40年后——尼龙6聚合装置

40年后——尼龙6聚合装置

阿加菲(Aquafil)公司最具现代化的尼龙６聚合工厂

沃尔夫·卡拉夏克（德国）

(本文刊登在1997年12月“国际化纤”杂志(Chemical Fibers International)第47期上)

40年前的1957年，当我开始为尼龙6聚合装置搞设计的时候，“专家们”说：

——VK-罐的直径不可能超过400mm

——VK-罐的容量最大只能是500公斤/天

幸运的是“专家们”所说的并未成为现实。今天，我们已设计并制造了直径为2500mm，容量为150，000公斤/天的VK-罐。

今天，“专家们”说：将萃取部分的内酰胺水直接循环到聚合部分不影响聚合物的质量是不可能的。然而，阿加菲（Aquafil）公司15年前就开始成功地直接循环。实践证明阿加菲公司尼龙6聚合物所含低聚物等同于或低于用新鲜或新鲜+回收的内酰胺生产的聚合物。同时还显示出阿加菲公司聚合物优异的性能，在FDY纺丝上也很好。阿加菲公司LDR®（Lactam Direct Recycling）已内酰胺直接回收聚合工艺具有以下主要特点：

1. 不浪费任何原材料，内酰氨100%使用，

2. 封闭的水回路，

3. 无废水，

4. 无内酰氨和低聚物废料，

5. 公用工程消耗极低，

6. 切片干燥后，几乎无粉尘，

7. 装置生产简单，很少需要维修，节省维修费用，

简介

尼龙６是从∑-已内酰胺中制造出来，其工艺是由德国人PAUL SCHLACK教授于1938年开发出来。

内酰胺环在高温下打开。在标准的工业生产中，大多数情况下需要水。一打开环之后，除去水和加聚作用，可以获得的分子重量取决于温度，停留时间，压力和添加剂。为稳定链的长度，可添加添加剂来堵住链的末端，以达到避免相对粘度进一步提高的目的。

在达到一种平衡状态时，反应停止。这种平衡大多数取决于聚合物的温度，然后将聚合物从反应器中排出来，固化，切粒。在

一般的生产厂，这种平衡状态大约是聚合物的89%至91% b.w.。余下的含在切片中，含有未反应过的已内酰胺和不同类型的低聚物。

因为只能允许大约0.6% b.w.的这样物质存在于产品中，才能将产品供给下家，所以下道工序就是将这样的物质从产品中除去，这道工序就叫萃取，用热水进行，将一定量的热水送到萃取部分，排水时，水中含有未反应过的内酰胺和低聚物。必须回收内酰胺和低聚物，因为他们都是价格不菲的原材料。

其它工艺中，人们只能从水中萃取6%到10% b.w.，而阿加菲LDR®工艺（内酰胺直接回收）能萃取14%。内酰胺水从提浓装置，被送去蒸馏。从这儿废料被送去解聚，化学处理，过滤，回到蒸馏，然后到聚合。这种工艺消耗大量的能源，废料和废水很多。

切片从萃取装置被送去干燥，然后包装，纺丝或其它生产装置。

在一些对产品中内酰胺和低聚物含量不要求低的工厂，它们将在一个特殊的真空反应器，即：圆盘反应器中被分离，这就省却了萃取，可以直纺和干燥。

阿加菲公司LDR聚合工艺，内酰胺混合

内酰胺不是固体就是熔体，需要用熔化站来熔化，并用氮气来防止氧化。内酰胺从液体内酰胺储存罐用泵被打入内酰胺混合罐中-通过一只质量流量计。醋酸或其它链阻滞剂，来自萃取的高浓度内酰胺水或水，或其它添加剂通过计量系统分别配制到混合罐中。这些成份根据自动程序混合一段时间，配方由控制系统设定。混合罐应选好尺寸，以保证相同的混合料的喂入，这种混合料然后被喂入起码能满足二十四小时生产能力的储存罐中。

在许多情况下，尤其是如果工厂的产量大，而且又是一条线，我们认为最好生产有光聚合物。物料的改变，无论是通过二氧化碳还是其它添加剂，可以在纺丝厂和其它生产部门添加色母粒进行。也可以将色母粒熔体或其它添加剂在聚合后，铸带和切片前加入溶体中。

连续聚合

通过一个专门设计的热交换器用泵将罐中混合内酰胺打到预聚合反应器中。在热交换器中，混合料在压力的作用下，被加热到反应温度。在预聚合反应器中（直立，夹套压力容器），化学反应在高温高压下开始。预聚合反应器是专门设计的，以保证全厂的熔体能够均匀流动。

热交换器，反应器，总体管线是用热媒炉产生的导生蒸汽进行加热保温的。通过压力和控制下一个反应器，即神奇的VK-罐的料位，相对粘度约为1.5的预聚合物被送至VK-罐，在这儿获得所需要的最终粘度。VK-罐是一种直立夹套容器，在大气压力和高温下运行。VK-罐的特殊插入板保证熔体的均匀流动。

VK-罐的名称来源于德语”VK-Rohr”就是”Vereinfacht Kontinuierlich”，译成英文就是”Simplified Continuous”，译成中文就是“简化，连续-罐”。

在预聚合反应器和VK-罐中的反应过程中，水和一部分内酰胺被蒸发掉，蒸汽在一个合适的冷凝系统中冷凝，冷凝水被送到水蒸发装置，回收内酰胺。

在VK-罐的底部，熔体由齿轮泵排出。泵将熔体通过加热的熔体管线打到铸带头。铸带头的设计很有讲究，顶部连带一个进料熔体过滤器。

在铸带头部份，熔体通过分配板和一个喷头形成带状。在每个铸带头下面配备一个用于铸带的带有传动铸带辊的水冷却槽。带状熔体在水槽中固化，冷却，然后被送到切粒装置。

铸带头和切粒装置的数量取决于工厂的规模，对于每天40吨以上的装置，应使用水下切粒机。冷却槽的水用泵连续循环，并在板式热交换器中冷却。

连续萃取，干燥和切片输送

切成片从切粒机的出口出来，进入一个用于分离漏切部分的振动筛。然后进入充满了热水的切片+水罐中。

用泵将水和切片连续不断地从这个罐送到切片和水分离的萃取塔的顶部，水再流到切片+水罐中，在萃取塔中，切片从顶部流向底部。

萃取塔为直立的圆筒容器，内部设计独特以保证切片的活塞式流动，防止切片在塔中混合。在萃取塔中，切片自上而下流动，而98℃到110℃的热水却以相反的方向流动。通过特殊的设计，在溢流处得到高浓度的内酰胺，也可以得到塔内的同样的切片停留时间。

作为对萃取塔的供水，使用从内酰胺水提浓装置来的蒸馏水，因此关闭水回路。蒸汽在水进入萃取塔之前就将其加热。可以通过一个特殊的加热器将萃取塔中的水和切片进一步加热。

在萃取塔的底部，一个特殊设计的旋转器连续不断地将切片排出。旋转器的速度可以通过萃取塔的仪器来调节。然后，用泵将水和切片送到安装在切片干燥器顶部的切片与水分离器。

在切片与水分离器中，切片得以与水分离。水重新回到旋转器，而切片被送到干燥器。干燥器是圆筒形的直立容器，内部设计很讲究，目的是确保切片的活塞式流动。在重力下，切片从顶部落到底部。在干燥器的底部有一个冷却器，用于在储存切片之前将其降温，除此之外起到回收热量的效果。在高产能的装置上，切片的冷却由单独的氮气系统进行的，同样也能回收热量。通过热氮气向切片的相反方向吹动切片前进行干燥，根据干燥器的能力，干燥器配有一个或一个以上的氮气管线。特殊设计的无封口的风机在整个系统中循环氮气。氮气吸收切片中的水份。