專利名稱：連續(xù)制備聚酰胺的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備聚酰胺的方法和實(shí)施這種方法的裝置，所用的單體起始物質(zhì)含有多達(dá)100％的己二酸/1,6-己二胺的鹽和水。
為了聚合己二酸/1,6-己二胺的鹽(AH鹽)或己二酸和1,6-己二胺，已知AH鹽水溶液可用作起始物質(zhì)并且在一加壓反應(yīng)器中加熱至220-280℃的溫度以制備AH預(yù)縮合物，其中1,6-己二胺的NH2基己與己二酸的COOH基反應(yīng)。
已知在低于溶液蒸汽壓的壓力下加熱己二酸/1,6-己二胺水溶液，同時(shí)蒸發(fā)出水，并且最易揮發(fā)并被排出的1,6-己二胺收集到塔中并重新送到聚合流程中(US 2,689,839；US 3,960,820)。當(dāng)作用在這類預(yù)縮合物上的壓力釋放時(shí)，少量1,6-己二胺會逸出。為了抵消使粘度降低的過量的酸，加入過量的1,6-己二胺(US 3,193,535；DE2,417,003)。用已知的方法從聚酰胺熔體中除去水，并將熔體進(jìn)行后縮合。
本發(fā)明的目的在于在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度確定的全壓下用密封系統(tǒng)法操作聚合反應(yīng)器以實(shí)現(xiàn)1,6-己二胺的NH2基團(tuán)與己二酸的COOH基團(tuán)完全反應(yīng)。
通過權(quán)利要求1所給出的特征達(dá)到了本發(fā)明的目的。本發(fā)明有利的實(shí)施方案和進(jìn)一步的改進(jìn)見從屬權(quán)利要求。
本發(fā)明方法的第一步在180-280℃的溫度下在壓力下密閉地進(jìn)行，之后聚酰胺加到下一步驟中，每一步驟開始時(shí)將己蒸發(fā)的水除去或用惰性氣體排出。
根據(jù)本發(fā)明，為了連續(xù)制備聚酰胺，用如下的方式實(shí)施本方法以便聚酰胺-6,6和聚酰胺-6/聚酰胺-6,6型的共聚多酰胺可在所述的處理步驟中制備。
所述類型的聚合反應(yīng)器用于實(shí)施如下步驟
a)預(yù)熱起始物質(zhì)，b)在壓力步驟中在不驅(qū)除水的情況下聚合起始物質(zhì)而得到預(yù)聚合物和/或預(yù)縮合物，優(yōu)選在180-220℃的溫度下進(jìn)行，c)在一個(gè)一至五級盤管中從預(yù)聚物和/或預(yù)縮合物中除去水，在盤管中壓力緩慢而可控地降低，設(shè)計(jì)盤管以便相對高粘性的預(yù)聚物和在較高壓力相對低粘度的預(yù)縮合物都可無問題地被輸送或通過壓力排送到下游的壓力反應(yīng)器中，d)在第二個(gè)壓力反應(yīng)器中在去除水的條件下處理中間體，其中聚酰胺-6/聚酰胺-6,6型的共聚多酰胺制備過程中排出的內(nèi)酰胺直接重新進(jìn)入精餾柱中的壓力階段，e)如c)中所述從聚合物熔體中進(jìn)一步除去水并將聚合物熔體加到第一個(gè)后縮合反應(yīng)器中，f)第一步后縮合在210-285℃左右范圍的溫度下在立式反應(yīng)器中進(jìn)行，其中通過形成熔體薄膜和驅(qū)除其它聚合過程不再需要的水由上至下實(shí)施本方法，g)一旦達(dá)到高粘度，就在下游反應(yīng)器中對熔體進(jìn)一步后縮合。
用如下所列實(shí)施例和附圖
將對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。
附圖顯示了根據(jù)本發(fā)明連續(xù)制備聚酰胺的步驟排布流程圖。
實(shí)施例1這里所述的方法和裝置將己二酸/1,6-己二胺的鹽(AH鹽)轉(zhuǎn)變成聚酰胺-6,6。為此，80％的AH鹽與20％的水一起在熔化器1中熔融。熔融所需的熱通過熱交換器3導(dǎo)入，通過熱交換器借助泵2進(jìn)行混合。間歇地將水和AH鹽導(dǎo)入熔化器1中。在儲水器4中，將水加熱到100℃，所需量的AH鹽裝入AH鹽儲料器5中。卸料閥打開時(shí)預(yù)熱的水進(jìn)入熔化器1中，壓力平衡后AH鹽在重力作用下落入熔化器1的熔化區(qū)中。熔化器1為鈍化了的。通過傳熱介質(zhì)加熱熔化器1、熱交換器3和儲水器4。通過泵壓頭6.2連續(xù)從生產(chǎn)線上提取聚合過程所需的AH鹽水溶液，在進(jìn)入壓力反應(yīng)器8之前在熱交換器7中將AH鹽水溶液預(yù)熱。在壓力反應(yīng)器8中設(shè)定26巴的壓力(過壓)，在不排氣的情況下進(jìn)行操作，所得的溶液粘度為1.09的低粘度聚合物以壓力反應(yīng)器8中產(chǎn)生的壓力進(jìn)行水平調(diào)節(jié)和經(jīng)由控制閥9和熔體干燥區(qū)10被送入第二壓力反應(yīng)器11中。
在熔體干燥區(qū)10中，預(yù)聚物加熱到280℃，同時(shí)存在的過量的水蒸發(fā)出去。然后將作用在預(yù)聚物上的壓力在壓力反應(yīng)器11中釋放到壓力為3巴(過壓)并將預(yù)聚物導(dǎo)過一脫氣區(qū)以提高水蒸氣的去除。通過控制閥13和浸潤器14在壓力控制下從流程中去除過量的水，在此過程中精餾柱12不工作并轉(zhuǎn)到通過上。此壓力階段得到溶液粘度為1.5的聚合物。通過控制閥15和熔體干燥區(qū)16控制此聚合物的水平并將其輸送到一后縮合反應(yīng)器17中，操作在大氣壓力下進(jìn)行。在熔體干燥區(qū)16蒸發(fā)掉了仍存在的過量水，這是在后縮合反應(yīng)器17中的脫氣區(qū)中由熔體中除去的。
為了驅(qū)除這些水，將已在熱交換器18中預(yù)熱過的熱氮?dú)馔ㄟ^后縮合反應(yīng)器17導(dǎo)入。通過浸潤器20將氮?dú)夂退畯牧鞒讨谐ァＴ诖诉^程中精餾柱19并不運(yùn)行并且如在壓力反應(yīng)器11上，轉(zhuǎn)向通過。
溶液粘度為2.6的聚酰胺-6,6熔體通過排出泵21從后縮合反應(yīng)器17中排出，泵為齒輪泵。
也可以用商業(yè)上所售的濃度為60％的AH鹽水溶液代替80％濃度的AH鹽水溶液，在此情況下上述溶液在泵壓頭6.2之前的加工將可省略。然而，這方面的節(jié)省同時(shí)伴隨的是所用能量顯著增高。
實(shí)施例2本例目的在于制備溶液粘度為3.3的聚酰胺-6,6。所用的AH鹽水溶液濃度大約為60％并且儲存在熔化器1中保持產(chǎn)品溫度為90℃。如實(shí)施例1中所述，泵壓頭6.2用于將AH鹽水溶液直接由熔化器1經(jīng)熱交換器7輸送到壓力反應(yīng)器8中。由于不輸送ε-己內(nèi)酰胺，泵壓頭6.1的沖程設(shè)置為0。之后，工藝與操作方法同實(shí)施例1所述。
為了將溶液粘度在后縮合反應(yīng)器排出處由2.6升到3.3，需要增加另外兩個(gè)設(shè)計(jì)類似于后縮合反應(yīng)器17的后縮合反應(yīng)器。
實(shí)施例3本例目的在于根據(jù)本發(fā)明由ε-己內(nèi)酰胺和AH鹽制備共聚多酰胺。用的是60％濃度的AH鹽水溶液，并且儲存在熔化器1中。從儲存槽中取出ε-己內(nèi)酰胺。用雙活塞泵輸送這兩種產(chǎn)物。用泵壓頭6.1量入槽中取出ε-己內(nèi)酰胺。用雙活塞泵輸送這兩種產(chǎn)物。用泵壓頭6.1量入ε-己內(nèi)酰胺而AH鹽水溶液用泵壓頭6.2量入。在進(jìn)入熱交換器7之前將兩種產(chǎn)物相互混合。進(jìn)料是70％的AH鹽和30％的ε-己內(nèi)酰胺，這些都在熱交換器7中預(yù)熱。
之后操作方法類似于實(shí)施例1，不同的是精餾柱12和19的操作。
在精餾柱12和19中，將氣體混合物分離。ε-己內(nèi)酰胺返回反應(yīng)器中。水及任選的氮?dú)怆x開聚合流程。
壓力反應(yīng)器8中的壓力設(shè)定為2.4巴(過壓)。所得預(yù)聚物溶液粘度為1.13。在壓力反應(yīng)器11之后聚合物溶液粘度為1.6。在后縮合反應(yīng)器17之后溶液粘度為2.6。熔點(diǎn)為195℃。
權(quán)利要求
1．一種連續(xù)制備聚酰胺的方法，所用的單體起始物質(zhì)含有多達(dá)100％的己二酸/1,6-己二胺的鹽和水，它包括在180-280℃在壓力下于一密閉系統(tǒng)中實(shí)施第一步，然后將聚酰胺加到下一步驟中，在每一步驟開始將已蒸發(fā)的水除去或用惰性氣體排出。
2．一種如權(quán)利要求1的方法，其中加入比例為1-99％的ε-己內(nèi)酰胺制備共聚多酰胺時(shí)，第一步在壓力下和不需脫氣的情況下進(jìn)行。
3．一種實(shí)施如權(quán)利要求1的方法的裝置，其中熱交換器7安裝在密閉操作的壓力反應(yīng)器8的上游，另一個(gè)壓力反應(yīng)器11和后面的后縮合反應(yīng)器17用加熱管道經(jīng)由減壓和輸送設(shè)備9和熔體干燥區(qū)10安裝在下游。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備聚酰胺的方法和一種實(shí)施此方法的裝置,所用的單體起始物質(zhì)含有多達(dá)100%的己二酸/1,6－己二胺的鹽和水,其中第一步在180－280℃在壓力下在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行,之后將聚酰胺加到下一步驟,每一步驟開始將已蒸發(fā)的水除去或用惰性氣體排出。
文檔編號C08G69/28GK1219944SQ96180309
公開日1999年6月16日 申請日期1996年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月24日
發(fā)明者K·威爾澤, M·舒斯特, B·艾伯特 申請人:聚合物工程有限公司