[发明专利]制备聚合物的方法

说明书

本公开涉及一种使用活塞流反应器制备聚合物的方法。该方法包括提供包含酰胺单体的单体水溶液；蒸发所述单体水溶液以形成浓缩单体溶液；和在包含壳程侧和管程侧的活塞流反应器中使所述浓缩单体溶液聚合以形成包含聚合物的第一工艺流体。浓缩单体溶液在壳程侧从入口流到出口。

交叉引用

本申请要求2018年2月23日提交的美国临时专利申请No.62/634,546的优先权，其整个内容经此引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种制造聚合物，例如聚酰胺的方法。更具体地，本公开涉及一种利用活塞流反应器配置的方法，所述配置有益地能够在更低温度下运行并防止聚合物产品中的胶凝、发泡和杂质。本公开还涉及一种使用上述配置改造现有聚合工艺的方法。

背景技术

聚酰胺惯例上通过二酸如己二酸和二胺如六亚甲基二胺的缩聚制备，或通过内酰胺如ε-己内酰胺的聚合制备。制备聚酰胺，例如尼龙6,6的常规方法利用众所周知的组件和配置，通常包括含有工艺流体(例如二酸和二胺的盐溶液)的容器、常规聚合反应器和进一步的下游加工，以形成高分子量聚酰胺。

使用这些常规配置，这些聚合方法通常能够实现聚酰胺的良好转化。在缩聚过程中为了提高效率和降低能量消耗，已经加入和/或修改热交换器和其它反应器配置以改进该方法的效率。遗憾地，这些方法仍然需要大体积的传热流体，其在聚合过程中造成较高的温度变化，例如热通量。此外，由于高温度变化，熔融的聚合物进一步促进水泡形成和蒸汽分离，这有害地导致过度发泡。常规配置也已知造成不想要的聚合物支化，例如胶凝。

许多常规聚合法利用与立式反应器结合的循环壳管式热交换器(工艺流体在管程侧)进行缩合反应。在热交换器中，被加热的工艺流体通常在管程侧，并且几乎或完全不发生聚合。在工艺流体经过管后，将加热的工艺流体供入立式反应器的入口，大部分聚合在其中发生。通常，供入的入口工艺流体的温度太低以致无法引发聚合。因此，必须加入大量的热，例如借助传热流体，以引发聚合反应转移。最近已努力降低聚合反应器中的温度变化量，但仍然需要大体积的加热流体以将工艺流体的温度提高到必要温度。如此大体积的加热流体促成上文提到的缺点。

作为常规方法的一个实例，国际申请No.WO/2017120112A1公开了一种在连续批次中无过度发泡地制造含聚醚胺的聚酰胺的方法——其通过为引入来自先前批次的含聚醚胺的聚酰胺残料(heel)的这些批次运行提供受控热输入率步骤。

此外，美国公开No.2016/0130397公开了一种连续制备聚酰胺低聚物的方法。这种方法包括将形成聚酰胺的单体的水溶液从储存容器连续传送到低聚反应器中、将水溶液加热到超过溶解或储存温度和从低聚反应器中连续排出聚酰胺低聚物。限制单体溶液在低聚反应器中的停留时间并调节水的压力或蒸气分压以使单体到聚酰胺低聚物的转化率不超过最大值和/或形成的聚酰胺低聚物不相分离或自发结晶为固体形式。可通过这种方法制备的聚酰胺低聚物可与水混合地连续供应到制备半结晶或非晶的可热塑加工的聚酰胺的方法中，然后后缩合以产生聚酰胺。这种聚酰胺可用于借助注射成型、多组分注射成型、注射成型/焊接、挤出、共挤、吹塑或热成型生产模制品。

美国专利No.6,620,969也公开了用于处理易聚合物质的壳管式热交换器，其包含壳，在其相反末端附近具有分别配有壳程流体的入口和出口的两个管板，在所述壳的相反末端各布置一个的通道，和多个传热管，所述传热管的相反末端部分的外周固定在所述管板之间，其适于使所述易聚合物质作为工艺流体经过所述管并在其上实施热交换。

尽管一些参考文献可能教导了尝试减少发泡或温度变化的反应器和/或配置的使用，仍然需要在具有高能量效率的同时实现高转化率并减少发泡和不想要的聚合物支化的改进的反应配置。

概述