尼龙6生产工艺
当今最佳PA6生产工艺为VK管连续水解聚合,带有连续式的回收系统,为达到纺丝要求的聚合体,采用了新型聚合管,增加了加压前聚合,减压后聚合生产工艺,这一新技术解决了聚合物在聚合管内径向温差和速度差的问题,且投资费用和操作费用都大幅度降低。
尼龙6聚合工艺比较
公司 | 聚合方法 | 工艺特点 | 应用生产 |
Didier | 常压连续法 | 1个聚合管,常压操作DCS控制,生产高粘度2.7,聚合时间:20-22h,回收系统采用三效蒸发提浓。 | 民用丝 |
Inventa | 二段法 | 2个聚合管,加压与减压操作,DCS控制,生产最高粘度3.5,聚合时间:13-14h,回收系统采用二效蒸发,聚合分子量均匀。 | 工业用丝 |
Zimmer | 间歇式高压釜法 | 工艺灵活,可生产PA6和PA66,但已内酰胺损耗比连续生产法高1.5%左右,自动化程度低。 | 小批量、多品种工程塑料级切片 |
Karl Fischer | 固相后缩聚法 | 采用高纯N2,粘度可从2.5增到4以上,工艺要求,设备造价高。 | 薄膜、塑料级高粘度切片 |
NOY | 多段连续聚合 | 聚合时间短,聚合物粘度高,工艺独特,但设备复杂,生产成本高,检修期长,影响推广应用。 | 高粘度的帘子线 |
连续聚合生产流程
1、己内酰胺投料器; 2、熔融锅; 3,6,10,14,17,20,21,22,28,31,34,36 输送泵; 4,7,15 过滤器; 5、熔体贮槽; 8、熔体罐; 9、TiO2调配器; 11,23,26,32,35 热交换器; 12、中间罐; 13、调制计量罐; 16、高位贮槽; 18,19 去离子水加入槽; 24、VK聚合管; 25、分馏柱; 27、冷凝水受槽; 29、铸带切粒机; 30、联苯贮槽; 37、水循环槽
己内酰胺生产工艺路线
一、合成方法
苯加氢-环己烷氧化法、苯酚法、甲苯法、硝基环己烷法、己二腈法
苯加氢-环己烷氧化法合成路线
二、己内酰胺的精制
精制过程包括萃取和精馏两部分。粗己内酰胺用三氯乙烯或苯进行逆流连续萃取提纯后,进入精馏塔,除去高沸物。从精馏塔顶蒸出纯己内酰胺,纯度达99.5%以上,高沸物从塔底排出。
尼龙6 工业丝生产设备
聚合工艺控制
投料比
开环剂:蒸馏水或无离子水=3%己内酰胺
开环反应以水为引发剂,水解先生成氨基己酸
分子量稳定剂:己二酸=0.15~0.4%己内酰胺;醋酸=0.025~0.13%己内酰胺
作用:封闭端基,控制链增长,保证熔体粘度稳定。
分子量稳定剂加的越多,聚合物平均分子量越低。
催化剂:尼龙66盐或ω-氨基己酸=2%己内酰胺
催化剂↑→反应速度↑→聚合周期↓→产物的熔点↓、强度↓
尼龙6 短纤生产线
己内酰胺生产工艺路线
一、合成方法
苯加氢-环己烷氧化法、苯酚法、甲苯法、硝基环己烷法、己二腈法
苯加氢-环己烷氧化法合成路线
二、己内酰胺的精制
精制过程包括萃取和精馏两部分。粗己内酰胺用三氯乙烯或苯进行逆流连续萃取提纯后,进入精馏塔,除去高沸物。从精馏塔顶蒸出纯己内酰胺,纯度达99.5%以上,高沸物从塔底排出。
聚合工艺控制
一、投料比
开环剂:蒸馏水或无离子水=3%己内酰胺
开环反应以水为引发剂,水解先生成氨基己酸
分子量稳定剂:己二酸=0.15~0.4%己内酰胺;醋酸=0.025~0.13%己内酰胺
作用:封闭端基,控制链增长,保证熔体粘度稳定。
分子量稳定剂加的越多,聚合物平均分子量越低。
催化剂:尼龙66盐或ω-氨基己酸=2%己内酰胺
催化剂↑→反应速度↑→聚合周期↓→产物的熔点↓、强度↓
切片特写
二、聚合温度
聚合温度↑→聚合反应速度↑→达到平衡所需的时间↓→平衡时单体含量↑(主反应为放热反应)→热裂解↑(聚酰胺水解为吸热反应)→聚合物平均分子量↓
VK管上段:260~270℃,升温开环和排水,吸热反应;
VK管中段:260℃,链增长,放热反应,但反应自由能变化很小;
VK管下段:230~250℃,链平衡,放热反应。
反应前期温度高,有利于加快聚合反应速度;反应后期温度低,有利于 分子量提高、低分子含量减少;温度低于280~285℃ 。
三、聚合时间
反应达到平衡时间由反应温度、开环剂用量、分子量稳定剂用量决定;聚合反应后期,随着聚合时间的延长,分子量分布均匀。
四、 防氧化作用
正常生产时靠不断进料中的水分蒸发和连续滴水来使VK管内保持正压。某种原因停止进料或开停车,通入氮气保护 。
水下切片装置
尼龙6切片的纺前准备
一、切片的萃取
目的:除去切片中大部分单体和低聚物,低分子物含量由10%降到1.5~2%。
萃取介质:热软水(可加入去氧剂水合肼H2NNH2·H2O)。
原理:水渗透到切片内部,低分子从切片中扩散出来溶解在热水中。
VC101型萃取锅示意图
二、切片的干燥
干燥介质: 热氮气流(含氧量小于3ppm)。
干燥后切片含水率小于0.05%,干燥温度低于135℃
聚合物(单体和低聚物)→纺丝毛丝→经不起拉伸→强度↓
KF型连续萃取流程简图
1 切片输送料斗; 2 切片贮罐; 3 连续萃取塔; 4 水泵; 5 加热器; 6切片出料阀; 7 切片输送泵; 8 分离器; 9 回水罐分离器; 10 切片旋风分离器
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