用于生產(chǎn)尼龍鹽溶液的工藝裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)涉及用于生產(chǎn)尼龍鹽溶液的工藝裝置，包括失重式進料器和容器，所述容器包括一個或多個分散頭。所述工藝裝置進一步包括第一再循環(huán)回路；與進料管道的出口連接的第一進口和用于引入二胺的第一進料流以形成分散體的第二進口，其中第一再循環(huán)回路包括直插式混合器和液位控制閥；用于將在50℃至60℃的溫度下存儲分散體的容器，其包括與液位控制閥連接的第二再循環(huán)回路，以接收來自容器的分散體；以及連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器，用于接收存儲的分散體的一部分和二胺的第二進料流以生產(chǎn)尼龍鹽溶液。（*該技術(shù)在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于生產(chǎn)尼龍鹽溶液的工藝裝置 關(guān)聯(lián)申請的奪叉引用 本申請要求享有于2013年12月17日提交的美國申請61/916, 974的優(yōu)先權(quán)，所 述申請的全部內(nèi)容和公開結(jié)合于本文中。
本技術(shù)涉及用于生產(chǎn)尼龍鹽溶液的工藝裝置，特別涉及包括失重式進料器和 用于生產(chǎn)富含二羧酸的部分平衡酸溶液的直插式分散器的系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
聚酰胺通常用于紡織品、服裝、包裝、輪胎增強、毛毯、用于汽車的成型部件的工程 熱塑性塑料、電氣設(shè)備、運動裝備，以及廣泛的工業(yè)應(yīng)用。尼龍是一種高性能材料，其可用于 要求超強耐久性、耐熱性和韌性的塑料和纖維應(yīng)用中。被稱為尼龍的脂肪族聚酰胺可從二 羧酸和二胺的鹽溶液來生產(chǎn)得到。蒸發(fā)所述鹽溶液，然后將其加熱以引發(fā)聚合。這個生產(chǎn) 工藝中的一個挑戰(zhàn)是保證在最終的聚酰胺中，二羧酸和二胺的摩爾平衡一致。例如，當(dāng)從己 二酸（adipic acid, AA)和己二胺（hexamethylene diamine, HMD)來生產(chǎn)尼龍 6, 6 時，不一 致的摩爾平衡會不利地降低分子量并可能會影響尼龍的染色性能。使用批次鹽法實現(xiàn)了摩 爾平衡，但是批次法不適用于大型工業(yè)生產(chǎn)。此外，通過多個反應(yīng)器在連續(xù)模式下實現(xiàn)了摩 爾平衡，在鹽生產(chǎn)期間，每個反應(yīng)器帶有獨立的二胺進料裝置。 美國專利公開2010/0168375教導(dǎo)了制備二胺和二酸的鹽溶液，更具體地，教導(dǎo)了 制備了一種己二酸己二銨鹽的濃溶液，其是用于生產(chǎn)聚酰胺的有用的起始原料，更具體地， 其是生產(chǎn)PA66的有用的起始原料。所述鹽溶液是通過混合二酸和二酸而制得，鹽的質(zhì)量 濃度為50 %至80 %，在第一步驟中，提供具有二酸/二胺摩爾比大于1. 1的二酸和二胺的 水溶液，以及在第二步驟中，通過添加二胺來調(diào)節(jié)二酸/二胺摩爾比到〇. 9-1. 1的值，優(yōu)選 0.99-1.01的值，并且通過任選地向其中添加水來修正所述鹽的質(zhì)量濃度。類似地，美國專 利公開2012/0046439教導(dǎo)了用兩種不同的二酸經(jīng)多個步驟來制備鹽溶液。 美國專利4442260教導(dǎo)了一種用于制造高濃度的尼龍鹽溶液的方法，其中，二胺 以兩部分加入，一部分在將水從最大溶解度的溶液中蒸發(fā)的步驟之前加入，另一部分在在 將水從最大溶解度的溶液中蒸發(fā)的步驟之后加入。 美國專利4213884教導(dǎo)了通過將6-12個碳原子的烷基二羧酸與二胺反應(yīng)來制造 二羧酸和二胺的鹽的高濃度水溶液以及尼龍預(yù)縮合物的方法。將含有適量溶解過量的特殊 二羧酸的低濃度的二羧酸和二胺的鹽的水溶液與熔化狀態(tài)下的特殊的二胺進行反應(yīng)，所述 特殊的熔化狀態(tài)下二胺與溶解的二羧酸的量相同，所述反應(yīng)在超大氣壓的條件下進行，且 將最終反應(yīng)溫度保持在140°C到210°C之間。將得到的溶液用于制造尼龍。 美國專利4131712教導(dǎo)了一種制造高分子量聚酰胺的方法，其中，以非化學(xué)計量 比來分別制備富含二酸的組分和富含二胺的組分，在低于聚酰胺產(chǎn)品的熔化溫度下，優(yōu)選 低于200°C，熔化這些組分中的每一個；隨后在足夠高的溫度下將所述富含二酸的組分和 富含二胺的組分以液體狀態(tài)接觸，以防止固化，并且以成比例的方式進行接觸，如此使得二 酸和二胺的總量盡可能的為化學(xué)計量的，無論其是否結(jié)合。 如美國專利5801278和5674974、W099/61510和EP0411790的其他方法尋求制造 無水尼龍鹽溶液。已經(jīng)觀察到，復(fù)雜且耗時的方法可能降低生產(chǎn)速率并限制了其在尼龍鹽 溶液的工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。例如，美國專利6995233描述了一種用于制造聚酰胺的連續(xù)方 法。所述聚酰胺是從二酸和二胺而得到。所述方法包括連續(xù)混合富含胺端基的化合物和富 含酸端基的化合物的操作，以及使用所述混合物的縮聚操作。該方法涉及此工藝的起始階 段，在該起始階段期間，使用含有實質(zhì)成化學(xué)計量比的單體的混合物的水溶液。構(gòu)成前體的 所述混合物可為無水或可含有高達(dá)10質(zhì)量％的水。 盡管在改進工藝以實現(xiàn)目標(biāo)規(guī)格方面做出了努力，例如在尼龍鹽溶液中合適的pH 值、摩爾平衡和/或鹽濃度方面，但仍然存在挑戰(zhàn)。尤其是二羧酸（更具體為己二酸）是一 種具有可變顆粒尺寸的粉末，這導(dǎo)致容重的大的變化以及差的流動特性。使用二羧酸粉末 引入了另一個變量，其使得在連續(xù)工藝中很難實現(xiàn)目標(biāo)規(guī)格的均一性。用于二羧酸粉末的 體積進料器放大了這種困難。 因此需要改進來控制使用二羧酸粉末的尼龍鹽的均一性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在第一個實施方式中，本技術(shù)涉及用于生產(chǎn)尼龍鹽溶液的工藝裝置，其包括 失重式進料器，所述失重式進料器包括料斗、進料管道和用于連接料斗和進料管道的導(dǎo)管， 其中所述料斗包括用于控制補充階段和進料階段的至少一個外部重量測量子系統(tǒng)、用于在 進料階段分配二羧酸粉末（優(yōu)選己二酸）的至少一個下部開口，其中所述至少一個下部開 口置于進料管道的上方，且其中進料管道接收二羧酸粉末，并通過至少一個旋轉(zhuǎn)螺旋經(jīng)出 口來輸送二羧酸粉末。一方面，進料管道進一步包括用于將氮氣引入二羧酸粉末的一個或 多個氣體口。所述進料管道可向下與容器的第一進口成0°和45°之間的角度。所述工藝 裝置進一步包括：容器，所述容器包括一個或多個分散頭、第一再循環(huán)回路、連接于進料管 道的出口的第一進口和用于引入二胺的第一進料流以形成分散體的第二進口；其中第一再 循環(huán)回路包括直插式混合器和液位控制閥；用于在50°C和60°C之間的溫度下存儲分散體 的儲罐，其中所述儲罐包括連接在液位控制閥上的第二再循環(huán)回路，以接收來自容器的分 散體；連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器，其用于接收存儲的分散體的一部分和二胺的第二進料流，以生產(chǎn) 尼龍鹽溶液。所述工藝裝置進一步包括用于將二羧酸粉末從供給容器輸送至料斗的傳送系 統(tǒng)。 一方面，第一再循環(huán)回路可包括一個或多個泵以及在直插式混合器下游的一個或 多個加熱器。一方面，第二再循環(huán)回路可包括接收作為引導(dǎo)流的分散體的外部排出器；一個 或多個加熱器，在其下游接收分散體；以及一個或多個加熱器泵。第一和第二再循環(huán)回路優(yōu) 選不與任何分析儀連接來測量分散體。 一方面，直插式混合器可包括多個機械平臺，所述機械平臺選自由定子、葉輪、葉 片及其組合構(gòu)成的群。 在第二個實施方式中，所述工藝裝置包括失重式進料器，其與包括一個或多個分 散頭的容器連接。所述容器進一步包括第一再循環(huán)回路、與進料管道的出口連接的第一進 口和用于引入二胺的第一進料流以形成分散體的第二進口，其中第一再循環(huán)回路包括直插 式混合器和液位控制閥。所述工藝裝置進一步包括用于存儲分散體的儲罐，其中所述儲罐 包括與分散器出口連接以接收分散體的再循環(huán)回路、用于接收存儲的分散體的一部分和二 胺的第二進料流以生產(chǎn)尼龍鹽溶液的連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器，以及用于將尼龍鹽溶液從單個連 續(xù)攪拌釜反應(yīng)器直接輸送至尼龍鹽儲罐的管道。可在50°C和60°C之間的溫度下存儲PBA 溶液。所述工藝裝置進一步包括用于將二羧酸粉末從供給容器輸送至料斗的傳送系統(tǒng)。 【附圖說明】 以下結(jié)合非限制性的附圖來更好地理解本技術(shù)，其中： 圖1為根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式的用于生產(chǎn)尼龍鹽溶液的總體流程圖。 圖2為根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式的用于生產(chǎn)富含AA的粗鹽溶液的失重式 進料器和直插式分散器的示本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于生產(chǎn)尼龍鹽溶液的工藝裝置，其包括：a.失重式進料器，包括料斗、進料管道，和用于連接料斗和進料管道的導(dǎo)管，i.其中料斗包括用于控制補充階段和進料階段的至少一個外部重量測量子系統(tǒng)，和用于在進料階段期間分配二羧酸粉末的至少一個下部開口，其中所述至少一個下部開口置于進料管道的上方；ii.其中進料管道接收二羧酸粉末，并通過至少一個旋轉(zhuǎn)螺旋經(jīng)出口來傳送二羧酸粉末；b.容器，包括一個或多個分散頭、第一再循環(huán)回路、與進料管道的出口連接的第一進口和用于引入二胺的第一進料流以形成分散體的第二進口，其中所述第一再循環(huán)回路包括直插式混合器和液位控制閥；c.儲罐，用于在50℃和60℃之間的溫度下來存儲分散體，其中所述儲罐包括與液位控制閥連接的第二再循環(huán)回路，以從容器中接收分散體；以及d.單個連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器，用于接收存儲的分散體的一部分和二胺的第二進料流來生產(chǎn)尼龍鹽溶液。

【技術(shù)特征摘要】
2013.12.17 US 61/916,9741. 其中料斗包括用于控制補充階段和進料階段的至少一個外部重量測量子系統(tǒng)，和用 于在進料階段期間分配二羧酸粉末的至少一個下部開口，其中所述至少一個下部開口置于 進料管道的上方； ii.其中進料管道接收二羧酸粉末，并通過至少一個旋轉(zhuǎn)螺旋經(jīng)出口來傳送二羧酸粉 末； b. 容器，包括一個或多個分散頭、第一再循環(huán)回路、與進料管道的出口連接的第一進口 和用于引入二胺的第一進料流以形成分散體的第二進口，其中所述第一再循環(huán)回路包括直 插式混合器和液位控制閥； c. 儲罐，用于在50°C和60°C之間的溫度下來存儲分散體，其中所述儲罐包括與液位控 制閥連接的第二再循環(huán)回路，以從容器中接收分散體；以及 d. 單個連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器，用于接收存儲的分散體的一部分和二胺的第二進料流來生 產(chǎn)尼龍鹽溶液。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝裝置，其特征在于，所述第一再循環(huán)回路包括在直插式 混合器下游的一個或多個加熱器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝裝置，其特征在于，所述第一再循環(huán)回路包括一個或多 個泵。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝裝置，其特征在于，所述再循環(huán)回路不與任何分析儀連 接來測量分散體。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝裝置，其特征在于，所述第二再循環(huán)回路包括接收作為 引導(dǎo)流的分散體的外部排出器。6. ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅伯特·J·韋爾奇，
申請(專利權(quán))人：英威達(dá)科技公司，
類型：新型
國別省市：瑞士;CH