[发明专利]用于制备聚酰胺的装置、减压方法以及聚酰胺的生产设备、生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰胺领域，具体涉及一种用于制备聚酰胺的装置、减压方法、包括所述装置的聚酰胺生产设备，以及一种聚酰胺的生产方法。

背景技术

现有技术中，聚酰胺的聚合方法一般可分为加热缩聚或界面缩聚法。例如：(Bacon Ke,A.W.Sisko,Differential thermal analysis of high polymers.III.Polyamides,Journal of Polymer Science第50卷第153期,第87–98页,1961年3月)记载了加热缩聚法，然而，根据报道，加热缩聚法相较于界面缩聚法而言，制得的聚酰胺熔点低且耐热性劣化(J.Polym.Sci.50,87,1961；Macromolecules,30,8540,1998)。而界面缩聚法工序非常复杂，难以在工业上适用。上述工艺都是短程聚合工艺，不论哪种工艺都存在一定缺陷，且制得的聚酰胺，特别是聚酰胺5X聚合度不高，工业应用受到很大的限制。

随着聚合工艺的不断发展，连续聚合工艺应运而生，从一定程度上弥补了短程聚合的缺陷。目前世界上主要的连续聚合工艺具体而言主要包括以下环节：浓缩→高压预聚→闪蒸→常压或真空缩聚。杜邦公司作为世界范围内知名的聚酰胺生产商，对聚酰胺66的连续聚合工艺进行了改进，其独特的连续聚合工艺主要包括以下环节：高压浓缩预聚→闪蒸→常压缩聚。

在连续聚合工艺中，通过各组设备的共同作用，将热施加至反应混合物并将水逐渐地移除，以驱动反应平衡朝向聚酰胺，直至聚合物达到所需的长度范围，之后再挤出成粒料，纺成纤维或加工为其他的形状。整个连续聚合工艺需要大量的热量，以使得缩合反应发生并从反应混合物移除水。

在上述聚合工艺中，溶液的闪蒸步骤可以使用闪蒸器。工业中常用的闪蒸器为立式闪蒸器，包括：釜体，釜体的顶端设置有蒸汽出口，釜体的底部设置有进液管，釜体的下部侧壁上设置溶液出口。立式闪蒸器的工作原理为：高温溶液经进液管进入釜体中，在高温溶液进入釜体后，与釜体内的空气产生一温差和压力差，从而使得高温溶液立即沸腾并产生大量蒸汽，闪蒸出的蒸汽上升，最后从蒸汽出口排出另作他用。上述闪蒸器在闪蒸时，溶液浓度不断增加，导致粘度不断增加，容易阻塞闪蒸器，闪蒸效果不是很理想。

发明内容

为克服现有聚酰胺生产工艺中减压装置存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种用于制备聚酰胺的装置。

本发明的第二个目的是提供一种用于制备聚酰胺的减压方法。

本发明的第三个目的是提供一种聚酰胺5X的生产设备。

本发明的第四个目的是提供一种聚酰胺5X的生产方法。

本发明提供的用于制备聚酰胺的装置为减压装置，包括密封的釜体，所述釜体设置有物料入口、物料出口，所述物料入口位于所述物料出口的上方，所述釜体内设置有连接于所述物料入口及物料出口之间的物料盘管，所述物料盘管分为若干段，同一段的所述物料盘管直径相同，不同段的所述物料盘管由所述物料入口处向所述物料出口处直径逐渐增加。

本发明所述的装置中，所述物料盘管的直径为20～80mm，长径比600～26000。

本发明所述的装置中，所述物料盘管的总长度为50～500m。

本发明所述的装置中，所述物料盘管在所述釜体内呈水平多层分布，每层物料盘管为“S”形往复排列。

本发明所述的装置中，所述釜体内还设置有一组或多组管板，每组管板上设置有开孔，用于使所述物料盘管在其中穿过以固定所述物料盘管。

本发明所述的装置中，所述釜体还包括热媒入口以及热媒出口，所述热媒入口设置于所述釜体顶部，所述热媒出口设置于所述釜体底部。

本发明所述的装置中，所述釜体还包括一个或多个排气口。

本发明提供的用于制备聚酰胺的减压方法为：采用以上技术方案任一项所述的装置进行减压过程。

本发明提供的聚酰胺5X的生产设备包括：依次连接的原料浓缩装置、预聚装置、减压装置、水分分离装置和缩聚装置，其中，所述减压装置为以上技术方案任一项所述的装置。

本发明提供的聚酰胺5X的生产方法为：采用前述的生产设备，以聚酰胺盐水溶液为起始原料，依次经过原料浓缩步骤、预聚步骤、减压步骤、水分分离步骤以及缩聚步骤制得所述聚酰胺5X。

本发明所述的生产方法中，所述聚酰胺盐水溶液起始原料的质量百分比浓度为50％以上，优选为50～65％。