[发明专利]一种尼龙6熔体多级脱挥装置

说明书

本发明涉及尼龙材料领域，公开了一种尼龙6熔体多级脱挥装置，包括依次连接的脱挥系统和组分收集系统；脱挥系统包括多个串联和/或并联的脱挥反应釜；脱挥反应釜包括壳体、空心转轴、电机和脱挥盘；空心转轴水平设于壳体内且其一端与气体进口连通；脱挥盘固定于空心转轴上；脱挥盘分布有气孔；脱挥反应釜气体出口与组分收集系统连接；组分收集系统包括依次连接的高沸点组分脱除单元和低沸点组分脱除单元。本发明可对尼龙6熔体进行高效脱挥，且可在脱挥过程中使尼龙6缩聚反应得到抑制，避免在真空条件下尼龙6分子量的暴涨而影响纺丝成形过程，也为尼龙6酰胺交换提供了时间，使分子量分布变窄，提高了熔体质量。

技术领域

本发明涉及尼龙材料领域，尤其涉及一种尼龙6熔体多级脱挥装置。

背景技术

己内酰胺水解聚合的转化率一般在90%左右，意味着聚合物中残余有10%左右的己内酰胺单体和低聚物(也称热水可萃取物，其中单体约占75%，低聚物约占25%)，这些熔体中的杂质对纺丝造成了极大的影响。因此，在PA6纺丝前，需要对切片进行萃取处理，根据FZ/T51004-2011，PA6切片热水可萃取物含量应小于0.5wt%(优等品)。现在工业上普遍采用热水连续萃取工艺，萃取掉PA6切片中的单体和低聚物，使切片中可萃取物含量低于0.5wt%，满足高速纺丝的要求。但在萃取、干燥再熔融过程中需要消耗大量的水和能源，据统计，在PA6切片生产过程中，萃取、干燥过程的能耗占PA6切片生产过程能耗的15-20%，大幅提高了PA6纤维的生产成本。为了避免这些弊端，PA6纺丝技术在未来将往直接纺丝方向推进，熔体直纺相较于切片法纺丝还可大大简化生产流程，单位产量基建投资少，有利于进一步降低纤维生产成本。

目前降低己内酰胺水解聚合过程中热水可萃取物含量的主要方法是对聚合温度的控制，因为己内酰胺聚合是一个随着温度变化而变化的平衡关系，随着温度的升高，更有利于热水可萃取物生成，尤其是环状低聚物，因此可以通过控制聚合温度来有效控制热水可萃取物含量，即低温聚合。要想确保聚合过程处于液态进行，聚合温度需至少大于尼龙6熔点以下10℃，此时的聚合温度仍不能将热水可萃取物控制在可熔体直纺的范围，而且低温聚合还有另外一个缺点，即反应速度较慢，所获的聚合物分子量偏低；由低温聚合物纺制纤维，则必须先将聚合物升至加工温度，然而，这时由于反应存在化学平衡，又形成低分子化合物，与正常的聚合法相比较就没有什么优点了，因此需要辅以其它工艺来降低熔体中热水可萃取物含量。

申请人在前期研究发现，在一定的脱挥条件下，尼龙6熔体中的单体可以有效地脱除，而在此过程中，单体的脱除也会带动其它低聚物，尤其是环状二聚体升华，从熔体中脱除，这就提供了一条降低尼龙6熔体中热水可萃取物含量的途径。然而，要实现热水可萃取物的大量脱除，需要装置具有较高的脱挥面积以及真空度，而在这种高效脱挥作用下，尼龙6的分子量会快速增长，熔体粘度大幅增加导致成型困难。此外，如何将挥份收集，避免管道出现堵塞，并有效回用挥份同样影响着PA6生产效率。因此通过开发尼龙6专用的脱挥装置，实现降低尼龙6熔体中的热水可萃取物含量，同时实现热水可萃取物的高效回用的目标，成为尼龙6产业发展的趋势。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种尼龙6熔体多级脱挥装置，本发明采用多级脱挥设计并设计了特殊的脱挥反应釜，不仅能够提高脱挥效率。同时能够避免在真空条件下尼龙6分子量的暴涨而影响纺丝成形过程，也为尼龙6酰胺交换提供了时间，使分子量分布变窄，提高了熔体质量。

本发明的具体技术方案为：一种尼龙6熔体多级脱挥装置，包括依次连接的脱挥系统和组分收集系统。

其中，所述脱挥系统包括多个串联和/或并联的脱挥反应釜；所述脱挥反应釜包括壳体、空心转轴、电机和至少一个脱挥盘；所述壳体的底部设有熔体进口、熔体出口，壳体的侧面中部设有气体进口，壳体的顶部设有气体出口；所述空心转轴水平设于壳体内且其一端与所述气体进口连通，所述电机用于驱动空心转轴旋转；所述脱挥盘通过与空心转轴连通的空心支管固定于空心转轴上，当脱挥盘为多个时多个脱挥盘在空心转轴上依次平行排列；脱挥盘分布有气孔；脱挥反应釜气体出口与组分收集系统连接。