用于聚酰胺化过程的前体制备中的单体平衡控制制造技术

本公开题为“用于聚酰胺化过程的前体制备中的单体平衡控制”。公开了一种用于测量和/或控制用于制备尼龙的缩聚反应工艺的进料中的盐平衡的方法。该方法采用拉曼光谱。

Monomer equilibrium control in the preparation of precursor for polyarylamization process

The present disclosure is entitled \monomer balance control in the preparation of the precursor for the polyarylamization process\. A method for measuring and / or controlling the salt balance in the feed of a polycondensation reaction process for the preparation of nylon is disclosed. The method uses Raman spectrum.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于聚酰胺化过程的前体制备中的单体平衡控制
本公开涉及一种用于制备适于作为用于聚酰胺化的进料的盐水溶液的方法。应用拉曼光谱和化学计量建模来提供摩尔平衡的估计，其可用于表征和控制用于向聚酰胺化过程供应合适前体的连续、间歇或半间歇工艺或进料系统。
技术介绍
成功的聚酰胺制备需要精确控制盐溶液的起始单体平衡。一般来讲，这通过首先制备原料的近似平衡溶液，继之以一个或多个调节步骤来实现。这些过程可以连续、半间歇或间歇工艺方案进行。含有二胺和二羧酸的水溶液的制备为它们转化成可用聚酰胺的一个重要而常见的中间步骤。制备这些溶液的工业方法需要负担得起并且能够使工艺料流维持于其期望的组成和浓度的控制方案。有效的控制提高了聚合物质量并且避免了不期望的固体沉淀。有几种方法适用于近似控制初始制备步骤。仅基于第一混合步骤的进料速率的控制可用体积、重量或其它常规过程仪器实现。在线pH仪器也是可用的。基于pH的系统的最佳结果需要对将由pH仪器分析的侧流的稀释度和温度进行广泛控制。此前已知的盐生产设施通常依赖pH仪器作为控制的基础。pH仪器具有有限的精度，这是由于其准确度由用于校准其的缓冲溶液决定。此外，pH仪器遭受漂移和结垢。pH测量的准确度使得其需要盐储存和共混以减少盐平衡变化，从而防止用于制备聚合物的盐的盐特性波动。储存盐较为昂贵并且限制所用盐的最大浓度。可在半间歇或间歇操作内通过以下迭代步骤实现对单体平衡的微调：采集样品以进行实验室pH测试，随后在容器中进行调节。US3,730,685涉及自动执行溶液滴定的方法。US4,213,884和US4,251,653涉及用于制备浓盐溶液的两步法。US4,442,260涉及利用盐进料的重量作为关键过程控制参数来制备浓盐水溶液的多步法。US5,801,278涉及直接制备基本呈固体颗粒形式的盐的方法，其中pH变化被用作工艺一致性的指标。US9,561,999涉及利用pH测量控制盐单体平衡的两步盐方法。可将一组最新申请的相应方面放在一起考虑以示出当前控制系统的相对复杂性：WO2014/179057、WO2014/179058、WO2014/179060、WO2014/179061、WO2014/179062、WO2014/179064、WO2014/179065和WO2014/179066。这些参考文献涉及各种特征，包括失重进料器，以限制粉状二羧酸的进料速率的变化；用于稀释度和温度控制的样品回路，以用于在线pH测量；离线pH测量；使用折射计测量浓度的样品回路；密度测量；以及使用所述系统的各种测量值建立预测模型，以调谐摩尔平衡和浓度的控制。US8,772,439涉及用于制备盐水溶液的早先专利的两步法。二酸-二胺平衡由pH决定。US8,802,810涉及用于制备脂族、脂环族和芳族二酸的不同组合的盐水溶液的多步法。二酸与二胺之间的摩尔平衡基于pH。US9,561,999涉及pH对温度、组成和浓度的敏感性。US4,233,234涉及尼龙盐水溶液的连续制备，然后其中一小部分本体流被取出，稀释至10％的浓度，并且测量pH。pH信号用于根据需要控制注入本体流中修整二胺的量来调谐摩尔平衡。US2,130,947A涉及作为控制点的pH曲线的拐点，以确保二胺和二羧酸处于将聚合为高分子量的摩尔比。本领域中测量盐平衡的另一种技术为近红外(NIR)光谱学。参见例如US5,532,487、US6,169,162、US6,696,544和US6,995,233。NIR的优点在于使用耐用的在线探针。然而，仪器的校准可能颇具挑战性并且必须维持校准。此外，近红外区对含水量和温度变化非常敏感。与pH系统不同，NIR系统不要求含水量和温度保持固定；然而，为了取得成功，NIR处理器必须具有准确的浓度和温度数据作为PLS模型的输入。NIR校准集必须结合那些变量，并且必须为后续模型提供可靠且精确的数据。这些灵敏度较为苛刻并且降低了技术的稳健性。这两种方法的限制可见于生产现场的设计中。为了确保下游聚合设备稳定而一致的操作，较常见的是在盐制备后使用大型中间储存容器。这有助于通过使设定点周围的短期波动最终得到平衡来克服仪器中的随机误差。因为存储容量很昂贵，希望提供一种不需要存储大量材料来平衡组成的短期波动的控制方法。最老的方法是从间歇过程取出样品以进行离线稀释和温度调节，随后进行pH测量和任何所需的批次调节。较新的方法使这一过程自动化并且通常在连续盐工艺的情况下执行，其中通过稀释和温度控制，继之以在线pH仪器来转移滑流。为了最小化随时间推移的漂移，可将实验室pH测量结果与在线pH结果进行比较，并且可相应地调节在线仪器。此类改进也已经应用于基于NIR的系统。用于监测和控制聚酰胺化体系的仪器既昂贵又不适当。需要一种方法来降低成本和复杂性。因此，期望提供一种用于分析聚酰胺化进料流的相对简单、更低成本的在线方法，该方法在工艺条件的正常范围内可靠、一致且精确地运行。此类简单而可靠的方法在聚酰胺制造中是非常期望的。该方法还需要能够承受以商业规模实现。另一种分析方法为拉曼光谱，如授予Schnell等人的美国专利4,620,284中所公开。Schnell等人的专利涉及使用拉曼光谱直接鉴定混合物中的组分的方法。并非所有混合物都不能容易地通过拉曼光谱进行分析。有时，溶液中两种分子的组合产生新的峰，该峰不是单独在溶液中的任一组分的特征。一些溶液可出于以下项产生光谱特征：(i)各个组分本身；(ii)溶液中组分间的相互作用；以及(iii)溶液中组分的总浓度。所列因素在产生光谱特征中的确切作用尚未完全理解。特别地，处于不同盐平衡的聚酰胺盐水溶液可能产生似乎不提供足以确定盐平衡的信息的光谱。因此，问题在于开发出一种控制用于制备聚酰胺的盐水溶液中的二酸与二胺之间平衡的实时在线测量方法。
技术实现思路
公开了使用拉曼光谱与化学计量建模的组合来测量和/或控制用于制备聚酰胺，尤其是尼龙的缩聚反应过程的进料中的盐平衡的方法。公开了一种用于测量和控制聚酰胺前体溶液的二酸-二胺平衡的过程控制方法，包括：a)通过以下方式，对二酸-二胺平衡创建拉曼光谱预测模型：i)获得一系列具有不同的已知二酸：二胺摩尔比的聚酰胺前体溶液的拉曼光谱；ii)对所述已知摩尔比与所述获得的拉曼光谱之间的关系进行建模；b)将(a)(ii)的所述模型应用于对其中二酸：二胺平衡未知的聚酰胺前体溶液所观察的拉曼光谱；以及c)确定所述溶液(b)的二酸：二胺平衡。所公开的过程控制方法的一个方面还包括将步骤(c)中确定的二酸：二胺平衡与设定值进行比较。所公开的过程控制方法的另一方面还包括响应于所确定的二酸：二胺平衡与设定值的比较，调节至少一个过程变量。在所公开的过程控制方法的一个方面，聚酰胺前体溶液包含至少一种二羧酸、至少一种二胺以及水。在所公开的过程控制方法的另一方面，二羧酸包括己二酸。在所公开的过程控制方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量和控制聚酰胺前体溶液的二酸-二胺平衡的过程控制方法，包括：/na)通过以下方式，对二酸-二胺平衡创建拉曼光谱的预测模型：/ni)获得一系列具有不同的已知二酸：二胺摩尔比的聚酰胺前体溶液的拉曼光谱；/nii)对所述已知摩尔比与所述获得的拉曼光谱之间的关系进行建模；/nb)将(a)(ii)的所述模型应用于对其中二酸：二胺平衡未知的聚酰胺前体溶液所观察的拉曼光谱；以及/nc)确定所述溶液(b)的二酸：二胺平衡。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170413 US 62/485,0581.一种用于测量和控制聚酰胺前体溶液的二酸-二胺平衡的过程控制方法，包括：
a)通过以下方式，对二酸-二胺平衡创建拉曼光谱的预测模型：
i)获得一系列具有不同的已知二酸：二胺摩尔比的聚酰胺前体溶液的拉曼光谱；
ii)对所述已知摩尔比与所述获得的拉曼光谱之间的关系进行建模；
b)将(a)(ii)的所述模型应用于对其中二酸：二胺平衡未知的聚酰胺前体溶液所观察的拉曼光谱；以及
c)确定所述溶液(b)的二酸：二胺平衡。


2.根据权利要求1所述的过程控制方法，还包括将步骤(c)中确定的二酸：二胺平衡与设定值进行比较。


3.根据权利要求2所述的过程控制方法，还包括响应于所确定的二酸：二胺平衡与所述设定值的所述比较，调节至...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·迪内希·卡乌席瓦，利恩·芒斯特尔，
申请(专利权)人：英威达纺织英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB