CZ20004402A3 - Kontinuální polyamidační proces - Google Patents

Abstract

Způsob výroby polyamidu z monomeru dikarboxylové kyseliny a monomeru diaminu se skládá z kroků: (a) smíchání roztaveného monomeru dikarboxylové kyseliny a roztaveného monomeru diaminu v ekvimolámích množstvích; (b) průtok reakční směsi alespoň jednou neodvětranou reakční nádobou, kde doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi 0,01 minuty a 30 minutami, a tím vzniká první proud produktu, který obsahuje polyamid a vodu z polymerace; a (c) průtok prvního proudu produktu alespoň jednou větranou nádobou, čímž je odstraněna voda z polymerace a tak vznikne druhý proud produktu, který > obsahuje polyamid. Způsob může fungovat kontinuálně a není zapotřebí přidávat vodu k dikarboxylové kyselině, k diaminu nebo k reakční směsi.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká obecně způsobů výroby polyamidů z monomerů dikarboxylové kyseliny a monomerů diaminu. Konkrétněji, vynález se týká způsobu výroby polyamidů, který nevyžaduje přidání vody k reaktantům.

Dosavadní stav techniky

Polyamidy mohou být vyráběny dvoustupňovým způsobem, v němž spolu ve vodě reagují dikarboxylová kyselina a diamin za vzniku soli, a pak je sůl zahřáta, čímž je zapříčiněna polymerace. Mohou být např. použity kyselina adipová a hexamethylendiamin za tvorby nylonu 6,6. Voda uvolněná polymerací, stejně jako voda přidaná k reaktantům, musí být nakonec z produktu odstraněna, např. odpařením. To vyžaduje . vysoké množství energie, stejně jako přídavná procesní zařízení^ Proto by bylo užitečné vyrábět polyamidy bez přidávání vody k reaktantům, aby se snížily výdaje spojené s odstraňováním vody z produktu a aby se eliminoval meziprodukt (sůl) a tím zjednodušil celý proces.

Snahy vyrábět polyamidy přímo z monomerů bez přidávání vody se však setkaly s mnoha problémy. Regulace množství monomerů přiváděných do reakce je kritická, protože přebytek jednoho nebo druhého monomeru nepříznivě ovlivní molekulovou hmotnost a tím fyzikální vlastnosti produktu. Zajištění přesné regulace množství reaktantů, které je vyžadováno, se ukázalo být poměrně těžké. Další problémy s takovými přímými způsoby polymerace zahrnují degradaci monomerů a/nebo polymerního produktu jako výsledek (1) uchovávání při vysokých teplotách po dlouhé časové úseky (např. několik hodin), (2) kontakt roztavených monomerů s kyslíkem a (3) vystavení _x stopovým kovovým nečistotám v materiálech, z nichž je zhotoveno procesní vybavení.

Je zde dlouhotrvající potřeba zlepšených způsobů výroby polyamidů přímo z monomerů.

•0 0000

Podstata vynálezu

Jedním aspektem vynálezu je způsob výroby polyamidu z monomeru dikarboxylové kyseliny a monomeru diaminu. Jedno provedení způsobu zahrnuje kroky:

(a) smíchání roztaveného monomeru dikarboxylové kyseliny a roztaveného monomeru diaminu v ekvimolárních množstvích a tím připravení roztavené reakční směsi;

(b) průtok reakční směsi alespoň jednou neodvětranou reakční nádobou, kde doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi přibližně 0,01 minuty a 30 minutami, čímž je vytvořen první proud produktu, který obsahuje polyamid a vodu z polymerace; a (c) průtok prvního proudu produktu alespoň jednou větranou nádobou, čímž je odstraněna voda z polymerace a tak vznikne druhý proud produktu, který obsahuje polyamid.

U dalšího provedení způsob zahrnuje kroky:

(a) smíchání'roztaveného ,monomeru dikarboxylové kyseliny a roztaveného monomeru diaminu v ekvimolárních množstvích a tím připravení roztavené reakční směsi;

(b) průtok reakční směsi alespoň jednou neodvětranou reakční nádobou při přetlaku 0 až 3,45 MPa, kde doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi přibližně 0,01 minuty a 30 minutami, čímž je vytvořen první proud produktu, který obsahuje polyamid.

U tohoto provedení způsobu se nevyžaduje druhá nádoba umístěná za tou alespoň jednou neodvětranou reakční nádobou, ale může být případně použita, a to k odstranění vody z polymerace, pro další reakci nebo pro oba účely.

Tento způsob podle vynálezu může probíhat kontinuálně a není potřeba přidávat vodu k dikarboxylové kyselině, k diaminu nebo k reakční směsi. Po smíchání není potřeba přidávat žádný monomer dikarboxylové kyseliny nebo monomer diaminu.

Roztavená dikarboxylové kyselina může být připravena těmito kroky: odstranění kyslíku ze suché dikarboxylové kyseliny tak, že suchá dikarboxylové kyselina v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku je střídavě podrobována vakuu a tlaku inertního plynu a tím je připravena pevná dikarboxylové kyselina, která má snížený obsah molekulárního kyslíku; a přívod pevné dikarboxylové kyseliny se sníženým obsahem kyslíku do taviči nádoby, která obsahuje množství roztavené dikarboxylové kyseliny, čímž se pevná di-

karboxylová kyselina roztaví a je vytvořen kontinuální proud roztavené dikarboxylové kyseliny.

Pevná dikarboxylová kyselina může přecházet z tlakové nádoby pro odstranění kyslíku do tavící nádoby působením gravitace. S výhodou je přemisťována z tlakové nádoby pro odstranění kyslíku do taviči nádoby kombinací gravitace a tlaku inertního plynu v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku. Toto uspořádání umožňuje, aby byla doba zdržení monomeru dikarboxylové kyseliny v tavící nádobě méně než tři hodiny.

Ve výhodných provedeních způsobu je teplota reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané nádobě přibližně mezi 220 a 300 °C. S výhodou je přetlak v té alespoň jedné neodvětrané nádobě přibližně mezi 0 a 3,45 MPa, výhodněji asi mezi 0,34 a 1,72 MPa, velmi výhodně mezi asi 0,83 až 1,24 MPa. Doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané nádobě je s výhodou přibližně mezi 0,01 a 30 minutami, výhodněji mezi asi 0,5 a 30 minutami, velmi výhodně mezi asi 1 a 5 minutami. První proud produktu vycházející z té alespoň jedné neodvětrané nádoby obvykle obsahuje méně než .40 % hmotn. nezpolymerovaných monomerů, s výhodou méně než 10 % hmotn. nezpolymerovaných monomerů. Doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané nádobě je s výhodou od asi 1 minuty do asi 60 minut.

V jednom provedení vynálezu může být použita regenerační soustava pro reakční diamih. Ta alespoň jedna větraná reakční nádoba generuje proud odplynu, který obsahuje vodní páru a odpařený monomer diaminu, a odplyn je uveden do styku s roztaveným monomerem dikarboxylové kyseliny v regenerační koloně, čímž alespoň část odpařeného monomeru diaminu reaguje s monomerem dikarboxylové kyseliny za tvorby polyamidu. V regenerační koloně je generován kapalný odtékající proud, který obsahuje polyamid a nezreagovaný roztavený monomer dikarboxylové kyseliny, a kapalný odtékající proud je následně smíchán s roztaveným monomerem diaminu.

Jedním specifickým provedením vynálezu je kontinuální způsob výroby nylonu 6,6 z kyseliny adipové a hexamethylendiaminu (HMD), skládající se z:

odstranění kyslíku ze suché kyseliny adipové tak, že suchá kyselina adipová v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku je střídavě podrobována vakuu a tlaku inertního plynu a tím je připravena pevná kyselina adipová, která má snížený obsah molekulárního kyslíku; a přívod pevné kyseliny adipové se sníženým obsahem kyslíku do tavící nádoby, která obsahuje množství roztavené kyseliny adipové, čímž se pevná kyselina adipová roztaví a je vytvořen kontinuální proud roztavené kyseliny adipové;

* φφφφ

Φ· φ » · »

roztavení HMD;

smíchání roztavené kyseliny adipové a roztaveného HMD v ekvimolárních množstvích a tím vytvoření reakční směsi;

průtok reakční směsi alespoň jednou neodvětranou reakční nádobou, kde doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je přibližně mezi 0,01 a 5 minutami, a tím je vytvořena reakční směs částečně zpolymerovaného nylonu 6,6;

průtok částečně zpolymerované reakční směsi alespoň jednou větranou reakční nádobou, kde je částečně zpolymerovaná reakční směs dále polymerována a vytváří nylon 6,6, a kde je odstraněna voda z polymerace.

V tomto konkrétním provedení je relativní viskozita (RV) částečně zpolymerované reakční směsi nylonu 6,6 vycházející z neodvětrané reakční nádoby přibližně mezi 0 až 3 a relativní viskozita nylonu 6,6 vycházejícího z větrané nádoby je přibližně mezi 3 až 15. Relativní viskozita, tak jak je zde použita, je poměr viskozity (v Pa.s) 8,4% hmotn. roztoku polyamidu v 90% kyselině mravenčí (90 % hmotn. kyseliny mravenčí a 10 % hmotn. vody) při 25 °C k viskozitě (v Pa.s) samotné 90% kyseliny mravenčí při 25 °C.

Polyamidační způsob podle vynálezu může vyprodukovat svůj výsledný produkt bez potřeby přidání vody k reaktantům a bez meziproduktového kroku tvorby soli. Navíc může způsob podle vynálezu probíhat kontinuálně a s mnohem kratšími dobami zdržení roztavených reaktantů a roztaveného polymeru ve vysokoteplotních oddílech procesu. To výrazně snižuje spotřebu vody, produkci odpadní vody a spotřebu energie při procesu. To také odstraňuje potřebu nebo snižuje požadovanou velikost některých procesních zařízení, které lze nalézt u způsobů dosavadního stavu techniky, jako např. odparky, které se používaly k odstraňování přidané procesní vody. Dále se ruší vystavení reaktantů a produktu nadměrným teplotám.

Aspekt tohoto vynálezu týkající se reakční regenerační kolony pro regeneraci a opětovné použití hexamethylendiaminu nebo jiného diaminového monomeru snižuje emise diaminu do odpadních proudů a zvyšuje celkovou konverzi přívodu diaminu na polyamidový produkt.

Aspekt tohoto vynálezu týkající se kontinuálního tavení dikarboxylové kyseliny, jako např. kyseliny adipové, poskytuje praktický a ekonomický způsob kontinuálního dodávání roztavené dikarboxylové kyseliny pro použití u procesu polyamidace nebo pro jiná použití. Způsob zajišťuje vysoce kvalitní roztavenou kyselinu beze změny barvy ·· • « · · · 9 9 · « · « • · · · · · · *

C ·’.·«· ·««··· •J · « ····· ·«·· ® <·· ··· ·> ·» nebo jiné tepelné degradace. Výroba čisté roztavené kyseliny usnadňuje výrobu vysoce kvalitního polyamidu.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje technologické blokové schéma polyamidačního způsobu podle tohoto vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje technologické blokové schéma regenerační soustavy reakčního diaminu, které může být použito ve způsobu polyamidace podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Způsob podle vynálezu může být použit k výrobě mnoha různých polyamidů z monomerů dikyselin a diaminů. Způsob je obzvlášť užitečný pro výrobu nylonu 6,6 z kyseliny adipové a hexamethylendiaminu.

Obr. 1 představuje technologické blokové schéma jednoho provedení způsobu. Roztavený hexamethylendiamin (HMD) je dodáván ze zásobníku 2Ó roztaveného HMD. Existuje několik vhodných způsobů dodávání roztaveného HMD. Jedním je umístění zařízení pro polyamidační proces hned vedle zařízení, kde je vyráběn HMD, aby mohl být proud roztaveného HMD veden potrubím přímo do zásobníku 20. Dalším způsobem by byla příprava vodného roztoku HMD, vypaření vody a roztavení HMD.

Případně může být v tomto zásobníku 20 uplatněno teplo, např. pomocí pláště pro přenos tepla okolo zásobníku 20. Teplota v tomto zásobníku je s výhodou asi 70 °C. Roztavený HMD je pak čerpán přes HMD měřicí soustavu 22, která přesně řídí množství HMD dodávaného do následujícího zařízení.

Kyselina adipová, obvykle ve formě suchých krystalů, je dodávána ze zásobníku 24. Kyselina adipová putuje ze zásobníku do tlakového tanku 26 k eliminaci kyslíku. V tomto tanku 26 je odstraněn vzduch. S výhodou se dosáhne odstranění vzduchu v tanku 26 cyklováním vakua s vytěsněním dusíku v dávkovém režimu. Vakuum může být indukováno prostřednictvím vakuové pumpy 28. Frekvence cyklování mezi vakuem a dusíkovým tlakem může být upravena za účelem dosažení požadovaného stupně odstranění kyslíku.

Tlakový tank 26 k odstranění kyslíku s výhodou obsahuje tlakovou nádobu, jejíž spodní část tvoří násypku se zmenšujícím se průměrem směrem ke spodní části.

9··9 · · 99 ·· * « · 9 9 9 9 · · · ·

9 · · 9 · · 9 (Z ·' 9 9, 9 · ♦ · · · 9 ^U 9 9 9 9 9 9 9 9

99*· 4 9 99 9=9 9 9* 9 9'

Strany násypkové části tlakového tanku k odstranění kyslíku s výhodou tvoří s horizontálou úhel alespoň 70° za účelem usnadnění proudu ven ze spodní části tanku.

Krystaly kyseliny adipové, které jsou převážně zbavené kyslíku, potom proudí (s výhodou gravitací, s pomocí dusíkového tlaku v tlakovém tanku k odstranění kyslíku) z tlakového tanku 26 k odstranění kyslíku do tavící nádoby 30 kyseliny adipové. Tavící nádoba 30 je s výhodou kontinuálně míchaná nádoba s pláštěm, která pracuje mírně natlakovaná dusíkem při teplotě mírně nad bodem tání kyseliny adipové (tj. nad 153 °C). Krystaly kyseliny adipové, které vstupují do této nádoby její vrchní částí, se rychle roztaví na povrchu roztavené kyseliny adipové, která tam je. Takto může tento proces kontinuálně roztavovat kyselinu adipovou. S výhodou má tavící nádoba 30 obrácené kónické vstupní ústí, aby se snížil proudový odpor. Je také výhodné, je-li tavící nádoba 30 vyrobena ze slitiny kovů obsahující málo nebo žádné nečistoty, které by nepříznivě ovlivnily roztavený monomer. Vhodnými materiály jsou Hastolloy C a nerezová ocel 316.

Může být užitečné zahrnout dodatečná opatření pro další odstranění kyslíku z této tavící nádoby, aby se minimalizovala možnost tepelné degradace. Jedním způsobem, jak to provést, je dodávat roztavené kyselině adipové v tavící nádobě 30 vibrační energii, např. prostřednictvím ultrazvukového zařízení. Vibrační energie může usnadnit únik pohlceného vzduchu z roztavené kyseliny, a to tak, že-způsobuje výstup vzduchových bublin na povrch roztavené kyseliny.

Doba zdržení roztavené kyseliny adipové v tavící nádobě 30 se s výhodou minimalizuje, aby se omezilo vystavení reaktantu teplu. S výhodou je doba zdržení méně než tři hodiny, výhodněji mezi přibližně 1 až 2 hodinami. Roztavená kyselina adipová vychází ze spodní části taviči nádoby 30 a,je čerpána do měřicí soustavy 32 kyseliny adipové, která přesně řídí množství kyseliny adipové přiváděné do následujícího zařízení.

Spojení tlakového tanku 26 k odstranění kyslíku a tavící nádoby 30 kyseliny adipové umožňuje kontinuální tavení krystalů kyseliny adipové bez tepelné degradace nebo změny barvy.

Proud 34 roztaveného HMD z měřicí soustavy 22 HMD a proud 36 roztavené kyseliny adipové z měřicí soustavy 32 kyseliny adipové jsou kontinuálně v kontaktu a jsou smíchány ve stechiometrických množstvích ve spoji 38 tvaru Y. Tyto dva monomery jsou spolu uvedeny do kontaktu, když procházejí ze spoje tvaru Y následujícím úsekem 40 čerpání a do neodvětraného mísiče 42, kterým je s výhodou vřazený statický mísič.

Ve výhodném provedení způsobu má proud 36 roztavené kyseliny adipové teplotu asi 170 °C a proud 34 roztaveného HMD má teplotu asi 70 °C a přetlak ve spoji 38 tvaru Y je přibližně 1,03 MPa. Vřazeným statickým mísičem je s výhodou statický mísič Kenics s 24 prvky. Stěny spoje tvaru Y a vřazeného mísiče 42 jsou s výhodou udržovány na teplotě přibližně 268 °C. Doba zdržení monomerů v mísiči 42 je s výhodou mezi asi 1 až 30 sekundami, výhodněji asi 3 sekundy. Reakční hmota opouštějící mísič 42 prochází do neodvětraného potrubí, což umožní např. dalších 10 až 60 sekund reakčního času při 260 °C a přetlaku 1,03 MPa.

Přestože může způsob podle vynálezu pracovat bez obsahu vody v reaktantech, nepožaduje se, aby byly reaktanty úplně bezvodé. Např. přívodný proud HMD by mohl obsahovat až asi 5 % hmotn. vody a proud kyseliny adipové by mohl obsahovat až asi 2 % hmotn. vody a proces by měl stále řádně probíhat. Proudy reaktantů s tak nízkým obsahem vody jsou zde uváděné jako „v podstatě suché“.

Část reakce HMD a kyseliny adipové probíhá od doby jejich vzájemného kontaktu ve spoji 38 tvaru Y a pokračuje po čas jejich vstupu do tepelného výměníku 44. Teplota a doba zdržení užité v této části procesu mohou být zvoleny tak, aby způsobily úplnou polymeraci do tohoto bodu nebo aby zabránily výskytu úplné polymerace od tohoto bodu. U druhé z těchto dvou situací se produkt parciální reakce vzniklý kontaktem monomerů zde uvádí jako „prepolymer“. Hmota prepolymeru v potrubí za mísičem 42 se obvykle z 60 až 90 % přemění na nylon 6,6. Nemělo by dojít k žádnému ucpání, protože použité podmínky zabraňují krystalizací meziproduktů o nízkém bodu tání. Pro optimální činnost je důležité, aby byly potrubí 40 a mísič 42 neodvětrané a aby v nich byl relativně nízký přetlak, např. mezi asi 0 až 3,45 MPa, velmi výhodně asi 1,03 MPa.

V provedení znázorněném na obr.1 prepolymer dále prochází tepelným výměníkem 44 a do větraného prepolymerního reaktoru 46. Není rozhodující, je-li zde použit tepelný výměník. Jakékoli požadované teplo může být místo toho zajištěno vnitřními topnými hady v reaktoru 46 nebo pláštěm okolo reaktoru. Ohřátý prepolymer, který vychází z tepelného výměníku 44, s výhodou vstupuje do reaktoru 46 v bodě pod povrchem v něm obsaženého kapalného materiálu. Další polymerace může probíhat v tomto reaktoru 46, kterým je s výhodou kontinuálně míchaný tankový reaktor. Proud 48 ze dna reaktoru může být případně rozdělen do recyklačního proudu 50 a druhého proudu 52, který je odváděn pro další zpracování. Použije-li se recyklace, je průtok s výhodou ales8 flfl ···· * fl flfl flfl • fl fl fl· flfl fl flfl · fl fl « fl flflflfl · · · · flfl···· • · · · ···· ··'··' · · · · · · · · · · · poň 15krát větší než průtok přívodu čerstvého prepolymeru do reaktoru 46. Reaktor 46 je s výhodou provozován asi z 50 % naplněný kapalným materiálem, aby se zajistil velký povrch pro uvolňování pára/kapalina.

V tomto procesu je velmi žádoucí zajistit zpětné míchání koncových skupin polymeru, generaci velké plochy povrchu rozhraní, která usnadňuje vyprchání roztaveného materiálu, a vysoké rychlosti přenosu tepla, kde tyto vlastnosti mohou rychle zvýšit teplotu roztaveného materiálu. Těchto výhod lze dosáhnout např. použitím kontinuálně míchaného tankového reaktoru nebo použitím uzavřeného průtokového reaktoru spolu s recyklací proudu produktu.

Horním proudem 54 z reaktoru 46 je proud obsahující páru (tj. vypařená voda, která vznikla polykondenzační reakcí) a obvykle nějaký HMD. Horní proud 54 prochází do regenerační kolony 56 HMD, do níž je dodávána i voda. Proud kondenzátu 60 obsahující nějaký HMD a vodu se vrací zpět do reaktoru 46, zatímco zbylá pára se ochladí tepelným výměníkem 62 a odstraní se jako část proudu odplynu 64.

V jednom provedení způsobu je prepolymer zahřát na asi 260 °C v tepelném výměníku 44 a reaktor 46 pracuje při teplotě asi 260 °C a přetlaku 1,03 MPa. Jako příklad vhodných relativních průtoků je, je-li čerstvý prepolymer dodáván do reaktoru 46 rychlostí 45,4 kg za hodinu a recyklační průtok ze dna reaktoru je s výhodou přibližně 907,2 kg za hodinu. Reaktor 46, který pracuje za těchto podmínek, může poskytnout více než 95% konverzi monomerů na nylon 6,6 s koncentrací vody 3 % hmotn. po době zdržení v reaktoru 46 20 minut.

Částečně zpolymerovaný materiál v proudu 52 vycházejícím z reaktoru 46 je analyzován, např. zařízením 66 z blízké infračervené oblasti (NIR). Zařízení může stanovit, např. blízkou infračervenou spektroskopií, relativní množství aminových a kyselinových koncových skupin. Měření pomocí NIR zařízení 66 může být použito k řízení měřicí soustavy 22 HMD a/nebo měřicí soustavy 32 kyseliny adipové.

Přestože je materiál v tomto okamžiku procesu zpolymerovaný, v některých provedeních způsobu nebude rozsah polymerace, a tím molekulová hmotnost a relativní viskozita (RV) polymeru, tak vysoký, jako se požaduje u konečného produktu. Proto může parciálně zpolymerovaný materiál procházet Bensonovým kotlem 68 za účelem dodání dalšího tepla, a pak do druhého reaktoru 70. Účel druhého reaktoru 70 je umožnění další polymerace a tak zvýšení molekulové hmotnosti a RV produktu. Polymerní produkt v proudu 72 ze spodní části druhého reaktoru by měl mít požadovanou molekulovou hmotnost.

S výhodou je teplota ve druhém reaktoru 70 mezi asi 260 a asi 280 °C a tlak je atmosférický.

HMD pára generovaná ve druhém reaktoru 70 je odstraněna v horním proudu 74, který vstupuje do pračky 76. Vodní proud'78 je také přiváděn do této pračky, aby pára zkondenzovala a mohla být odstraněna jako proud 80 odpadní vody. Zbylá pára opouští pračku 76 v horním proudu 82 a stává se součástí proudu 64 odplynu.

Polymerní produkt může být buď poslán přes stroj na granulování 84 nebo může být veden vedlejším potrubím 86. Prochází-li produkt přes stroj na granulování, postupují potom polymerní granule do sušičky 88. Přívod 90 plynného dusíku, kompresor 92 dusíku a ohřívač 94 dusíku jsou použity pro dodání plynného dusíku do nádoby 88, což vysuší polymerní granule. Vysušené granule vycházející ze spodní části sušičky 88 procházejí přes chladič 96 s vodní sprchou, třídič 98 a pomocí ventilátoru 100 jsou přesunuty do prostoru 102 pro skladování produktu.

S odkazem opět na obr. 1, HMD v odplynu 54 z reaktoru 46 může být odstraněn běžnou separací v koloně 56 se sítovými patry. Nebo může být HMD regenerován za použití reakční kolony, jak je to znázorněno na obr. 2. V tomto druhém provedení prochází odplyn 54 z reaktoru 46 tepelným výměníkem 200, v němž je přehřát na 260 °C a na přetlak 68,9 kPa. Přehřátý odplyn 202 je nastříknut do spodního oddílu reakční HMD regenerační kolony 204. Proud 206 roztavené kyseliny adipové (s výhodou o teplotě asi 170 °C) se přivádí do horního oddílu kolony 204, který je s výhodou udržován na teplotě 182 °C a přetlaku 55,2 kPa. Roztavená kyselina adipová reaguje s HMD v odplynu a vytváří malá množství soli nylonu, zatímco je zahřívána na 182 °C. Vytékající proud 208 z kolony 204 je čerpán do vřazeného statického mísiče 42 čerpadlem 210, které s výhodou zvyšuje přetlak na přibližně 1,38 MPa. Proud 34 roztaveného HMD je samozřejmě také přiváděn do mísiče 42.

Odplyn shora reakční HMD regenerační kolony 204 je pak přiváděn do pračky 220, kde je vyprán proudem vody 212, Což má za následek konečný proud 214 odplynu a proud 216 odpadní vody. Proud 218 odplynu z druhého reaktoru 70 může být také přiváděn do pračky 220.

Použití reakční HMD regenerační kolony 204, jak je to znázorněno na obr. 2, může snížit celkovou spotřebu vody v procesu tím, že eliminuje zpětný tok externí vody do reaktoru.

Takto vyráběné polyamidy, jako je např. nylon 6,6, mají mnoho dobře známých využití, jako např. vytvarování do vláken pro koberce.

·♦ 9999 «i · ·* 99

9 · 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9 · -« 9 9 9

Předchozí popis konkrétních provedení vynálezu není zamýšlens jako kompletní seznam všech možných provedení vynálezu. Odborníci v tomto oboru poznají, že lze provést modifikace jednotlivých zde popsaných provedení, které by patřily do rámce tohoto vynálezu. Např. přestože ve zde detailně popsaných provedeních reagují kyselina adipová a hexamethylendiamin za vzniku nylonu 6,6, mohou být použity jiné monomery známé odborníkům v tomto oboru za vzniku jiných polyamidů.

Claims (37)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby polyamidu z monomeru dikarboxylové kyseliny a monomeru diaminu, skládající se z:

   smíchání roztaveného monomeru dikarboxylové kyseliny a roztaveného monomeru diaminu v ekvimolárních množstvích a tím tvorba roztavené reakční směsi;

   průtok reakční směsi alespoň jednou neodvětranou reakční nádobou, kde doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi 0,01 minuty a 30 minutami, a tím je vytvořen první proud produktu, který obsahuje polyamid a vodu z polymerace; a průtok prvního proudu produktu alespoň jednou větranou nádobou, čímž je odstraněna voda z polymerace, a tím je vytvořen druhý proud produktu, který obsahuje polyamid.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, Že první proud produktu dále obsahuje nezpolymerovaný monomer dikarboxylové kyseliny a monomer diaminu a že další polymerace se uskuteční v té alespoň jedné větrané nádobě.
3. 3. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že roztavená dikarboxylová kyselina a roztavený monomer jsou v podstatě suché.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ÍCÍ se tím, Že po smíchání roztavené dikarboxylové kyseliny a roztaveného diaminu není přidán žádný dodatečný monomer dikarboxylové kyseliny nebo monomer diaminu.
5. 5. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, Že teplota reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi 220 a 300 °C.
6. 6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, Že přetlak v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi 0 a 3,45 MPa.
7. 7. Způsob podle nároku 6, v y z n a Č U j í C í se t í m , že přetlak v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi 0,34 a 1,72 MPa.
8. 8. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, Že přetlak v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi 0,83 a 1,24 MPa.
9. 9. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, Že doba zdržení prvního proudu produktu v té alespoň jedné větrané nádobě je mezi 1 minutou a 60 minutami.

   9 4, · · · φ ·

   99·· 4- 9 44 9·· 4 4' · ·
10. 10. Způsob podle nároku 1,vyznačující S e tím, Že část druhého proudu produktu je recyklována v nebo do té alespoň jedné větrané reakční nádoby.
11. 11. Způsob podle nároku 1,vyznačující S e t í m , Že monomerem dikarboxylové kyseliny je kyselina adipová, monomerem diaminu je hexamethylendiamin a polyamidem je nylon 6,6.
12. 12. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, Že monomer dikarboxylové kyseliny je připraven:

    odstraněním kyslíku ze suché dikarboxylové kyseliny tak, že v podstatě suchá dikarboxylová kyselina v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku je střídavě podrobována vakuu a tlaku inertního plynu, čímž vzniká pevná dikarboxylová kyselina, která má snížený obsah molekulárního kyslíku; a přívod pevné dikarboxylové kyseliny se sníženým obsahem kyslíku do tavící nádoby, která obsahuje množství roztavené dikarboxylové kyseliny, čímž je pevná dikarboxylová kyselina roztavena a je vytvořen kontinuální proud roztavené dikarboxylové kyseliny.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, Že pevná dikarboxylová kyselina je přemístěna z tlakové nádoby pro odstranění kyslíku do taviči nádoby působením gravitace.
14. 14. Způsob podle nároku 12, V y z n a Č U j í C í S e t í m , Že pevná dikarboxylová kyselina je přemístěna z tlakové nádoby pro odstranění kyslíku do tavící nádoby kombinací gravitace a tlaku inertního plynu v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku.
15. 15. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, Že doba zdržení monomeru dikarboxylové kyseliny v tavící nádobě je méně než tři hodiny.
16. 16. Způsob podle nároku 1,vyznačující S e tím, že ta alespoň jedna neodvětraná reakční nádoba obsahuje statický vřazený mísič.
17. 17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, Že doba zdržení reakční směsi ve statickém vřazeném mísiči je mezi 1 až 30 sekundami.
18. 18. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, Že první proud produktu vycházející z té alespoň jedné neodvětrané reakční nádoby obsahuje méně než 40 % hmotn. nezpolymerovaných monomerů.
19. 19. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že první proud produktu vycházející z té alespoň jedné neodvětrané reakční nádoby obsahuje méně než 10 % hmotn. nezpolymerovaných monomerů.

    ·♦ ·· » Φ Φ Φ ί 9 9 9

    9 9 ΦΦ·· φ · '· i 9

    Φ ·

    Φ ·

    ΦΦΦΦ Φ
20. 20. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ÍCÍ se tím, Že ta alespoň jedna větraná reakčni nádoba generuje proud odplynu, který obsahuje vodní páru a odpařený monomer diaminu, a že odplyn je uveden do styku s roztaveným monomerem dikarboxylové kyseliny v regenerační koloně, čímž alespoň část odpařeného monomeru diaminu reaguje s monomerem dikarboxylové kyseliny za tvorby polyamidu, a že v regenerační koloně je generován kapalný odtékající proud obsahující polyamid a nezreagovaný roztavený monomer dikarboxylové kyseliny, a že kapalný odtékající proud je následně smíchán s roztaveným monomerem diaminu.
21. 21. Způsob výroby polyamidu z monomeru dikarboxylové kyseliny a monomeru diaminu, skládající se z:

    smíchání roztaveného monomeru dikarboxylové kyseliny s roztaveným monomerem diaminu v ekvimolárních množstvích, čímž je vytvořena roztavená reakčni směs; a průtok reakčni směsi alespoň jednou neodvětranou reakčni nádobou při přetlaku mezi 0 až 3,45 MPa, doba zdržení reakčni směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakčni nádobě je mezi 0,01 minuty a 30 minutami, čímž je vytvořen první proud produktu, který obsahuje polyamid.
22. 22. Způsob podle nároku 21, vyznačující S e t í m , že roztavená dikarboxylová kyselina a roztavený diamin jsou v podstatě suché.
23. 23. Způsob podle nároku 21, V y z n a Č U j í C í S e t í m , Že po smíchání roztavené dikarboxylové kyseliny a roztaveného diaminu není přidán žádný dodatečný monomer dikarboxylové kyseliny nebo monomer diaminu.
24. 24. Způsob podle nároku21, vyznačující se tím, že teplota reakčni směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakčni nádobě je mezi 220 a 300 °C.
25. 25. Způsob podle nároku 21,vyznačující se t í m , že přetlak v té alespoň jedné neodvětrané reakčni nádobě je mezi 0,34 a 1,72 MPa.
26. 26. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím, Že přetlak v té alespoň jedné neodvětrané reakčni nádobě je mezí 0,83 a 1,24 MPa.
27. 27. Způsob podle nároku 21,vyznačující se tím, Že monomerem dikarboxylové kyseliny je kyselina adipová, monomerem diaminu je hexamethylendiamin a polyamidem je nylon 6,6.
28. 28. Způsob podle nároku 21 .vyznačující se tím, že roztavený monomer dikarboxylové kyseliny je připraven:

    odstraněním kyslíku ze suché dikarboxylové kyseliny tak, že v podstatě suchá dikarboxylová kyselina v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku je střídavě podrobována vakuu a tlaku inertního plynu, čímž vzniká pevná dikarboxylová kyselina, která má snížený obsah molekulárního kyslíku; a přívod pevné dikarboxylové kyseliny se sníženým obsahem kyslíku do tavící nádoby, která obsahuje množství roztavené dikarboxylové kyseliny, čímž je pevná dikarboxylová kyselina roztavena a je vytvořen kontinuální proud roztavené dikarboxylové kyseliny.
29. 29. Způsob podle nároku 28, v y Z Π a Č U j í C í S Θ t í m , že pevná dikarboxylová kyselina je přemístěna z tlakové nádoby pro odstranění kyslíku do taviči nádoby působením gravitace.
30. 30. Způsob podle nároku 28, vyznačující se tím, Že pevná dikarboxylová kyselina'je přemístěna z tlakové nádoby pro odstranění kyslíku do taviči nádoby kombinací gravitace a tlaku inertního plynu v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku.
31. 31. Způsob podle nároku 28, V y z n a Č U j í C í se t í m , Že doba zdržení monomeru dikarboxylové kyseliny v taviči nádobě je méně než tři hodiny.
32. 32. Způsob podle nároku 21, v y z n a Č u j í C í se t í m , že ta alespoň jedna neodvětraná reakční nádoba obsahuje statický vřazený mísič.
33. 33. Způsob podle nároku 32, v y z n a Č U j í C í S e t í m , že doba zdržení reakční směsi ve statickém vřazeném mísiči je mezi 1 až 30 sekundami.
34. 34. Způsob kontinuálního tavení dikarboxylové kyseliny, skládající se z:

    odstranění kyslíku ze suché dikarboxylové kyseliny tak, že v podstatě suchá dikarboxylová kyselina v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku je střídavě podrobována vakuu a tlaku inertního plynu, čímž vzniká pevná dikarboxylová kyselina, která má snížený obsah molekulárního kyslíku; a přívod pevné dikarboxylové kyseliny se sníženým obsahem kyslíku do taviči nádoby, která obsahuje množství roztavené dikarboxylové kyseliny, čímž je pevná dikarboxylová kyselina roztavena a je vytvořen kontinuální proud roztavené dikarboxylové kyseliny.
35. 35. Kontinuální způsob výroby nylonu 6,6 z kyseliny adipové a hexamethylendiaminu (HMD), skládající se z:

    odstranění kyslíku ze suché kyseliny adipové tak, že v podstatě suchá kyselina adipová v tlakové nádobě pro odstranění kyslíku je střídavě podrobována vaφφ Φ· κ « · 1 » · · <

    I ♦ · 4 »* MM kuu a tlaku inertního plynu, čímž vzniká pevná kyselina adipová, která má snížený obsah molekulárního kyslíku; a přívod pevné kyseliny adipové se sníženým obsahem kyslíku do tavící nádoby, která obsahuje množství roztavené kyseliny adipové, čímž je pevná kyselina adipová roztavena a je vytvořen kontinuální proud roztavené kyseliny adipové;

    roztavení HMD;

    smíchání roztavené kyseliny adipové a roztaveného HMD v ekvimolárních množstvích, čímž vzniká reakční směs;

    průtok reakční směsi alespoň jednou neodvětranou reakční nádobou, kde doba zdržení reakční směsi v té alespoň jedné neodvětrané reakční nádobě je mezi 0,01 a 5 minutami, čímž je vytvořena reakční směs částečně zpolymerovaného nylonu 6,6; a průtok částečně zpolymerované reakční směsi alespoň jednou větranou reakční nádobou, čímž je částečně zpolymerovaná reakční směs dále polymerována za tvorby nylonu 6,6 a kde je odstraněna voda z polymerace.
36. 36. Způsob podle nároku 35, v y z n a Č U j í C í S e t í m , že ta alespoň jedna větraná reakční nádoba generuje proud odplynu, který obsahuje vodní páru a odpařený HMD, a že odplyn je uveden do styku s roztavenou kyselinou adipovou v regenerační koloně, čímž alespoň část odpařeného HMD reaguje s kyselinou adipovou za tvorby nylonu 6,6, a že v regenerační koloně je generován kapalný odtékající proud obsahující nylon 6,6 a nezreagovanou roztavenou kyselinu adipovou, a že kapalný odtékající proud je následně smíchán s roztaveným HMD.
37. 37. Způsob podle nároku 35, vyznačující se tím, Že relativní vískozita reakční směsi částečně zpolymerovaného nylonu 6,6 vycházející z neodvětrané reakční nádoby je mezi 0 a 3 a relativní viskozita nylonu 6,6 vycházející z větrané reakční nádoby je mezi 3 a 15.