大容量尼龙聚合系统技术方案

本发明专利技术涉及一种大容量尼龙聚合系统，包括低压浓缩槽、高压浓缩槽、U型管反应器、闪蒸器、前聚合器和后聚合器，U型管反应器的出料管经U型管出料泵与添加剂注入管共同与闪蒸器的物料入口相连，闪蒸器的物料出口通过闪蒸出料管与气液分离器的进料口相连，气液分离器的底部出口与卧式圆盘反应器的进料口相连，前聚合出料口与前聚合物料输送泵的入口相连，前聚合物料输送泵的出口与切粒机一、纺民用丝设备及后聚合器的进料口相连，后聚合器为立式聚合反应釜，其下端的出料口与后聚合物料输送泵的入口相连，后聚合物料输送泵的出口与切粒机二及纺工业丝设备相连。该系统产能大，质量高，可同时满足民用长丝、工程塑料及工业丝的要求。

【技术实现步骤摘要】
大容量尼龙聚合系统
本专利技术涉及一种尼龙连续成盐装置，尤其涉及一种大容量尼龙聚合系统，属于尼龙生产设备

技术介绍
尼龙聚合物大部分都是以二元胺和二元酸为原料，纯水作为载体，发生中和反应生产尼龙盐的水溶液，然后再聚合生成尼龙高分子，应用产品有尼龙56、尼龙66、尼龙1010、尼龙1012、尼龙6T、尼龙9T、尼龙10T、尼龙5T等。以尼龙66为例，以己二胺和己二酸为原料，先以水作为溶剂发生成盐反应，成盐反应完成后，盐液浓度为50%，50%浓度的尼龙66盐液经过聚合反应生产尼龙66切片。生产线包括低压浓缩槽、U型管反应器、闪蒸器、前聚合器、后聚合器及其配套的系统。目前尼龙66的工艺装置产能主要集中在1万吨左右，仅有少量的装置年产能达到4万吨。随着国内尼龙66原料己二胺上游原料己二腈技术的突破，尼龙66市场将大量释放，大容量尼龙66聚合技术的开发及应用迫在眉睫。聚合工艺以水作为载体，在反应前期必须及时将水去除，否则聚合反应无法进行，在反应后期也需要及时将反应产生的水排出。现有装置水的去除主要集中在低压浓缩和U型管反应器的第一段。由于物料在高浓度下比较容易结晶，所以设置了低压浓缩槽，高压浓缩部分全部集中在U型管反应器的第一段，不仅牺牲了第一段的反应效率，而且U型管反应器接近平推流反应器，设备内部无法设置足够大的换热面积，不能及时将水排出，使装置产能无法得到有效的提升。此外，成盐是该类聚合装置必不可少的工序，成盐是通过二元胺和二元酸发生中和反应的过程，该反应要求物料必须等摩尔比反应，二元酸和二元胺连续稳定的加入及准确配比至关重要。成盐工艺有间歇和连续工艺两种，原料二元胺状态有固体（粉末或片状）和液体两种，二元酸状态一般为固体。传统的间歇工艺：均是通过人工分包计量后直接投入，自动化程度不高、工作强度大，容易误操作，计量精度不准确，操作批次差异大。每一批的调配往往需要多次微调才能达到要求。传统的连续工艺：目前仅在市场上采购的二元胺为液态，二元酸为固体粉末的尼龙66、尼龙56成盐装置上有所使用，不适用于两种物料均为固体的方式。固体粉料受到计量方式、外部环境等影响无法准确计量，同时由于成盐反应的温度较高（原料不同，反应温度在50-95℃之间），成盐釜内的水汽量较大，二元酸固体直接加入到成盐釜，在下料口处二元酸遇水汽后会发生堆积，导致堵塞，影响装置的稳定生产。浓缩后的尼龙盐液先进入U型管反应器进行进一步脱水，同时在1.75-2.1MPa的压力下完成一定的聚合反应，U形管式反应器出口的物料分子量可以达到5000，温度为240-270℃。常规产品为：尼龙预聚物+10%的水份；全消光等特殊产品为：尼龙预聚物+13%的水份（比普通产品多增加3%左右的水）。从U型管反应器出来的尼龙预聚物进入闪蒸器继续蒸发水分，闪蒸后再进入前聚合器继续聚合，从前聚合器出来后，再进入后聚合器进一步反应，使熔体粘度达到相应产品的要求。传统的闪蒸器将物料蛇管置于联苯蒸汽中，通过联苯蒸汽对物料加热，将物料的温度提高约30℃，同时为水分的气化提供热量。物料蛇管主要沿水平线延伸并来回折返，从入口端到出口端采用的是步步低排布，极容易造成在管道最后一级时物料均处于半管状态，降低了有效换热面积，换热效率低。由于尼龙物料的特殊性质，为了确保产品品质，物料在闪蒸器内的停留时间一般不能超过八分钟；同时对物料加热的热载体（联苯醚蒸汽）与物料的平均温度差不宜超过30℃，且闪蒸过程中需要将物料的压力从1.75-2.1MPa降低为常压。同时考虑以上所述的升温、蒸发、降压和输送作用，传统闪蒸器的结构需要做得很长。随着生产线产能要求的扩大以及一些特殊产品的需求量增加，均对闪蒸器提出了更高的要求。例如以前的全消光等产品均是利用间歇装置生产，全消光产品需要在闪蒸器入口注入含有10%二氧化钛的水溶液，二氧化钛的添加量为物料流量的0.3%左右，因此在做全消光产品时每吨产品需要增加约27公斤的水。由此加入的水必须通过闪蒸器提供相应的热量全部蒸发出去，大大增加了闪蒸器的耗热量，同时也只有足够的面积才可以提供相应的热量。若将生产线的产能提升至每年10万吨，需要的换热面积更大，则换热管需要的直径更大，长度更长，既造成投资成本的增加，又增大了厂房的占用，不利于生产线的布置。传统的前聚合器与后聚合器均采用立式聚合反应釜，下部装有螺杆和螺带组合方式的搅拌器，螺带主要起到挂壁的作用，螺杆起到辅助输送物料的左右，由于螺带的搅拌，物料在聚合釜内处于全混的状态。尼龙聚合属于逐步聚合，随着反应的进行，物料的分子链逐步加长，粘度得到提升，产品质量也相应提升。立式全混釜无法保证物料先进先出，也没有办法保证前聚合出口物料的分子量分布均匀，对于民用丝或者高端要求的产品较难满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种大容量尼龙聚合系统，产能大，物料分子量分布均匀，产品质量高，可同时满足直纺民用长丝、工程塑料及工业丝的产品要求。为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种大容量尼龙聚合系统，包括低压浓缩槽、高压浓缩槽、U型管反应器、闪蒸器、前聚合器和后聚合器，U型管反应器的出料管与U型管出料泵的入口相连，U型管出料泵的出口管道与添加剂注入管的出口共同与闪蒸器的物料入口相连，闪蒸器的物料出口与闪蒸出料管相连，闪蒸出料管的出口与气液分离器的进料口相连，气液分离器的底部出口与前聚合器的进料口相连，前聚合器为卧式圆盘反应器，其出料口与前聚合物料输送泵的入口相连，前聚合物料输送泵的出口与切粒机一及纺民用丝设备相连；前聚合物料输送泵的出口还通过后聚合进料管与后聚合器的进料口相连，后聚合器为立式聚合反应釜，其下端的出料口与后聚合物料输送泵的入口相连，后聚合物料输送泵的出口与切粒机二及纺工业丝设备相连。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：浓缩后的尼龙盐液从浓缩槽出口管排出后，先进入U型管反应器进行进一步脱水，同时在1.75-2.1MPa的压力下完成一定的聚合反应，U形管式反应器出口的物料分子量可以达到5000，温度为240-270℃；脱水后的尼龙盐液经脱水盐液管送入闪蒸器的物料入口，含有10%二氧化钛的水溶液从添加剂注入管同时注入闪蒸器的物料入口，二氧化钛的添加量为物料流量的0.3%wt左右，进入闪蒸器的物料中含10%的游离水；经闪蒸器蒸发掉所有游离水，仅有聚合反应产生的水，压力降为常压；从闪蒸出料管流出的物料先进入气液分离器进行气液分离，提前将物料中的水排出，以提高后续聚合反应的效率，分离的同时继续加热，也可以进一步发生聚合反应，物料分子量可以达到5000-10000，温度为270-285℃，使得物料粘度进一步提升；然后进入卧式圆盘反应器中进行前聚合反应，可以起到很好的成膜效果，提高反应速度，圆盘搅拌转子带有推进功能，可以保证物料以接近平推流的形式一边聚合一边向出口推进，保证物料先进先出，使卧式圆盘反应器出口的物料分子量分布均匀，提高产品质量；卧式圆盘反应器采用常压反应，避免前聚合排气管夹带过多的小分子低聚物。由聚合物料输送泵一送出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大容量尼龙聚合系统，包括低压浓缩槽、高压浓缩槽、U型管反应器、闪蒸器、前聚合器和后聚合器，其特征在于：U型管反应器的出料管与U型管出料泵的入口相连，U型管出料泵的出口管道与添加剂注入管的出口共同与闪蒸器的物料入口相连，其特征在于：闪蒸器的物料出口与闪蒸出料管相连，闪蒸出料管的出口与气液分离器的进料口相连，气液分离器的底部出口与前聚合器的进料口相连，前聚合器为卧式圆盘反应器，其出料口与前聚合物料输送泵的入口相连，前聚合物料输送泵的出口与切粒机一及纺民用丝设备相连；前聚合物料输送泵的出口还通过后聚合进料管与后聚合器的进料口相连，后聚合器为立式聚合反应釜，其下端的出料口与后聚合物料输送泵的入口相连，后聚合物料输送泵的出口与切粒机二及纺工业丝设备相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种大容量尼龙聚合系统，包括低压浓缩槽、高压浓缩槽、U型管反应器、闪蒸器、前聚合器和后聚合器，其特征在于：U型管反应器的出料管与U型管出料泵的入口相连，U型管出料泵的出口管道与添加剂注入管的出口共同与闪蒸器的物料入口相连，其特征在于：闪蒸器的物料出口与闪蒸出料管相连，闪蒸出料管的出口与气液分离器的进料口相连，气液分离器的底部出口与前聚合器的进料口相连，前聚合器为卧式圆盘反应器，其出料口与前聚合物料输送泵的入口相连，前聚合物料输送泵的出口与切粒机一及纺民用丝设备相连；前聚合物料输送泵的出口还通过后聚合进料管与后聚合器的进料口相连，后聚合器为立式聚合反应釜，其下端的出料口与后聚合物料输送泵的入口相连，后聚合物料输送泵的出口与切粒机二及纺工业丝设备相连。


2.根据权利要求1所述的大容量尼龙聚合系统，其特征在于：所述闪蒸器包括卧式的闪蒸器筒体，闪蒸器的物料入口还与添加剂注入管的出口相连，闪蒸器筒体的底部设有联苯蒸汽进气口和联苯冷凝液回流口，所述联苯冷凝液回流口通过联苯回流管与联苯蒸发器的入口相连，联苯蒸发器的出口通过联苯蒸汽管与所述联苯蒸汽进气口相连；闪蒸器筒体的内腔设有与闪蒸器筒体共轴线的螺旋盘管，所述螺旋盘管包括通过扩径接头依次串联的小径螺旋盘管、中径螺旋盘管和大径螺旋盘管，且螺旋盘管的外周均设有翅片，小径螺旋盘管的入口端从闪蒸器筒体的一端封头中伸出作为闪蒸器的物料入口，大径螺旋盘管的出口端从闪蒸器筒体的另一端封头中伸出作为闪蒸器的物料出口。


3.根据权利要求1所述的大容量尼龙聚合系统，其特征在于：所述闪蒸出料管的出口插入气液分离器的液相空间，所述气液分离器、前聚合器的排气口通过前聚合排气管与喷淋罐一的入口相连，喷淋罐一的排气口与尾气排放管相连；后聚合进料管的出口插入后聚合器的液相空间，后聚合器的排气口通过后聚合排气管与喷淋罐二的入口相连，喷淋罐二的排气口与真空系统相连，真空系统的排气口与尾气排放管相连。


4.根据权利要求1所述的大容量尼龙聚合系统，其特征在于：成盐单元包括二元酸料仓，二元酸料仓的底部出料口设有二元酸旋转出料阀，二元酸旋转出料阀的出口通过二元酸投料管与二元酸浆料调配罐的投料口相连，且二元酸旋转出料阀的转速受控于二元酸浆料调配罐的液位；二元酸浆料调配罐的顶部设有向上延伸的喷淋柱，喷淋柱的顶部设有排气弯管，喷淋柱的上部设有喷嘴，所述喷嘴的供水管道通过二元酸调配纯水流量计及二元酸调配纯水控制阀与除盐水管相连，且二元酸调配纯水控制阀的开度受控于二元酸调配纯水流量计；二元酸浆料调配罐的内腔设有框式搅拌器，二元酸浆料调配罐的底部出口与二元酸浆料输送泵的入口相连，二元酸浆料输送泵的出口通过二元酸浆料供给管与一级成盐槽的二元酸入口相连；二元酸浆料供给管上安装有二元酸浆料在线密度计和二元酸浆料流量计，所述二元酸调配纯水流量计受控于二元酸浆料在线密度计。


5.根据权利要求4所述的大容量尼龙聚合系统，其特征在于：所述二元酸料仓的底部设有氮气反吹装置，所述二元酸投料管的下部设有氮气喷吹口，所述氮气反吹装置与氮气喷吹口均通过氮气阀与氮气供气管相连。


6.根据权利要求4所述的大容量尼龙聚合系统，其特征在于：还包括二元胺预熔釜，所述二元胺预熔釜的外周设有预熔釜加热夹套，二元胺预熔釜的内腔设有框式搅拌器和预熔釜加热盘管，二元胺预熔釜的底部设有二元胺间隙出料阀，二元胺间隙出料...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹文，张跃胜，
申请(专利权)人：扬州惠通化工科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32