尼龙6连续聚合过程的流程模拟与调控

基于流程模拟软件Aspen Polymer Plus建立了己内酰胺水解聚合生产尼龙6的两段式工艺过程模型,利用该模型对某厂2万吨/年两段式生产工艺进行模拟,各聚合阶段内己内酰胺、环状二聚体含量、聚合物分子量,以及各聚合阶段温度分布和两聚合塔塔顶出水量等结果均与工业值吻合良好,模型可靠。在此基础上,进一步模拟考察了聚合反应过程中进料水含量、分子量调节剂含量、各聚合阶段温度和各聚合塔压力等因素对己内酰胺转化率、环状二聚体生成以及聚合产品分子量的影响,并进行了参数灵敏性分析。结果表明:较低的进料水含量、降低反应温度和前聚塔压力及提高后聚塔的真空度均有利于降低聚合产品中环状二聚体的含量;两个聚合塔下半段的温度变化对环状二聚体产生有显著影响,提高后聚塔真空度可显著提高聚合物分子量。以尼龙6连续聚合过程的环状二聚体含量调控为目标,在优化的操作条件下,尼龙6聚合物中环状二聚体的含量可降低约16%。     

尼龙66连续缩聚过程模拟

为加深对聚己二酰己二胺(尼龙66)缩聚过程的理解,指导尼龙66生产过程的优化和新工艺开发,本研究基于聚合反应特性以及反应器流体力学特征,耦合聚合反应动力学模型、水-聚合物体系的汽液平衡模型以及传质模型,建立了尼龙66连续缩聚过程管式反应器和后缩聚反应器的数学模型,实现了尼龙66连续聚合过程的模拟。聚合物分子量及水含量的模拟值符合工业生产数据,验证了模型的可靠性,模拟分析了聚合工艺参数对聚合物分子量及水含量的影响,结果表明减少醋酸含量、提高反应器温度、降低管式反应器和后缩聚反应器压力均有利于快速提升聚合物分子量。较优的工艺条件为后缩聚器温度280~285℃,卧管式反应器压力1.600~1.750MPa。建立的模型准确性好,可用于考察工艺参数的影响,指导工业应用。     

PA6减压后聚合生产工艺

分析探讨了采用减压后聚合工艺生产ＰＡ６ 的可行性及实施效果。ＰＡ６ 生产中实施减压后聚合工艺能够提高反应后期的排水率、降低中心熔体温度、降低产物的低聚物含量、提高ＶＫ 管生产能力及切片的内在质量。还讨论了真空度的大小对ＰＡ６ 生产的影响。生产中真空度取－ ０．００５～－ ０．０３ Ｍ Ｐａ较为适宜。     

工艺及设备

20031230PA6生产的新成本效益Stibal W.;Chemieal Fibers International Man一MadeF iber Year Book,2001,p.sl(英)Ems xnventa一Fischer建造日产130吨尼龙6一步法聚合物生产装置和日产250吨两步法聚合物生产装置。生产工艺包括:聚合、蒸馏、进料、再聚合,蒸发、萃取和干燥。浓缩萃取水再聚合在VK管于大气压力下进行以减少环状二聚物浓度。将环状二聚物浓度降至热力学平衡水平是可能的,但温度和时间必须与其相适应。改进后的VK管可将环状二聚物浓度降至1.2%。标准VK管的环状二聚物浓度为2.2%。用再聚合原料生产的尼龙6产品质量与那…     

一种浓缩液直接回用生产尼龙6切片的生产方法

为提高萃取液的利用率，采用裂解工艺，先对尼龙6聚合过程中未完全反应的低聚物和单体进行解聚，解聚后的产物直接进入反应器中，可用于高黏度有光尼龙6切片的聚合生产中。对比了优化前后的聚合工艺流程，具体介绍了纯化、浓缩、裂解、聚合、切粒、萃取、干燥等工序。采用优化工艺，既省去了复杂的蒸馏和精制工序，又节约了能源，制得的高黏度有光尼龙6切片的分子质量分布可达1.008左右。     

基于Aspen Polymer的聚酯聚合反应研究及流程模拟

通过Aspen Polymer对对苯二甲酸和乙二醇进行逐步聚合生成聚酯的反应进行了研究。并采用间歇反应器模块分析了进料比、压力、温度对反应的影响,结果表明进料比为1.2～2.0是比较合适的,低压高温有利于聚合反应的进行。但过低的压力导致较低的反应速率而使反应时间增加,过高的温度也导致副产物大幅度增加。因此选择压力为0.001～0.2MPa,温度为260～285℃,在间歇反应器内进行逐步降压和逐步升温反应,并在此基础上,设计模拟了压力逐步降低、温度逐步升高的连续生产工艺流程并进行优化。经过优化后的连续生产工艺流程最终反应器出口聚合度达到121.1。     

尼龙6聚合技术和功能性产品进展

回顾了己内酰胺水解开环制备尼龙6聚合技术在国内的发展历程,重点介绍了近十年来聚合工艺技术、设备和功能性产品的发展变化趋势。指出了制约聚合生产能力和技术发展的特定历史因素,探讨了聚合装置面临的一些重大技术难题。分析了尼龙6切片中残余可萃取物含量对纺丝工艺和纤维品质的影响。深入阐述了全消光切片生产、环状低聚物解聚、浓缩液全回用等工艺。介绍了热塑性弹性体、彩色尼龙等功能性产品及其制备技术。并指出柔性生产和环保节能聚合技术及功能性尼龙6是今后的重点发展方向。     

聚酰胺6聚合中低聚物的特性研究

分析了聚酰胺6聚合过程中低聚物的产生原因和物理特性,研究了在实际生产中影响低聚物(特别是环状二聚体)含量的重要原因以及低聚物对生产装置的破坏作用,并针对低聚物的破坏特性提出了有效的改进措施,为聚合装置改用浓缩液直接聚合工艺提供了有价值的实验数据。     

己内酰胺连续水解聚合过程数值模拟研究

基于Polymer Plus聚合模拟软件建立己内酰胺(CPL)一段式常压VK管水解聚合合成聚己内酰胺(PA 6)的聚合模型,模拟了生产PA 6的连续聚合过程,将PA 6相对分子质量(M_n)、CPL单体转化率(X_(CPL))和可萃取物含量(W_(EV))及环状二聚物(CD)含量(W_(CD))等模拟结果与文献实际数据比较,优选模型参数;考察了进料量、进料含水率、醋酸含量、单釜温度以及全釜温控对X_(CPL),M_n,W_(EV),W_(CD)等聚合物反应及聚合物质量关键指标的影响。结果表明:模拟结果与文献实际值相差不大,随着进料量的增加,PA 6的M_n,X_(CPL),W_(CD)均降低,W_(EV)增加,当进料量为2 250 kg/h,水的质量分数约2.5%时,PA 6的M_n,X_(CPL),W_(CD)均趋于恒定;随着醋酸含量的增加,M_n明显降低,X_(CPL)几乎不变,W_(CD)略微降低;对于预聚釜(CSTR1)、缩聚釜(STR2)及后聚釜(PFR),其中CSTR1温度对M_n的影响最显著,PFR温度对W_(CD)和X_(CPL)的影响最显著;VK管的温控模式采用先升温后降温(255,260,255℃),所得PA 6的质量最好。     

用VC062型聚合管生产尼龙6高粘切片

用VC062型聚合管生产纺制帘子线用尼龙6高粘切片。对设备及工艺进行了改造,提高进料管的物料温度,提高物料在前聚合器的开环速率,增加排水措施,促进VK管中产物分子量的提高。     

尼龙66盐溶液预聚合动力学模型建立

盐溶液缩聚法是工业上生产尼龙66的主要方法,其预聚合工艺条件对产品质量有直接的影响。基于尼龙66盐离子内脱水与端氨基/端羧基缩聚反应活性的不同,建立了尼龙66盐溶液预聚合动力学模型,通过文献数据整定尼龙66盐离子内脱水反应、端氨基/端羧基可逆缩聚基元反应的表观活化能及指前因子,模型计算结果与文献数据吻合,误差较等活性模型小。以聚合物中尼龙66盐含量小于10-6 mol/g为基准,模型计算得到当水/尼龙66盐的物质的量比为6.23、反应温度为220℃时,预聚合反应时间需大于1.7 h。与预聚合反应时间为0.5 h的尼龙终聚物相比较,预聚合反应时间为2 h的尼龙66终聚物中的低聚物含量少、且其热性能和力学性能较优。建立的模型可用于指导盐溶液预聚合的工艺条件优化。     

基于官能团非等活性假设的尼龙66盐溶液聚合动力学模型

尼龙66盐溶液聚合过程属于动力学控制过程。基于官能团非等活性假设，在Mallon酸催化3阶反应动力学模型基础上，引入尼龙盐脱水反应，建立了新的尼龙66盐溶液聚合反应动力学模型，拟合得到了关键反应动力学模型参数，其中盐脱水反应速率常数为8.17×10^-3 kg?mol^-1?h^-1、活化能为19859 cal?mol^-1。与Mallon模型相比，新模型拟合效果更优，可在更宽的温度和水含量范围内准确预测聚合过程的变化。模拟仿真发现，盐脱水反应对聚合过程有重要影响，低温和高水含量下尼龙盐浓度高，聚合效率低；适当提高反应温度或降低初始水含量可以加快尼龙盐脱水反应，从而提高聚合反应效率。新的尼龙盐聚合动力学建模方法不仅适用于尼龙66，也可应用于尼龙1212等盐溶液聚合体系。     

尼龙6生产中低聚物直接聚合回收利用

介绍尼龙６生产中低聚物产生的过程，以及利用低聚物直接聚合生产工程塑料用尼龙６的工艺方法，对低聚物直接聚回收利用与低聚物解聚回收单体的经济效益进行了对比分析。     

聚酯装置酯化生产过程动态模拟

动态模型是进行生产过程动态优化的基础。本文采用链段法建立了聚酯装置酯化生产过程反应器和工艺塔相互影响的动态模型,分析了基本控制系统作用下过程操作工况的动态阶跃响应特性。模拟结果表明,酯化反应器进料摩尔配比及反应器温度、压力、液位的调整显著影响了酯化过程气相流的变化,且对反应产物中端羧基含量和聚合度等指标的响应比较灵敏;控制系统对稳定酯化生产过程操作起着显著的作用。     

一步法原位插层聚合PA6/MMT纳米复合材料的工艺研究

以磷酸和核苷酸钠为复合催化剂,对己内酰胺单体混合物进行聚合前处理,采用一步法原位插层聚合尼龙6(PA6)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料,详细讨论了复合催化剂用量、反应温度、反应时间、体系水用量和反应后期体系真空度对聚合的影响。得出一步法原位插层聚合最佳工艺为:以单体己内酰胺质量分数为基准,MMT质量分数3.5%,复合催化剂质量分数为1.1%、体系水质量分数为7%、反应温度200℃、反应总时间7 h、真空度(表压)-0.05 MPa。一步法聚合PA6/MMT纳米复合材料的拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度和热变形温度比PA6均有大幅度提高。     

甲醇氨氧化法生产氢氰酸制约因素分析

针对甲醇、氨氧化生产氢氰酸工艺生产过程中,转化率低、产品收率低,易聚合、易腐蚀等问题,通过分析对比进料氨比和空比、反应温度、吸收水温度、吸收水流量,鼓风机风量和风压、精馏塔塔顶温度和塔釜温度的影响,提高氢氰酸收率,降低运行成本;通过调整精馏塔灵敏点温度、减少设备死角、调整进料氨比,调整中和塔pH酸碱度等方面来降低氢氰酸聚合风险,提高装置的运行周期;通过分析氢氰酸装置危险特性,容易泄漏点分析,总结实际运行经验,叙述实际生产中如何防范氢氰酸中毒,提高了氢氰酸装置的可操作性和生产安全性。     

胺类改性剂对尼龙6树脂可纺性能的影响

在己内酰胺水解聚合时加入一定量的可反应型复合胺类改性剂,合成出含有胺类改性剂的尼龙6树脂。研究了该改性剂对改善尼龙6树脂可纺性的作用。结果表明:在实验的添加量范围内,改性尼龙6树脂熔体黏度对切变速率的依赖敏感性下降,纺丝过程可以处于相对稳定的状态;与空白试样相比,当改性剂用量为0.1份时,尼龙6树脂中的低聚物含量明显减少,相对分子质量分布由1.7677降低到1.6093,表明在尼龙6熔体的纺丝成形过程中,胺类改性剂可以有效地改善其可纺性。     

用MTA生产CDP切片的工艺探讨

介绍了用中纯度对苯二甲酸 (MTA)生产阳离子可染 (CDP)切片的工艺。探讨了聚合起始温度、反应温度、反应压力 (真空度 )、催化剂及助剂用量、切粒时间等对聚合反应及产品质量的影响。结果表明 :MTA对聚合过程、CDP切片质量、可纺性影响极大 ;但通过适当降低反应温度、催化剂和乙二醇用量 ,适当填加助剂 ,提高真空度和缩短切粒时间等 ,合成了质量稳定、性能优良的 CDP切片。     

反应挤出玻璃纤维增强尼龙6工艺初探

采用双螺杆挤出机作为聚合反应器，进行反应挤出玻璃纤维增强尼龙6的操作工艺条件探索。结果显示，加入未经处理的玻璃纤维对聚合影响较大，复合材料中的单体含量较纯反应挤出尼龙6的高，处理过的玻璃纤维与尼龙6经反应挤出后，材料的性能各项指标有明显提高。     

锦纶66长丝生产中纤维染色性能的影响因素探讨

以质量分数(50.0±0.5)%的尼龙66盐液为原料,采用连续聚合、纺丝拉伸一步法生产235 dtex/72 f锦纶66长丝,使用中性灰2BL对纤维进行同浴染色,测试了纤维的相对分子质量、结晶度和K/S值,探讨了生产过程中聚合及纺丝工艺对纤维染色性能的影响规律。结果表明:降低进料流量、提高反应温度以及降低聚合真空度,生产的锦纶66长丝相对分子质量增大,K/S值减小,即纤维上染颜色变浅;在纺丝箱温度300～320℃、侧吹风速度0.4～0.8 m/s、拉伸温度180～230℃、拉伸比4.60～4.85的条件下进行单因素试验,降低纺丝箱温度、增大侧吹风速度、提高拉伸温度和拉伸比,都会导致锦纶66长丝的结晶度增大,K/S值减小,即纤维上染颜色变浅。