，因而不适合挤出成型或吹塑成型，一般只能注塑成型，这使其应用范围收到了很大的限制。

目前大多数高粘度尼龙切片采用间歇式固相增粘方式生产，质量难以得到保证，而且生产成本较高。北京三联虹普公司在CN102060992A公开一种方法中，将进行水分离后含水率为8％-15％的萃取切片送入干燥塔进行固相增粘，上段干燥塔的温度控制在130℃，下段干燥塔的温度控制在175-190℃，停留24小时。该方法由于是直接在干燥塔进行固相增粘，由于需对切片进行干燥，因此增粘幅度有限；而且其工艺温度过高，工艺控制难度大，容易出现粘塔现象。

巴斯夫欧洲公司在CN200980123231.9公开一种固相聚酰胺颗粒多级干燥和后缩合的连续方法，包括：1)在70℃至200℃的温度下，在一个连续干燥装置中进行预干燥过程，2)在120℃至210℃的颗粒温度下，在带有移动床的独立的垂直管道中进行随后的连续后缩合过程。该方法没有考虑循环氮气中己内酰胺单体的处理，将会导致氮气循环管道堵塞等问题，而且该方法没有考虑氮气除氧问题，可能导致切片发生氧化。

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种尼龙切片固相增粘装置和系统，不仅能有 效地除去尼龙切片中的水分和提高尼龙切片的粘性，而且该系统设备结构简单，解决了现有增粘装置和系统技术出现尼龙切片粘塔、输送和尼龙切片被氧化等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种尼龙切片固相增粘装置和系统，主要用于尼龙切片纺丝和工程塑料制作工艺前段的干燥或增粘工序，即除去尼龙切片或工程塑料中的水分和提高切片的特性粘度，不仅解决了生产流程中高粘度物料无法解决连续输送和易被氧化等问题，该系统设备结构简单、安全节能。

本实用新型提供一种尼龙切片固相增粘装置和系统。

一方面，本实用新型实施例提供了一种尼龙切片固相增粘装置，包括：

湿切片输送装置；

切片增粘装置，包括主反应器，所述主反应器是填充式空壳体结构，所述主反应器壳体上设有进料口、出料口、氮气入口和氮气出口，所述进料口与所述湿切片输送系统连通；

氮气净化处理单元，沿氮气流动方向依次设有除尘装置、除氧装置和冷冻水喷淋装置，净化后的氮气经所述氮气入口进入所述主反应器内，所述氮气穿过所述主反应器从所述氮气出口排出进入所述氮气净化处理单元，所述氮气流程是一个循环系统；

增粘切片输出装置，与所述出料口连通。

可选地，所述进料口与所述氮气出口设置在所述主反应器顶部壳体上，所述出料口与所述氮气入口设置在所述主反应器底部壳体上。

可选地，所述进料口处设有旋转进料阀，所述出料口处设有回转阀输送器。

可选地，所述湿切片输送装置包括湿切片筛选装置、湿切片第一级输送装置和湿切片第二级输送装置。

可选地，所述切片增粘装置与所述湿切片输送装置之间设置有氮气置换脱氧装置，所述切片增粘装置与所述氮气置换脱氧装置之间设有缓冲料仓。

可选地，增粘切片经所述回转阀输送器输送至螺杆挤压机上方的料仓内，所述回转阀输送器与所述螺杆挤压机上方的料仓之间依次设有增粘切片干燥装置和冷却装置。

可选地，所述除氧装置与所述冷冻水喷淋装置之间设有节能装置，所述节能装置与所述冷冻水喷淋装置之间设有自动补加氮气装置。

可选地，所述氮气净化处理单元与所述氮气入口连接的通道设置有高精度氧含量分析仪，所述高精度氧含量分析仪与所述氮气入口之间设置有氮气加热装置，所述氮气加热装置与所述氮气入口之间设有监测氮气的流量计。

可选地，所述尼龙切片固相增粘装置还包括DSC控制系统，用于控制尼龙切片经湿切片输送装置进入切片增粘装置，切片增粘后由增粘切片输出系统运输至螺杆挤压机上方的料仓内。

另一方面，本实用新型还提供了一种尼龙固相增粘系统，包括：本实用新型提供的任意所述尼龙固相增粘装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：

本实用新型提供的技术方案，该固相增粘装置的主反应器是逆流柱状反应器，氮气气流采用了独特的设计，加热后的氮气气流从主反应器底部进入，形成稳定的活塞流，并与尼龙切片能进行均匀的热接触且高效率的逆向流动，设置的尼龙切片在主反应器内不存在滞留时间偏差，不发生尼龙切片和加热后的氮气气流的短路流动，充分保证了尼龙切片在主反应器内有一个极优的运动状态和停留时间，保证了尼龙切片的增粘效果。

在尼龙切片增粘前，首先对系统进行氮气置换脱氧，而且在主反应器内设置了除氧装置和高精度氧含量分析仪，严格监控主反应器内氧气含量，从而保证尼龙切片在主反应器内增粘过程是在氮气环境，防止了尼龙切片在增粘过程被氧化现象发生，且该系统设有自动补加氮气装置，自动补加系统氮气以维持系统压力恒定；本实用新型结构简单，安全系数高，环境污染少，设计的节能装置使系统达到节约能源效果，而且氮气流程是一个循环系统，只需补充少量的新鲜氮气，氮气损耗少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型尼龙切片固相增粘装置的可选结构示意图。

附图标记说明：

1-湿切片筛选系统；2-湿切片第一级输送系统；3-湿切片第二级输送系统；4-氮气置换脱氧装置；5-缓冲料仓；6-主反应器；7-除尘装置；8-节能装置；9-除氧装置；10-自动补加氮气装置；11-冷冻水喷淋装置；12-增粘切片输出系统

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供一种尼龙切片固相增粘装置和系统，其至少包括：

所述湿切片输送装置，包括湿切片筛选装置、湿切片第一级输送装置、湿切片第二级输送装置，湿切片输送装置是二级输送装置，所述湿切片输送装置与进料口连通；所述切片增粘装置与所述湿切片第二级输送装置之间设置有氮气置换脱氧装置，所述切片增粘装置与所述氮气置换脱氧装置之间设有缓冲料仓。该氮气置换脱氧装置启动是在尼龙切片被增粘之前，该氮气置换脱氧启动真空泵将系统内抽至真空，然后向系统内通入惰性气体，循环上述抽真空、通惰性气体的工艺，直至将系统内的氧气除完；在所述切片增粘系统之前加一个缓冲料仓为了尼龙切片不间断地加入所述切片增粘系统内，而且缓冲料仓保证了螺杆挤压机进料压力的稳定。

所述切片增粘装置，包括主反应器，所述主反应器是填充式空壳体结构，所述进料口与所述氮气出口设置在所述主反应器顶部壳体上，所述出料口与所述氮气入口设置在所述主反应器底部壳体上，进料口处设有旋转进料阀，出料口处设有回转阀输送器，所述进料口与所述湿切片输送装置连通。

所述氮气净化处理单元，沿氮气流动方向依次设有除尘装置、除氧装置和冷冻水喷淋装置，净化后的氮气经所述氮气入口进入所述主反应器内，所述氮气穿过所述主反应器从所述氮气出口排出进入所述氮气净化处理单元，所述氮气流程是一个循环系统；所述除氧装置与所述冷冻水喷淋装置之间设有节能装置，该节能装置是一种冷凝装置，对氮气气流起降温作用，进而氮气气流进入冷冻水喷淋装置达到节能效果，所述节能装置与所述冷冻水喷淋装置之间设有自动补加氮气装置，自动向系统补加氮气以维持系统压力恒定。

所述氮气净化处理单元与所述氮气入口连接的通道上高精度氧含量分析仪，所述高精度氧含量分析仪与所述氮气入口之间设置有氮气加热装置，所述氮气加热装置与所述氮气入口之间设有监测氮气的流量计。

所述增粘切片输出装置，与所述出料口连通，增粘切片经所述回转阀输送器输送至螺杆挤压机上方的料仓内，回转阀输送器与螺杆挤压机上方的料仓之间还依次设有增粘切片 干燥装置和冷却装置。

本实用新型提供的尼龙切片固相增粘装置还包括DSC控制系统，用于控制尼龙切片经湿切片输送装置进入切片增粘装置，切片增粘后由增粘切片输出系统运输至螺杆挤压机上方的料仓内。

所述DSC控制系统采用集散式数据控制系统，既由计算机系高性能可编程控制器(PLC)以及各种仪表组成。计算机与各PLC及仪表进行通讯，对PLC和仪表的运行状态和相关数据进行实时监控。设有各段工艺流程的工艺画面，连接打印后可以对有关的工艺数据和数据进行打印，并且在计算机各工艺参数的进行设定与修改、检测和不低于一个月的历史记录。

本实用新型提供的尼龙切片固相增粘系统的工艺流程：

将尼龙湿切片投入物料斗，经湿切片筛选系统设定的粒径大小(不同尼龙设定粒径大小范围不同，如尼龙66粒径大小范围：)范围筛选后，再依次由湿切片第一级输送系统、湿切片第二级输送系统输送至缓冲料仓内，在进入切片增粘系统之前，尼龙湿切片通过氮气置换脱氧装置，除去尼龙湿切片内的氧气；

除氧气后的尼龙湿切片通过切片增粘系统中主反应器顶部的旋转进料阀进入主反应器，该旋转进料阀可实现反应器标称生产能力的20～100％连续可调，说明可根据工业化生产量需求调节旋转进料阀以控制生产能力。

该主反应器是充填式反应器，尼龙湿切片在主反应器内形成柱塞流，氮气净化处理单元中净化的氮气由氮气加热装置加热至120～185℃后从主反应器底部的氮气入口进入主反应器内，与尼龙湿切片呈逆向流动，热氮气气流与尼龙湿切片能均匀热接触并形成高效率的对流，同时热氮气对尼龙湿切片进行增粘，尼龙湿切片在主反应器内停留12～30h，优选的尼龙湿切片在主反应器内停留时间为18～26h。尼龙切片的最终粘度与尼龙类型有关，如尼龙66切片的粘度由初始的2.5～2.7增粘至3.1～4.0，优选的尼龙66切片的最终粘度为3.2～3.8；尼龙6切片的粘度由初始的2.8～3.1增粘至3.5～4.4，优选的尼龙6切片的最终粘度为3.8～4.2。

增粘后的尼龙切片在回转阀输送器作用下通过主反应器底部的出料口输送至与主反应器底部依次连接的干燥装置和冷却装置，增粘后的尼龙切片变为常温，再由增粘切片输出系统10输送至螺杆挤压机上方的料仓之间，进行接下来的工艺纺丝工艺；

同时氮气气流通过设置在主反应器顶部的氮气出口，进入氮气净化处理单元，首先经过除尘装置，除尘装置是采用高精度袋式过滤器，以除去氮气气流上的粉尘，除尘后的氮 气气流进入除氧装置，除氧装置采用靶触媒为催化剂加氢进行脱氧处理，并且主反应器氮气入口处的高精度氧含量分析仪监测氮气气流中氧气含量是否在工艺条件要求的范围内(小于0.0005％)，以保证热氮气气流(120～185℃)与尼龙湿切片对流过程中不被氧化，该除去氧气的氮气气流进入节能装置，降低氮气气流的温度，经过节能装置后的氮气气流进入冷冻水喷淋装置，以除去氮气气流中的水分及低聚物，除去水分的氮气气流再经过氮气加热装置，加热至工艺条件要求的温度。所述节能装置与所述冷冻水喷淋装置之间设有自动补加氮气装置，自动向系统补加氮气以维持系统压力恒定。

实施例

本实用新型选用尼龙66湿切片作为实施例，其中尼龙66湿切片的物理性能主要有以下几点：

物料名称：聚己二酰己二胺

真密度：1.14g/ml；

粒径分布：

切片堆积密度(kg/m3)：650～680；

玻璃化转变温度：～50℃；

物料流动性：较好；

物料粘附性：无。

以尼龙66湿切片固相增粘的工艺流程简述：

步骤1、将尼龙66湿切片投入物料斗，湿切片筛选1系统筛选粒径大小为 尼龙66，尼龙66依次由湿切片第一级输送装置2、湿切片第二级输送装置3输送至缓冲料仓内，在进入切片增粘装置5之前，氮气置换脱氧装置4启动真空泵，将系统内抽至真空，然后向系统内通入惰性气体，循环上述抽真空、通惰性气体的工艺，直至将系统内的氧气除完，除去尼龙66湿切片内的氧气；

步骤2、除氧气后的尼龙66湿切片通过旋转进料阀进入主反应器6；

步骤3、尼龙66湿切片在主反应器6内形成柱塞流，氮气净化处理单元中净化的氮气由氮气加热装置加热至120～185℃后从主反应器6底部的氮气入口进入主反应器6内，与尼龙66湿切片呈逆向流动，热氮气气流与尼龙66湿切片能均匀热接触并形成高效率的对流，同时热氮气对尼龙66湿切片进行增粘，尼龙66湿切片在主反应器6内停留26h；

步骤4、增粘后的尼龙66切片通过主反应器6底部的出料口输送至与主反应器6底部依次连接的干燥装置和冷却装置，再由增粘切片输出系统12输送至螺杆挤压机上方的料仓之间，进行接下来的工艺纺丝工艺；

步骤5、氮气气流从主反应器6顶部的氮气出口排出进入氮气净化处理单元，氮气气流依次经过除尘装置7、除氧装置9、节能装置8、冷冻水喷淋装置11、高精度氧含量分析仪(显示数据小于0.0005％)、氮气加热装置(加热氮气至160～175℃)和氮气流量计(流量为4kg/cm²)，最后从主反应器6底部的氮气入口继续增粘工艺，自动补加氮气装置10自动向系统补充氮气维持系统压力恒定。

本实施例增粘后得到的尼龙66最终粘度为3.4～3.8。

Claims (10)

1.一种尼龙切片固相增粘装置，其特征在于，包括：

湿切片输送装置；

切片增粘装置，包括主反应器，所述主反应器是填充式空壳体结构，所述主反应器壳体上设有进料口、出料口、氮气入口和氮气出口，所述进料口与所述湿切片输送装置连通；

氮气净化处理单元，所述氮气净化处理单元沿氮气流动方向依次设有除尘装置、除氧装置和冷冻水喷淋装置，净化后的氮气经所述氮气入口进入所述主反应器内，所述氮气穿过所述主反应器从所述氮气出口排出进入所述氮气净化处理单元，所述氮气流程是一个循环系统；

增粘切片输出装置，与所述出料口连通。

2.根据权利要求1所述的尼龙切片固相增粘装置，其特征在于，所述进料口与所述氮气出口设置在所述主反应器顶部壳体上，所述出料口与所述氮气入口设置在所述主反应器底部壳体上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述进料口处设有旋转进料阀，所述出料口处设有回转阀输送器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述湿切片输送装置包括湿切片筛选装置、湿切片第一级输送装置和湿切片第二级输送装置。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述切片增粘装置与所述湿切片输送装置之间设置有氮气置换脱氧装置，所述切片增粘装置与所述氮气置换脱氧装置之间设有缓冲料仓。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，增粘切片经所述回转阀输送器输送至螺杆挤压机上方的料仓内，所述回转阀输送器与所述螺杆挤压机上方的料仓之间依次设有增粘切片干燥装置和冷却装置。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除氧装置与所述冷冻水喷淋装置之间设有节能装置，所述节能装置与所述冷冻水喷淋装置之间设有自动补加氮气装置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述氮气净化处理单元与所述氮气入口连接的通道设置有高精度氧含量分析仪，所述高精度氧含量分析仪与所述氮气入口之间设置有氮气加热装置，所述氮气加热装置与所述氮气入口之间设有监测氮气的流量计。

9.根据权利要求1-8所述的任一装置，其特征在于，所述尼龙切片固相增粘装置还包括DSC控制系统，用于控制尼龙切片经湿切片输送系统进入切片增粘系统，切片增粘后由增粘切片输出系统运输至螺杆挤压机上方的料仓内。

10.一种尼龙切片固相增粘系统，其特征在于，包括：至少一如权利要求1-9任一所述的尼龙切片固相增粘装置。