用于制造聚酰胺6颗粒的方法及装置制造方法及图纸

用于制造聚酰胺6颗粒的方法及装置，其中不需要中间干燥并且进行造粒和萃取的结合。取决于期望的用途，颗粒可以直接使用或进行进一步处理的步骤。步处理的步骤。步处理的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造聚酰胺6颗粒的方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种用于制造聚酰胺6颗粒的方法及装置，其中不需要中间干燥并且进行造粒和萃取的结合。取决于期望的用途，颗粒可以直接使用或进行进一步处理的步骤。
现有技术
[0002]在聚酰胺6(PA 6)的大规模工业化生产中，主要使用的方法是在ε
‑
己内酰胺熔体中加水的开环聚合。此处，在足够的反应时间之后达到平衡状态，其中PA 6熔体包含大约10重量％的ε
‑
己内酰胺。除了单体之外，也可以发现明显的环状二聚体、三聚体、四聚体、五聚体、和六聚体的部分。取决于反应条件，含量可以在7
‑
14重量％的范围内变化。在进一步处理之前，因为它们会使聚合物的性质显著地劣化，例如完全不可能纺成纤维，所以必须将它们去除。
[0003]一般通过以水对颗粒状(pelletized)聚合物进行萃取来实现此目标。最近，热惰性气体也已被用于此目的，同时结合萃取与固态聚合/聚缩合。可以在G.W.Becker和D.Braun编辑的“塑料手册(Kunststoff
‑
Handbuch)”、第3卷(volume 3)“工程热塑性塑料(TechnischeThermoplaste)”、第4册(sub
‑
volume 4)“聚酰胺(Polyamide)”(Hanser
‑
VerlagM
ü
nchen und Wien，1998年，第22
‑
75页)中，找到有关制造聚酰胺和共聚酰胺的不同方法的概述。长期以来，脱单体作用和去除寡聚物的替代方法一直是一个研究的领域。然而，至今所有的替代方案不是没有达到所需用途要求的萃取水平，就是与其他严重的缺点相关，像是经常堵塞设备、低产量、昂贵的设备、或易出错的工艺。
[0004]因此，热水湿式萃取工艺仍然几乎是业界唯一使用的方法。为此，将聚合的PA 6熔体加工成颗粒，然后在停留时间为数小时的萃取工艺中与水逆流或并流地进行萃取。从这些过程产生的大量萃取水中，必须以费力的方式通过蒸发所含的水来回收ε
‑
己内酰胺。因为每小时必须蒸发高达几吨的水量，所以此浓缩工艺需要大量的能量。此外，需要相应大的蒸发器来处理萃取液的量，导致工厂的设计宽敞。
[0005]在水下造粒阶段，工艺流体(通常是水)的常见温度在约70℃至约99℃的范围内，也就是，低于水的沸点，以避免在水下造粒系统中增加压力。如果温度进一步升高，很快就会出现非常高的系统压力，可以达到15bar，并且难以处理。由于造粒水中约4重量％含量的可萃取物(extractables)会提高其沸点，因此在不增加压力的情况下也可以达到100℃以上的某些温度。
[0006]EP 2 217 638 B1揭露了一种改良的PA6颗粒萃取工艺，其中在水下造粒和其后的萃取装置使用相同的工艺流体。工艺流体以与萃取后的组成物对应的组成物为特别佳。通常，使用水作为工艺流体，并且在萃取期间，将萃取水中低分子萃取物的浓度调整到约10重量％。然而，在水下造粒中，浓度维持在不超过4重量％，因为水中较高量的可萃取物会导致过度起泡而阻碍了颗粒的清洁，从而阻碍了整个工艺。另一方面，将具有其4重量％的可萃取物的造粒水引入萃取中，会导致可萃取物浓度从正常的约10重量％显著下降。
[0007]为了解决过度发泡的问题，EP 2 217 638 B1提出在水下造粒阶段中应用增加的压力。较佳地，压力≥4bar。工艺流体的特殊温度并未被提及，因此将在上述约70℃至约99
℃的通常范围内。这有效地避免起泡，并因此允许在整个造粒和萃取期间使用约10重量％的可萃取物浓度，且在水下造粒和萃取之间形成双回路闭路(double loop closed circuit)。同时，因为两个阶段的工艺流体是相同的，所以可以省去萃取前的干燥器。因此，整体工艺更加经济且快速。
[0008]然而，对固态聚合来说，此工艺需要在其后分别最适化结晶度或晶体结构的工艺步骤，以及将聚酰胺的分子量增加到实用值(practicable values)以供进一步使用的步骤。如果没有将颗粒暴露在特定温度下以最适化结晶(例如，将松散链结合至晶体，再结晶)，它们将在固态聚合/聚缩合期间黏在一起。此外，此工艺在萃取期间并未专一地针对特别关键的环状二聚体。着重的点不在于颗粒中所需的残留可萃取物浓度，而是一般萃取单体和寡聚可萃取物的可能性，且在不需处理要去除的大量水的情况下将它们重新引入聚合反应，并进一步匹配整个工艺中ε
‑
己内酰胺的浓度。
[0009]专利申请案DE 37 10 803 A1揭露了一种通过过热水蒸气从聚酰胺颗粒中萃取ε
‑
己内酰胺及其寡聚物的方法。在此方法中，在萃取期间也实现了分子量的增加。将聚酰胺颗粒从上方以至少100℃的温度引入处理区，然后缓慢地向下移动经过处理区，通过温度为130℃至210℃的逆流流过处理区的过热水蒸气，将它们加热到130℃至210℃。在处理区的底部，可以将经萃取且分子量增加的干颗粒去除，并将在顶部的含有ε
‑
己内酰胺及其寡聚物的蒸汽送入蒸馏管柱(distillation column)，例如泡罩托盘柱(bubble cap tray column)或筛板塔(sieve tray column)，以进一步分离。在处理区中的停留时间为约20至60小时。相较于传统的水萃取，清洁和再循环期间所需处理的水量少了相当多。然而，为了产生过热蒸汽，必须将水加热到更高的温度。
[0010]此外，此方法也没有专一地针对环状二聚体，而且要送入处理区的颗粒必须具有受规范的(defined)升高温度。此外，为了不黏在一起，颗粒需要特殊的温度处理/再结晶。在现有技术的步骤中，必须非常精确地控制处理区中的温度梯度并且必须非常缓慢地升高温度。后者导致产量降低和工艺成本增加。
[0011]DE10037030A1揭露了一种制造聚酰胺的方法，其中单体在至少3bar abs.、较佳约6bar abs.的水蒸气压力下聚合，且在液体中至少3bar abs.、较佳约7bar abs.的液压下进行造粒。此申请案的目的是分别减少熔体和颗粒中的污垢粒子。这些污垢粒子可在脱气挤出机(degassing extruders)中从聚合反应去除反应水的期间出现。在此工艺期间，涂层和结壳(encrustation)形成于挤出机壁上，并不断地被熔体冲洗并带走。如果与氧气接触，它们会迅速变黑并劣化聚合物的外观和机械性质。专利技术人已经发现在聚合阶段需要使用至少3bar abs.的压力，以避免形成污垢粒子。
[0012]造粒较佳在20℃至95℃、特别佳在50℃的温度下于水中进行。在造粒浴中的停留时间较佳为0.1秒至4分钟、特别佳为1秒至40秒。液体在与颗粒分离后再循环，颗粒不是干燥就是在表面仍然潮湿时使用。最后的步骤是颗粒的后聚合，其中颗粒被加热2至24小时至较佳低于熔化温度的150℃至30℃之间的温度。
[0013]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造聚酰胺6颗粒的方法，包括以下步骤：a)提供聚酰胺6的一熔体；b)将该熔体送入由一流体操作的一水下造粒系统(2)，并从该熔体制造多个颗粒；c)将来自该水下造粒系统(2)的该些颗粒与该流体输送到一立式容器(7)的一上侧，该立式容器(7)具有一圆柱形部分和连接至一管道(11)的一渐缩底部部分(9)，该管道包括用于输送该些颗粒的一螺杆(10)及/或一旋转闸阀；d)从该些颗粒萃取环状二聚体及寡聚物；其中，
‑
步骤d)在该水下造粒系统(2)中进行；
‑
在通过重力沉降到该立式容器(7)的该渐缩底部部分(9)后，从该立式容器(7)通过螺杆(10)及/或旋转闸阀经由该管道(11)一起输送该些颗粒和剩余量的流体；
‑
该水下造粒系统(2)和该立式容器(7)中的该流体包括一ε
‑
己内酰胺水溶液；
‑
该水下造粒系统(2)中的该流体的一温度维持在T
g
+x
·
(T
m
‑
T
g
)至y
·
T
m
之间，其中T
g
和T
m
是聚酰胺6的玻璃转换温度和熔化温度，x＝0.5
‑
0.8且y＝0.95
‑
1.0；
‑
冷却该立式容器(7)的该渐缩底部部分(9)；
‑
在该水下造粒系统(2)和该立式容器(7)中维持4bar至12bar之间的一压力；以及
‑
该流体在该水下造粒系统(2)和该立式容器(7)之间循环，其中该流体的一部分从循环中排出，且剩余量的该流体和该些颗粒一起经由管道(11)离开该立式容器(7)，并以新鲜的流体补充排出的部分。2.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤e)将经萃取的颗粒送入一进一步处理(6)中。3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤e)中的该进一步处理(6)包括干燥、ε
‑
己内酰胺和寡聚物的萃取、及/或固态聚合/聚缩合。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中该立式容器(7)的该渐缩底部部分(9)的冷却受到一外部冷却套(17)及/或注入一冷却液的影响。5.根据权利要求4的方法，其中注入该渐缩底部部分(9)的该冷却液也从该渐缩底部部分(9)排出。6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法，其中该冷却液为择自由水、ε
‑
己内酰胺水溶液、和ε
‑
己内酰胺所组成的群组。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤d)的该萃取在该立式容器(7)中继续进行。8.根据权利要求7所述的方法，其中该ε
‑
己内酰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬，
申请(专利权)人：TEN吉玛有限公司，
类型：发明
国别省市：