HU226965B1 - Continuous polyamidation process - Google Patents

Description

A következőkben leírjuk a találmány hátterét.

A jelen találmány általánosan egy dikarbonsavmonomerekből és diaminmonomerekből történő poliamideljárásra vonatkozik. Részletesebben a találmány egy olyan poliamid-előállítási eljárásra vonatkozik, amely nem igényli víz hozzáadását a reagáló anyagokhoz.

Poliamidok egy két lépéses eljárás segítségével állíthatók elő, melynek során egy dikarbonsavat és egy diamint reagáltatunk vízben, egy só létrehozása céljából, ezután a sót hevítjük a polimerizáció kiváltása céljából. Például adipinsav és hexametilén-diamin használható nejlon 6,6 előállítására. A polimerizáció során felszabadult vizet, valamint a reakcióba lépő anyagokhoz adott vizet, végül el kell távolítani a termékből, például evaporáció segítségével. Ez nagy mennyiségű energiát és többletberendezést igényel. Ezért hasznos lenne, ha a poliamidot a reagáló anyagokhoz történő víz hozzáadása nélkül lehetne előállítani, hogy a víz termékből való eltávolításának költségeit csökkentsük és azért, hogy elimináljuk a köztes (só) terméket, ezáltal egyszerűsítsük az egész eljárást.

Azonban a közvetlenül a monomerekből, víz hozzáadása nélkül, történő poliamid-előállításra irányuló próbálkozások számos nehézségbe ütköznek. A reakcióba táplált monomerek mennyiségeinek szabályozása kritikus fontosságú, mert az egyik vagy a másik fölös mennyisége hátrányosan befolyásolja a molekulatömeget és ezáltal a termék fizikai sajátságait. Meglehetősen bonyolultnak bizonyult a reakcióba lépő anyagok megkövetelt precíz mennyiségei szabályozásának biztosítása. Az ilyen közvetlen polimerizációs eljárások során fellépő egyéb problémák magukban foglalják a monomerek és/vagy a polimer termék alábbiak miatt bekövetkező degradációját: (1) hosszú időn (például több órán) keresztül történő magas hőmérsékleten tartás, (2) az olvadt állapotú monomerek oxigénnel való érintkezése, (3) a gyártóberendezések anyagában nyomokban előforduló fémszennyeződéseknek való kitettség.

Régóta szükség van egy tökéletesített, közvetlenül a monomerekből történő poliamid előállítási eljárásra.

A következőkben összefoglaljuk a találmányt.

A találmány egyik aspektusa egy poliamid-előállítási eljárás dikarbonsavmonomerből és diaminmonomerből. Az eljárás egy megvalósítása a következő lépéseket foglalja magában:

(a) az olvadt dikarbonsavmonomert és az olvadt diaminmonomert ekvimoláris mennyiségekben összekeverjük, ezáltal olvadt reakcióelegyet hozunk létre;

(b) a reakcióelegyet átáramoltatjuk legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályon, a reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban 0,01 perc és 30 perc közötti időtartam, ezáltal egy első termékáramot hozunk létre, amely poliamidból és polimerizációs vízből áll; és (c) az első terméket átáramoltatjuk legalább egy levegőztetett tartályon, ahol a polimerizációs víz eltávolításra kerül, ezáltal egy második termékáramot hozunk létre, amely poliamidból áll.

Egy másik megvalósulásban az eljárás a következő lépéseket foglalja magában:

(a) az olvadt dikarbonsavmonomert és az olvadt diaminmonomert ekvimoláris mennyiségekben összekeverjük, ezáltal egy olvadt reakcióelegyet hozunk létre; és (b) a reakcióelegyet átáramoltatjuk legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályon a környezeti nyomáshoz viszonyított 0-34,5 bar közötti nyomáson, a reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban 0,01 perc és 30 perc közötti időtartam, ezáltal egy poliamidot tartalmazó első termékáramot hozunk létre.

Az eljárás ezen megvalósulásában nincs szükség a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartály után következő második tartályra, de tetszés szerint felhasználható a polimerizációs víz eltávolítására, további reakciókhoz, vagy mindkét célra.

A jelen találmány ezen eljárása folyamatosan üzemeltethető, és nincs szükség a dikarbonsavhoz, a diaminhoz vagy a reakcióelegyhez való víz hozzáadásra. Nincs szükség keverés után további dikarbonsavmonomer vagy diaminmonomer hozzáadásra.

Az olvadt dikarbonsav a következő lépésekkel állítható elő:

az oxigént eltávolítjuk a száraz dikarbonsavból oly módon, hogy a száraz dikarbonsavat az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban vákuummal és nyomás alatti inért gázzal váltakozva kezeljük, ezáltal olyan szilárd dikarbonsav jön létre, mely csökkentett molekuláris oxigéntartalmú; és a csökkentett molekuláris oxigéntartalmú dikarbonsavat egy adott mennyiségű olvadt dikarbonsavat tartalmazó olvasztótartályba tápláljuk, miáltal a szilárd dikarbonsav megolvad és folyamatos olvadt állapotú dikarbonsaváram keletkezik.

A szilárd dikarbonsav az oxigén eltávolítására használt nyomótartályból gravitáció segítségével juttatható az olvasztótartályba. Előnyösen a gravitáció és az oxigén eltávolítására használt tartályban uralkodó inért gáz nyomásának a kombinációja juttatja az oxigéneltávolító tartályból az olvasztótartályba. Ez az elrendezés lehetővé teszi, hogy a dikarbonsavmonomer tartózkodási ideje az olvasztótartályban kevesebb legyen, mint három óra.

Az eljárás előnyben részesített megvalósulásai esetén a reakcióelegy hőmérséklete a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban 220 és 300 °C között van. Előnyösen a nyomás a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban a környezeti nyomáshoz viszonyított 0-34,5 bar között, még előnyösebben 3,5-17,3 bar között, legelőnyösebben 8,3-12,4 bar között van. A reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban előnyösen 0,01 perc és 30 perc között, még előnyösebben 0,5-30 perc, legelőnyösebben 1-5 perc között van. A legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályt elhagyó első termékáram tipikusan legalább 40 tömeg% nem polimerizált monomert, előnyösen kevesebb mint 10 tömeg% nem polimerizált monomert tartalmaz. A reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetett reakciótartályban előnyösen 1 perc és 60 perc közötti érték.

HU 226 965 Β1

A találmány egy megvalósulásában egy reaktív diamin visszanyerési rendszer használható. A legalább egy levegőztetett reakciótartály egy mellékgázáramot hoz létre, amely vízgőzből és elpárolgott diaminmonomerből áll, és a mellékgáz egy kinyerőoszlopban érintkezésbe lép az olvadt dikarbonsavmonomerrel, miáltal az elpárolgott diaminmonomernek legalább egy része reagál a dikarbonsavmonomerrel és poliamidot képez. A kinyerőoszlopból egy folyékony kiáramlás jön létre, amely poliamidból és reakcióba nem lépett olvadt dikarbonsavmonomerből áll, és a kiáramló folyadék ezt követően olvadt diaminmonomerrel keveredik össze.

A találmány egy specifikus megvalósulása egy folyamatos eljárás, melynek során nejlon 6,6 kerül előállításra adipinsavból és hexametilén-diaminból (HMD), az eljárás következőkből áll:

az oxigént a száraz adipinsavból eltávolítjuk oly módon, hogy a száraz adipinsavat az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban vákuummal és nyomás alatti inért gázzal váltakozva kezeljük, ezáltal olyan szilárd adipinsavat állítunk elő, mely csökkentett molekuláris oxigéntartalmú;

a csökkentett molekuláris oxigéntartalmú adipinsavat egy adott mennyiségű olvadt adipinsavat tartalmazó olvasztótartályba tápláljuk, miáltal a szilárd adipinsav megolvad és egy folyamatos olvadt állapotú adipinsaváramot hoz létre;

a HMD-t megolvasztjuk;

az olvadt adipinsavat és az olvadt HMD-t ekvimoláris mennyiségekben összekeverjük, ezáltal egy reakcióelegyet hozunk létre;

a reakcióelegyet átáramoltatjuk legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályon, a reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban 0,01 perc és 5 perc közötti időtartam, ezáltal egy részlegesen polimerizált nejlon 6,6 reakcióelegy jön létre;

a részlegesen polimerizált reakcióelegyet átáramoltatjuk legalább egy levegőztetett reakciótartályon, ezáltal a részlegesen polimerizált reakcióelegy tovább polimerizálódik, nejlon 6,6-ot képezve, és a polimerizációs vizet eltávolítjuk.

Ebben a specifikus megvalósulásban a nem levegőztetett reakciótartályt elhagyó részlegesen polimerizált nejlon 6,6 reakcióelegy relatív viszkozitása (RV) 0 és 3 közötti érték és a levegőztetett tartályt elhagyó nejlon 6,6 relatív viszkozitása 3 és 15 közötti. A jelen találmány szerint relatív viszkozitáson a 90%-os hangyasavval (90 tömeg% hangyasav és 10 tömeg% víz) készített 8,4 tömeg%-os poliamidoldat 25 °C hőmérsékleten (centipoise-ban) mért viszkozitásának a 90%-os hangyasav 25 °C hőmérsékleten (centipoiseban) mért viszkozitásához viszonyított arányát értjük.

A jelen találmány poliamid előállítási eljárása képes végtermékének oly módon történő létrehozására, hogy nincs szükség arra, hogy vizet adjunk a reakcióba lépő anyagokhoz, valamint a sóképzés köztes lépése nélkül. Továbbá a jelen találmány szerinti eljárás folyamatosan működtethető, és úgy, hogy az olvadt reagáló anyagok és az olvadt polimer tartózkodási ideje sokkal rövidebb a folyamat magas hőfokú részein. Ez jelentősen csökkenti a víz felhasználást, a szennyvíztermelést és a folyamat energiafelhasználását. Ez feleslegessé teszi vagy csökkenti néhány gyártási berendezés szükséges méretét, melyek az e területen alkalmazott korábbi eljárások részét képezik, mint például az evaporátoroknak, melyeket a gyártási folyamat során keletkezett víz eltávolítására használnak. Továbbá a reagáló anyagok és termékek nincsenek kitéve túl magas hőmérsékletnek.

A jelen találmány hexametilén-diamin vagy más diaminmonomerek kinyerésére és újrahasznosítására használt kinyerőoszlopra vonatkozó jellege csökkenti a diaminkibocsátást a szennyvízben és növeli a felhasznált diamin teljes átalakítását poliamidtermékké.

A jelen találmány a dikarbonsavnak, mint az adipinsav, folyamatos olvasztására vonatkozó jellege, a folyamatos olvadt dikarbonsavellátás egy praktikus és gazdaságos módszerét biztosítja a poliamid-előállításhoz vagy más felhasználásokhoz. A folyamat jó minőségű, elszíneződéstől vagy más hőkárosodástól mentes olvadt savat biztosít. A tiszta olvadt sav előállítása elősegíti a jó minőségű poliamid előállítását.

A következőkben megadjuk az ábrák rövid leírását.

Az 1. ábrán a jelen találmány szerinti poliamidgyártás folyamatábráját mutatjuk be.

A 2. ábrán a jelen találmány szerinti poliamidgyártásban felhasználható reaktív diaminvisszanyerési rendszer folyamatábrája kerül bemutatásra.

A következőkben a találmány illusztrációként szolgáló megvalósulásainak leírását adjuk meg.

A jelen találmány szerinti eljárás felhasználható különböző poliamidok előállítására dikarbonsav- és diaminmonomerekből. Az eljárás különösen hasznos a nejlon 6,6 adipinsavból és hexametilén-diaminból történő előállítására.

Az 1. ábra az eljárás egy megvalósulásának folyamatábráját mutatja be. Az olvadt hexametilén-diamint (HMD) egy 20 HMD tárolótartályból biztosítjuk. Az olvadt HMD biztosításának több módja van. Az egyik lehetőség, hogy a poliamid gyártóberendezést a HMD előállító üzem mellé telepítjük, így az olvadt HMD közvetlenül csővezetéken keresztül juthat a 20 tankba. Egy másik lehetőség, a vizes HMD-oldat biztosítása, a víz elpárologtatása és a HMD megolvasztása.

A hő tetszés szerint alkalmazható ebben a 20 tankban, például a tankot körülvevő hőátadó köpeny segítségével. A hőmérséklet ebben a tankban előnyösen 70 °C. Az olvadt HMD-t ezután egy 22 HMD mérőrendszeren szivattyúzzuk át, amely pontosan szabályozza a következő berendezésbe táplált HMD mennyiségét.

Az adipinsavellátást, tipikusan száraz kristályok formájában, egy 24 adipinsavtároló silóból biztosítjuk. Az adipinsav a silóból az oxigén zömét leválasztó 26 tankba folyik. Ebben a 26 tankban a levegőt eltávolítjuk. A levegő eltávolítása a 26 tankban előnyösen vákuum és nitrogénkiszorítás váltakozó alkalmazásával történik, szakaszos üzemmódban. A vákuum 28 vákuumpumpával hozható létre. A vákuum és a nitrogénnyo3

HU 226 965 Β1 más váltakozásának gyakorisága állítható, az oxigéneltávolítás megkívánt szintjének eléréséhez.

A 26 oxigénleválasztó tank előnyösen egy nyomótartályból áll, amelynek alsó része tölcsér alakú, az alja felé csökkenő átmérővel. Az oxigénleválasztó tank oldalai a vízszintessel legalább 70°-os szöget zárnak be, hogy elősegítsék a kifolyást a tank alján.

A molekuláris oxigéntől nagyrészt mentes adipinsavkristályok (előnyösen gravitációval, az oxigénleválasztó tankban uralkodó nitrogénnyomás segítségével) a 26 oxigénleválasztó tankból egy 30 adipinsav olvasztótartályba jutnak. A 30 olvasztótartály előnyösen egy folyamatosan kevertetett, köpennyel ellátott tartály, amely enyhe nitrogénnyomás alatt működik az adipinsav olvadáspontjánál (azaz 153 °C-nál) kissé magasabb hőmérsékleten. A tetőrészen keresztül ebbe a tartályba érkező adipinsavkristályok gyorsan megolvadnak a benne lévő olvadt adipinsav felszínén, így az eljárás folyamatosan képes az adipinsav olvasztására. A 30 olvasztótartály előnyösen egy fordított kúp alakú bemeneti fúvókával rendelkezik az áramlási ellenállás csökkentése céljából. Szintén előnyben részesül, ha a 30 olvasztótartály olyan fémötvözetből készül, amely olyan szennyeződésektől mentes vagy keveset tartalmaz olyan szennyeződésekből, melyek károsan hatnának az olvadt monomerre. A „Hastolloy C” és a 316 rozsdamentes acél megfelelő anyagok.

Hasznos lehet kiegészítő lépések alkalmazása az olvasztótartályból történő további oxigén elvonásra, a lehetséges hőkárosodás minimalizálása érdekében. Ennek egy módja, vibrációs energia közlése az olvadt adipinsavval a 30 olvasztótartályban, például ultrahangos készülékkel. A vibrációs energia, a légbuborékok olvadt sav felszínére emelkedésének kiváltásával, elősegíti a levegő távozását, melyet a sav magával hozott.

Az olvadt adipinsav tartózkodási ideje a 30 olvasztótartályban előnyösen minimalizált, hogy csökkentse a reagáló anyag hőkitettségét. Előnyösen a tartózkodási idő kevesebb mint három óra, még előnyösebben 1-2 óra. Az olvadt adipinsav a 30 olvasztótartály alján távozik és egy 32 olvadt adipinsavat mérő rendszerbe szivattyúzzuk, amely pontosan szabályozza a következő berendezésbe táplált adipinsav mennyiségét.

A 26 oxigénleválasztó tank és a 30 adipinsav olvasztótartály lehetővé teszi az adipinsavkristályok folyamatos olvasztását, hőkárosodás vagy elszíneződés nélkül. A 22 HMD mérőrendszerből érkező 34 HMD-áram és a 32 adipinsavrendszerből áramló 36 adipinsaváram folyamatosan érintkezik és sztöchiometrikus mennyiségekben egyesül a 38 Y-csatlakozásban. A két monomer egymással érintkezik, miközben az Y-csatlakozásból áthaladnak a csőrendszer következő 40 szegmentjén és egy levegőztetés nélküli 42 keverőbe jutnak, mely előnyösen egy beépített statikus keverő.

Az eljárás egy előnyben részesített megvalósulásában, a 36 olvadt adipinsaváram 170 °C hőmérsékletű és a 34 olvadt HMD-áram 70 °C hőmérsékletű és a nyomás a 38 Y-csatlakozásban a környezeti nyomáshoz viszonyított 10,3 bar. A beépített statikus keverő előnyösen egy 24 elemű Kenics statikus keverő. Az Y-csatlakozás és a 42 beépített statikus keverő falait előnyösen 268 °C hőmérsékleten tartjuk. A monomerek tartózkodási ideje a 42 keverőben előnyösen 1-30 másodperc közötti, még előnyösebben 3 másodperc. A 42 keverőt elhagyó reakciótömeg egy levegőztetés nélküli csőbe jut, amely lehetővé tesz például egy további 10-60 másodperces reakcióidőt 260 °C hőmérsékleten és a környezeti nyomáshoz viszonyított 10,3 bar nyomáson.

Bár a jelen találmány szerinti eljárás működőképes, ha a reagáló anyagok nem tartalmaznak vizet, nem követelmény, hogy a reagáló anyagok teljesen vízmentesek legyenek. Például, a betáplált HMD-áram akár 5 tömeg% vizet, és az adipinsaváram akár 2 tömeg% vizet tartalmazhat és a folyamat még jól működik. Az ilyen alacsony víztartalmú reagáló anyagokat a jelen találmányban „lényegében száraznak” nevezzük.

A HMD és az adipinsav reakciójának egy része a 38 Y-csatlakozásban történő érintkezésbe lépésük ideje és a 44 hőcserélőbe lépésük ideje között megy végbe. Az eljárás ezen részében alkalmazott hőmérséklet és tartózkodási idő megválasztható úgy, hogy eddig a pontig már teljes legyen a polimerizáció vagy úgy, hogy eddig a pontig a teljes polimerizációt elkerüljük. Utóbbi esetben a monomerek érintkezéséből keletkező részleges reakcióterméket „prepolimernek” nevezzük. A prepolimertömeg a 42 keverő utáni csőszakaszban tipikusan 60-90%-ban alakult nejlon 6,6-tá. Nem keletkezik dugulás, mivel az alkalmazott körülmények megakadályozzák az alacsony olvadáspontú köztes termékek krisztallizációját. A folyamat optimális működése szempontjából fontos, hogy a 40 csővezeték és a 42 keverő levegőztetés nélküli és bennük a nyomás viszonylag alacsony, például a környezeti nyomáshoz viszonyított 0-34,5 bar közötti érték, legelőnyösebben 10,3 bar.

Az eljárás 1. ábrán bemutatott megvalósulásában a következő lépésben a prepolimer áthalad a 44 hőkicserélőn és egy levegőztetett 46 prepolimer reaktorba jut. Nem kritikus fontosságú, hogy itt hőkicserélőt alkalmazzunk. Bármennyi szükséges hő biztosítható ehelyett a 46 reaktorban belső fűtőspirállal vagy a reaktort körülvevő köpeny segítségével. A 44 hőkicserélőt elhagyó felmelegített prepolimer a 46 reaktorba előnyösen a benne levő folyadékszint alatt lép be. További polimerizáció játszódhat le ebben a 46 reaktorban, amely előnyösen egy folyamatosan kevertetett tankreaktor. A 48 reaktoriszap tetszés szerint egy 50 recirkulációs áramra és egy második 52 áramra osztható, melyet további feldolgozásra irányítanak. Ha recirkulációt alkalmazunk, az 50 recirkulációs áram áramlási sebessége előnyösen legalább 15-ször nagyobb, mint a friss polimernek a 46 reaktorba való betáplálásának sebessége. A 46 reaktor előnyösen 50% folyékony anyaggal feltöltve működik, egy nagy gőz/folyadék kiszabadítási felszín biztosítása céljából.

Ebben az eljárásban erősen kívánatos a polimermaradékok visszakeverésének biztosítása, nagy érint4

HU 226 965 Β1 kezési felület létrehozása, mely elősegíti az olvadt anyag illótlanítását és a nagy hőátadási sebességet, amely gyorsan növeli az olvadt anyag hőmérsékletét. Ezek az előnyök elérhetők például vagy folyamatosan kevertetett tankreaktornak, vagy zárt áramú (plug flow) reaktornak a termékáram recirkuláltatásával együtt történő alkalmazásával.

A 46 reaktort elhagyó 54 felső áramlás egy gőzt (azaz a polikondenzációs reakció során keletkező gőzállapotú vizet) és tipikusan valamennyi HMD-t tartalmazó gáz. Az 54 felső áramlás az 56 HMD visszanyerő oszlopba jut, amelybe 58 vizet is táplálunk. A valamennyi HMD-t és vizet tartalmazó 60 cseppfolyós áramlást visszavezetjük a 46 reaktorba, míg a maradék párát a 62 hőkicserélővei hűtjük le és a kibocsátásra kerülő gázzal távolítjuk el.

Az eljárás egy megvalósulásában a prepolimert 260 °C hőmérsékletre hevítjük fel a 44 hőkicserélőben és a 46 reaktor 260 °C hőmérsékleten és a környezeti nyomáshoz viszonyított 10,3 bar nyomáson működik. A megfelelő relatív áramlási sebességek egy példája, ha a friss prepolimert 46 kg/óra sebességgel tápláljuk a 46 reaktorba és a reaktor iszapvisszapótlás áramlási sebessége 920 kg óránként. Egy ezen körülmények között üzemelő 46 reaktorban a monomerek több, mint 95%-a átalakulhat nejlon 6,6-tá, 3 tömeg%-os vízkoncentrációval, 20 perc tartózkodási idő után a 46 reaktorban.

A 46 reaktort elhagyó 52 áram részlegesen polimerizált anyaga analizálásra kerül, például 66 közeli infravörös (NIR) készülékkel. A készülék meghatározhatja, például közeli infravörös spektroszkópiával, az aminés savmaradékok relatív mennyiségét. A 66 NIR készülékkel való mérések felhasználhatók a 22 HMD mérőrendszer és/vagy a 32 adipinsavmérő rendszer ellenőrzésére.

Bár az eljárás ezen pontján az anyag polimerizált, az eljárás néhány megvalósulásában a polimerizáció foka, és ezért a polimer molekulatömege és relatív viszkozitása (RV) nem olyan magas, mint ami a végtermékre nézve kívánatos lenne. Ezért a részlegesen polimerizált anyag, további hő közlése céljából, átvezethető egy 68 gyorsmelegítőn, majd egy második 70 reaktorba. A második 70 reaktor célja további polimerizáció lehetővé tétele, ezáltal a termék molekulatömegének és RV-értékének növelése. A második reaktort elhagyó 72 reaktoriszap-áramban levő polimer terméknek a végtermékre jellemező megkövetelt molekulatömeggel kell rendelkeznie.

Előnyösen a 70 második reaktorban a hőmérséklet 260 és 280 °C hőmérséklet közötti, a nyomás pedig légköri.

A 70 második reaktorban keletkezett HMD gőz és vízgőz egy 76 tisztítóberendezésbe torkolló 74 felső áram segítségével kerül eltávolításra. Ebbe a tisztítóberendezésbe 78 vizet is táplálunk, így a gőz kondenzálódik és 80 szennyvízként elvezethető a rendszerből. A maradék gőz egy 82 felső áram formájában hagyja el a 76 tisztítóberendezést és a kibocsátott gáz részévé válik.

A polimer termék vagy egy 84 pelletkészítőn vezethető át, vagy egy azt elkerülő 86 csőbe vezethető. Ha a pelletkészítőn halad keresztül, a polimer pellet ezután egy 88 szárítóba jut. Egy 90 nitrogénbetáplálást, egy 92 nitrogénbefúvót és egy 94 nitrogénmelegítőt használunk a 88 tartály nitrogénnel való ellátására, amelyben a polimer pelletet megszárítjuk. A 88 szántó alját elhagyó száraz pellet egy 96 vízpermetezős hűtőn és egy 98 osztályozóberendezésen halad át és egy 100 fúvóberendezés segítségével egy 102 terméktároló térbe jut.

Ismét az 1. ábrára utalva, a 46 reaktorból származó 54 kibocsátott gázban levő HMD kivonható hagyományos szeparáció segítségével egy 56 szűrőtálcás oszlopban. Alternatív lehetőségként a HMD visszanyerhető egy reaktív oszlop felhasználásával, ahogy azt a

2. ábra szemlélteti. Ebben az alternatív megvalósulásban a 46 reaktorból kibocsátott 54 gázt áteresztjük egy 200 hőcserélőn, melyben azt túlhevítjük 260 °C hőmérsékletre, a környezeti nyomáshoz viszonyított 0,7 bar nyomáson. A túlmelegített 202 gázt egy 204 reaktív HMD visszanyerő oszlop alsóbb részébe injektáljuk. A 204 oszlop, melyet előnyösen 182 °C hőmérsékleten és a környezeti nyomáshoz viszonyított 0,55 bar nyomáson tartunk, felső részébe egy 206 olvadt (előnyösen 170 °C hőmérsékletű) adipinsaváramot táplálunk. Az olvadt adipinsav reakcióba lép a kibocsátott gázban levő HMD-vel, kis mennyiségű nejlon sót képezve, mialatt 182 °C hőmérsékletre hévül. A 204 oszlopból kifolyó 208 anyagáramot a 42 beépített keverőbe szivattyúzzuk a 210 szivattyúval, a kifolyó nyomást előnyösen a környezeti nyomáshoz viszonyított 13,8 bar-ra növelve. Természetesen 34 olvadt HMD-t szintén táplálunk a 42 keverőbe.

A 204 reaktív HMD visszanyerő oszlop tetejéről kibocsátott gázt ezután egy 210 tisztítóberendezésbe tápláljuk, ahol 212 vízárammal mossuk. A folyamat eredményeként 214 végső kibocsátott gázáram és 216 szennyvízáram keletkezik. A második 70 reaktorból kibocsátott 218 gázáram szintén a 210 tisztítóberendezésbe táplálható.

A reaktív 204 HMD visszanyerő torony 2. ábrán szemléltetett módon való alkalmazása, külső víz reaktorba vezetésének a megszüntetésével, csökkenti a folyamat teljes vízfogyasztását.

Az eljárás során termelt poliamidoknak úgy, mint a nejlon 6,6-nak, számos jól ismert felhasználási lehetőségük van, mint például szőnyeghez használt fonal készítése.

A jelen találmány specifikus megvalósulásai fenti leírásának nem célja a találmány minden lehetséges megvalósulásának felsorolása. Az e területen jártas szakemberek felismerik, hogy az itt leírt specifikus megvalósulások módosíthatók és ezek a módosítások a jelen találmány körébe tartoznak. Például, bár az itt leírt részletes megvalósulásokban adipinsav és hexametilén-diamin lép reakcióba, nejlon 6,6 előállítása céljából, a tudomány e területén képzett szakember számára ismert más monomerek is felhasználhatók más poliamidok előállítására.

Claims (37)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Egy eljárás poliamid-előállításra dikarbonsavmonomerből és diaminmonomerből, azzal jellemezve, hogy az olvadt dikarbonsavmonomert és az olvadt diaminmonomert ekvimoláris mennyiségben összekeverjük, ezáltal egy olvadt reakcióelegyet hozunk létre;

   a reakcióelegyet legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályon áramoltatjuk át, a reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetés nélküli tartályban 0,01 perc és 30 perc között van, ezáltal egy első termékáramot hozunk létre, amely poliamidból és polimerizációs vízből áll; és az első termékáramot legalább egy levegőztetett tartályon áramoltatjuk át, ezáltal a polimerizációs víz elvonásra kerül, ezáltal egy második termékáram jön létre, mely poliamidból áll.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az első termékáram tartalmaz még nem polimerizált dikarbonsavmonomert és diaminmonomert, és amelyben a további polimerizáció a legalább egy levegőztetett tartályban megy végbe.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az olvadt dikarbonsav és az olvadt diamin száraz.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy nem adagolunk további dikarbonsavmonomert vagy diaminmonomert miután az olvadt dikarbonsavat és az olvadt diamint összekevertük.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy hőmérséklete a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban 220 és 300 °C hőmérséklet közötti értéket vesz fel.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy nyomása a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban a környezeti nyomáshoz viszonyított 0-34,5 bar között van.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy nyomása a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban a környezeti nyomáshoz viszonyított 3,5-17,3 bar között van.
8. 8. A 6. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy nyomása a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban a környezeti nyomáshoz viszonyított 8,3-12,4 bar között van.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az első termékáram tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetett reakciótartályban 1 perc és 60 perc között van.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a második termékáram egy recirkulációs áramot tartalmaz.
11. 11. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a dikarbonsavmonomer adipinsav, a diaminmonomer hexametilén-diamin és a poliamid nejlon

    6,6-ot jelent.
12. 12. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az olvadt dikarbonsavmonomert a következőképpen állítjuk elő az oxigént eltávolítjuk a száraz dikarbonsavból oly módon, hogy a lényegében száraz dikarbonsavat, az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban, váltakozva vákuummal és nyomás alatti inért gázzal kezeljük, ezáltal csökkentett molekuláris oxigéntartalmú szilárd dikarbonsavat hozunk létre; és a csökkentett molekuláris oxigéntartalmú szilárd dikarbonsavat egy adott mennyiségű olvadt dikarbonsavat tartalmazó olvasztótartályba tápláljuk, miáltal a szilárd dikarbonsav megolvad és egy folyamatos olvadt dikarbonsaváram keletkezik.
13. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a szilárd dikarbonsavat az oxigéneltávolításra használt nyomótartályból az olvasztótartályba gravitációs úton juttatjuk.
14. 14. A 12. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a szilárd dikarbonsavat az oxigéneltávolításra használt nyomótartályból az olvasztótartályba a gravitáció és az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban uralkodó inért gáz nyomásának kombinációjával juttatjuk.
15. 15. A 12. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a dikarbonsavmonomer az olvasztótartályban három óránál kevesebb ideig tartózkodik.
16. 16. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartály egy statikus beépített keverőbői áll.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy a statikus beépített keverőben 1-30 másodperc közötti ideig tartózkodik.
18. 18. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályt elhagyó első termékáram 40 tömeg%-nál kevesebb nem polimerizált monomert tartalmaz.
19. 19. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályt elhagyó első termékáram 10 tömeg%-nál kevesebb nem polimerizált monomert tartalmaz.
20. 20. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a második termékáram egy recirkulációs áramot tartalmaz, a legalább egy levegőztetett reakciótartály egy vízgőzből és légnemű diaminmonomerből álló gázt bocsát ki, és a kibocsátott gáz egy visszanyerő toronyban olvadt dikarbonsavmonomerrel lép érintkezésbe, ezáltal az elpárolgott diaminmonomer a dikarbonsavmonomerrel reagálva poliamidot képez, és a visszanyerő tartályból egy folyékony kiáramlás lép ki, amely poliamidból és nem reagált olvadt dikarbonsavmonomerből áll, és a folyékony kiáramlást ezt követően olvadt diaminmonomerrel keverjük.
21. 21. Egy eljárás poliamid előállításra dikarbonsavmonomerből és diaminmonomerből azzal jellemezve, hogy az olvadt dikarbonsavmonomert és az olvadt diaminmonomert ekvimoláris mennyiségben összekeverjük, ezáltal egy olvadt reakcióelegyet hozunk létre;

    a reakcióelegyet legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályon áramoltatjuk át, a környezeti nyomáshoz viszonyított 0-34,5 bar közötti nyomásértéken, a reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy leve6

    HU 226 965 Β1 gőztetés nélküli tartályban 0,01 perc és 30 perc között van, ezáltal egy első termékáramot hozunk létre, amely poliamidból áll.
22. 22. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az olvadt dikarbonsav és az olvadt diamin száraz.
23. 23. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy nem adagolunk további dikarbonsavmonomert vagy diaminmonomert miután az olvadt dikarbonsavat és az olvadt diamint összekevertük.
24. 24. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy hőmérséklete a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban 220 és 300 °C hőmérséklet közötti értéket vesz fel.
25. 25. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy nyomása a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban a környezeti nyomáshoz viszonyított 3,5-17,3 bar között van.
26. 26. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy nyomása a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályban a környezeti nyomáshoz viszonyított 8,3-12,4 bar között van.
27. 27. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a dikarbonsavmonomer adipinsav, a diaminmonomer hexametilén-diamin és a poliamid nejlon

    6,6-at jelent.
28. 28. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az olvadt dikarbonsavmonomert úgy állítjuk elő, hogy az oxigént eltávolítjuk a száraz dikarbonsavból oly módon, hogy a lényegében száraz dikarbonsavat, az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban, váltakozva vákuummal és nyomás alatti inért gázzal kezeljük, ezáltal csökkentett molekuláris oxigéntartalommal rendelkező szilárd dikarbonsavat hozunk létre; és a csökkentett molekuláris oxigéntartalmú szilárd dikarbonsavat egy olvadt dikarbonsavat tartalmazó olvasztótartályba tápláljuk, miáltal a szilárd dikarbonsav megolvad és egy folyamatos olvadt dikarbonsaváram keletkezik.
29. 29. A 28. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a szilárd dikarbonsavat az oxigéneltávolításra használt nyomótartályból az olvasztótartályba gravitációs úton juttatjuk.
30. 30. A 28. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a szilárd dikarbonsavat az oxigéneltávolításra használt nyomótartályból az olvasztótartályba a gravitáció és az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban uralkodó inért gáz nyomásának kombinációjával juttatjuk.
31. 31. A 28. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a dikarbonsavmonomer az olvasztótartályban három óránál kevesebb ideig tartózkodik.
32. 32. A 21. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartály egy statikus beépített keverőbői áll.
33. 33. A 32. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy a statikus beépített keverőben 1-30 másodperc közötti ideig tartózkodik.
34. 34. Eljárás a dikarbonsav folyamatos megolvasztására azzal jellemezve, hogy az oxigént eltávolítjuk a száraz dikarbonsavból oly módon, hogy a száraz dikarbonsavat, az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban, váltakozva vákuummal és nyomás alatti inért gázzal kezeljük, ezáltal csökkentett molekuláris oxigéntartalmú szilárd dikarbonsavat hozunk létre; és a csökkentett molekuláris oxigéntartalmú szilárd dikarbonsavat egy adott mennyiségű olvadt dikarbonsavat tartalmazó olvasztótartályba tápláljuk, miáltal a szilárd dikarbonsav megolvad és egy folyamatos olvadt dikarbonsaváram keletkezik.
35. 35. Egy folyamatos eljárás nejlon 6,6 előállítására adipinsavból és hexametilén-diaminból (HMD) azzal jellemezve, hogy az oxigént eltávolítjuk a száraz adipinsavból oly módon, hogy a száraz adipinsavat, az oxigén eltávolítására használt nyomótartályban, váltakozva vákuummal és nyomás alatti inért gázzal kezeljük, ezáltal csökkentett molekuláris oxigéntartalmú szilárd adipinsavat hozunk létre;

    a csökkentett molekuláris oxigéntartalmú szilárd adipinsavat egy adott mennyiségű olvadt adipinsavat tartalmazó olvasztótartályba tápláljuk, miáltal a szilárd adipinsav megolvad és egy folyamatos olvadt adipinsaváram keletkezik.

    a HMD-t megolvasztjuk;

    az olvadt adipinsavat és az olvadt HMD-t ekvimoláris mennyiségben összekeverjük, ezáltal egy olvadt reakcióelegyet hozunk létre;

    a reakcióelegyet legalább egy levegőztetés nélküli reakciótartályon áramoltatjuk át, a reakcióelegy tartózkodási ideje a legalább egy levegőztetés nélküli tartályban 0,01 perc és 5 perc között van, ezáltal egy részlegesen polimerizált nejlon 6,6 reakcióelegy keletkezik; és a részlegesen polimerizált reakcióelegyet legalább egy levegőztetett reakciótartályon áramoltatjuk át, miáltal a részlegesen polimerizált reakcióelegy tovább polimerizálódik, nejlon 6,6-ot képezve, és ahol a polimerizációs víz eltávolításra kerül.
36. 36. A 35. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a legalább egy levegőztetett reakciótartály egy vízgőzből és légnemű HMD-ből álló gázt bocsát ki, és a kibocsátott gáz egy visszanyerő toronyban olvadt adipinsawal lép érintkezésbe, ezáltal az elpárolgott HMD-nek legalább egy része az adipinsawal reagálva nejlon 6,6-ot képez, és a visszanyerő tartályból egy folyékony kiáramlás lép ki, amely nejlon 6,6-ból és nem reagált olvadt adipinsavból áll, és ahol a folyékony kiáramlást ezt követően olvadt HMD-vel keverjük.
37. 37. A 35. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a levegőztetés nélküli reakciótartályból kilépő részlegesen polimerizált nejlon 6,6 reakcióelegy relatív viszkozitása 0 és 3 közötti érték és a levegőztetett reakciótartályból kilépő nejlon 6,6 relatív viszkozitása 3 és 15 közötti érték.