用于预聚合聚酰胺以及聚酰胺的共聚物的反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于预聚合聚酰胺以及聚酰胺的共聚物的反应器，带有：用于添加离析物的进口区(1)，加热器(2)，具有单独的壁加热装置的第一流动管道部分(3)，具有单独的壁加热装置的第二流动管道部分(5)，以及用于预聚合物的排出管路(7)，所述反应器在所述第一流动管道部分(3)与所述第二流动管道部分(5)之间具有冷却器(4)。通过根据本实用新型的反应器以及根据本实用新型的方法可制备高粘度的聚酰胺，该聚酰胺还以聚合物的强化的稳定性同时以很高的产品质量适用于不同的应用领域。
【专利说明】用于预聚合聚酰胺以及聚酰胺的共聚物的反应器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于预聚合(Prepolymerisation)聚酰胺尤其PA6的反应器和用于预聚合聚酰胺的方法。通过根据本实用新型的反应器以及根据本实用新型的方法可制备高粘度的聚酰胺，该聚酰胺还以聚合物的强化的稳定性同时以很高的产品质量适用于不同的应用领域。
【背景技术】
[0002]由于化学平衡，在聚合级中提高粘度需要将水从聚合物熔体中分离。这最有效地通过附加的反应器级(Reaktorstufe)来实现，以压力分级的方式(以递减的压力)来依次行进通过(durchfahren)这些附加的反应器级。在此,水的份额逐级(von Stufe zu Stufe)降低且粘度因此升高。但是在此由于附加数量的反应器和从属的备件而提高了整体设备的复杂性。
[0003]传统上，通过在最后的反应器级中降低压力或者提高温度来加强水从最后的聚合级中的分离。这两种方法对产品的质量具有不利的影响。在热交换器表面处超过极限温度时(>290°C ),可在热交换器表面处发生聚合物的位错(Versetzung)和在热方面的损害。在大幅降低压力低于600mbar绝对压力时可在壁处出现沉积物，其随着更长的运行时间同样导致聚合物的降解(Degradation)且随之带来变色直至变黑。因此在产品中出现黑色的颗粒，因为变黑的沉积物落入到熔体中。
[0004]从文献Synthetische Fasern, Franz Fourne, Miinchen/ffien 1995, S.54 —55 (合成纤维,Franz Fourn6,慕尼黑/维也纳1995年,54 — 55页)中已知从现有技术中已知的聚酰胺6(PA6)的两级式聚合的构建。在文献Nylon Plastics Handbook, Melvin 1.Kohan, Miinchen/ffien/New York, 1995, Kapitel 3.1 以及 Ind.Eng.Chem.Res.1997,36，1202 — 1210(尼龙塑料手册，Melvin 1.Kohan，慕尼黑/维也纳/纽约，1995年，3.1章节以及工业工程化学研究，1997年，36，1202 — 1210)中描述了通过降低温度来提高预聚合物的粘度。
实用新型内容
[0005]因此本实用新型的目的在于提供用于预聚合聚酰胺的反应器，该反应器能在没有出现在热方面损害聚合物的情况下在最后的聚合反应器中以更大的程度将水分离。
[0006]该目的通过以下提及的反应器和方法来解决。。
[0007]根据本实用新型，提供一种用于预聚合聚酰胺尤其为聚酰胺6(PA6)以及聚酰胺的共聚物(Copolymeren)的反应器,该反应器具有以下构件:
[0008]—用于添加离析物(Edukt)的进口区，
[0009]—加热器，
[0010]一具有单独的壁加热装置的第一流动管道部分，
[0011]一具有单独的壁加热装置的第二流动管道部分，以及[0012]一用于预聚合物的排出管路。
[0013]不同于从现有技术中已知的反应器，根据本实用新型的反应器在第一流动管道部分与第二流动管道部分之间具有冷却器。因此可在用于预聚合的反应器的出口中降低聚合物熔体的温度。由此反应重量(Reaktionsgewicht)如此转移，即在聚合物熔体中增大可蒸发的水的份额。在更低的温度的情况下在用于预聚合的反应器出口中达到化学平衡之后，可在邻接的反应器中在没有其它的结构方面的变化的情况下实现更大程度的水蒸发，其在邻接的反应器的出口中致使更高的相对粘度(RV)。
[0014]因此对于不稳定的聚合物可将相对粘度提高了直达0.2个粘度点，其中在邻接的反应器中的工艺参数可保持不变。
[0015]优选地，冷却器和单独的壁加热装置经由唯一的热载体回路进行热耦联。
[0016]一种优选的实施形式设置成在进口区前设置有混合容器，可在该混合容器中预混合离析物尤其单体(如ε-己内酰胺)、水以及添加剂。
[0017]加热器优选为静态加热器，尤其为管束、在内部被加热的溢流体、板式热交换器或加热蛇管。同样可以使用动态加热器，例如罗伯茨蒸发器(Roberts-Verdampfer)或循环加热器。
[0018]优选地，单独的壁加热装置为彼此独立的双层罩套和/或半管式加热蛇管(Halbrohrheizschlange)。
[0019]优选地,在反应器中的流动管道部分具有流动整流器(StrSmungsgleichrichter)以便能够实现聚合物熔体的活塞式流动(KolbenstrSmung)。
[0020]此外优选将排放泵集成在排出管路中以用于运输预聚合物。
[0021]此外优选地，排出管路在此可具有壁加热装置，尤其双层罩套。
[0022]同样根据本实用新型，提供一种用于在反应器中预聚合聚酰胺的方法，在该方法中，
[0023]a)将离析物以计量的方式加入到反应器的进口区(I)中，
[0024]b)借助于加热器(2)将聚合物熔体的温度调整到240°C至270°C，尤其250°C至265 °C,
[0025]c)聚合物熔体经由第一流动管道部分(3)引导至冷却器(4)，该第一流动管道部分(3)与单独的壁加热装置相联结以避免热损失，利用该冷却器将聚合物熔体的温度调整到 220°C至 255°C，尤其 230°C至 240°C，以及
[0026]d)聚合物熔体经由第二流动管道部分(5)运输至排出管路(7)，该第二流动管道部分与单独的壁加热装置相联结以避免热损失。
[0027]优选地，冷却器和单独的壁加热装置经由唯一的热载体回路进行热耦联。
[0028]根据本实用新型的方法的另一优选的实施形式设置成在设置于反应器的进口区之前的混合容器中预混合离析物。
[0029]在根据本实用新型的方法中，可优选使用为静态的加热器尤其管束、在内部被加热的溢流体、板式热交换器或加热蛇管作为加热器。同样可使用动态加热器，尤其罗伯茨蒸发器或循环加热器。
[0030]优选地，借助于排放泵或者借助于反应器内的压力将聚合物熔体运输通过排出管路。[0031]如果根据优选的变型方案排出管路具有加热装置尤其加热罩套，则可以这种方式实现将热量引入到聚合物熔体中。在这种情况下，所提及的加热装置优选同样经由热载体回路来进行热耦联。
[0032]另一优选的变型方案设置成预聚合物经由排出管路供应给另一聚合反应器，尤其带有竖直缩合管(Kondensationsrohr) (VK—管)的反应器。在排出管路到缩合管(VK —管)的过渡处的聚合物熔体的温度优选为240°C至275°C，特别优选为253°C至268°C。
[0033]同样根据本实用新型，提供可根据之前描述的方法制备的聚酰胺，其在25°C时在处于96%的硫酸中的Ig聚酰胺的溶液中测得带有2.4至4.5尤其3.0至3.6的相对粘度。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]应根据附图进一步解释根据本实用新型的对象，而没有意图将这些对象限制于此处显示的特定的实施形式。
[0035]图1根据示意性的图示显示了根据本实用新型的预聚合反应器。
【具体实施方式】
[0036]预聚合反应器(11)包括进口区(I)，将由己内酰胺、水、添加剂以及可选地来自提取级的返回的提取物构成的原料混合物以计量的方式加入到该进口区I中。还存在这样的可能性，即已经在前置的混合容器中进行混匀和加热原料混合物，且将制成的混合物送给到预聚合反应器中。通过聚集的原料混合物产生液面，聚集的原料混合物随之带来熔体的均质化(Vergleichmaessigung)。
[0037]加热器(2)位于液面下方，该加热器或者可实施为静态加热器(管束、在内部被加热的溢流体、板式热交换器、加热蛇管或类似物)或者可实施为动态加热器(罗伯茨蒸发器、循环加热器或类似物)。此处自动持续地调整对预聚合所必需的温度。
[0038]流动管道部分(3)位于加热器下方，该流动管道部分(3)装备有流动整流器以便调整熔体的活塞式流动且因此调整均匀的停留时间分布。该反应器部分整体上装备有单独的壁加热装置(双层罩套或半管式加热蛇管)，其作为主动的绝缘装置防止热损失，而不影响溶体温度。
[0039]然后将预聚合物熔体引导通过静态预聚合物冷却器(4)，在该预聚合物冷却器(4)中温度降到低于预聚合温度但高于熔点的温度(225°C至260°C，优选地230°C至
2400C )。
[0040]另一流动管道部分(5)位于冷却器下方，该流动管道部分(5)装备有流动整流器以便调整熔体的活塞式流动且因此调整均匀的停留时间分布。该反应器部分再次装备有单独的壁加热装置(双层罩套或半管式加热蛇管)，其作为主动的绝缘装置防止热损失，而不影响熔体温度。熔体经由排放锥体部从反应器中引出且引导至紧接的排放泵出)。可选地，为了继续运输熔体还可利用在预聚合反应器中升高的压力。熔体经由被加热的预聚合物管路(7)输送至紧接的VK—管(10)的顶部。在这种情况下由于加强的接触和很大的管表面，熔体的温度再次升高。
[0041]为了再次加热离开预聚合反应器的预聚合物熔体，利用在预聚合物冷却器(4)中从聚合物熔体中抽走的热量。通过限制在预聚合管路中的停留时间来保持在预聚合物熔体中的化学平衡不变并且还总是提供在紧接的VK—管(10)中的加强的水分离。
[0042]通过恒定的热载体油流(HTM)来保证预聚合物熔体的冷却。冷却的HTM以相对于熔体对流的方式被引导通过熔体冷却器(4)。在此，热载体油接收(annehmen)进入到冷却器中的熔体的进入温度。可以该温度水平来利用HTM，以为了加热预聚合反应器(11)的流动管道部分(3)的加热罩套。然后将HTM以相对于预聚合物熔体对流的方式引导到预聚合管路的罩套中。通过对流引导来加热预聚合物熔体并且HTM差不多冷却到预聚合反应器的出口温度。然后提供HTM通过下部的反应器部分(5)的罩套，从而HTM以接近在熔体冷却器的出口中的熔体温度的温度离开反应器的罩套。经由泵(8)和空气冷却器(9)将HTM以进一步被冷却的方式再次引导到冷却器(4)中。
[0043]表1中给出了在带有预聚合物冷却装置的PA6生产设备的反应过程中根据本实用新型的温度范围，其中，流动编号参考图1。
[0044]表1
【权利要求】
1.一种用于预聚合聚酰胺以及聚酰胺的共聚物的反应器，带有: 一用于添加离析物的进口区(1)， —加热器⑵， 一具有单独的壁加热装置的第一流动管道部分(3)， 一具有单独的壁加热装置的第二流动管道部分(5)，以及 一用于预聚合物的排出管路(7)， 其特征在于，所述反应器在所述第一流动管道部分(3)与所述第二流动管道部分(5)之间具有冷却器(4)。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述冷却器(4)和所述单独的壁加热装置经由唯一的热载体回路进行热耦联。
3.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述加热器为静态加热器或者为动态加热器。
4.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述单独的壁加热装置为彼此独立的双层罩套和/或半管式加热蛇管。
5.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述流动管道部分(3，5)具有流动整流器。
6.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，在所述排出管路(7)中集成有排放泵(6)以用于运输所述预聚合物和/或所述排出管路(7)具有壁加热装置。
7.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述静态加热器为管束、在内部被加热的溢流体、板式热交换器或加热蛇管。
8.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述动态加热器为罗伯茨蒸发器或循环加热器。
9.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述壁加热装置为加热罩套。
10.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，在所述进口区(I)之前设置有混合容器，在该混合容器中预混合离析物。
11.根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，所述离析物为单体、水以及添加剂。
【文档编号】C08G69/00GK203653475SQ201320213602
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年2月18日 优先权日:2013年2月8日
【发明者】E·西贝克, J·卡策尔, B·克尼希斯曼, M·贝尔 申请人:乌德·因文塔-费希尔有限责任公司