一种聚酰胺5x的生产设备及方法

一种聚酰胺5x的生产设备及方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于聚酰胺5X的生产设备及方法，所述生产设备包括，依次连接的浓缩装置、预聚装置、减压装置、分离装置及终聚装置。本发明提供的聚酰胺5X的生产设备采用了本发明提供的浓缩装置、预聚装置、减压装置、分离装置及终聚装置，保证了其中各生产环节的运行，尤其适合聚酰胺5X的生产。
【专利说明】
_种聚酰胺5X的生产设备及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种聚酰胺的生产设备及方法，具体为一种聚酰胺5X的生产设备及 方法。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，聚酰胺的聚合方法一般可分为加热缩聚或界面缩聚法。例如： (Bacon Ke,A. ff.Sisko, Differential thermal analysis of high polymers.III. Polyamides, Journal of Polymer Science 第 50 卷第 153 期，第 87-98 页，1961 年 3 月） 记载了加热缩聚法，然而，根据报道，加热缩聚法相较于界面缩聚法而言，制得的聚酰胺熔 点低且耐热性劣化（J. Polym. Sci. 50, 87, 1961 ;Macromolecules，30, 8540, 1998)。而界面 缩聚法工序非常复杂，难以在工业上适用。上述工艺都是短程聚合工艺，不论哪种工艺都存 在一定缺陷，且制得的聚酰胺，特别是聚酰胺5X聚合度不高，工业应用受到很大的限制。
[0003] 随着聚合工艺的不断发展，连续聚合工艺应运而生，从一定程度上弥补了短程聚 合的缺陷。现有的连续聚合工艺具体而言主要包括以下环节：浓缩一高压预缩聚一闪蒸一 常压或真空缩聚。杜邦公司作为世界范围内知名的聚酰胺生产商，对聚酰胺66的连续聚合 工艺进行了改进，其独特的连续聚合工艺主要包括以下环节：高压浓缩预缩聚一闪蒸一常 压缩聚。
[0004] 然而，现有的用于连续聚合的装置结构复杂，且聚合反应效率低，不适于聚酰胺5X 的连续制备。

【发明内容】

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种聚酰胺5X的生产设备，包括依次连接的 浓缩装置、预聚装置、减压装置、分离装置及终聚装置。
[0006] 根据本发明的一实施方式，所述浓缩装置包括：预热装置，用于预热待浓缩的原 料；蒸发浓缩装置，与所述预热装置相连接，用于蒸发浓缩预热后的原料；以及冷凝装置， 与所述蒸发浓缩装置相连接，用于冷凝所述蒸发浓缩装置蒸发排出的气体。
[0007] 根据本发明的另一实施方式，所述蒸发浓缩装置包括蒸发气体出口以及回流液入 口，分别与所述冷凝装置相连接，所述蒸发浓缩装置蒸发排出的气体由所述蒸发气体出口 进入所述冷凝装置中，冷凝后所得回流液由所述回流液入口回流至所述蒸发浓缩装置中。
[0008] 根据本发明的另一实施方式，所述蒸发浓缩装置为中央循环管式蒸发器，包括一 中心管以及围绕所述中心管的若干管束，待浓缩的原料在所述中心管及所述管束中被加热 浓缩；所述管束的长度优选为1~2m，直径优选为30~75mm，长径比优选为20~40 ;所述 中心管的截面积优选为所述管束的总截面积的1~10%。
[0009] 根据本发明的另一实施方式，所述冷凝装置还与所述预热装置相连接，其中冷凝 后所得气体作为热源用于加热所述预热装置。
[0010] 根据本发明的另一实施方式，所述预聚装置包括管式反应器、三个以上的用于加 热所述管式反应器的加热夹套以及一个或多个用于向所述加热夹套提供热媒的热媒蒸发 器。
[0011] 根据本发明的另一实施方式，所述管式反应器的管体包括连通的若干段直管部 及弯管部，所述管体上均匀分布有排气口；所述管体的长度优选为50~180m，内径优选为 30~80cm，长度/内径比优选为60~600 ;所述排气口的数量优选为3~30个，相邻两排 气口的间距优选为6~20cm ;所述加热夹套的数量优选为3~9个，每个所述加热夹套单 独连接有一个热媒蒸发器。
[0012] 根据本发明的另一实施方式，所述减压装置包括密封的釜体，所述釜体设置有物 料入口、物料出口，所述物料入口位于所述物料出口的上方，所述釜体内设置有连接于所述 物料入口及物料出口之间的物料盘管，所述物料盘管分为若干段，同一段的所述物料盘管 直径相同，不同段的所述物料盘管由所述物料入口处向所述物料出口处直径逐渐增加。
[0013] 根据本发明的另一实施方式，所述物料盘管的直径优选为20~80mm，长径比优选 为600~26000 ;所述物料盘管的总长度优选为50~500m，所述物料盘管优选为在所述釜 体内呈水平多层分布，每层物料盘管为" S "形往复排列。
[0014] 根据本发明的另一实施方式，所述釜体还包括热媒入口以及热媒出口，所述热媒 入口设置于所述釜体顶部，所述热媒出口设置于所述釜体底部；优选地，所述釜体内还设置 有一组或多组管板，每组管板上设置有开孔，用于使所述物料盘管在其中穿过以固定所述 物料盘管；进一步优选地，所述釜体还包括一个或多个排气口。
[0015] 根据本发明的另一实施方式，所述分离装置包括：釜体；挤压缸，与所述釜体相 连；输送螺杆，设置于所述挤压缸；及框式搅拌器，设置于所述釜体，并与所述输送螺杆相 连；其中，所述框式搅拌器包括搅拌框和与所述搅拌框相连的螺带。
[0016] 根据本发明的另一实施方式，所述终聚装置包括：终聚釜；挤压缸，与所述终聚釜 相连；输送螺杆，设置于所述挤压缸；及框式搅拌器，设置于所述终聚釜，并与所述输送螺 杆相连；其中，所述框式搅拌器包括搅拌框和与所述搅拌框相连的螺带。
[0017] 根据本发明的另一实施方式，所述搅拌框包括两端开口的圆筒，在所述圆筒的侧 面上开设有至少一个通孔；优选地，所述圆筒的侧面为网状结构。
[0018] 根据本发明的另一实施方式，所述圆筒包括第一圆环、第二圆环、和至少两个连接 条，所述第一圆环和第二圆环通过所述至少两个连接条相连，所述螺带一端连接所述第一 圆环，另一端连接所述输送螺杆；优选地，在所述第一圆环、所述连接条以及所述第二圆环 所包围的区域内形成有多个网格；所述第一圆环优选为平行于所述第二圆环；所述连接条 优选为垂直于所述第一圆环、第二圆环。
[0019] 根据本发明的另一实施方式，所述框式搅拌器还包括第三圆环，所述第三圆环与 所述第二圆环相连；优选地，所述至少两个连接条同时连接所述第一圆环、第二圆环及第三 圆环；所述框式搅拌器的搅拌框与所述釜体釜壁的距离优选为< 13_。
[0020] 根据本发明的另一实施方式，所述釜体由一圆筒及与所述圆筒相连通的倒圆锥形 成，所述圆筒的高度为所述倒圆锥高度的1~2倍；优选地，所述分离装置还包括物料进口、 排气口和物料出口，所述物料进口设置于所述釜体的顶部，所述物料出口设置于所述挤压 缸的底部；在所述釜体内优选地设置有物料导管，所述物料导管的上端口连接所述物料进 □ 〇
[0021] 本发明进一步提供了一种聚酰胺5X的生产方法，包括：将原料聚酰胺盐溶液经浓 缩步骤、预聚反应步骤、减压步骤、分离步骤以及终聚反应步骤处理之后，制得所述聚酰胺， 其中各步骤均在上述的聚酰胺5X的生产设备中进行。
[0022] 根据本发明的一实施方式，所述原料聚酰胺盐溶液的浓度为50wt%以上，优选 50wt % ~65wt %。
[0023] 根据本发明的另一实施方式，所述浓缩步骤采用管壳式浓缩装置进行蒸发浓缩， 管程压力为〇· 005~0· 35MPa，优选0· 05~0· 35MPa，管程温度为60~200°C，优选80~ 160°C ;和/或，壳程压力为0~2. OMPa，壳程温度为250°C以下，优选212°C以下；和/或， 浓缩后的聚酰胺盐水溶液的质量百分比浓度为50~80%，优选为70~80%。
[0024] 根据本发明的另一实施方式，所述预聚反应步骤结束后所得的聚合物质量百分 比含量为80~100 %，优选85~95% ;所述预聚反应的温度为200~300°C，优选220~ 280°C，进一步优选230~260°C;和/或，所述预聚反应的压力为3. OMPa以下，优选2. OMPa 以下，进一步优选1. 0~1. 8MPa。
[0025] 根据本发明的另一实施方式，所述减压步骤中的减压装置为闪蒸器，所述减压步 骤的温度为所述聚酰胺5X的熔点以上的温度，优选为200~300°C，进一步优选为230~ 260°C ;所述分离步骤的温度优选为250~320°C。
[0026] 根据本发明的另一实施方式，所述终聚反应步骤的温度为250~320°C，优选为 250~300°C;和/或，所述终聚反应步骤在常压或真空条件下进行，常压下进行终聚时采用 惰性气体保护，真空条件下进行终聚时压力为〇~760mmHgA，优选150~250mmHgA。
[0027] 本发明提供的聚酰胺5X的生产设备采用了本发明提供的浓缩装置、预聚装置、减 压装置、分离装置及终聚装置，保证了其中各生产环节的运行，尤其适合聚酰胺5X的生产。 本发明的聚酰胺5X的生产设备以及生产方法适用于聚酰胺的连续聚合工艺以及间歇聚合 工艺，尤其适用于聚酰胺的连续聚合工艺。
[0028] 本发明的聚酰胺5X的生产设备中的浓缩装置，通过冷凝装置可有效回收蒸发过 程中损失的原料，而且蒸发过程中排出的热蒸汽还能回收用于原料预热，减少了热能损失， 能明显降低生产成本。另外，本发明的原料浓缩装置设备数量少、操作简便、运行稳定，方便 维修与更换。
[0029] 本发明的聚酰胺5X的生产设备中的预聚装置，可使聚合反应稳定、原料损失少， 提高了预聚质量，从而保证了整体连续聚合工艺的完整性和高效性。
[0030] 本发明的聚酰胺5X的生产设备中的减压装置的减压效果好，使得水分和物料的 分离更充分，从而保证了整体连续聚合工艺的完整性和高效性。此外，本发明的减压装置结 构简单，安全性好，能有效降低生产成本。
[0031] 本发明的聚酰胺5X的生产设备中的分离装置，通过设置于搅拌框侧壁上的通孔 不断刮擦釜壁，减少了分离过程中凝胶的形成；同时物料可通过通孔在搅拌框的内外两侧 流动，增强了搅拌效果，使得分离效果更好。
[0032] 本发明的聚酰胺5X的生产设备中的终聚装置，通过框式搅拌器的搅拌，不断更新 物料的蒸发表面，促进水分快速蒸发，以促进聚合反应正向进行。另外，物料可通过侧壁上 的通孔在搅拌框的内外两侧流动，增强了搅拌效果，使得物料混合均匀，终聚反应所得的聚 合物分子量均一性好，同时还能使体系内的气液分离效果更好，利于终聚反应的进行。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明一实施方式的聚酰胺5X的生产设备的结构示意图；
[0034] 图2为本发明一实施方式的浓缩装置的结构示意图；
[0035] 图3为本发明一实施方式的预聚装置的结构示意图；
[0036] 图4为本发明一实施方式的预聚装置中的管式反应器的结构示意图；
[0037] 图5为本发明一实施方式的减压装置的结构示意图；
[0038] 图6为本发明一实施方式的分离装置的结构示意图；
[0039] 图7为本发明一实施方式的分离装置的搅拌框的结构示意图；
[0040] 图8为本发明一实施方式的终聚装置的结构示意图；
[0041] 图9为本发明一实施方式的终聚装置的搅拌框的结构示意图。
【具体实施方式】
[0042] 体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是 本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说 明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0043] 如图1所示，本发明一实施方式的聚酰胺5X的生产设备，包括依次连接的浓缩装 置1、预聚装置2、减压装置3、分离装置4和终聚装置5。
[0044] 作业时，将原料聚酰胺盐溶液在浓缩装置1中进一步浓缩后进入预聚装置2 ;在 预聚装置2中，聚酰胺盐发生预缩聚反应，产物为聚合度较低的预聚物和水，上述产物经闪 蒸装置3、分离装置4后，大部分水与预聚物分离；随后，预聚物进入终聚装置5进行缩聚反 应，生成最终产物聚酰胺；最后通过切粒、改性或直纺装置的处理，可得到所需要的聚酰胺 产品。
[0045] 如图2所示，本发明一实施方式的原料浓缩装置1包括，用于预热待浓缩原料的预 热装置11、用于蒸发浓缩待浓缩的原料的蒸发浓缩装置12,其与预热装置11相连接，以及 与蒸发浓缩装置12相连接的冷凝装置13,冷凝装置13用于冷凝蒸发浓缩装置12蒸发排出 的气体。
[0046] 上述原料浓缩装置工作时，待浓缩的原料（低浓度的聚酰胺盐水溶液）A首先进入 预热装置11中进行预加热，加热后的溶液B由预热装置11排出进入蒸发浓缩装置12中， 经过蒸发浓缩装置12蒸发后得到浓缩后的原料C由蒸发浓缩装置12排出进入下游生产单 元。蒸发浓缩装置12蒸发出的气体D由于夹杂少量原料（尤其是低沸点的二胺），因此须 进行回收，进入冷凝装置13中，在其中进行冷凝。
[0047] 形成聚酰胺盐的二胺沸点通常不高，尤其是1，5-戊二胺的沸点仅有约180°C，且 1，5-戊二胺具有极好的亲水性，容易在蒸发浓缩的过程中由于高温作用随水蒸发气化，所 以有必要采取措施抑制二胺的损失，以保证在后续的聚合后期端氨基和端羧基之间的摩尔 保持平衡。因此，本发明的原料浓缩装置设置有冷凝装置13,与蒸发浓缩装置12相连接，蒸 发浓缩装置12在蒸发过程中产生的蒸汽中含有二胺等原料，一起进入冷凝装置13进行冷 凝，蒸汽中夹杂的原料形成回流液回流至蒸发浓缩装置12,由此可回收蒸汽中的原料。
[0048] 本发明的预热装置11可以为本领域常见类型的换热器，换热器的热源可以为外 来热源，也可以为预聚工艺或聚酰胺生产工艺中产生的热量。
[0049] 蒸发浓缩装置12可以为本领域常见类型的中央循环管式蒸发器，该管式蒸发器 可包括一中心管121以及围绕中心管121的若干管束122,待浓缩的原料在中心管121及管 束122中被加热。蒸发浓缩装置12可包括蒸发气体出口 123以及回流液入口 124,分别与 冷凝装置13相连接，蒸发浓缩装置12蒸发出的气体D可由蒸发气体出口 123排出进入冷 凝装置13中，冷凝后所得冷凝液E由回流液入口 124回流至蒸发浓缩装置12中。优选地， 可在蒸发浓缩装置12和冷凝装置13中间设置有供给栗，用于将冷凝液E输送至蒸发浓缩 装置12中。
[0050] 加热蒸发时，管束122中的尼龙盐气液混合物的密度远小于中心管121内尼龙盐 的密度，造成了尼龙盐气液混合物在管束122中向上，在中心管121向下的自然流动。中央 循环管式蒸发器的上部应具有足够大的空间，保证有充分的蒸发空间，同时保持被蒸汽带 走的原料液滴最少。
[0051] 进一步优选地，管束122的长度可以为1~2m，直径可以为30~75mm，长径比可 以为20~40冲心管121的截面积优选为管束122的总截面积的1~10%。加热管传热 系数可以为600~3000wAm. °C )。
[0052] 在本发明的原料浓缩装置的另一实施方式中，来自预热装置11的聚酰胺盐溶液 从蒸发浓缩装置12下部侧面的溶液进口进料，经浓缩后从蒸发浓缩装置12的浓缩液出口 流出。
[0053] 在本发明的原料浓缩装置的另一实施方式中，冷凝装置13还与预热装置11相连 接，以将冷凝后所得的气体F作为热源用于加热预热装置11，换热后的气体G排出。
[0054] 在本发明的原料浓缩装置的另一实施方式中，用于蒸发浓缩装置12的热源Η可以 为外来热源，也可以为预聚工艺或聚酰胺生产工艺中产生的热量，换热后的气体Η'排出。
[0055] 优选地，预热装置11中的待浓缩的原料的进料量、蒸发浓缩装置12中的原料溶液 液位、以及冷凝装置13的冷凝液回流量应形成动态平衡关系，以维持原料浓缩装置的稳定 运行。
[0056] 本发明的聚酰胺5Χ的生产设备中的浓缩装置，通过冷凝装置可有效回收蒸发过 程中损失的原料，而且蒸发过程中排出的热蒸汽还能回收用于原料预热，减少了热能损失， 能明显降低生产成本。另外，本发明的原料浓缩装置设备数量少、操作简便、运行稳定，方便 维修与更换。
[0057] 如图3所示，本发明一实施方式的预聚装置包括管式反应器21、三个以上的用于 加热管式反应器21的加热夹套22以及一个或多个用于向加热夹套22提供热媒的热媒蒸 发器23。
[0058] 上述预聚装置在使用时，热媒蒸发器23向加热夹套22提供热媒，以使加热夹套22 加热管式反应器21，单体物料在管式反应器21中发生缩聚反应形成预聚物。
[0059] 如图4所示，本发明一实施方式的管式反应器21包括物料进口 214、物料出口 215 以及管体。管体包括连通的若干直管部211及弯管部212,管体上还均匀分布有排气口 213。 单体物料由物料进口 214进入管体中，并在其中输送，加热夹套22加热管体，单体物料在管 体中缩聚形成预聚物，由物料出口 215排出进入下游处理单元，缩聚过程中产生的气体由 排气口 213排出。
[0060] 其中，管式反应器21可以为聚合反应领域常见的类型，优选卧式或立式的反应 器，更优选卧式反应器。管体的长度优选为50~180m，内径优选为30~80cm，长度/内径 比优选为60~600。排气口 213的数量优选为3~30个，相邻两排气口的间距优选为6~ 20cm〇
[0061] 本发明的预聚装置管体的内径可以为均一的，也可以为变化的。例如，内径可以从 管式反应器的物料入口至管式反应器的物料出口逐渐扩大，如线性扩大，或非线性扩大。内 径也可以充分地扩大以使得当使用反应器时从反应器的入口至出口保持基本上恒定压力， 或压力从入口至出口降低。在一个优选的实施方式中，管式反应器管体的内径为恒定值。
[0062] 本发明的预聚装置的加热夹套的数量优选为3~9个。现有的预聚装置中，多为 整个管式反应器采用同一加热套，当加热套的热媒温度发生波动或失控时，直接影响管式 反应器的温度变化，因此管式反应器的温度难以实现多端控制，本发明的预聚装置设置多 个加热夹套，能有效克服这一缺陷，实现了加热温度的多端控制。
[0063] 在本发明的预聚装置的加热夹套的设置形式不受限制，可以为：例如，将管式反应 器分为几段，每段单独设置一个加热套；还可以为：例如，在管式反应器的每段直管部上单 独设置有一个加热夹套（如图3所示），直管部相对于弯管部更加容易设置加热夹套，可简 化操作难度，同时实现多端控温的作用。
[0064] 本发明的加热夹套使用的热媒可以为有机热媒，采用有机热媒过热液相输送就地 蒸发的气相热媒加热方式，气相热媒加热管式反应器，使用后的热媒凝液回收后送回热媒 蒸发器循环加热利用。热媒蒸发器的数量可以为一个也可以为多个，优选为多个，热媒蒸发 器可向单个或多个的加热管套提供热媒（如图3所示，其中仅标出一个热媒蒸发器作为示 例），在一个优选的实施方式中，每个加热夹套单独连接有一个热媒蒸发器，以便更好地实 现温度的控制，提高管式反应器的运行稳定性。
[0065] 本发明的聚酰胺5X的生产设备中的预聚装置采用多个加热夹套，加热、传热效率 更高，温度控制更加精确，物料在管式反应器中能得到均匀、平稳的加热，能最大限度防止 预聚过程中凝胶的产生，降低了原料二元胺的损失；本发明的预聚装置采用多个热媒蒸发 器向加热夹套提供热媒，可实现温度多端控制，本发明的预聚装置运行稳定，方便维修与更 换，能有效降低生产成本。
[0066] 如图5所示，本发明一实施方式的减压装置包括一密封的釜体31，釜体31设置有 物料入口 32以及物料出口 33,物料入口 32位于物料出口 33的上方，此外，釜体31内设置 有连接于物料入口 32及物料出口 33之间的物料盘管34,物料盘管34分为若干段，同一段 的物料盘管34直径相同，不同段的物料盘管34由物料入口 32处向物料出口 33处直径逐 渐增加。
[0067] 上述减压装置工作时，上游预聚后的物料加压（一般为20~25kg/cm2)后由物料 入口 32进入釜体31中，物料在物料盘管34中流动，被迅速加热到更高的温度，由于物料盘 管34的直径逐渐增大，加上物料与盘管管壁摩擦的阻力作用，压力逐渐降低，直至在物料 出口 33处接近常压，由于压力下降，物料中的水分在高温下迅速膨胀气化，物料变为气相 与液相共存的状态，液相物料在盘管的内壁呈环状膜高速流动，气相物料则在盘管的中央 流过，同时压力转变为动能，气、液混合的物料由物料出口 33排出进入下游处理单元。
[0068] 釜体31两端可由封头311进行密封，并可通过法兰进行可拆卸式连接。优选地， 在釜体31内还可设置有一组或多组管板35,用于使物料盘管34在其中穿过以固定物料盘 管34。
[0069] 优选地，釜体31还包括热媒入口 37以及热媒出口 38,热媒入口 37设置于釜体31 的顶部，热媒出口 38设置于釜体31的底部。用于本发明减压装置的热媒可以为气相导热 油，物料在物料盘管34内气化时需要大量热量，优选采用气相导热油加热的方式，导热油 蒸汽接触物料盘管34后经过热交换热量传递给物料盘管34后冷凝变成液体从釜底的热媒 出口 38流出。釜体31还可包括一个或多个排气口 39,可适当降低物料盘管34中的气相压 力，保证减压装置安全运行。
[0070] 物料盘管34的直径区间可以为20~80mm，长径比可以为600~26000。物料盘 管34的总长度可以为50~500m，物料盘管34可分为等长度的三段，由物料入口 32起始依 次为35mm、45mm以及70mm。物料盘管34在爸体31内可呈水平多层分布，每层物料盘管为 "S"形往复排列。
[0071] 本发明的聚酰胺5X的生产设备中的减压装置，通过物料盘管直径的设置可实现 物料在其中降低压力，从而可以使物料中的水分快速变为气相，与液态物料得到分离，分离 效果好，能保证下游处理单元达到良好的水分分离效果，本发明的减压装置结构简单，安全 性好，能有效降低生产成本。
[0072] 如图6所示，本发明一实施方式的分离装置4包括，釜体41和与釜体41相连的挤 压缸42。在挤压缸42内设置有输送螺杆421 ;在釜体41内设置有框式搅拌器，框式搅拌器 与输送螺杆421相连。
[0073] 釜体41可由位于上部的圆筒和位于下部的倒圆锥组成，圆筒一端开口，并通过该 开口与倒圆锥无缝连接或是一体成型，釜体41中空，在其内部形成有与其外部形状相同的 空腔。其中，圆筒的高度大于或等于倒圆锥的高度，优选地，圆筒的高度为倒圆锥高度的 1~2倍。
[0074] 分离装置4还可包括开设于釜体41圆筒上底面的物料进口 413、设置于圆筒侧壁 的排气口 414、及位于挤压缸42下部的物料出口 422。在釜体41内还可设置一物料导管 415,物料导管415的上端口连接物料进口 413,可避免物料自物料进口 413进入釜体41时 的喷溅。
[0075] 框式搅拌器包括搅拌框411和螺带412,搅拌框411可包括两端开口的圆筒，在圆 筒的侧壁上可设置至少一个通孔，如此既可利用通孔刮擦釜壁防止凝胶聚集，又能使物料 通过通孔在圆筒的内外两侧流动，增强了搅拌效果，利于气液的分离。
[0076] 搅拌框411的圆筒可以为一体成型，例如直接在圆筒的侧壁上开设多个通孔；也 可以是侧壁为网格线交错形成的网状结构；还可以由多个部件连接构成，如图7所示，搅拌 框411的圆筒可由位于下端口的第一圆环411a、位于上端口的第二圆环411b及连接第一圆 环411a、第二圆环411b的网状结构组成，该网状结构可以为通过多条网格线交错形成的多 个网格，搅拌过程中可利用网格结构刮擦釜壁。本发明对网格的形状、尺寸及网格线的材质 没有限定。进一步优选地，圆筒的圆周侧面完全由网格构成。
[0077] 如图6所示，在本发明的另一实施方式中，搅拌框411的圆筒可包括第一圆环 41 la、第二圆环411b、以及至少两个连接条411c，其中，第一圆环411a和第二圆环411b通 过连接条411c相连接，本发明对连接条411c的数目没有限定，例如可以为四个。第一圆环 41 la和第二圆环41 lb优选为与釜体41圆筒的上底面保持平行，连接条41 lc可垂直于第一 圆环411a、第二圆环411b设置，也可倾斜设置，即与第一圆环411a或第二圆环411b的夹角 为锐角。优选地，在圆筒的侧面，由第一圆环411a、连接条411c及第二圆环411b所包围的 区域内形成有多个网格（图中未显示）。
[0078] 进一步优选地，搅拌框411还可包括第三圆环41 ld，其通过连接条411c与第二圆 环411b相连，优选地，第一圆环41 la、第二圆环411b及第三圆环41 Id通过相同的连接条 411c相连，连接条411c可垂直于上述三个圆环设置，也可倾斜设置。第一圆环411a、第二 圆环411b及第三圆环411d优选为与釜体41圆筒的上底面保持平行。优选地，在圆筒的侧 面，由第一圆环411a、连接条411c、第二圆环411b及第三圆环411d所包围的区域内形成有 多个网格（图中未显示）。
[0079] 螺带412可位于釜体41的倒圆锥内，搅拌框411位于釜体41的圆筒内。螺带412 的上端可连接第一圆环41 la，下端连接输送螺杆421，使得框式搅拌器能够在挤压缸42的 带动下进行搅拌，使高粘度的物料被充分混合均匀，减少凝胶生成，同时通过搅拌框411的 侧面刮擦搅拌器所处位置的釜壁，防止凝胶聚集，搅拌器与釜壁的距离优选为< 13mm，该距 离是指搅拌框411的外缘与釜体41釜壁之间的距离。同时，螺带412还有助于向下输送物 料，便于物料自位于挤压缸42下部的物料出口 422排出。
[0080] 本发明对框式搅拌器各部件的材质没有限定，例如第一圆环411a、第二圆环 411b、第三圆环411d可以为钢圈，连接条411c可以为钢条。
[0081] 如图8所示，本发明一实施方式的终聚装置5包括，终聚釜51和与终聚釜51相连 的挤压缸52。在挤压缸52内设置有输送螺杆521 ;在终聚釜51内设置有框式搅拌器，框式 搅拌器与输送螺杆521相连。
[0082] 终聚釜51可由位于上部的圆筒和位于下部的倒圆锥组成，圆筒一端开口，并通过 该开口与倒圆锥无缝连接或是一体成型，终聚釜51中空，在其内部形成有与其外部形状相 同的空腔。其中，圆筒的高度可以为倒圆锥高度的〇. 5倍以上，优选1. 5~3. 5倍。
[0083] 终聚装置5还可包括开设于终聚釜51圆筒上底面的物料进口 513、设置于圆筒侧 壁的排气口 514、及位于挤压缸52下部的物料出口 522。在终聚釜51内可设置一进料板 515,进料板515可位于物料进口 513的正下方，进料板515上优选开设有30~50个通孔， 孔径的直径优选4~7_。进料板515不仅可以增加传质面积，还可代替导流板起到分流作 用，保证在容器中心区截面上具有基本上均匀的下料速度，避免沟流，由于没有导流板，进 而避免了导流板上滞留现象的发生。
[0084] 框式搅拌器可包括搅拌框511和螺带512,搅拌框511可包括两端开口的圆筒，在 圆筒的侧壁上可设置至少一个通孔，如此既可利用通孔刮擦釜壁防止凝胶聚集，又能使物 料通过通孔在圆筒的内外两侧流动，增强了搅拌效果，利于终聚反应的正向进行。
[0085] 搅拌框511的圆筒可以为一体成型，例如直接在圆筒的侧壁上开设多个通孔；也 可以是侧壁为网格线交错形成的网状结构；还可以由多个部件连接构成，如图9所示，搅拌 框511的圆筒可由位于上端口的第一圆环51 la、位于下端口的第二圆环51 lb及连接第一圆 环511a、第二圆环511b的网状结构组成，该网状结构可以为通过多条网格线交错形成的多 个网格，搅拌过程中可利用网格结构刮擦釜壁。本发明对网格的形状、尺寸及网格线的材质 没有限定。进一步优选地，圆筒的圆周侧面完全由网格构成。
[0086] 如图8所示，在本发明的另一实施方式中，搅拌框511的圆筒可包括第一圆环 51 la、第二圆环511b、以及至少两个连接条511c，其中，第一圆环511a和第二圆环511b通 过连接条511c相连接，本发明对连接条511c的数目没有限定，例如可以为四个。第一圆环 511a和第二圆环511b优选为与终聚釜51圆筒的上底面保持平行，连接条511c可垂直于第 一圆环511a、第二圆环511b设置，也可倾斜设置，即与第一圆环511a或第二圆环511b的夹 角为锐角。优选地，在圆筒的侧面，由第一圆环511a、连接条511c及第二圆环511b所包围 的区域内形成有多个网格（图中未显示）。
[0087] 螺带512位于终聚釜51的倒圆锥内，搅拌框511位于终聚釜51的圆筒内。螺带 512的上端可连接第二圆环511b，下端连接输送螺杆521，使得框式搅拌器能够在挤压缸52 的带动下进行搅拌，使高粘度的物料被充分混合均匀，减少凝胶生成，同时通过刮擦搅拌器 所处位置的釜壁，防止凝胶聚集，搅拌器与釜壁的距离优选为< 12. 7mm，该距离是指搅拌框 的外缘与终聚釜釜壁之间的距离。同时，螺带512还有助于向下输送物料，便于物料自位于 挤压缸52下部的物料出口 522排出。
[0088] 本发明对框式搅拌器各部件的材质没有限定，例如第一圆环511a、第二圆环511b 可以为钢圈，连接条511c可以为钢条。
[0089] 本发明的聚酰胺5X的生产设备可适用于常见的聚酰胺6X系列，如尼龙66等，也 可适用于聚酰胺5X系列，如聚酰胺56等。在一个优选的实施方式中，本发明的连续制备装 置尤其是适用于聚酰胺5X生产领域。
[0090] 以下，针对聚酰胺5X的生产设备及生产方法进行进一步说明。
[0091] 首先，将原料聚酰胺盐溶液通入浓缩装置1中进行浓缩，可用于本发明的聚酰胺 5X的生产设备的浓缩装置1可以为一浓缩釜，加热浓缩釜，原料聚酰胺盐溶液中的水分受 热蒸发，直至达到所需浓度。加热源可采用常规外来蒸汽热源，也可以采用预聚装置2中管 式反应器排出的过热工艺蒸汽热源，蒸汽温度可以为220~280°C。优选地，浓缩装置1还 可以包括一预热装置11，可在预热装置11中将浓缩前的原料溶液加温，然后再进行蒸发浓 缩。进一步优选地，浓缩装置1还可以包括一冷凝塔，自浓缩釜产生的工艺蒸汽经冷凝后可 回收利用热能，蒸汽中夹带的原料如二胺等也可经冷凝后回流至浓缩釜中，以减少原料的 损失。
[0092] 为了保证生产的稳定性，浓缩釜的加热蒸汽还可外接来自公用工程的温度不超过 230Γ的蒸汽，以在管式反应器的工艺蒸汽发生异常时使用。浓缩装置1的管程压力可以 为0. 005~0. 35MPa，优选为0. 05~0. 35MPa，管程温度可以为60~200 °C，优选为80~ 160°C ;壳程压力可以为0~2. OMPa，壳程温度可以为250°C以下，优选212°C以下；原料聚 酰胺盐溶液的浓度优选为50%以上，进一步优选为50~65%;浓缩后的聚酰胺盐溶液的浓 度为50~80%，优选为70~80% ;所述百分比为聚酰胺占聚酰胺盐溶液的质量百分比。
[0093] 经浓缩后的聚酰胺盐溶液进入预聚装置2进行预缩聚反应，可用于本发明的聚酰 胺5X的生产设备的预聚装置2可以为一管式反应器21，例如管体呈"S"形排布，包括连通 的若干直管部211及弯管部212。聚酰胺盐溶液在管体中被输送、加热，并发生缩聚反应生 成预聚物和水。预聚装置2可以进一步包括至少一个，优选三个以上的加热夹套22,用来加 热管式反应器21。预聚装置2还可以更进一步包括一个或多个热媒蒸发器23,用来向加热 夹套22提供热媒。加热预聚装置2使用的热媒可以为有机热媒，采用有机热媒过热液相输 送就地蒸发的气相热媒加热方式，使用气相热媒加热管式反应器，使用后的热媒凝液回收 后可送回热媒蒸发器循环加热利用。
[0094] 预缩聚反应优选在高压或常压条件下进行，预聚装置2优选管式反应器，更优选 立式和/或卧式管状反应器。预聚反应的温度可以为200~300°C，优选220~280°C，进 一步优选230~260°C ;预聚反应的压力可以为3. OMPa以下，优选为2. OMPa以下，进一步 优选为1. 〇~1. 8MPa ;自预聚装置2输出的物料（主要为预聚物和水）中聚合物含量可达 80~100%，优选为85~95%。
[0095] 从预聚装置2输出的物料经减压装置供给栗加压后进入减压装置3,可用于本发 明的聚酰胺5X的生产设备的减压装置3可以为一卧式闪蒸器，包括一釜体，釜体内设有蛇 形的物料盘管34,物料盘管34的内径由入口开始依次增大。自预聚装置2排出的物料在 物料盘管34入口处加压（一般为20~25kg/cm 2)，物料在盘管中流动，由于内径逐渐变大， 加上物料与盘管管壁发生摩擦的阻力作用，压力迅速降低，降至出口处接近常压，物料中的 水分因压力降低且在高温下迅速膨胀汽化为水蒸气，液体物料在盘管内壁呈环状膜高速流 动，水蒸气则在盘管中央流过，在盘管出口处液体物料中的聚合物可达99 %，同时压力能转 变为动能，使液体物料与水的混合物高速进入后续的水分分离装置4。
[0096] 减压装置3可采用热媒加热，从热媒炉加热出来的过热液相热媒在一定的压力下 输送到加热现场的闪蒸器中进行减压闪蒸，闪蒸出来的气相热媒还可用于加热预聚装置2 的管式反应器，各段管式反应器夹套使用后的热媒凝液通过疏液器由媒冷凝液回收罐接 收，然后用热媒循环栗送回热媒加热炉循环加热。减压装置3优选闪蒸器，闪蒸器中的温度 和压力可以是适合聚酰胺与水分闪蒸分离的任何条件，闪蒸的温度可以为聚酰胺的熔点以 上的温度，优选200~300 °C，更优选230~260 °C。
[0097] 可用于本发明的聚酰胺5X的生产设备的分离装置4可以为图6所示的本发明一 实施方式的分离装置。夹带有大量水蒸气的预聚物可自物料进口 413通过物料导管415进 入分离装置4内，物料导管415的设置，防止了物料进入釜体41时的喷溅。为防止凝胶的产 生，爸体41内物料的液面优选为高于框式搅拌器411顶部5~20cm，由于爸体41中物料的 粘度较大，液位检测可采用穿透能力较强的放射源。在输送螺杆421的带动下，框式搅拌器 411通过不断地翻动物料更新物料的蒸发表面，使得水分快速蒸发为水蒸气，并使物料充分 混合。同时，由于框式搅拌器411的侧面不断刮擦釜壁，避免了死角，减少了预聚物的降解， 使其粘度保持均一。
[0098] 物料闪蒸后汽化出的水蒸气可通过排气口 414排出釜体41，为了尽快排出物料闪 蒸后汽化出的水蒸气，可在釜体的排气口 414旁设一排气系统，使得水蒸气可自排气口 414 通过排气系统排出。排出的蒸汽中还含有微量低聚物和1，5-戊二胺，为了防止低聚物粘附 在与排气口 414相连的排气管上，排气管采取热媒夹套保温，并在排气系统中通入喷淋水， 以除去低聚物、吸收1，5-戊二胺。为进一步防止低聚物粘附在排气管上，还可在排气管中 增设一根活动内管（辅助排气管）。当低聚物附着管壁堵塞管道时，拔出辅助排气管，可以 在分离装置正常运行的情况下，排除排气管的堵塞，保证生产正常进行。经过水汽分离后的 物料中预聚物的含量可达99. 5%。分离装置4中的温度优选250~320°C，更优选250~ 300。。。
[0099] 分离装置4的釜体41可采用有机热媒过热液相输送就地蒸发的气相热媒加热方 式。挤压缸42可米用液相热媒加热。
[0100] 经分离装置4处理后的预聚物含量可达99. 5 %的物料自位于挤压缸42下部的物 料出口 422排出，并在终聚装置供给栗的作用下进入终聚装置5,预聚物在终聚装置5的终 聚釜内经过进一步聚合生成分子量较大的终聚物。可用于本发明的聚酰胺5X的生产设备 的终聚装置5可以为图7所示的本发明一实施方式的终聚装置，预聚物自物料进口 513进 入终聚釜51内，为了防止喷溅和沟流，形成理想的聚合物流动形式，在终聚装置5的终聚釜 51内正对物料进口 513设置有一多孔进料板515。预聚物在终聚装置5的终聚釜51内进一 步聚合，在聚合过程中，与输送螺杆521相连接的框式搅拌器通过不断地翻动物料使物料 充分混合，并不断更新物料的蒸发表面，促进水分快速蒸发，以促进聚合反应正向进行。同 时框式搅拌部分刮擦釜壁，避免死角，减少降解，使粘度保持均一。为了进一步防止凝胶产 生，搅拌器的最顶端位于液面以下，在终聚釜51内物料的液面一般控制在高出搅拌器顶部 的5~20cm。由于终聚釜51中物料的粘度比分离装置4中物料的粘度更大，液位检测同样 采用穿透能力较强的放射源。液面控制靠信号反馈调节终聚釜供给栗的转速来保持恒定。
[0101] 终聚装置5的釜体可采用有机热媒过热液相输送就地蒸发的气相热媒加热方式。 终聚反应可在常压或真空条件下进行，终聚反应的温度优选为250~320°C，更优选250~ 300°C ;常压下进行时优选在惰性气体（如氮气）条件下进行；惰性气体从聚合反应器顶部 通入覆盖物料。在真空条件下继续聚合时压力可以为0~760mmHgA，优选150~250mmHgA。
[0102] 在终聚装置5中生成的聚合物可经由熔体栗输送到铸带头进行挤出造粒，或送至 螺杆挤出机进行改性造粒，或送至直纺。
[0103] 本发明还提供了一种通过上述装置制得的聚酰胺5X，本发明的聚酰胺5X是指 1，5-戊二胺与有机二元酸通过缩聚反应形成的聚酰胺，该有机二元酸可以是己二酸或脂肪 族长碳链二元酸。
[0104] 1，5-戊二胺（简称戊二胺，又名1，5-二氨基戊烷），也称尸胺，是一种多胺，是生 物体内广泛存在的具有生物活性的含氮碱，为蛋白质腐败时赖氨酸在脱羧酶的作用下发 生脱羧反应生成。工业上戊二胺也可以通过化学法制得，例如将戊二腈的无水乙醇溶液 煮沸后，以较快的速度加入金属钠，反应完后加入水，将乙醇蒸出，剩余的反应物用过热蒸 汽蒸馏，再酸化中和，蒸馏的方法得到戊二胺。近年来发现戊二胺可以通过蜂房哈夫尼菌 (Hafnia. Alvei)中的赖氨酸脱駿酶（L-lysine decarboxylase, EC 4. 1. 1. 18)作用于赖氨 酸的生物法得到。本发明的1，5_戊二胺可以由生物法制备而成，也可以由化学法制备而 成，并且可以含有符合ASTM D6866标准的可再生来源的有机碳。
[0105] 本发明的脂肪族长碳链二元酸可以为癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三 碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸和 Λ 9-1，18-十八烯二元酸中的任意一种或几种的组合，优选为癸二酸或十二碳二元酸。上 述脂肪族长碳链二元酸可以由生物法或化学法制备而成，并且也可以含有符合ASTM D6866 标准的生物基有机碳。
[0106] 本发明的聚酰胺5Χ的甲酸相对粘度优选为45~100 ;端氨基含量优选为10~ 100mol/ton，进一步优选为20~60mol/ton，过高含量的端氨基在高温下又容易发生副反 应。
[0107] 本发明的聚酰胺5X分子量分布窄，以常用的分子量分布的多分散系数d表不Mw/ Mn，Mw/Mn优选< 2. 5 ;Mw代表以重量为统计权重的重均相对分子质量：
[0109] Μη代表以数量为统计权重的数均相对分子质量：
[0111] 本发明进一步提供了一种聚酰胺5Χ树脂，包括上述的聚酰胺5Χ、聚酰胺5Χ以外的 其他聚合物和/或添加剂，其中，聚酰胺5Χ的量占聚酰胺5Χ树脂的量的80wt%以上。
[0112] 其中，添加剂可以为抗氧剂、耐热稳定剂、耐候剂、颜料、光泽增强剂、染料、晶体成 核剂、消光剂、增塑剂、抗静电剂、阻燃剂、金属及金属盐中的任意一种或几种的组合。
[0113] 耐热稳定剂包括但不限于基于受阻酚的化合物、基于氢醌的化合物、基于噻唑的 化合物、基于磷的化合物（如苯基膦酸），基于咪唑的化合物（如2-巯基苯并咪唑）及其取 代产物、卤化铜和碘化合物等。
[0114] 耐候剂包括但不限于间苯二酚、水杨酸盐、苯并三唑、二苯甲酮和受阻胺等。颜料 包括但不限于硫化镉、酞菁和炭黑等。光泽增强剂包括但不限于氧化钛和碳酸钙等。染料 包括但不限于尼格黑和苯胺黑等。晶体成核剂包括但不限于滑石、二氧化硅、高岭土和粘土 等。增塑剂包括但不限于对氧苯甲酸辛酯和N- 丁基苯磺酰胺等。
[0115] 抗静电剂包括但不限于烷基硫酸盐型阴离子型抗氧化剂、季铵盐型阳离子型抗静 电剂、非离子型抗静电剂（如聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯）和基于甜菜碱的两性抗静 电剂等。
[0116] 阻燃剂包括但不限于三聚氰胺氰脲酸酯、氢氧化物（如氢氧化镁或氢氧化铝）、多 磷酸铵、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂、由任何基于溴的阻燃剂 与三氧化二锑构成的组合等。
[0117] 其它组成聚合物为除1，5-戊二胺和脂肪族长碳链二元酸外的其它化合物。
[0118] (1)其它组成聚合物可以含有衍生自下列组分的结构单元：脂肪族羧酸（如草酸、 丙二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸等）、脂环族二羧酸（如环己二羧酸等）或 芳香族二羧酸（如对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、二苯基二羧酸、蒽二羧酸、菲二羧 酸、二苯基醚二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、二苯基乙烷二羧酸、1，4-环己二羧酸、5-钠磺 基间苯二甲酸、5-四丁基鱗间苯二甲酸等）。
[0119] (2)其它组成聚合物可以含有衍生自下列组分的结构单元：脂肪族二胺（如乙 二胺、1，3-二氨基丙烷、1，4-二氨基丁烧、1，6-二氨基己烧、1，7-二氨基庚烧、1，8-二氨 基辛烧、1，9-二氨基壬烧、1，10-二氨基癸烧、1，11-二氨基十一烧、1，12-二氨基十二烧、 1，13-二氨基十二烧、1，14-二氨基十四烧、1，15-二氨基十五烧、1，16-二氨基十六烧、 1，17-二氨基十七烧、1，18-二氨基十八烧、1，19-二氨基十九烧、1，20-二氨基二十烧或 2-甲基-1，5-戊二胺）、脂环族二胺（如环己二胺或双-(4-氨基己基）甲烷）或芳香族二 胺（如苯二甲胺）。
[0120] (3)其它组成聚合物可以含有衍生自下列组分的结构单元：芳香族、脂肪族或脂 环族二醇化合物（如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、1，4-环己二甲醇、新戊二 醇、氢醌、间苯二酚、二羟基联苯、萘二醇、蒽二醇、菲二醇、2, 2-双（4-羟基苯基）丙烷、 4, 4' -二羟基二苯基醚或双酚S)。
[0121] (4)其它组成聚合物可以含有衍生自下列组分的结构单元：具有羟基和羧酸的芳 香族化合物、脂肪族化合物或脂环族羟基羧酸化合物。其中，脂环族羟基羧酸包括但不限于 乳酸、3-羟基丙酸酯、3-羟基丁酸酯、3-羟基丁酸酯-戊酸酯、羟基苯甲酸、羟基萘羧酸、羟 基蒽羧酸、羟基菲羧酸、（羟基苯基）乙烯基羧酸。
[0122] (5)其它组成聚合物可以含有衍生自下列组分的结构单元：氨基酸（如6-氨基己 酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸或对氨基甲基苯甲酸）或内酰胺（如ε-己内酰 胺或ε_十二内酰胺）。
[0123] (6)其它组成聚合物可以为能够与1，5-戊二胺和脂肪族长碳链二元酸共聚的共 聚单体。该共聚单体包括但不限于氨基酸、内酰胺、芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸、脂环族二 羧酸、芳香族二醇、脂肪族二醇、脂环族二醇、芳香族二胺、脂肪族二胺、脂环族二胺、芳香族 羟基羧酸、脂肪族羟基羧酸、脂环族羟基羧酸，以及上述共聚单体各自的衍生物。其中，上述 共聚单体各自的衍生物包括上述任意两种共聚单体反应的生成物，例如，一分子某二胺的 一个氨基与一分子某二羧酸的一个羧基反应成盐的产物。
[0124] 下面，对本发明的聚酰胺5Χ的生产设备及方法做进一步说明。
[0125] 聚酰胺盐溶液的制备
[0126] 在氮气的保护下将高浓度的1，5-戊二胺用除气的去离子水稀释成一定浓度的溶 液（30%~50% )。将脂肪族二元酸与稀释了的1，5-戊二胺同时连续地加入到反应器中， 冷却水及时除去中和反应时的反应热。在中和过程中不断检测溶液的pH值，使反应器中的 二元胺/二元酸的摩尔比略低于1，稳定后，此所得盐溶液转移至后面串联的反应器中（可 以串联多台，但一般不超过3台），用二胺水溶液进一步分步中和并调节二元胺/二元酸的 摩尔比和盐的质量浓度，以pH检测的数据控制二胺水溶液的流量。直至最后制成质量百分 比浓度为50~65%的盐溶液，存放在盐储存罐中待用。
[0127] 浓缩步骤
[0128] 以质量百分比浓度为50~65%的5X聚酰胺盐水溶液为起始原料，经过过滤器过 滤，分批送入计量槽，在计量槽中可加入一定量的不同规格的常见添加剂（一般不超过聚 酰胺盐质量的5% )，制成聚酰胺盐混合溶液，经搅拌混合均匀后，被送入计量槽下的第二 中间槽。第二中间槽内的聚酰胺盐混合液由盐供给栗通过盐过滤器、盐预热器连续的供给 到浓缩装置中。在浓缩装置内，使聚酰胺盐溶液浓度由50~65%浓缩到70~80%。
[0129] 预聚反应步骤
[0130] 将浓缩装置中的浓缩液用反应器供给栗送到预聚装置中进行预缩聚反应。
[0131] 预聚反应是在可控制的高温高压下伴随聚酰胺盐溶液连续在管式反应器内流过 而逐渐发生的。期间，反应器的压力可自动控制，管式反应器分为三段以上独立加热，前2/3 段的管式反应器中仍以浓缩为主，溶液浓度由70~80%浓缩到约90% (适宜进行聚合反 应的浓度），最后一段以进行预聚合为主，出口的物料中预聚物的含量可达到85~95%。
[0132] 减压步骤
[0133] 通过管式反应器制得的预聚物用减压器栗连续送给减压装置（闪蒸器）。物料迅 速通过减压装置，压力连续减小而接近大气压，使得预聚物中的溶解水从预聚物里迅速气 化，形成物料、水蒸气的混合物。
[0134] 在减压器栗和减压器之间的管路上还可以设有添加剂加入口，根据PA5X树脂的 用途确定添加剂的种类及添加量，例如消光剂Ti0 2的悬浊液等，通过添加剂加入口，可把在 这个阶段连续定量地注入到预聚物中，通过减压装置减压后最终形成物料、水蒸气以及添 加剂的混合物。
[0135] 分离步骤
[0136] 经闪蒸器处理得到的预聚物水溶液与水蒸汽形成的气液混合物连续的进入分离 装置的釜体内，在输送螺杆和框式搅拌器的作用下，水蒸气自排气口通过与排气口相连的 排气系统从分离装置中排出，预聚物溶液自位于挤压缸下部的物料出口排出并进入终聚装 置。
[0137] 终聚反应步骤
[0138] 用终聚装置的供给栗把从分离装置分离出的预聚物送入终聚装置的终聚釜内，在 终聚装置中，预聚物进一步聚合为分子量更高的终聚物，负压条件下除去聚合物中残存的 水分和进一步聚合产生的水，得到适合造粒或改性或直纺的高质量聚合物。为了防止物料 氧化，采用氮气密封。
[0139] 其中，实施例1至3均按照上述步骤进行，具体原料及工艺参数如下。
[0140] 实施例1
[0141] 配置pH为7. 95的65%浓度的56盐溶液，通过所述的聚酰胺5X的生产设备按表 1的条件进行聚合，釜体压力为210mmHgA，得到相对粘度是68. 9的切片，其端氨基含量为 40. 4〇
[0142] 实施例2
[0143] 配置pH为8. 05的65%浓度的56盐溶液，通过所述的聚酰胺5X的生产设备按实 施1的条件进行聚合，但爸体的压力调整到180mmHg A，出料量比实施例1提高20%，得到 相对粘度是69. 7的切片，其端氨基含量为40. 1。
[0144] 实施例3
[0145] 除釜体内的压力改变为216mmHgA，其它条件与实施例2相同，出料量也相同，得到 相对粘度是56. 1的切片，其端氨基含量为42. 6。
[0146] 表1示出了所制备的实施例1至3的PA56 (聚酰胺56)的相关实验数据：
[0147] 表 1
[0148]
[0150] 除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
[0151] 本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围， 本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于 上述实施方式，而仅由权利要求限定。
【主权项】
1. 一种聚酰胺5X的生产设备，其特征在于，包括依次连接的浓缩装置、预聚装置、减压 装置、分离装置及终聚装置。2. 根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述浓缩装置包括： 预热装置，用于预热待浓缩的原料； 蒸发浓缩装置，与所述预热装置相连接，用于蒸发浓缩预热后的原料；以及 冷凝装置，与所述蒸发浓缩装置相连接，用于冷凝所述蒸发浓缩装置蒸发排出的气体。3. 根据权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述蒸发浓缩装置包括蒸发气体出 口以及回流液入口，分别与所述冷凝装置相连接，所述蒸发浓缩装置蒸发排出的气体由所 述蒸发气体出口进入所述冷凝装置中，冷凝后所得回流液由所述回流液入口回流至所述蒸 发浓缩装置中。4. 根据权利要求2或3所述的生产设备，其特征在于，所述蒸发浓缩装置为中央循环管 式蒸发器，包括一中心管以及围绕所述中心管的若干管束，待浓缩的原料在所述中心管及 所述管束中被加热浓缩； 所述管束的长度优选为1~2m，直径优选为30~75mm，长径比优选为20~40 ;所述 中心管的截面积优选为所述管束的总截面积的1~10%。5. 根据权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述冷凝装置还与所述预热装置相 连接，其中冷凝后所得气体作为热源用于加热所述预热装置。6. 根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述预聚装置包括管式反应器、三个 以上的用于加热所述管式反应器的加热夹套以及一个或多个用于向所述加热夹套提供热 媒的热媒蒸发器。7. 根据权利要求6所述的生产设备，其特征在于，所述管式反应器的管体包括连通的 若干段直管部及弯管部，所述管体上均匀分布有排气口； 所述管体的长度优选为50~180m，内径优选为30~80cm，长度/内径比优选为60~ 600 ； 所述排气口的数量优选为3~30个，相邻两排气口的间距优选为6~20cm ; 所述加热夹套的数量优选为3~9个，每个所述加热夹套单独连接有一个热媒蒸发器。8. 根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述减压装置包括密封的釜体，所述 釜体设置有物料入口、物料出口，所述物料入口位于所述物料出口的上方，所述釜体内设置 有连接于所述物料入口及物料出口之间的物料盘管，所述物料盘管分为若干段，同一段的 所述物料盘管直径相同，不同段的所述物料盘管由所述物料入口处向所述物料出口处直径 逐渐增加。9. 根据权利要求8所述的生产设备，其特征在于，所述物料盘管的直径优选为20~ 80_，长径比优选为600~26000 ; 所述物料盘管的总长度优选为50~500m，所述物料盘管优选为在所述釜体内呈水平 多层分布，每层物料盘管为"S"形往复排列。10. 根据权利要求8所述的生产设备，其特征在于，所述釜体还包括热媒入口以及热媒 出口，所述热媒入口设置于所述釜体顶部，所述热媒出口设置于所述釜体底部； 优选地，所述釜体内还设置有一组或多组管板，每组管板上设置有开孔，用于使所述物 料盘管在其中穿过以固定所述物料盘管； 进一步优选地，所述釜体还包括一个或多个排气口。11. 根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述分离装置包括： 釜体； 挤压缸，与所述釜体相连； 输送螺杆，设置于所述挤压缸；及 框式搅拌器，设置于所述釜体，并与所述输送螺杆相连； 其中，所述框式搅拌器包括搅拌框和与所述搅拌框相连的螺带。12. 根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述终聚装置包括： 终聚釜； 挤压缸，与所述终聚釜相连； 输送螺杆，设置于所述挤压缸；及 框式搅拌器，设置于所述终聚釜，并与所述输送螺杆相连； 其中，所述框式搅拌器包括搅拌框和与所述搅拌框相连的螺带。13. 根据权利要求11或12所述的生产设备，其特征在于，所述搅拌框包括两端开口的 圆筒，在所述圆筒的侧面上开设有至少一个通孔；优选地，所述圆筒的侧面为网状结构。14. 根据权利要求11或12所述的生产设备，其特征在于，所述圆筒包括第一圆环、第二 圆环、和至少两个连接条，所述第一圆环和第二圆环通过所述至少两个连接条相连，所述螺 带一端连接所述第一圆环，另一端连接所述输送螺杆； 优选地，在所述第一圆环、所述连接条以及所述第二圆环所包围的区域内形成有多个 网格； 所述第一圆环优选为平行于所述第二圆环；所述连接条优选为垂直于所述第一圆环、 第二圆环。15. 根据权利要求11或12所述的生产设备，其特征在于，所述框式搅拌器还包括第三 圆环，所述第三圆环与所述第二圆环相连；优选地，所述至少两个连接条同时连接所述第一 圆环、第二圆环及第三圆环； 所述框式搅拌器的搅拌框与所述釜体釜壁的距离优选为< 13_。16. 根据权利要求11或12所述的生产设备，其特征在于，所述釜体由一圆筒及与所述 圆筒相连通的倒圆锥形成，所述圆筒的高度为所述倒圆锥高度的1~2倍； 优选地，所述分离装置还包括物料进口、排气口和物料出口，所述物料进口设置于所述 釜体的顶部，所述物料出口设置于所述挤压缸的底部；在所述釜体内优选地设置有物料导 管，所述物料导管的上端口连接所述物料进口。17. -种聚酰胺5X的生产方法，其特征在于，包括：将原料聚酰胺盐溶液经浓缩步骤、 预聚反应步骤、减压步骤、分离步骤以及终聚反应步骤处理之后，制得所述聚酰胺，其中各 步骤均在权利要求1至16中任一项所述的聚酰胺5X的生产设备中进行。18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述原料聚酰胺盐溶液的浓度为 50wt% 以上，优选 50wt% ~65wt%。19. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述浓缩步骤采用管壳式浓缩装置进 行蒸发浓缩，管程压力为005~(λ 35MPa，优选(λ 05~(λ 35MPa，管程温度为60~200°C， 优选80~160°C ;和/或 壳程压力为O~2. OMPa，壳程温度为250°C以下，优选212°C以下；和/或 浓缩后的聚酰胺盐水溶液的质量百分比浓度为50~80%，优选为70~80%。20. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述预聚反应步骤结束后所得的聚合 物质量百分比含量为80~100%，优选85~95% ; 所述预聚反应的温度为200~300°C，优选220~280°C，进一步优选230~260°C ;和 /或， 所述预聚反应的压力为3. OMPa以下，优选2. OMPa以下，进一步优选I. 0~I. 8MPa。21. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述减压步骤中的减压装置为闪蒸器， 所述减压步骤的温度为所述聚酰胺5X的熔点以上的温度，优选为200~300°C，进一步优选 为230~260°C ;所述分离步骤的温度优选为250~320°C。22. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述终聚反应步骤的温度为250~ 320°C，优选为250~300°C ;和/或， 所述终聚反应步骤在常压或真空条件下进行，常压下进行终聚时采用惰性气体保护， 真空条件下进行终聚时压力为0~760mmHgA，优选150~250mmHgA。
【文档编号】B01J3/04GK105885037SQ201510239778
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年5月12日
【发明人】秦兵兵, 郑毅, 刘驰, 刘修才
【申请人】上海凯赛生物技术研发中心有限公司, 凯赛生物产业有限公司