CN101885842A - 锦纶6连续聚合生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纺织原料锦纶6连续聚合生产工艺，本发明以液体己内酰胺或固体己内酰胺为原料，经熔融、贮存、添加剂的配制、连续聚合、注带切粒、切片萃取、切片干燥、切片输送、计量包装及萃取水蒸发、浓缩液处理等工序，生产出一定分子量的高性能锦纶6切片。

Description

锦纶6连续聚合生产工艺

技术领域：

本发明涉及一种纺织原料锦纶6连续聚合生产工艺。

背景技术：

己内酰胺的聚合，根据其所用开环剂(也有称引发剂的)的不同，可分为两类：一种用碱类物质作开环剂，因此称为碱法聚合，又称快速聚合；另一种用水作开环剂，因此称为水解聚合。本装置采用水解聚合工艺。

己内酰胺的水解聚合过程是由引发加成、链的生长、链平衡三个阶段组成。

(1)己内酰胺的引发和加成阶段

当己内酰胺被水解成氨基己酸后，己内酰胺分子就会一个个连接在氨基己酸的分子上而成为有一定反应的较短的分子链。

由于参与水解的己内酰胺分子是少数，故水解生成的氨基己酸的分子数也极少，因此在此阶段，主要表现为加成反应，加成反应的引发是由于开环剂所形成的正负离子，促成了己内酰胺分子极化的缘故。

(2)链的增长阶段

在上一化学反应过程中生成的短链分子之间，通过缩聚反应而形成长链分子。

H-[-NH(CH₂)₅CO-]_n-OH+H-[-NH(CH₂)₅CO-]_m-OH＝H-[-NH(CH₂)₅CO-]_n+m-OH+H₂O

上述两个反应步骤在时间上并不是截然分开的，两大反应在时间顺序上都互相穿插。只是在开始阶段，以开环、加成为主导反应，而继之则以链增长反应为主导反应。

(3)链平衡阶段

本阶段主要进行链交换反应。各种不同反应的长链分子上的酰胺键，受到端氨基的作用，进行着酸解和氨解，从而引发链的交换，使聚合体的平均分子量达到一定值。

H-[-NH(CH₂)₅CO-]_K1-OH+H-[-NH(CH₂)₅CO-]_K2--[-NH(CH₂)₅CO-]_K3-OH

＝H-[-NH(CH₂)₅CO-]_K2-OH+H-[-HN(CH₂)₅CO-]_K1--[-NH(CH₂)₅CO-]_K3-OH

在此期间，水解和缩聚也在同时进行。

根据化学反应式，由己内酰胺贮存工序送来的液体己内酰胺经己内酰胺预热器预热后，与配制好的添加剂及回收工序处理过的浓缩液按比例混合，送入加压聚合器，加压聚合器为加压操作，己内酰胺在该反应器中首先进行开环、加成反应。加压聚合器内初步反应的低聚体经齿轮泵送往后聚合器，后聚合器为常压或减压操作，在该反应器内聚合物完成缩聚反应，水被排出塔外，从而使得聚合物链增长到所需要的聚合度。

聚合物熔体经注带、冷却、固化，在切粒机内切成规整的圆柱形切片。含有低聚合物的切片在萃取塔中被与之逆流接触的热工艺水萃取，含低聚物的萃取水由塔顶排出，送至萃取水蒸发工序。经过萃取的切片在干燥塔中被循环的热氮气不断干燥，热氮气一股加入到干燥塔上段，此股热氮气主要除去切片的表面水，另一股热氮气送入干燥塔的下段，该热氮气则用来脱除切片内的残余水分。

干燥后的切片含水≤0.06％，冷却后的切片在氮气保护下用脉冲气力输送装置送至切片料仓和切片包装料仓，后再输送至纺丝工序料仓直接用于纺丝或经计量包装后作为产品外销。

目前国内、外己内酰胺聚合生产的工艺技术路线主要有以下三类：

(1)一段常压聚合技术；

(2)一段加压二段常压聚合技术；

(3)一段加压二段减压聚合技术。

根据生产的灵活性、产品相对粘度的宽广性(η＝2.2～4.0)及装置通用性特点，本发明选用一段加压二段减压或常压的工艺技术路线，经过工艺筛选制造出一种纺织原料锦纶6连续聚合生产工艺。

发明内容：

本发明以液体己内酰胺或固体己内酰胺为原料，经熔融(固体己内酰胺)、贮存、添加剂的配制、连续聚合、注带切粒、切片萃取、切片干燥、切片输送、计量包装及萃取水蒸发、浓缩液处理等工序，生产出一定分子量的高性能锦纶6切片。

本发明的生产工艺，其特征在于，步骤如下：

1)原料己内酰胺的处理，

原料己内酰胺若为固体己内酰胺，则用热水熔融，保温，得到液体己内酰胺，当原料己内酰胺为液体己内酰胺时无需熔融，保温，直接使用，

2)添加剂的配制

二氧化钛的配制

二氧化钛脱盐水在搅拌下充分混合，混合后，沉降24小时，得到二氧化钛悬浮液，二氧化钛悬浮液加入液体己内酰胺得到二氧化钛己内酰胺混合悬浮液，

改性剂的配制

PTA(精对苯二甲酸)及改性剂S-EED(一种尼龙稳定剂S-EED的材料，市场有售)与液体己内酰胺搅拌混合后，过滤，得到改性剂溶液，

3)己内酰胺连续聚合

二氧化钛悬浮液，液体己内酰胺，改性剂溶液充分混合后，分别进行开环反应，加聚反应，分子链加长的聚合反应得到聚合物，

4)切粒

熔融的聚合物冷却、固化、成型，最后被切粒机切成规格均等的颗粒切片，

5)萃取

切片用水进行萃取，

6)干燥

萃取后的切片经过干燥冷却得到锦纶6切片。

优选的本发明的生产工艺，其特征在于，步骤如下：

1)己内酰胺的熔融

当采用固体己内酰胺为原料时，固体己内酰胺粉碎后经热水熔融，加热至85～90℃，并由85℃热水保温，

当采用液体己内酰胺时，原料无需熔融，

2)添加剂的配制

二氧化钛的配制

30％重量份的二氧化钛与70％重量份的脱盐水在高速搅拌下充分混合，混合后沉降24小时，得到二氧化钛悬浮液，二氧化钛悬浮液加入40％重量份的的液体己内酰胺得到二氧化钛己内酰胺混合悬浮液。

改性剂的配制

10％重量份的PTA、5％重量份的改性剂及10％重量份的脱盐水与75％重量份的液体己内酰胺经搅拌器搅拌充分混合后，过滤，得到改性剂溶液。

3)己内酰胺聚合

加入0.45％重量份的的改性剂溶液，99.55％重量份的液体己内酰胺预热至180℃，必要时加入0.3％重量份的二氧化钛己内酰胺混合悬浮液，进行加压聚合开环反应，其反应温度240℃，然后进行加聚反应，反应温度为275℃，时间3～4小时，得到的聚合物粘度为1.7左右。

聚合物进行分子链加长的聚合反应，反应在常压或真空下操作，温度在255℃，熔体出料温度在250～260℃，聚合物的停留时间10小时，出后聚合器时聚合物的粘度为2.4～3.5，

4)切粒

熔融的聚合物被连续喷入的冷却水冷却、固化、成型，最后被切粒机切成规格均等的颗粒切片，

5)萃取

切片预萃取水罐中进行预萃取后，送入萃取搭萃取，切片在萃取塔中与水逆流接触，

切片和水的混合比例通过调节新鲜脱盐水的加入量来控制，其浴比1∶1，切片在萃取塔中停留时间24小时，切片中可萃取物含量由原来的10％降到0.5％以下，分离掉水后，对切片进行干燥，

6)干燥

含湿率约8～15％的切片，在干燥塔内停留时间24小时，得到含水在0.06％以下的锦纶6切片。

本发明的生产工艺，还包括以下原料的重复利用回收工艺，如：

萃取水蒸发

由萃取工序预萃取的含己内酰胺和低聚物浓度约10％的萃取水，被浓缩到80％左右，

浓缩液后处理

80％的浓缩液进行后处理。处理过的浓缩液通过压差按比例与新鲜己内酰胺混合进入加压聚合器进行聚合反应，实现己内酰胺的闭路循环。

本发明的生产工艺需要用到一些工业设备，这些设备均为通用的聚合设备，如回流，加压，干燥，控制温度等设备，均属于现有技术的范畴。本发明在于经过筛选得到优良的反应条件和工艺步骤，使产品更加符合工业化的高效率和高质量。

本发明的工艺技术有如下特点：

1.己内酰胺聚合为二段式连续聚合流程，前聚合加压，后聚合减压或常压。气相或液相联苯分段控制加热，从而可以保证生产中聚合反应完全，聚合物粘度波动小，聚合物分子量分布均匀、规整，有利于后加工。

2.采用萃取水浓缩液经高温、高压处理后直接回用新工艺，将新鲜己内酰胺和经高温、高压处理过的己内酰胺浓缩液按比例混合后再配以一定比例的添加剂作为聚合工序的进料。

3.切片萃取采用带预萃取的多级连续萃取工艺，萃取塔设计采用新型塔内构件，从而可以提高萃取效率，萃取后，切片中可萃取物含量小于0.6％，而萃取水浓度可提高到10％以上，因此使得己内酰胺回收的能耗可以大大降低。

4.切片干燥采用两段氮气循环逆流连续干燥流程，干燥时，切片在密闭系统中被连续干燥，这样干燥效果好，切片含水率低，而且不会受到空气氧化，因此切片质量好。既可满足生产锦纶6高速纺丝切片，又可进行固相缩聚生产高粘度的工程塑料。

5.切片输送采用国产的密闭式氮气循环脉冲气力输送工艺。

6.萃取水蒸发采用三效蒸发的工艺。

附图说明：

图1：工艺流程示意图

图2：设备流程示意图

具体实施方式：

以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。

实施例1

1.己内酰胺的熔融和贮存

当采用固体己内酰胺为原料时，贮存在仓库内的固体己内酰胺经叉车搬运至熔融区，开包后经己内酰胺加料系统(X-1100)粉碎后，再经螺旋加料器送入己内酰胺熔融锅(V-1101)中。首次加入的固体己内酰胺经热水熔融后，通过己内酰胺预过滤器(X-1101)经己内酰胺循环泵(P-1101)增压循环，由己内酰胺加热器(E-1101)加热至85～90℃，己内酰胺加热器由蒸汽加热。加热后的己内酰胺回流至熔融锅，与新加入的固体己内酰胺混合熔融，熔融的液体己内酰胺经己内酰胺过滤器(X-1102)过滤后送至己内酰胺中间贮罐(V-1103)，贮罐设氮封保护，由85℃热水保温。

当采用液体己内酰胺时，原料用槽车运输至罐区，液体己内酰胺从槽车用泵卸车并送至己内酰胺中间贮罐(V-1103)。

贮存于己内酰胺中间贮罐的液体己内酰胺由己内酰胺加料泵(P-1102)经己内酰胺过滤器(X-1103)送至添加剂配制及聚合工序。

2.添加剂的配制

二氧化钛的配制

二氧化钛用来生产半消光或全消光锦纶6切片，袋装二氧化钛按要求的重量倒入二氧化钛配制罐(V-1141)，与脱盐水在高速搅拌下充分混合，配成二氧化钛悬浮液，送至二氧化钛沉降罐(V-1142)，经过24小时沉降后，悬浮液送至二氧化钛称量罐(V-1144)，配入一定量的己内酰胺，调节好二氧化钛的浓度，再送至二氧化钛悬浮液贮罐(V-1145)待用。

自二氧化钛沉降罐(V-1142)底部排出的粗二氧化钛悬浮液排至二氧化钛回收槽(V-1146)，用蒸汽盘管加热将水份蒸发后回收二氧化钛。

改性剂的配制

袋装PTA及改性剂经固体改性剂进料装置(X-1131)计量后，加入到改性剂配制槽(V-1131)，与液体己内酰胺经搅拌器搅拌充分混合后，经改性剂过滤器(X-1133)过滤，送至改性剂接受器(V-1133)，再经改性剂计量泵(P-1132)送至聚合工序。

3.己内酰胺连续聚合

聚合反应包括两个阶段。即第一阶段的加压反应和第二阶段的常压或减压反应。

在生产半消光切片时，从加压聚合器(R-1201)入口处加入一定量的二氧化钛悬浮液。新鲜液体己内酰胺经己内酰胺加料泵(P-1102)送至己内酰胺预热器(E-1201)预热至180℃，与添加剂配制工序送来的二氧化钛溶液(必要时)、改性剂溶液及回收工序处理过的浓缩液按一定比例由静态混合器充分混合后，再送入加压聚合器(R-1201)上部，加压聚合器(R-1201)的压力通过顶部排气调节阀控制在0.15MPa(G)。在聚合管的上段主要进行开环反应，其反应温度240℃，己内酰胺水解开环需要吸收热量，反应器上部设计了一个内置式的加热器，用联苯蒸汽(270～280℃)来供给热量。联苯蒸汽被冷凝后，在联苯蒸发器(E-1202)用液相热媒(320℃)加热重新蒸发循环使用。加压聚合器下部进行加聚反应，反应温度为275℃，反应所需热量由器壁夹套通入由联苯蒸发器(E-1203)加热的气相联苯(270～280℃)提供。聚合物在加压聚合器内停留约3～4小时，出加压聚合器时，聚合物粘度可达1.7左右。

己内酰胺的加料由流量和加压聚合器的液位控制，加料量用一台质量流量计计量。己内酰胺预热器(E-1201)和至加压聚合器(R-1201)的产品管线用一个二次液相热媒回路加热，这个回路的温度可独立控制。

通过前聚出料泵(P-1201)和后聚合器(R-1202)的液位控制，预聚合物被送至后聚合器(R-1202)，后聚合器主要进行的是分子链加长的聚合反应。后聚合器(R-1202)在常压(也可以在真空)下操作，其上部用气相联苯加热，中、下部用液相联苯换热，特殊设计的内置式的换热器用液相联苯来冷却，移走反应放出的热量，冷却段的热量被回收用于预热己内酰胺。控制后聚合器的上部温度在255℃，熔体出料温度在250～260℃，聚合物的停留时间约10小时，出后聚合器时聚合物的粘度可达2.4～3.5，该设备的特殊结构可以保证产品在其中均匀地流动。工厂可根据市场对产品规格的需求，控制后聚合生产的真空度，从而生产出不同粘度的聚合切片。

在加压聚合器(R-1201)和后聚合器(R-1202)中进行反应时，水和己内酰胺被蒸发。蒸汽经过分馏塔(T-1203)蒸馏，含己内酰胺的溶液经分馏塔(T-1203)送至己内酰胺水浓缩工序，塔顶蒸汽冷凝后外排送污水处理站处理。。

后聚合反应器底部物料用一台熔体出料泵(P-1205)排出。泵将聚合物经过加热的聚合物管线送至熔体过滤器(X-1204)和注带头(X-1202)。熔体过滤器为不停车过滤器，在需要切换过滤器时，备用过滤器通过阀门切换便可启动。

4.切粒

熔融的聚合物从铸带头上的小孔中压出，在水下切粒机(M-1201)的冷却板上被连续喷入的冷却水冷却、固化、成型，最后被切粒机切成规格均等的颗粒。切片经振动筛(M-1202)分离掉不合格的切片和表面水份后，落入预萃取水罐(V-1301)。

完成切粒后的切粒冷却水流入切粒水贮罐(V-1208)，由切粒水循环泵(P-1209)抽出，送至切粒水过滤器(X-1203)过滤掉固体粒子，及切粒水冷却器(E-1212)被7℃的冷冻水冷却至16℃送回切粒机循环使用。

铸带头处的单体蒸汽和切粒机处的单体蒸汽被吸气喷射泵(J-1202)吸出，吸气喷射泵的喷射水由喷射水循环泵(P-1208)提供，喷射水循环泵从切粒水贮罐(V-1208)抽出喷射水送入吸气喷射泵，吸取了单体后的喷射水流入切粒水贮罐(V-1208)反复使用。

水下切粒机(M-1201)电机的变频器与出料齿轮泵电机变频器连锁，使切粒机可以根据聚合物流量的多少来自动调节，以保持机器在最佳状态下工作。

5.连续萃取

切片从振动筛中落入预萃取水罐(V-1301)，切片在预萃取水罐中进行预萃取后，经罐底旋转锁定供料阀(X-1301)定量出料，切片和水再经切片泥浆泵(P-1302)抽出送入设在萃取塔顶的排水器(X-1303)，分离掉大量水后，切片落入萃取搭(T-1301)中。萃取用脱盐水被萃取水循环泵(P-1304A/B)从萃取水罐(V-1304)抽出，经萃取水过滤器(X-1304)过滤掉固体粒子后，再经萃取水加热器(E-1302)被0.3MPa(G)蒸汽加热到97℃从塔下部进入萃取塔(T-1301)，切片在萃取塔中与水逆流接触。根据装置的生产能力，萃取塔的设置有一级萃取塔、二级萃取塔和三级萃取塔等单级萃取或多级萃取等形式，多级萃取与单级萃取过程形式基本相同，只是单级萃取的重复，工艺控制后级萃取原则上萃取温度高于前级萃取。

切片和水的混合比例通过调节新鲜脱盐水的加入量来控制，其浴比1∶1，切片在萃取塔中停留时间约24小时，切片中可萃取物含量由原来的10％降到0.5％以下。合格的切片经塔底旋转锁定供料阀(X-1305或X-1308)控制连续出料，再由切片水泥浆泵(P-1305或P-1307)将切片和水送到设在干燥塔顶部的脱水机(M-1301)，分离掉水后切片落入干燥塔(T-1401)中。

脱水机(M-1301)分出的水与补充的脱盐水一块流入萃取水封罐(V-1307)，萃取水封罐内盘管通入0.3MPa(G)的蒸汽，将萃取水的温度加热到95℃左右，萃取水从萃取水封罐顶排出，从上部流入萃取水罐(V-1306)，在这里水中夹带的气体被排出室外并控制萃取水罐的液面比萃取塔(T-1301)液面高出500mm。从罐底排除的萃取水分成两路，一路流入旋转锁定供料阀(X-1308)给切片输送提供用水，一路流入萃取水循环泵(P-1306)，经萃取水过滤器(X-1307)过滤后，再经萃取水加热器(E-1303)被0.3MPa(G)蒸汽加热到98℃从塔下部进入萃取塔(T-1302)，与切片逆流接触，萃取其中的单体及低聚体。

含单体浓度约7.5％的萃取水从一级萃取塔上部流出，与从排水器(X-1303)排除的水合并，一路流入旋转锁定供料阀(X-1301)给切片输送提供用水，一路流入预萃取水罐(V-1301)底，从预萃取水罐上部流出的萃取水单体浓度约10％，被送往萃取水罐(V-1601)贮存，做为回收己内酰胺待用。

在预萃取水罐和萃取塔设备内，设置了多层高效、无滞留区及加强萃取水与切片充分接触的塔内构件。预萃取水罐设有一加热夹套，夹套内通入0.05MPa(G)的低压蒸汽加热，以维持预萃取水温度。萃取塔塔底设有一特殊的内置式加热器，内通入0.3MPa(G)的低压蒸汽加热以方便对萃取温度的调节，保证对低聚物的萃取效率。

6.连续干燥

从脱水机(M-1301)出来的切片含湿率约8～15％，从顶部进入干燥塔(T-1401)中，根据装置的生产能力，设一套干燥塔系统或两套并列的干燥塔系统。干燥用的热氮气分两股从塔底部和塔中部加入塔中，上部加入的热氮气主要用于干燥切片表面水分，并加热切片，下部加入的热氮气脱除切片残余的水分，并加热聚合物，使其分子量提高。切片在干燥塔内停留时间约24小时。出干燥塔时切片含水在0.06％以下，干燥好的切片经星形计量输送阀(X-1401)控制流量后被送往切片冷却料仓(V-1403)。在冷氮气流的循环冷却下，切片被冷却到合格温度后，经气流输送装置送往切片混合料仓(V-1506)。

氮气从干燥塔顶出来，经第一氮气循环风机(C-1401)加压后，部分氮气经氮气加热器(E-1401)被1.0MPa(G)蒸汽加热到130℃后从中部进入干燥塔，另一部分氮气进入氮气换热器(E-1402)与从冷却塔(T-1402)顶来的冷氮气换热后，从冷却塔下部入塔，与从塔上部加入的喷淋冷却水逆流接触，氮气被洗涤、冷却后温度控制在12℃从塔顶出来，进入氮气换热器(E-1402)与高温氮气换热后，进入第二氮气循环风机(C-1402)，增压后进入氮气脱氧器(R-1401)、氮气加热器(E-1404)被1.0MPa(G)蒸汽加热到125℃，从下部进入干燥塔，循环使用。

冷却塔(T-1402)底部喷淋水用喷淋水循环泵(P-1401)送至喷淋水冷却器(E-1403)冷却到12℃后循环回至冷却塔上部喷淋至下，冷却从干燥塔顶部分流来湿氮气，冷却下来多余的冷凝水从冷却塔溢流至水封罐(V-1404)，再溢流外排。

冷却氮气由氮气第三循环风机(C-1403)送至氮气冷却器(E-1405)，用循环水冷却，然后送入切片冷却料仓(V-1403)的下部，氮气自下而上由设备顶部排出，经粉尘过滤器(X-1403)除尘后循环回第三循环风机。

在干燥塔中也可进行固相后缩聚，但氮气的温度要求高一些，切片的停留时间更长一些。进行固相后缩聚时，干燥塔顶部出来的氮气需全部送到冷却塔进行洗涤。

7.切片输送和包装

设在切片冷却料仓(V-1403)底下的脉冲输送罐(V-1502)用来将切片输送到切片混合料仓(V-1506)、切片贮存料仓(V-1507)。成品切片可以在切片混合料仓(V-1506)或切片贮存料仓(V-1507)下经包装机(M-1501)计量、包装，装成750kg的大袋或25kg的小袋后入库外销。

可选项：设在切片混合料仓(V-1506)底下的脉冲输送罐(V-1503)用来将切片输送到切片贮存料仓(V-1507)或直接输送至纺丝料仓用于纺丝。

不合格的切片直接送至包装系统单独包装。

输送用氮气循环使用，经布袋除尘器(X-1501)、氮气压缩机(C-1501)和循环氮气贮罐(V-1501)加压后再送至脉冲输送罐。

8.萃取水蒸发

由萃取工序预萃取水罐(V-1301)送来的含己内酰胺和低聚物浓度约10％的萃取水，流入萃取水罐(V-1601)(装置中所有含己内酰胺的水都收集在其中)。经萃取水加料泵(P-1601)抽出、过滤，送入一效蒸发塔(T-1601)。一效再沸器(E-1601)的热源由二效蒸发塔的二次蒸汽提供，萃取水被加热到80℃进入一效蒸发塔(T-1601)，该塔操作压力为0.04MPa(绝压)，塔顶蒸出的水气经冷凝器(E-1602)冷凝冷却，冷凝液流入回流液收集罐(V-1602)，一效再沸器的冷凝液也收集到回流液收集罐(V-1602)。部分冷凝液经回流泵(P-1602)打入一效、二效、三效蒸发塔作回流，其余冷凝液返回萃取工序作萃取水用，实现水的闭路循环。不凝气经真空泵(K-1601)抽出，以维持塔顶负压操作条件。经过一效蒸发，塔底萃取水浓度提高到15％，由己内酰胺水泵(P-1603)抽出送到二效蒸发塔(T-1602)。

二效再沸器(E-1602)的热源由三效蒸发塔的二次蒸汽提供，萃取水被加热到98℃进入二效蒸发塔(T-1602)，该塔操作压力为0.08MPa(绝压)，塔顶蒸出的水气作为一效再沸器(E-1601)的热源使用，二效再沸器的冷凝液也同样收集到回流液收集罐(V-1602)。经过一效蒸发，塔底萃取水浓度提高到25％，由己内酰胺水泵(P-1604)抽出送到三效蒸发塔(T-1603)。

由二效过来的萃取水经三效再沸器(E-1603)被1.0MPa(G)蒸汽加热到138℃，三效蒸发塔操作压力为0.04MPa(G)，萃取水在此塔被浓缩到80％左右，浓缩的己内酰胺水溶液通过由0.3MPa(G)蒸汽保温的夹套管从塔底自流入己内酰胺水加料罐(V-1604)中。

9.浓缩液后处理

80％的浓缩液贮存在己内酰胺水加料罐(V-1604)中，由浓缩液循环泵(P-1604)强制循环，己内酰胺水加料罐及循环管线由0.3MPa(G)蒸汽保温。部分浓缩液由浓缩液进料泵(P-1605)增压至2.9MPa(G)，通过浓缩液加热器(E-1605)加热到250℃进入裂解反应器(R-1601)中进行后处理。处理过的浓缩液通过压差按比例与新鲜己内酰胺混合进入加压聚合器(R-1201)中进行聚合反应，实现己内酰胺的闭路循环。

浓缩液后处理所需的热量由联苯蒸汽(275℃)来供给，联苯蒸汽被冷凝后，在联苯蒸发器(E-1606)用液相热媒(320℃)加热重新蒸发循环使用。

10.热水系统

由热水回水总管来的热水经热水循环泵(P-8101)送至热水加热器用0.3MPa(G)蒸汽加热到所需要的温度后循环送至各热水用户。热水循环泵后分另一支路经热水冷却器(E-8101)冷却到所需要的温度后供需低温热水用户使用。回水总管需接至热水膨胀槽(V-8101)。

11.蒸汽冷凝水

各蒸汽用户的蒸汽冷凝水分不同压力等级经凝水总管送至冷凝水收集槽(V-9421)，熔融车间(较远)用户蒸汽冷凝水由冷凝水回收泵送回。冷凝水收集槽(V-9421)带有特殊设置换热器用于回收过热冷凝水热量。收集槽中的冷凝水则由冷凝水泵(P-9421)送至锅炉房。

12.联苯加料和收集

液相联苯贮存在联苯收集罐(V-8201)中，经过联苯进料泵(P-8201)送往各个用户。联苯收集罐出气管上设置有冷凝装置，由冷却水和空气冷却排放的气相联苯，不凝气经高点排放。

每个气相联苯系统自成体系，由气相炉底部进料及排料，冷凝联苯也从底部返回，气相联苯从炉顶部排出至各用户点，出气管上设置有安全阀，气相系统最高点设置有联苯汽液分离罐，不凝气不定期从汽液分离罐顶排至联苯收集罐(V-8201)中，凝液返回气相炉，

液相联苯系统由联苯循环泵、加热器及联苯膨胀槽组成，后聚合器的两套液相联苯系统共用一个联苯膨胀槽，系统的高点设有排气管线接入膨胀槽，膨胀槽上设有手动排气(进联苯收集罐)及安全阀。液相系统联苯加料设置在膨胀槽上部，放料管线设置在系统的最低点。加热器的出口管线上设置有安全阀。

各系统的放料管线及安全阀的排放管线均接入联苯收集罐。

13.一次热媒加热系统

加压聚合器(R-1201)、后聚合器(R-1202)和裂解反应器(R-1601)的加热系统，不论汽相或液相，均用一次热媒加热。

一次热媒介质为改性三联苯或联苯-联苯醚，如用联苯-联苯醚，一次热媒系统需增压处理。一次热媒经热媒加热炉加热至320℃温度后送至各个用户，各个用户排回的热媒经热媒循环泵送至热媒加热炉加热，实现热媒的循环利用。回流总管高点设置有一次热媒膨胀槽，用于一次热媒的膨胀及排气，低点设有热媒排放罐。

14.装置的工艺控制系统

整个装置的工艺控制由一个通用的集散控制系统(DCS)完成，集散控制系统在通讯功能和工艺控制功能上均有冗余。

切片气流输送系统及水下切粒机系统等其他成套供货设备另设现场控制柜。

Claims (3)

1.一种锦纶6连续聚合生产工艺，其特征在于，步骤如下：

1)原料己内酰胺的处理，

原料己内酰胺若为固体己内酰胺，则用热水熔融，保温，得到液体己内酰胺，当原料己内酰胺为液体己内酰胺时无需熔融，保温，直接使用，

2)添加剂的配制

二氧化钛的配制

二氧化钛脱盐水在搅拌下充分混合，混合后，沉降24小时，得到二氧化钛悬浮液，二氧化钛悬浮液加入液体己内酰胺得到二氧化钛己内酰胺混合悬浮液，改性剂的配制

PTA及改性剂S-EED与液体己内酰胺搅拌混合后，过滤，得到改性剂溶液，

3)己内酰胺连续聚合

二氧化钛悬浮液，液体己内酰胺，改性剂溶液充分混合后，分别进行开环反应，加聚反应，分子链加长的聚合反应得到聚合物，

4)切粒

熔融的聚合物冷却、固化、成型，最后被切粒机切成规格均等的颗粒切片，

5)萃取

切片用水进行萃取，

6)干燥

萃取后的切片经过干燥冷却得到锦纶6切片。

2.根据权利要求1的生产工艺，其特征在于，步骤如下：

1)己内酰胺的熔融

当采用固体己内酰胺为原料时，固体己内酰胺粉碎后经热水熔融，加热至85～90℃，并由85℃热水保温，

当采用液体己内酰胺时，原料无需熔融，

2)添加剂的配制

二氧化钛的配制

30％重量份的二氧化钛与70％重量份的脱盐水在高速搅拌下充分混合，混合后沉降24小时，得到二氧化钛悬浮液，二氧化钛悬浮液加入40％重量份的的液体己内酰胺得到二氧化钛己内酰胺混合悬浮液，

改性剂的配制

10％重量份的PTA、5％重量份的改性剂及10％重量份的脱盐水与75％重量份的液体己内酰胺经搅拌器搅拌充分混合后，过滤，得到改性剂溶液，

3)己内酰胺聚合

加入0.45％重量份的的改性剂溶液，99.55％重量份的液体己内酰胺预热至180℃，必要时加入0.3％重量份的二氧化钛己内酰胺混合悬浮液，进行加压聚合开环反应，其反应温度240℃，然后进行加聚反应，反应温度为275℃，时间3～4小时，得到的聚合物粘度为1.7左右，

聚合物进行分子链加长的聚合反应，反应在常压或真空下操作，温度在255℃，熔体出料温度在250～260℃，聚合物的停留时间10小时，出后聚合器时聚合物的粘度为2.4～3.5，

4)切粒

熔融的聚合物被连续喷入的冷却水冷却、固化、成型，最后被切粒机切成规格均等的颗粒切片，

5)萃取

切片预萃取水罐中进行预萃取后，送入萃取搭萃取，切片在萃取塔中与水逆流接触，

切片和水的混合比例通过调节新鲜脱盐水的加入量来控制，其浴比1∶1，切片在萃取塔中停留时间24小时，切片中可萃取物含量由原来的10％降到0.5％以下，分离掉水后，对切片进行干燥，

6)干燥

含湿率约8～15％的切片，在干燥塔内停留时间24小时，得到含水在0.06％以下的锦纶6切片。

3.根据权利要求1的生产工艺，其特征在于，步骤如下：

1.己内酰胺的熔融和贮存

当采用固体己内酰胺为原料时，贮存在仓库内的固体己内酰胺经叉车搬运至熔融区，开包后经己内酰胺加料系统粉碎后，再经螺旋加料器送入己内酰胺熔融锅中，首次加入的固体己内酰胺经热水熔融后，通过己内酰胺预过滤器经己内酰胺循环泵增压循环，由己内酰胺加热器加热至85～90℃，己内酰胺加热器由蒸汽加热，加热后的己内酰胺回流至熔融锅，与新加入的固体己内酰胺混合熔融，熔融的液体己内酰胺经己内酰胺过滤器)过滤后送至己内酰胺中间贮罐，贮罐设氮封保护，由85℃热水保温，

当采用液体己内酰胺时，原料用槽车运输至罐区，液体己内酰胺从槽车用泵卸车并送至己内酰胺中间贮罐，

贮存于己内酰胺中间贮罐的液体己内酰胺由己内酰胺加料泵经己内酰胺过滤器送至添加剂配制及聚合工序，

2.添加剂的配制

二氧化钛的配制

二氧化钛用来生产半消光或全消光锦纶6切片，袋装二氧化钛按要求的重量倒入二氧化钛配制罐，与脱盐水在高速搅拌下充分混合，配成二氧化钛悬浮液，送至二氧化钛沉降罐，经过24小时沉降后，悬浮液送至二氧化钛称量罐，配入一定量的己内酰胺，调节好二氧化钛的浓度，再送至二氧化钛悬浮液贮罐待用，

自二氧化钛沉降罐底部排出的粗二氧化钛悬浮液排至二氧化钛回收槽，用蒸汽盘管加热将水份蒸发后回收二氧化钛，

改性剂的配制

袋装PTA及改性剂经固体改性剂进料装置计量后，加入到改性剂配制槽，与液体己内酰胺经搅拌器搅拌充分混合后，经改性剂过滤器过滤，送至改性剂接受器，再经改性剂计量泵送至聚合工序，

3.己内酰胺连续聚合

聚合反应包括两个阶段，即第一阶段的加压反应和第二阶段的常压或减压反应，

在生产半消光切片时，从加压聚合器入口处加入一定量的二氧化钛悬浮液，新鲜液体己内酰胺经己内酰胺加料泵送至己内酰胺预热器预热至180℃，与添加剂配制工序送来的二氧化钛溶液、改性剂溶液及回收工序处理过的浓缩液按一定比例由静态混合器充分混合后，再送入加压聚合器上部，加压聚合器的压力通过顶部排气调节阀控制在0.15MPa，在聚合管的上段主要进行开环反应，其反应温度240℃，己内酰胺水解开环需要吸收热量，反应器上部设计了一个内置式的加热器，用联苯蒸汽270～280℃来供给热量，联苯蒸汽被冷凝后，在联苯蒸发器用液相热媒320℃加热重新蒸发循环使用，加压聚合器下部进行加聚反应，反应温度为275℃，反应所需热量由器壁夹套通入由联苯蒸发器加热的气相联苯270～280℃提供，聚合物在加压聚合器内停留约3～4小时，出加压聚合器时，聚合物粘度可达1.7左右，

己内酰胺的加料由流量和加压聚合器的液位控制，加料量用一台质量流量计计量，己内酰胺预热器和至加压聚合器的产品管线用一个二次液相热媒回路加热，这个回路的温度可独立控制，

通过前聚出料泵和后聚合器的液位控制，预聚合物被送至后聚合器，后聚合器主要进行的是分子链加长的聚合反应，后聚合器在常压下操作，其上部用气相联苯加热，中、下部用液相联苯换热，特殊设计的内置式的换热器用液相联苯来冷却，移走反应放出的热量，冷却段的热量被回收用于预热己内酰胺，控制后聚合器的上部温度在255℃，熔体出料温度在250～260℃，聚合物的停留时间约10小时，出后聚合器时聚合物的粘度可达2.4～3.5，该设备的特殊结构可以保证产品在其中均匀地流动，工厂可根据市场对产品规格的需求，控制后聚合生产的真空度，从而生产出不同粘度的聚合切片，

在加压聚合器和后聚合器中进行反应时，水和己内酰胺被蒸发，蒸汽经过分馏塔蒸馏，含己内酰胺的溶液经分馏塔送至己内酰胺水浓缩工序，塔顶蒸汽冷凝后外排送污水处理站处理，

后聚合反应器底部物料用一台熔体出料泵排出，泵将聚合物经过加热的聚合物管线送至熔体过滤器和注带头，熔体过滤器为不停车过滤器，在需要切换过滤器时，备用过滤器通过阀门切换便可启动，

4.切粒

熔融的聚合物从铸带头上的小孔中压出，在水下切粒机的冷却板上被连续喷入的冷却水冷却、固化、成型，最后被切粒机切成规格均等的颗粒，切片经振动筛分离掉不合格的切片和表面水份后，落入预萃取水罐，

完成切粒后的切粒冷却水流入切粒水贮罐，由切粒水循环泵抽出，送至切粒水过滤器过滤掉固体粒子，及切粒水冷却器被7℃的冷冻水冷却至16℃送回切粒机循环使用，

铸带头处的单体蒸汽和切粒机处的单体蒸汽被吸气喷射泵吸出，吸气喷射泵的喷射水由喷射水循环泵提供，喷射水循环泵从切粒水贮罐抽出喷射水送入吸气喷射泵，吸取了单体后的喷射水流入切粒水贮罐反复使用，

水下切粒机电机的变频器与出料齿轮泵电机变频器连锁，使切粒机可以根据聚合物流量的多少来自动调节，以保持机器在最佳状态下工作，

5.连续萃取

切片从振动筛中落入预萃取水罐，切片在预萃取水罐中进行预萃取后，经罐底旋转锁定供料阀定量出料，切片和水再经切片泥浆泵抽出送入设在萃取塔顶的排水器，分离掉大量水后，切片落入萃取搭中，萃取用脱盐水被萃取水循环泵从萃取水罐抽出，经萃取水过滤器过滤掉固体粒子后，再经萃取水加热器被0.3MPa蒸汽加热到97℃从塔下部进入萃取塔，切片在萃取塔中与水逆流接触，根据装置的生产能力，萃取塔的设置有一级萃取塔、二级萃取塔和三级萃取塔等单级萃取或多级萃取等形式，多级萃取与单级萃取过程形式基本相同，只是单级萃取的重复，工艺控制后级萃取原则上萃取温度高于前级萃取，

切片和水的混合比例通过调节新鲜脱盐水的加入量来控制，其浴比1∶1，切片在萃取塔中停留时间约24小时，切片中可萃取物含量由原来的10％降到0.5％以下，合格的切片经塔底旋转锁定供料阀控制连续出料，再由切片水泥浆泵将切片和水送到设在干燥塔顶部的脱水机，分离掉水后切片落入干燥塔中，

脱水机分出的水与补充的脱盐水一块流入萃取水封罐，萃取水封罐内盘管通入0.3MPa的蒸汽，将萃取水的温度加热到95℃左右，萃取水从萃取水封罐顶排出，从上部流入萃取水罐，在这里水中夹带的气体被排出室外并控制萃取水罐的液面比萃取塔液面高出500mm，从罐底排除的萃取水分成两路，一路流入旋转锁定供料阀给切片输送提供用水，一路流入萃取水循环泵，经萃取水过滤器过滤后，再经萃取水加热器被0.3MPa蒸汽加热到98℃从塔下部进入萃取塔，与切片逆流接触，萃取其中的单体及低聚体，

含单体浓度约7.5％的萃取水从一级萃取塔上部流出，与从排水器排除的水合并，一路流入旋转锁定供料阀给切片输送提供用水，一路流入预萃取水罐底，从预萃取水罐上部流出的萃取水单体浓度约10％，被送往萃取水罐贮存，做为回收己内酰胺待用，

在预萃取水罐和萃取塔设备内，设置了多层高效、无滞留区及加强萃取水与切片充分接触的塔内构件，预萃取水罐设有一加热夹套，夹套内通入0.05MPa的低压蒸汽加热，以维持预萃取水温度，萃取塔塔底设有一特殊的内置式加热器，内通入0.3MPa的低压蒸汽加热以方便对萃取温度的调节，保证对低聚物的萃取效率，

6.连续干燥

从脱水机出来的切片含湿率约8～15％，从顶部进入干燥塔中，根据装置的生产能力，设一套干燥塔系统或两套并列的干燥塔系统，干燥用的热氮气分两股从塔底部和塔中部加入塔中，上部加入的热氮气主要用于干燥切片表面水分，并加热切片，下部加入的热氮气脱除切片残余的水分，并加热聚合物，使其分子量提高，切片在干燥塔内停留时间约24小时，出干燥塔时切片含水在0.06％以下，干燥好的切片经星形计量输送阀控制流量后被送往切片冷却料仓，在冷氮气流的循环冷却下，切片被冷却到合格温度后，经气流输送装置送往切片混合料仓，

氮气从干燥塔顶出来，经第一氮气循环风机加压后，部分氮气经氮气加热器(E-1401)被1.0MPa蒸汽加热到130℃后从中部进入干燥塔，另一部分氮气进入氮气换热器与从冷却塔顶来的冷氮气换热后，从冷却塔下部入塔，与从塔上部加入的喷淋冷却水逆流接触，氮气被洗涤、冷却后温度控制在12℃从塔顶出来，进入氮气换热器与高温氮气换热后，进入第二氮气循环风机，增压后进入氮气脱氧器、氮气加热器被1.0MPa蒸汽加热到125℃，从下部进入干燥塔，循环使用，

冷却塔底部喷淋水用喷淋水循环泵送至喷淋水冷却器冷却到12℃后循环回至冷却塔上部喷淋至下，冷却从干燥塔顶部分流来湿氮气，冷却下来多余的冷凝水从冷却塔溢流至水封罐，再溢流外排，

冷却氮气由氮气第三循环风机送至氮气冷却器，用循环水冷却，然后送入切片冷却料仓的下部，氮气自下而上由设备顶部排出，经粉尘过滤器除尘后循环回第三循环风机，

在干燥塔中也可进行固相后缩聚，但氮气的温度要求高一些，切片的停留时间更长一些，进行固相后缩聚时，干燥塔顶部出来的氮气需全部送到冷却塔进行洗涤，

7.切片输送和包装

设在切片冷却料仓底下的脉冲输送罐用来将切片输送到切片混合料仓、切片贮存料仓，成品切片可以在切片混合料仓或切片贮存料仓下经包装机计量、包装，装成750kg的大袋或25kg的小袋后入库外销，

可选项：设在切片混合料仓底下的脉冲输送罐用来将切片输送到切片贮存料仓或直接输送至纺丝料仓用于纺丝，

不合格的切片直接送至包装系统单独包装，

输送用氮气循环使用，经布袋除尘器、氮气压缩机和循环氮气贮罐加压后再送至脉冲输送罐，

8.萃取水蒸发

由萃取工序预萃取水罐送来的含己内酰胺和低聚物浓度约10％的萃取水，流入萃取水罐，经萃取水加料泵抽出、过滤，送入一效蒸发塔，一效再沸器的热源由二效蒸发塔的二次蒸汽提供，萃取水被加热到80℃进入一效蒸发塔，该塔操作压力为0.04MPa，塔顶蒸出的水气经冷凝器冷凝冷却，冷凝液流入回流液收集罐，一效再沸器的冷凝液也收集到回流液收集罐，部分冷凝液经回流泵打入一效、二效、三效蒸发塔作回流，其余冷凝液返回萃取工序作萃取水用，实现水的闭路循环，不凝气经真空泵抽出，以维持塔顶负压操作条件，经过一效蒸发，塔底萃取水浓度提高到15％，由己内酰胺水泵抽出送到二效蒸发塔，

二效再沸器的热源由三效蒸发塔的二次蒸汽提供，萃取水被加热到98℃进入二效蒸发塔，该塔操作压力为0.08MPa(绝压)，塔顶蒸出的水气作为一效再沸器的热源使用，二效再沸器的冷凝液也同样收集到回流液收集罐，经过一效蒸发，塔底萃取水浓度提高到25％，由己内酰胺水泵抽出送到三效蒸发塔，

由二效过来的萃取水经三效再沸器被1.0MPa蒸汽加热到138℃，三效蒸发塔操作压力为0.04MPa，萃取水在此塔被浓缩到80％左右，浓缩的己内酰胺水溶液通过由0.3MPa蒸汽保温的夹套管从塔底自流入己内酰胺水加料罐中，

9.浓缩液后处理

80％的浓缩液贮存在己内酰胺水加料罐中，由浓缩液循环泵强制循环，己内酰胺水加料罐及循环管线由0.3MPa蒸汽保温，部分浓缩液由浓缩液进料泵增压至2.9MPa，通过浓缩液加热器加热到250℃进入裂解反应器中进行后处理，处理过的浓缩液通过压差按比例与新鲜己内酰胺混合进入加压聚合器中进行聚合反应，实现己内酰胺的闭路循环，

浓缩液后处理所需的热量由联苯蒸汽275℃来供给，联苯蒸汽被冷凝后，在联苯蒸发器用液相热媒(20℃加热重新蒸发循环使用，

10.热水系统

由热水回水总管来的热水经热水循环泵送至热水加热器用0.3MPa蒸汽加热到所需要的温度后循环送至各热水用户，热水循环泵后分另一支路经热水冷却器冷却到所需要的温度后供需低温热水用户使用，回水总管需接至热水膨胀槽，

11.蒸汽冷凝水

各蒸汽用户的蒸汽冷凝水分不同压力等级经凝水总管送至冷凝水收集槽，熔融车间用户蒸汽冷凝水由冷凝水回收泵送回，冷凝水收集槽带有特殊设置换热器用于回收过热冷凝水热量，收集槽中的冷凝水则由冷凝水泵送至锅炉房，

12.联苯加料和收集

液相联苯贮存在联苯收集罐中，经过联苯进料泵送往各个用户，联苯收集罐出气管上设置有冷凝装置，由冷却水和空气冷却排放的气相联苯，不凝气经高点排放，

每个气相联苯系统自成体系，由气相炉底部进料及排料，冷凝联苯也从底部返回，气相联苯从炉顶部排出至各用户点，出气管上设置有安全阀，气相系统最高点设置有联苯汽液分离罐，不凝气不定期从汽液分离罐顶排至联苯收集罐中，凝液返回气相炉，

液相联苯系统由联苯循环泵、加热器及联苯膨胀槽组成，后聚合器的两套液相联苯系统共用一个联苯膨胀槽，系统的高点设有排气管线接入膨胀槽，膨胀槽上设有手动排气及安全阀，液相系统联苯加料设置在膨胀槽上部，放料管线设置在系统的最低点，加热器的出口管线上设置有安全阀，

各系统的放料管线及安全阀的排放管线均接入联苯收集罐，

13.一次热媒加热系统

加压聚合器、后聚合器和裂解反应器的加热系统，不论汽相或液相，均用一次热媒加热，

一次热媒介质为改性三联苯或联苯-联苯醚，如用联苯-联苯醚，一次热媒系统需增压处理，一次热媒经热媒加热炉加热至320℃温度后送至各个用户，各个用户排回的热媒经热媒循环泵送至热媒加热炉加热，实现热媒的循环利用，回流总管高点设置有一次热媒膨胀槽，用于一次热媒的膨胀及排气，低点设有热媒排放罐，

14.装置的工艺控制系统

整个装置的工艺控制由一个通用的集散控制系统完成，集散控制系统在通讯功能和工艺控制功能上均有冗余，

切片气流输送系统及水下切粒机系统等其他成套供货设备另设现场控制柜。

Images