CN104797630B - 再聚合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于再处理包含低聚物的水萃取液的再聚合装置，所述包含低聚物的水萃取液来自由ε‑己内酰胺连续生产纺织品聚酰胺6的生产过程的萃取阶段。通过本发明所述再聚合装置，以特定方式通过若干阶段处理来自连续蒸发阶段的水萃取液。通过蒸发多余的水浓缩水萃取液，开启开环和加聚反应，然后分解低聚物。

Description

再聚合装置

技术领域

本发明涉及用于再处理包含低聚物的水萃取液(extrakt)的再聚合装置，所述水萃取液来自在用于由ε-己内酰胺连续生产纺织品PA6的方法中的萃取步骤。通过本发明所述的再聚合装置，以特定方式通过若干步骤处理来自连续蒸发步骤的水萃取液。执行如下，通过蒸发多余的水浓缩水萃取液，开启开环和加聚反应然后分解低聚物。

在生产PA6期间，产生的终产物PA6在萃取步骤中通常经受水萃取(水洗)以便从粗PA6颗粒中分离单体(ε-己内酰胺)和低聚物。这一萃取过程是尤其必要的，因为任何包含的单体或低聚物成分都能够对PA6的产物品质具有不利影响。因此生成的水萃取液包括己内酰胺以及低聚物，并倾向于优选再次供应至聚合反应以便确保高效的方法过程。

背景技术

现有技术中，使用来自PA6生产过程的水萃取液并添加新鲜(virgin)内酰胺生成聚酰胺6的方法是已知的。因此在EP 0459206A1中提出一种方法，其中，水萃取液在供应至聚合反应之前经受水解性的压力阶段和温度阶段。在未经审查的德国专利所述方法(实施例1)的例子中，发生了这样的工艺过程，在第一步中浓缩水萃取液，使得在进一步中，在4小时的时间段内在高压釜中实施处理，这导致得到的混合物含有以重量计为1.3％的环型二聚物。因此EP 0459206A1所述的方法在程序上是复杂的，因为该过程必须发生在高压釜中，另一方面，水萃取液中获得的环型二聚体的比例对生产高质量的诸如聚酰胺纺丝的聚酰胺产物来说太高了。根据EP 0459206A1所述的方法还是高成本的。

EP0847414B1公开了另一种用于生产聚酰胺6的方法，其中使用了来自PA6的水萃取液。EP0847414B1描述了两步法，第一步和第二步均构造为压力步骤。在这一方法的例子中，新鲜内酰胺供应至已经存在于第一步的内酰胺/低聚物混合物中(见实施例1和附图)。结果是，不仅需要昂贵的技术支出以实施该方法，而且残留的内酰胺中的低聚物含量不能充分地降低以至于生产POY(预取向丝)纱是不可能的。

因此本发明的目标是提供一种再聚合步骤，通过该再聚合步骤可将水萃取液中包含的低聚物分解为单体，以便这些产物能够再次投入到相应的聚合过程。装置倾向于构造为能够适用于对现有单元进行改造。

发明内容

因此本发明涉及再聚合装置，通过该再聚合装置，能够再处理来自PA6生产过程且尤其包括PA6低聚物和/或ε-己内酰胺单体的水萃取液。通过流入流供应水萃取液。因此本发明所述的再聚合装置涉及PA6生成单元的部分。尤其是，再聚合装置可连接至PA6的缩聚反应器，即可连接在PA6的缩聚反应器之前，以便可以至少部分地为缩聚反应器供应再处理的水萃取液。本发明所述再聚合装置包括沿流程方向连续连接的至少一个第一压力反应器和至少一个第二压力反应器，第一压力反应器具有混合元件和加热装置，第二压力反应器包括内部挡流板。挡流板尤其作用为均衡流经第二反应器的水萃取液的停留时间。

可以见到的本发明所述装置的优势是，由于所提出的结构，紧凑的结构和经济的操作模式是可能的。此外，所述装置通过能够毫不费力地与现有PA6单元组合因而是卓越的。

随后，在没有另外指出的情况下，所有数据均以相对于水萃取液总量以重量计的％给出。

对于低聚物可以理解的是，在本发明意义中是指能够在PA6的萃取过程中通过水洗过程萃取的低聚物，即二聚物(n＝2)、三聚物(n＝3)和四聚物(n＝4)以及显著的直到n＝9的低聚物。通过HPLC法(高效液相色谱法)可以实现该分析。

根据优选实施例，第一压力反应器由此具有水萃取液的顶侧流入流，以及底侧流出流，在第一压力反应器中再处理的水萃取液能够通过该底侧流出流又由第一压力反应器中除去。

因此第二压力反应器连接在第一压力反应器之后，优选第二压力反应器同样在顶侧进料且具有底侧出口。

此外，如果第一和第二压力反应器同时连接至一个精馏柱，则这是有利的。同样地，每一反应器连接至各自单独的精馏柱是有可能的。出于这个目的，第一和第二压力反应器可以具有连接至精馏柱的顶侧气体出口或蒸汽连接件。通过精馏柱可以从水萃取液中除去易挥发物质。柱中蒸汽通过控制阀可以降压(entspannt)并液化。

此外，如果第一压力反应器和第二压力反应器通过流量控制器连接，则这是有利的。这一流量控制器例如可以是通过第二反应器的液位进行主动控制的阀。例如，流量控制器可以提供为，通过主动控制，当第二压力反应器的液位低于预设水平时，水萃取液可以再次流出第一反应器。在这种情况中，如果第二压力反应器额外还具有可以检测或检查第二压力反应器中水萃取液液位的方式，则这是优选的。

尤其是，两个压力反应器都构造为圆柱形压力容器。第一压力反应器设计为搅拌釜(CSTR(连续搅拌釜式反应器))且第二压力容器设计为在加热装置下方具有塞流的反应器。

根据进一步优选的实施例，第二压力容器可以提供为在顶部具有加热装置。因此加热装置能够这样构造以便已经进入到反应器的水萃取液被加热至预设温度。

此外，这是优选的，如果蒸发装置连接在第一压力反应器之前，且蒸发装置连接至压力反应器的顶部。由此，蒸发装置置于第一压力反应器的流入流中。通过蒸发装置，投入到第一压力反应器的水萃取液甚至能够在压力反应器中的第一处理之前发生蒸发，例如水或挥发性成分能够因此从水萃取液中分离出来。在这方面中，根据这一实施例能够实现对聚合装置的实际原料—即PA6低聚物的优选浓缩。

此外，如果用于均化的混合装置连接在第二压力反应器之后，则这是有利的。这一混合装置能够连接至第二压力反应器的底侧出口。优选地，混合装置具有混合元件。混合装置能够均化并混合来自再聚合装置的水萃取液。

根据本发明所述的再聚合装置，可以实现的是，通过压力和温度处理，在水萃取液中主要包含的环型低聚物被分解以形成单体、ε-己内酰胺，或者形成短链的线性低聚物。这些反应性种类能够再次用于生成聚酰胺6。

根据本发明所述再聚合装置能简单地整合在用于生成聚酰胺6的现有单元中。然后以这种方式生成的聚酰胺6能够用于生产POY丝(预拉伸丝、预取向丝、POY)。

具体实施方式

将参照后续附图更详细地解释本发明，但不将本发明限制为这里所述的特定实施例。

图1示出了根据本发明所述的再聚合装置1，包括第一压力反应器20，还包括连接在第一压力反应器20之后的第二压力反应器30。第一压力反应器20包括搅拌元件21以及内部管加热单元22。因此第一反应器20的流入流设置在顶部，此外，第一反应器20具有底侧出口24。因此通过流入流23将水萃取液引入压力反应器20。水萃取液优选包括以重量计大约7.0％的低聚物。如果需要，在前序步骤通过蒸发还能够使水萃取液具有对应含量的低聚物。优选在3至6小时的时间段内，在2—6bar、225—255℃的温度下在压力反应器20中实施处理。在这些条件下，从而实现了低聚物的进一步分解。因此第二压力反应器30通过管线连接至第一压力反应器20，该管线从第一压力反应器20的底侧出口24连接至第二压力反应器30的顶侧入口33。这一管线可以具有可控阀50，通过该可控阀可以调节水萃取液从第一压力反应器20到第二压力反应器30的流动。因此通过用于阀50的控制装置51可以实现所述调节。

第二压力反应器30在加热装置下方具有挡流板31，通过该挡流板能够均衡流向第二压力反应器30的水萃取液的流量。在第二压力反应器30中，在8—14小时的时间段内，在2—6bar的压力及240—265℃的温度下实现了低聚物的进一步分解，例如分解至以重量计1.5％。因此通过底侧出口34，实现了再处理的水萃取液由第二压力反应器30排出。为了水萃取液的输送，同样地可以在第二压力反应器之后设置排出泵32。

现在，第二压力反应器中得到的预聚物要么可以直接供应至缩聚反应的VK管，要么可以在混合装置中提前实现与新鲜内酰胺的混合，这样，与新鲜内酰胺混合的结果是，低聚物的比例进一步降低了。在添加三倍量的新鲜内酰胺的情况下，可以实现以重量计0.5％的低聚物比例。

优选的，压力反应器20和30具有蒸汽出口25或35，气态中间产物或蒸汽可以由此去除。蒸汽可以排进连接在两个反应器20和30之后的精馏柱40。

在图2中，示出了连接至聚合反应器的本发明所述的装置，其中，通过蒸发装置3与包括压力反应器20、第二压力反应器30以及混合装置6的再聚合步骤形成回收管线，它们全部都连续连接。来自萃取装置的水萃取液在本实施例的情况中具有以重量计90％的水含量。蒸发装置构造为图2所述实施例所述的降膜单元，并将水萃取液蒸发至重量计30％的水及重量计70％的内酰胺和低聚物。根据质量守恒，如果3个过程管线的水萃取液引进1个管线中，结果是浓缩的水萃取液中具有以重量计4.9％的低聚物比例或以重量计7.0％的有机物质。

来自该第一蒸发步骤的混合物在蒸发装置的出口处具有大约120℃至125℃的温度。然后通过流量控制器15将混合物引进第一压力反应器20。压力反应器20构造为圆柱形压力容器。因此第一压力反应器20的有利反应条件是225—245℃的温度、4.0bar的压力和5小时的处理时长。因此通过内部管式加热单元22调整第一压力反应器20的温度。为了均化混合物并引进蒸发热，提供了搅拌元件21。然后在第二步—即压力反应器20中的处理时长结束后，通过流量控制器50将混合物引进第二压力反应器30的顶部。在第二压力反应器30中，方便地再次设定4.0bar。温度在反应器顶部的250℃与底部的260℃之间，且处理时长为11小时。因此实施处理时长，这样在压力反应器30的出口处的混合物具有以重量计最大1.5％的低聚物比例。为了反应器20、30的稳定操作模式，提供了精馏柱40。精馏柱40优选这样设置，其同时连接至压力反应器20、30，以便降低投入成本。为了均衡处理，还有利地提供了，第二压力反应器在顶部具有捆绑式(tie)热交换器9且在热交换器9下方设有多个挡流板。

从第二压力反应器30中在锥形底部去除混合物，然后将其转运至混合装置6。同时，混合装置具有新鲜内酰胺的入口以便新鲜内酰胺能够与水萃取液混合。调整混合比例以便在混合装置6中产生以重量计至多0.45％、优选产生以重量计0.40％的残留的低聚物含量。在本例中，因此混合进略超过三倍量的新鲜内酰胺。混合装置能够构造为混合釜或静态混合器系统，其具有至少一个混合器。加热混合装置然后产生20到40分钟范围内的短的停留时间。有利地，新鲜内酰胺(图2中的新鲜己内酰胺)在转运至混合装置6之前，先预热到220—230℃的温度。以这种方式，在混合装置中混合在一起的各个组份之间的温差不会太大。离开第二压力反应器30的预聚物通常具有实际上255—265℃的温度。因为温差小，残留水突然蒸发(“闪蒸”)的风险和产物蒸汽冻结的风险被广泛地消除了。

混合装置6的底部代表再聚合装置的最后一步，现在出于压力控制的目的，将其连接至聚合反应器1的顶部。聚合反应器1构造为所谓的VK管。因此VK管可以构造为无压步骤，或者构造为压力步骤。VK管中的缩聚反应在VK管顶部的温度为240—260℃且VK管顶部的压力为1.05—1.10bar下实现。反应时长为从18到20小时。

在锥形底部离开VK管1的聚酰胺具有242—246℃的温度，且只具有少于或等于以重量计0.65％的低聚物比例。这样的聚酰胺异常地适用于生产高质量产物，例如纺织品POY丝。

如图2所示出的，VK管1提供有搅拌元件14a和内部加热单元(罗伯特蒸发器)14b以及聚合物冷却单元13。

在VK管1的顶部，设置了精馏柱。在该柱中，精馏由VK管除去的蒸汽，然后将其供应至工艺废水。

Claims (7)

1.用于再处理包含来自PA6生产过程的低聚物的水萃取液的再聚合装置，所述再聚合装置连接至PA6的缩聚反应器，并包括至少一个第一压力反应器(20)和至少一个第二压力反应器(30)，所述第一压力反应器(20)具有混合元件(21)和加热装置(22)，所述第二压力反应器(30)具有用于均衡停留时间的内部挡流板(31)，其中，沿流程方向，在所述第二压力反应器(30)之后连接有混合装置，所述混合装置连接在所述第二压力反应器(30)的底部。

2.根据权利要求1所述的再聚合装置，其特征在于，所述第一压力反应器(20)和/或所述第二压力反应器(30)连接至共同的精馏柱(40)，或分别具有各自的精馏柱。

3.根据权利要求1或2所述的再聚合装置，其特征在于，所述第一压力反应器(20)通过流量控制器(50)直接连接至所述第二压力反应器(30)。

4.根据权利要求1所述的再聚合装置，其特征在于，所述压力反应器(20，30)构造为圆柱形压力容器。

5.根据权利要求1所述的再聚合装置，其特征在于，所述第二压力反应器(30)在顶部提供有加热装置。

6.根据权利要求1所述的再聚合装置，其特征在于，沿流程方向，蒸发装置连接在所述第一压力反应器(20)和所述第二压力反应器(30)之前，所述蒸发装置连接在所述第一压力反应器(20)的顶部。

7.根据权利要求1所述的再聚合装置，其特征在于，所述混合装置具有混合元件。