[发明专利]一种聚酰胺的连续合成方法及立式多阶段反应器

说明书

本发明提供了一种聚酰胺的连续合成方法，本发明通过气液并行流动、气相压力逐级递减的方式合成聚酰胺，避免了反应前期大量二胺和水的逸出，保证了聚酰胺盐的完全反应；反应后期，气相压力低，有利于移除反应体系中的水，促进聚酰胺分子量的增长，产物的聚合度达到20‑60，减轻或消除了后续减压装置的需求。本发明还进一步提供了实施上述方法的反应器，有利于增加反应过程可靠性，减小能量需求、降低装备的投资与检修支出等优点。

技术领域

本发明涉及一种生产聚酰胺的连续聚合方法和可执行聚合方法的设备。更确切地说，本发明涉及一种聚酰胺的连续合成方法及立式多阶段反应器。

背景技术

连续制备如尼龙66的聚酰胺材料的方法在现有技术中是已知的，传统的生产流程包括使用3-5个串联在一起的不同反应容器。这些方法生产聚酰胺材料需要通过多个反应步骤完成，这些步骤通常在管式反应器或搅拌釜中进行，主要包括蒸发浓缩、高压预缩聚、闪蒸、常压终缩聚和真空缩聚等过程，且这些步骤在空间上是相互分开进行的。中国纺织工业出版社出版的《尼龙66生产基本知识》第52页介绍了中国辽阳石化从法国罗纳-普朗克引进的尼龙66连续生产流程，主要环节包括浓缩、高压预缩聚、闪蒸、常压缩聚；该书76页介绍了中国神马集团从日本旭化成引进的尼龙66连续聚合装置流程，主要环节包括浓缩、高压预缩聚、闪蒸、常压缩聚、真空缩聚；美国专利US3402152公开了孟山都公司发明的尼龙66连续聚合装置流程，主要环节包括浓缩、高压预缩聚、闪蒸、常压缩聚、真空缩聚。上述流程是目前尼龙66连续聚合流程的主流，存在以下缺点：1.流程冗长，建设投资运行成本高；2.高压预缩聚阶段采用管式反应器，整个反应过程保持着较高压力，不利于反应产物水的蒸发，在化学平衡上限制了聚酰胺分子量的增长；3.闪蒸过程压力从大于15atm骤减至常压需要经过较长的反应时间，且过程中的物料粘度大，缩合水不易蒸出，制约了聚酰胺分子量的增大；4.闪蒸过程中随缩合水蒸发夹带出来的聚酰胺以及反应液位波动都容易造成反应器壁结疤，后续清理麻烦。

为了克服传统聚酰胺连续生产流程中的缺点，适用于连续生产聚酰胺材料的新型集成式反应装置被公开。美国专利US3296217公开了孟山都公司发明的落管与精馏塔板集成塔式反应装置；中国专利CN105745250A公开了因温斯特技术公司发明的不等化学计量数的单体进料的气液逆行的多阶段反应器；中国专利CN201210254788.X公开了刘兆彦发明的以双组分单体为原料的包含精馏段与降膜反应段的气液逆行集成塔式反应设备。这些已公开的新型集成式反应装置在一定程度上改善了传统聚酰胺流程的缺陷，精简了反应流程，提高了反应效率。但为了保证液相从塔顶流向塔釜，气相从塔釜向上逆行与液相接触，整塔的压力自上而下是逐渐增加的，致使存在以下缺陷：1.液相入口处压力较小，大量水蒸发，为保持反应所需的温度会使热负荷激增；2.反应器上部较低的压力使二胺的大量蒸发，会影响缩合反应的进行；3.反应器上部液相的快速浓缩存在未反应的聚酰胺盐析出的风险；4.聚酰胺产物于较高压力在塔釜流出，依然需要配置停留时间较长的减压装置才能进入到后续的常压或真空缩聚反应器中进行反应。

发明内容

针对现有技术中的这些缺点，本发明的目的是提供一种聚酰胺的连续合成方法及立式多阶段反应器。

本发明的采用的技术方案是：一种聚酰胺的连续合成方法，其特征在于，该方法为：以包含聚酰胺盐水的溶液作为液相流股，以包含惰性气体、水蒸气、二胺的气体为气相流股，进行多级反应合成聚酰胺，其中，液相流股A和气相流股B的流动方向相同，沿流动方向，各级反应的气相压力逐级减小。

所述聚酰胺盐选自己内酰胺盐、十一碳内酰胺盐、十二碳内酰胺盐、丁二胺己二酸盐、戊二胺己二酸盐、己二胺己二酸盐、己二胺葵二酸盐、己二胺十二碳酸盐、葵二胺葵二酸盐、十二碳二胺十二碳二酸盐。

进一步地，第一级反应的气相压力为20atm以下，最后一个反应的气相压力为1atm以上。优选的，第一级反应的气相压力为18atm。

一种立式多阶段反应器，反应器内含有多个反应层；反应器顶部具有液相入口和气相入口，反应器底部具有出口。