CN112094406A - 一种尼龙6生产工艺及其系统与产品 - Google Patents

Abstract

本公开涉及纺织原料领域，具体提供一种尼龙6生产工艺及其系统与产品。所述尼龙6生产工艺包括如下步骤：己内酰胺、水、分子量调节剂、苄胺以及消光剂为反应原料，经预热后进入聚合工段，聚合反应为前加压后减压的两段聚合工艺，减压聚合过程产生的溶液通入加压聚合中，对聚合后的产物造粒，对造粒后的水进行萃取，萃取后的溶液蒸发后通入加压聚合中。解决现有技术中两段聚合法生产尼龙6的过程中，后聚产生大量水分，导致需要多个萃取塔进行多步萃取，萃取效率较低且浪费热源的问题。

Description

一种尼龙6生产工艺及其系统与产品

技术领域

本公开涉及纺织原料领域，具体提供一种尼龙6生产工艺及其系统与产品。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

尼龙6于1943年即投入工业生产，并由于其良好的物理性能与纺织性能而得到快速发展。尼龙6由己内酰胺开环聚合而成，其聚合根据所用开环剂的不同，可分为两种：一种是用碱类物质作开环剂，称之为碱法聚合；另一种主要是以水作为开环剂，称之为水解聚合。纺丝用尼龙6切片的生产普遍采用水解聚合。

现有技术中对于己内酰胺水解聚合制备尼龙6的生产工艺有一段法和二段法，其中，一段法即为一段常压聚合工艺，该工艺是最早开发的连续聚合工艺，具有生产稳定、可靠、流程简单、操作方便的有点，但聚合反应停留时间长，只能生产低粘度树脂。而两段法指的是加压前聚和常压后聚，加压前聚合有利于己内酰胺水解开环，常压后聚合则有利于脱水提高树脂粘度，但发明人发现，两段聚合法由于在后聚合过程中产生大量水分，而水分携带有大量小分子的聚己内酰胺，可以作为原料，因此，现有技术中通常会将后聚合产生的水分萃取，往往需要多步串联萃取，萃取效率较低，且萃取需要热量，多个萃取塔热量需求较大，对工业热源带来极大浪费。

发明内容

针对现有技术中两段聚合法生产尼龙6的过程中，后聚产生大量水分，导致需要多个萃取塔进行多步萃取，萃取效率较低且浪费热源的问题。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种尼龙6生产工艺，包括如下步骤：

1)将原料己内酰胺、水、分子量调节剂、苄胺以及消光剂预热为流体混合物；

2)经预热后流体混合物进入聚合工段，聚合反应为前加压后减压的两段聚合工艺，减压聚合过程不断产生溶液，产生的溶液通入加压聚合中；

3)对减压聚合后的产物造粒后进行单塔萃取，萃取后的溶液蒸发后通入加压聚合中，萃取后的固相颗粒即为尼龙6。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种实现上述尼龙6生产工艺的系统，包括依次连接的加压聚合器，减压聚合器，造粒机，萃取塔，所述萃取塔上部出料口连接蒸发装置，下部出料口通过气相输送管道与包装工段连通；所述减压聚合器中排出的溶液也通入蒸发装置中。

本公开一个或一些实施方式中，提供上述尼龙6生产工艺或上述尼龙6生产工艺的系统制备得到的产品。

上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：

1)本公开为了降低投资成本,实现节能降耗，同时又保证生产高质量高速纺民用半消光切片，采用二段聚合，一段萃取、一段干燥的工艺，聚合管有明显的移热段和平衡段之分，反应转化率高、分布均匀。二段聚合法本身比一段连续聚合法反应时间短，一段连续聚合法1个聚合管，常压操作，生产高粘度2.7，聚合时间：20-22h，两段聚合法2个聚合管，加压与减压操作，生产最高粘度3.5，聚合时间：1.3-4h，回收系统采用三效蒸发，聚合分子量均匀。

2)本公开由于将二段聚合后聚改为减压后聚，将后聚过程中产生的水分大大减少，在进一步提高尼龙6分子量的同时，减少了萃取过程中的水分，将多步串联萃取改为一塔萃取，减少了工业热源的使用。

3)本公开通过对蒸汽热能的分阶梯的利用来提高能源利用效率和能源利用的经济效果，达到清洁生产、节能降耗的目的。在尼龙6生产工艺中用1.0MPa蒸汽作为三效蒸发的第一阶热媒，一效蒸发出的蒸汽做二效蒸发的热媒，二效蒸发出的蒸汽做三效的热媒，用三效蒸发的乏气气液分离后的气相对萃取水进行预热，用冷凝液为新鲜的己内酰胺原料保温加热，然后去硫铵厂房做硫铵结晶的冷媒，从而实现蒸汽热能的六阶利用。通过蒸汽能量的梯度利用，降低蒸汽耗。经运行证明满负荷生产时，尼龙6切片蒸汽单耗在0.9吨左右，而国内其他企业尼龙6切片蒸汽单耗在1.2吨左右。冷凝水恰为己内酰胺硫铵结晶装置提供冷媒，同时降低了己内酰胺硫铵结晶的能耗

4)尼龙6聚合生产工艺主要包括原料的配置、前聚反应、后聚反应、切粒、萃取、干燥、气力输送、切片包装及浓缩液回收几个工序，本公开采用两段合成、一段萃取、一段干燥的方法生产尼龙6产品。其中浓缩液回收是主要的耗能单元，萃取水中己内酰胺含量在8％-12％左右，用1.0MPa蒸汽做热源，通过多效蒸发的方式，将己内酰胺浓缩至70％-75％，与新鲜物料混合后返回前聚合管循环利用。此工艺中蒸汽耗为主要的能耗指标，为降低生产的综合能耗，对蒸汽能量进行分梯度的综合利用，提高能源利用效率，达能节能降耗的目的。

附图说明

构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为实施例1所述尼龙6生产工艺的流程图。

图2为实施例2所述的萃取塔与三效蒸发装置连接结构图。

其中，1.蒸发器；2.再沸器；3.气液分离器；4.热水换热器；5.萃取塔；6.己内酰胺夹套管；7.己内酰胺硫胺结晶；8.冷凝液；9. 1.0MPa蒸汽；10. 0.2MPa蒸汽；11.脱盐水；12.110℃热水。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术中两段聚合法生产尼龙6的过程中，后聚产生大量水分，导致需要多个萃取塔进行多步萃取，萃取效率较低且浪费热源的问题。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种尼龙6生产工艺，包括如下步骤：

1)将原料己内酰胺、水、分子量调节剂、苄胺以及消光剂预热为流体混合物；

2)经预热后流体混合物进入聚合工段，聚合反应为前加压后减压的两段聚合工艺，减压聚合过程不断产生溶液，产生的溶液通入加压聚合中；

3)对减压聚合后的产物造粒后进行单塔萃取，萃取后的溶液蒸发后通入加压聚合中，萃取后的固相颗粒即为尼龙6。

减压聚合从中部进料，上部用负压真空脱水，将液态组分持续析出，熔融状态的尼龙6则从下部析出，析出的液态组分主要为水，并携带有大量低分子量的聚己内酰胺，分子量越低的聚己内酰胺越容易被带出，将这部分聚己内酰胺置于加压聚合中，作为部分原料继续参与反应，也避免了大量低分子量的聚己内酰胺进行缩合反应，影响分子量的分布情况。且由于后聚过程中缩合反应脱水，将水从反应器中及时移除，促进了反应向右进行，加快反应进程。

优选的，所述分子量调节剂为醋酸，所述消光剂为二氧化钛。

优选的，所述萃取为一段萃取，萃取之后的尼龙6进行切片干燥，切片干燥后输出。

优选的，步骤1)中，将己内酰胺置于熔融反应釜中熔融，在熔融过程中，持续添加水、分子量调节剂、苄胺以及消光剂的混合物，直至熔融态变为流体。

优选的，步骤2)中，加压聚合包括：将流体混合物送入聚合工段中，进行加压聚合；加压聚合工段分为上下两个部分，上部分主要进行加压开环，下部加聚反应。

优选的，水解开环所需热量由260℃气相联苯-联苯醚液化的潜热提供，下部加聚反应，反应放热由260℃液相联苯-联苯醚气化带走。

优选的，所述加压开环压力为0.15-0.2MPa。

优选的，物料进行开环反应的停留时间为50-55min。

优选的，物料进行加聚反应的停留时间为2.5-4.5h。

优选的，步骤2)中，减压聚合包括：加压聚合产物送入减压聚合器中部，进行减压聚合，减压聚合反应为缩合反应，减压聚合过程中产生的水分从减压聚合器的上部排出，通入加压聚合中进行连续反应。

优选的，减压聚合利用负压真空脱水。

优选的，物料进行缩合反应停留时间2.5-3h。

优选的，萃取工段以蒸汽作为动力源。

优选的，所述蒸汽为1.0MPa蒸汽。

优选的，用1.0MPa蒸汽作为三效蒸发的第一阶热媒，一效蒸发出的蒸汽做二效蒸发的热媒，二效蒸发出的蒸发做三效的热媒，用三效蒸发的乏气气液分离后的气相对萃取水进行预热，用冷凝液为新鲜的己内酰胺原料保温加热，然后去硫铵厂房做硫铵结晶的冷媒。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种实现上述尼龙6生产工艺的系统，包括依次连接的加压聚合器，减压聚合器，造粒机，萃取塔，所述萃取塔上部出料口连接蒸发装置，下部出料口通过气相输送管道与包装工段连通；所述减压聚合器中排出的溶液也通入蒸发装置中。

优选的，所述萃取塔与三效蒸发装置连接，所述三效蒸发装置为三组蒸发器与再沸器串联的装置。

优选的，萃取塔上部连接三效蒸发装置，底部通过热水换热器与气液分离器相连，气液分离器液相为己内酰胺出料口。

本公开一个或一些实施方式中，提供上述尼龙6生产工艺或上述尼龙6生产工艺的系统制备得到的产品。

实施例1

本实施例提供一种尼龙6生产工艺，包括如下步骤：

1)将原料己内酰胺、水、醋酸、苄胺以及二氧化钛预热为流体混合物。将己内酰胺置于熔融反应釜中熔融，在熔融过程中，持续添加水、分子量调节剂、苄胺以及消光剂的混合物，直至熔融态变为流体。

2)经预热后流体混合物进入聚合工段，聚合反应为前加压后减压的两段聚合工艺，减压聚合过程不断产生溶液，产生的溶液通入加压聚合中。

加压聚合包括：将流体混合物送入聚合工段中，进行加压聚合；加压聚合工段分为上下两个部分，上部分主要进行加压开环，下部加聚反应；所述加压开环压力为0.15-0.2MPa；物料进行开环反应的停留时间为50-55min；物料进行加聚反应的停留时间为2.5-4.5h。

水解开环所需热量由260℃气相联苯-联苯醚液化的潜热提供，下部加聚反应，反应放热由260℃液相联苯-联苯醚气化带走。

减压聚合包括：加压聚合产物送入减压聚合器中部，进行减压聚合，减压聚合反应为缩合反应，减压聚合过程中产生的水分从减压聚合器的上部排出，通入加压聚合中进行连续反应；物料进行缩合反应停留时间2.5-3h。减压聚合利用负压真空脱水；

3)对减压聚合后的产物造粒后进行萃取，萃取后的溶液蒸发后通入加压聚合中，萃取后的固相颗粒即为尼龙6。所述萃取为一段萃取，萃取之后的尼龙6进行切片干燥，切片干燥后输出。

萃取工段以蒸汽作为动力源；所述蒸汽为1.0MPa蒸汽；用1.0MPa蒸汽作为三效蒸发的第一阶热媒，一效蒸发出的蒸汽做二效蒸发的热媒，二效蒸发出的蒸发做三效的热媒，用三效蒸发的乏气气液分离后的气相对萃取水进行预热，用冷凝液为新鲜的己内酰胺原料保温加热，然后去硫铵厂房做硫铵结晶的冷媒。

本实施例所述二段聚合可生产粘度2.8-3.4的高速纺高端聚合物。

实施例2

本实施例提供一种尼龙6生产装置，所述装置可以实现实施例1所述的尼龙6生产工艺，包括依次连接的加压聚合器，减压聚合器，造粒机，萃取塔5，所述萃取塔上部出料口连接蒸发装置，下部出料口通过气相输送管道与包装工段连通；所述减压聚合器中排出的溶液也通入蒸发装置中。

所述萃取塔5与三效蒸发装置连接，所述三效蒸发装置为三组蒸发器1与再沸器2串联的装置。萃取塔5上部连接三效蒸发装置，底部通过热水换热器4与气液分离器3相连，气液分离器3液相为己内酰胺出料口。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种尼龙6生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)将原料己内酰胺、水、分子量调节剂、苄胺以及消光剂预热为流体混合物；

2)经预热后流体混合物进入聚合工段，聚合反应为前加压后减压的两段聚合工艺，减压聚合过程不断产生溶液，产生的溶液通入加压聚合中；

3)对减压聚合后的产物造粒后进行单塔萃取，萃取后的溶液蒸发后通入加压聚合中，萃取后的固相颗粒即为尼龙6。

2.如权利要求1所述的尼龙6生产工艺，其特征在于，所述分子量调节剂为醋酸，所述消光剂为二氧化钛。

3.如权利要求1所述的尼龙6生产工艺，其特征在于，所述萃取为一段萃取，萃取之后的尼龙6进行切片干燥，切片干燥后输出。

4.如权利要求1所述的尼龙6生产工艺，其特征在于，步骤1)中，将己内酰胺置于熔融反应釜中熔融，在熔融过程中，持续添加水、分子量调节剂、苄胺以及消光剂的混合物，直至熔融态变为流体。

5.如权利要求1所述的尼龙6生产工艺，其特征在于，步骤2)中，加压聚合包括：将流体混合物送入聚合工段中，进行加压聚合；加压聚合工段分为上下两个部分，上部分主要进行加压开环，下部加聚反应；

优选的，水解开环所需热量由260℃气相联苯-联苯醚液化的潜热提供，下部加聚反应，反应放热由260℃液相联苯-联苯醚气化带走；

优选的，所述加压开环压力为0.15-0.2MPa；

优选的，物料进行开环反应的停留时间为50-55min；

优选的，物料进行加聚反应的停留时间为2.5-4.5h。

6.如权利要求1所述的尼龙6生产工艺，其特征在于，步骤2)中，减压聚合包括：加压聚合产物送入减压聚合器中部，进行减压聚合，减压聚合反应为缩合反应，减压聚合过程中产生的水分从减压聚合器的上部排出，通入加压聚合中进行连续反应；

优选的，减压聚合利用负压真空脱水；

优选的，物料进行缩合反应停留时间2.5-3h。

7.如权利要求1所述的尼龙6生产工艺，其特征在于，萃取工段以蒸汽作为动力源；

优选的，所述蒸汽为1.0MPa蒸汽；

优选的，用1.0MPa蒸汽作为三效蒸发的第一阶热媒，一效蒸发出的蒸汽做二效蒸发的热媒，二效蒸发出的蒸发做三效的热媒，用三效蒸发的乏气气液分离后的气相对萃取水进行预热，用冷凝液为新鲜的己内酰胺原料保温加热，然后去硫铵厂房做硫铵结晶的冷媒。

8.一种实现权利要求1-7任一项所述的尼龙6生产工艺的系统，其特征在于，包括依次连接的加压聚合器，减压聚合器，造粒机，萃取塔，所述萃取塔上部出料口连接蒸发装置，下部出料口通过气相输送管道与包装工段连通；所述减压聚合器中排出的溶液也通入蒸发装置中。

9.如权利要求8所述的尼龙6生产工艺的系统，其特征在于，所述萃取塔与三效蒸发装置连接，所述三效蒸发装置为三组蒸发器与再沸器串联的装置；

优选的，萃取塔上部连接三效蒸发装置，底部通过热水换热器与气液分离器相连，气液分离器液相为己内酰胺出料口。

10.权利要求1-7任一项所述的尼龙6生产工艺或权利要求8或9所述的尼龙6生产工艺的系统制备得到的产品。

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