尼龙6固相增粘中喷淋系统的优化改进.pdf

第37卷第4期2023年7月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.4Jul.2023尼龙 6 固相增粘中喷淋系统的优化改进韩辉袁郭鹏杰袁马勤清（天津长芦海晶集团有限公司，天津 300450）摘要院 本文介绍了喷淋系统在尼龙 6 固相增粘生产中的重要作用，并以国内首套连续型固相增粘生产线为例，对喷淋系统的运行现状进行深入分析，提出优化改进方案并完成改造。改造后，存在的问题得到了解决，保障了产品质量，提高了产能，消除了安全隐患，使固相增粘系统可长期稳定运行，为提高超高粘度尼龙 6 的生产技术提供了重要参考。关键词院尼龙 6；固相增粘；喷淋系统；改进doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.04.025中图分类号院 TQ062文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)04-0085-03收稿日期：2022-12-28作者简介院韩辉（1982-），女，研究生，化工高级工程师，主要从事尼龙 6产品研发、科技管理和生产管理工作。近年来袁超高粘度尼龙市场展现良好前景1袁普遍采用固相增粘法代替原有聚合方法生产高粘度切片2-3袁因此避免了熔体堵料尧粘度差别大尧质量不稳定等问题4遥 其原理主要是因尼龙在熔点以下袁分子链与链之间仍可进行分子间脱水反应,完成扩链过程,从而提高粘度5遥研究表明袁影响固相增粘反应的关键两个因素是化学反应速度和分子扩散速度遥 1冤化学反应速度是指-COOH 与-NH2反应速度曰2冤分子扩散速度包括缩聚物水分子的逸出速度和分子链端基的扩散速度遥 反应前期以化学反应速度为主曰反应后期因化学反应生成的水逐渐增加及端基浓度降低袁以扩散速度为主袁即缩聚物水分子的逸出速度和分子链端基的扩散速度遥 所以能高效脱去水分子袁有利于提高反应平衡常数袁促进反应正向进行袁更易获得高相对分子质量产品遥 在连续固相增粘生产工艺中袁喷淋系统能有效去除反应中所生成的水分子和低聚物单体袁促进反应正向进行袁从而起到至关重要的作用遥1喷淋系统的现状分析本文以国内首套自主研发连续型固相增粘生产线为例袁在主反应塔内的高温氮气下进行缩聚反应袁生成的水分子和低聚物单体被高温循环氮气带离袁经过换热器冷凝和喷淋后袁在气水分离罐中实现气水分离袁达到降低氮气中水分子含量的目的袁该系统中袁氮气露点是最关键的指标遥但在实际生产运行中存在下列问题袁需要进行优化改进遥如图 1 所示袁在喷淋系统中袁气水分离罐与水封罐成 U 型管结构袁静止状态下袁分离罐中水位与水封罐浮球补水水位持平遥 在罗茨鼓风机运行时袁系统中氮气要保持高循环量袁此时氮气会将液面上层水汽带入管道与风机袁 影响循环风量袁而水中含有的低聚物单体渊PLW冤在罗茨鼓风机内同步齿轮处凝结袁增加运转阻力袁需频繁进行设备清理袁否则会使同步齿轮抱死袁风机过载跳停袁影响产品的产量与品质遥如图 2 所示袁低聚物单体因长期运行而缓慢凝聚积累袁堵塞冷却器内部管道袁使罗茨鼓风机前段形成负压袁 分离罐内水位受负压影响升高袁水封罐内水位降低并持续补水袁导致氮气循环管天津化工2023 年 7 月图 1喷淋系统示意图道内大量存水袁形成循环阻力袁致使风量降低袁罗茨鼓动风机电流负荷增加袁 管道中水上下涌动袁产生共振颤动袁使管道存在严重安全隐患袁不仅气水分离效果差袁氮气露点还不稳定袁降低了产品质量遥为解决固相增粘生产线存在的问题袁保证设备稳定运行袁提高产品质量袁对喷淋系统的优化改造迫在眉睫遥2喷淋系统的优化改造如图 3 所示袁将水封罐内浮球位置下移袁降低自动补水高度后袁将水封罐溢流口下移袁以保持气水分离罐中较低水位袁避免循环氮气将液面上层水带入罗茨风机袁提高了设备的稳定性遥如图 4 所示袁将气水分离罐顶部加长袁增加分离空间袁在内部装有填充物袁阻挡水汽进入管道袁提高了气水分离效果遥图 2冷凝器堵塞示意图图 3水封罐改造示意图图 4气水分离罐改造示意图86第 37 卷第 4 期图 5回收管道示意图韩辉等：尼龙6固相增粘中喷淋系统的优化改进如图 5 所示袁在喷淋水泵后增加一路排水管道袁使含有低聚物单体的喷淋水进入回收系统后再利用袁达到节约物耗的目的袁同时水封罐有新鲜脱盐水持续补入袁 降低了喷淋水的单体含量袁从而提高喷淋效果遥如图 6 所示袁 在冷却器顶部安装热脱盐水管道进行间歇式喷淋袁热喷淋水能快速溶解管中凝结的低聚物单体袁清除氮气循环阻力袁降低罗茨鼓风机运行负荷袁使电流和氮气循环量保持稳定遥3喷淋系统改造后的成效1冤气水分离罐内水位降低袁分离空间充足袁循环氮气带走液面上层水汽袁保证了罗茨风机内部清洁袁不需频繁清理袁减少大量停车时间遥 2冤冷却器中有热脱盐水间歇喷淋袁 低聚物不再凝结堵塞袁氮气循环阻力减小袁罗茨鼓风机能够在低频率运行下保持高循环量袁节能减耗袁降低设备磨损遥 3冤含有低聚物单体的喷淋水经过回收系统再利用袁可节约物耗成本遥 4冤新鲜脱盐水补充后袁喷淋水单体含量降低袁提高了喷淋效果袁促进固相增粘正反应进行袁提高产能袁创造更多利润空间遥4结论通过对固相增粘喷淋系统现状进行分析袁将水封罐溢流口和浮球补水位置下移袁加长气水分离罐顶部并填充袁喷淋水泵后增加排水管道将喷淋水分流到回收系统袁在冷却器顶部安装热脱盐水管通使热水进行间歇喷淋遥 改造后袁存在的问题均已解决袁氮气露点稳定可控袁不仅提高了增粘后产品分子量分布的一致性袁还提高了产品质量和产能袁保证系统能长时间稳定运行袁为提高我国高粘度尼龙行业生产技术水平和赶超国外同行提供了重要参考遥参考文献：员 赵清香,杨韶辉,徐迎强,等.固相缩聚法制备高粘度尼龙 1111J.高分子通报,2010(3):84-87.2 欧阳小东,周勇.尼龙固相增粘工艺J.现代塑料加工应用,2001(1):5-7.3 易春旺.聚酰胺 6 聚合新概念J.合成纤维工业,2006,29(1):53-55.4 宇恒星,黄南薰,王朝生,等.尼龙 6 固态后缩聚工艺研究J.功能高分子学报,2002,15(3):329-333.5 李慧良.PA6 萃取干燥工艺的研究和改进J.产业与科技论坛,2014(9):83-83,106.图 6间歇喷淋示意图87