本发明专利技术提供了一种聚酰胺的连续合成的反应回收系统，包括多级内循环塔式反应器及二胺回收塔，该反应器有利于促进每级反应单元内部的液相循环混合，二胺回收塔能及时分离并回收混合蒸汽中的二胺组分。整个反应回收系统具有换热效率高、能量需求低、装备的投资与检修支出费用少等优点。本发明专利技术还提供了一种聚酰胺的连续合成方法，通过多级液相循环混合、压力可控递减的方式合成聚酰胺。通过调节不同反应阶段的气相压力，有效控制液相中水和二胺的沸腾蒸发量和聚酰胺盐的反应程度，使整个缩聚过程在压力逐步递减的趋势下进行，有利于协调分配不同反应阶段供热量，促进聚酰胺产物聚合度的提升，最终产品的聚合度达到10～60，减轻或消除了后续减压装置的需求。
A continuous synthesis reaction recovery system and method of polyamide
【技术实现步骤摘要】
一种聚酰胺的连续合成反应回收系统及方法
本专利技术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系统。更确切地说，本专利技术涉及一种聚酰胺的连续合成方法及反应回收系统，该系统包括多级内循环塔式反应器和二胺回收塔。
技术介绍
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，经典的生产流程包括3-5个串联在一起的不同反应容器。依次进行蒸发浓缩、高压预缩聚、闪蒸、常压终缩聚和真空缩聚等过程，各个反应步骤在空间上是分隔开的，使用的反应容器通常为管式反应器或搅拌釜。美国专利US3402152公开了孟山都公司专利技术的尼龙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，存在流程冗长、预缩聚压力较高反应效率低、闪蒸降压时间长等诸多缺陷。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公开了孟山都公司专利技术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专利技术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公开了一种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，致使液相入口气相压力较小，从而引起热负荷激增、二胺大量蒸发、未反应的聚酰胺盐析出等风险。中国专利CN201910063549.8公开的立式多阶段反应设备具有气液并行流动的特点，入口处的气相压力较高，在一定程度上改善了上述集成设备的缺点，但是该装置为了保证气体在每层塔盘中的鼓泡搅拌作用迫使大部分气体从上至下连续流动甚至需要额外通入惰性气体才能保证搅拌混合效果，由此需要配备多层的减压装置以达到压力逐级递减的效果，不仅结构复杂而且压力降相对不可控。
技术实现思路
针对现有技术中的这些缺点，本专利技术的目的是提供一种聚酰胺的连续合成方法及多级内循环塔式反应器。本专利技术的采用的技术方案是：一种聚酰胺连续合成的反应回收系统，其特征在于，包括多级内循环塔式反应器、二胺回收塔和二胺回收储罐；一种多级内循环塔式反应器反应器内上部为第一阶段的多级环流反应区，下部为第二阶段的多级减压反应区；第一阶段的多级环流反应区包含n级反应单元，每级反应单元内部液体自发循环流动的内部特征以及由供热区和导流筒构成的液相循环流动的结构特征。每级反应单元内包括导流筒、由换热管束构成的供热区、位于反应单元底部的塔盘；供热区位于导流筒与多级内循环塔式反应器内壁之间；每级反应单元的上部两侧均设有液相入口和蒸汽出口；塔盘上设有液相出口；反应单元中的液体物料在供热区的加热作用与沸腾蒸发向上运动的气泡引导的共同作用下加速向上运动，然后在位于反应单元中心的导流筒区域向下流动，使液相整体形成一个循环流动。第二阶段的多级减压反应区包含m级减压单元，每级减压单元设有蛇形减压管，前m-1级减压单元内还包含塔盘，塔盘上设有液相出口；每个蛇形减压管与上一级减压单元的液相出口相连，第一级减压单元的蛇形减压管与第一阶段第n级反应单元的液相出口相连；第m级减压单元的底部为收集槽，底部一侧设有产物出口。每级减压单元上部均设有蒸汽出口。所述蛇形减压管与第一阶段最后一个反应单元中的塔盘相连，所述蛇形减压管外侧包覆有换热夹套；每个蒸汽出口通过蒸汽管线与二胺回收塔的气相入口相连，用于分离并回收气相蒸汽中的二胺。每个蒸汽管线上均设有蒸汽阀门，可控制反应单元内的气相压力。二胺回收塔的液相出口与二胺回收储罐相连；第2级～第n级反应单元的液相入口作为二胺补充入口通过回流管道与二胺回收储罐出口相连，将从二胺回收塔底部收集的二胺分离产物输送至多级内循环塔式反应器中。每个回流管道上均设有二胺回流阀门；其中，n，m为正整数。进一步地，n为2-10，m为1-5个；二胺回收塔为板式精馏塔。进一步地，所述塔盘为漏斗结构，从塔盘边缘至底端的液相出口的倾斜角不大于15度。进一步地，所述导流筒的直径与多级内循环塔式反应器的直径比例在0.3：1到0.7：1之间。进一步地，从上至下导流筒的直径逐渐增大；其中，第一级反应单元的导流筒的直径与多级内循环塔式反应器的直径比例为0.3：1到0.4：1之间，第m级反应单元的导流筒的直径与多级内循环塔式反应器的直径比例为0.6：1到0.7：1之间。根据本专利技术的另一个方面，一种上述反应回收系统的聚酰胺的连续合成方法，该方法为：以包含聚酰胺盐水的溶液作为原料，从液相入口通入多级内循环塔式反应器中依次进行多级缩聚反应，通过每级单元的蒸汽阀门控制气相压力使缩聚反应依次在高压、中压、低压下进行。包含聚酰胺盐水的溶液的浓度大于等于30wt％。进一步地，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、己二胺对苯二甲酸盐、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中的任一种或多种；进一步地，第一级反应的气相压力为15atm以上，温度为200℃至220℃。最后一级反应的气相压力为6atm以下，温度为260℃至270℃。进一步地，第一级反应的气相压力为16atm。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种聚酰胺连续合成的反应回收系统，系统中包含的多级内循环塔式反应器有利于促进每级反应单元内部的液相循环混合，二胺回收塔能及时分离并回收混合蒸汽中的二胺组分。整个反应回收系统具有换热效率高、能量需求低、装备的投资与检修支出费用少等优点。本专利技术通过多级液相循环混合、压力可控递减的方式合成聚酰胺。通过调节不同反应阶段的气相压力，有效控制液相中水和二胺的沸腾蒸发量和聚酰胺盐的反应程度，使整个缩聚过程在压力逐步递减的趋势下进行，有利于协调分配不同反应阶段供热量，促进聚酰胺产物聚合度的提升，最终产品的聚合度达到10～60，减轻或消除了后续减压装置的需求。附图说明图1表示本专利技术的多级内循环塔式反应器的主视图；图2表示本专利技术的第一阶段反应单元内部的塔盘结构；图3表示本专利技术的第一阶段不同导流筒尺寸反应单元的组合方式；图4a和图4b表示本专利技术的第二阶段反应单元内部减压结构的两种实施方式。图中：多级内循环塔式反应器R，二胺回收塔T，液相入口1，蒸汽出口2(2a，2b,，2c，2d)，回流二胺入口3(3a，3b，3c)，产物出口4，导流筒5，供热区6，塔盘7，收集槽8，换热管束9，液相出口10(10a，10b)，蛇形减压管11，蒸汽阀门12(12a，12b，12c，12d，12e)，蒸汽管线13(13a，13b，13c，13d，13e)，管线14，精馏塔板15(15a，15b，15c，15d，15e，15f，15g，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚酰胺连续合成的反应回收系统，其特征在于，包括多级内循环塔式反应器、二胺回收塔和二胺回收储罐，所述多级内循环塔式反应器内上部为第一阶段的多级环流反应区，下部为第二阶段的多级减压反应区；/n第一阶段的多级环流反应区包含n级反应单元，每级反应单元内包括导流筒(5)、由换热管束(9)构成的供热区(6)、位于反应单元底部的塔盘(7)；供热区(6)位于导流筒(5)与多级内循环塔式反应器内壁之间；每级反应单元的上部两侧均设有液相入口和蒸汽出口(2)；塔盘(7)上设有液相出口(10)；/n第二阶段的多级减压反应区包含m级减压单元，每级减压单元设有蛇形减压管(11)，前m-1级减压单元内还包含塔盘(7)，塔盘(7)上设有液相出口(10)；每个蛇形减压管(11)与上一级减压单元的液相出口(10)相连，第一级减压单元的蛇形减压管(11)与第一阶段第n级反应单元的液相出口(10)相连；第m级减压单元的底部为收集槽(8)，底部一侧设有产物出口(4)。每级减压单元上部均设有蒸汽出口(2)。/n每个蒸汽出口通过蒸汽管线与二胺回收塔的气相入口相连，每个蒸汽管线上均设有蒸汽阀门。二胺回收塔的液相出口与二胺回收储罐相连；第2级～第n级反应单元的液相入口通过回流管道与二胺回收储罐出口相连，每个回流管道上均设有二胺回流阀门；其中，n，m为正整数。/n...
【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺连续合成的反应回收系统，其特征在于，包括多级内循环塔式反应器、二胺回收塔和二胺回收储罐，所述多级内循环塔式反应器内上部为第一阶段的多级环流反应区，下部为第二阶段的多级减压反应区；
第一阶段的多级环流反应区包含n级反应单元，每级反应单元内包括导流筒(5)、由换热管束(9)构成的供热区(6)、位于反应单元底部的塔盘(7)；供热区(6)位于导流筒(5)与多级内循环塔式反应器内壁之间；每级反应单元的上部两侧均设有液相入口和蒸汽出口(2)；塔盘(7)上设有液相出口(10)；
第二阶段的多级减压反应区包含m级减压单元，每级减压单元设有蛇形减压管(11)，前m-1级减压单元内还包含塔盘(7)，塔盘(7)上设有液相出口(10)；每个蛇形减压管(11)与上一级减压单元的液相出口(10)相连，第一级减压单元的蛇形减压管(11)与第一阶段第n级反应单元的液相出口(10)相连；第m级减压单元的底部为收集槽(8)，底部一侧设有产物出口(4)。每级减压单元上部均设有蒸汽出口(2)。
每个蒸汽出口通过蒸汽管线与二胺回收塔的气相入口相连，每个蒸汽管线上均设有蒸汽阀门。二胺回收塔的液相出口与二胺回收储罐相连；第2级～第n级反应单元的液相入口通过回流管道与二胺回收储罐出口相连，每个回流管道上均设有二胺回流阀门；其中，n，m为正整数。
2.根据权利要求1所述的反应回收系统，其特征在于，n为2-10，m为1-5个；二胺回收塔为板式精馏塔。
3.根据权利要求1所述的反应回收系统，其特征在于，所述塔盘(7)为漏斗结构，从塔盘边缘至底端的液相出口...
【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉骏，张电子，冯连芳，段文亮，顾雪萍，杨建中，刘天奇，谭光营，
申请(专利权)人：浙江大学，平顶山神马工程塑料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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