Способ получения поликапроамида

ОПИСАНИЕ ИЗОЬЕЕТИНИЯ 1 и) 688506 Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ олнительное к авт. свпд-ву М. 2) Заявлено 29.033) Приоритет 21) 2466202 05(43) Опубликовано 30.09.79. Бюллетень М 3 (45) Дата опубликования описанпя 30,09.79 СССР ло делам изобретениР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ ОАМ 1Изобретение касается способа для получения полиамидапутем полимеризации е-капролактама с применением реактора, состоящего из предреактора и основного реактора.Известен способ получения поликапроамида путем предварительного нагревания реакционной смеси, состоящей из е-капролактама, воды и стабилизатора, и гидролитической полимеризации в две стадии.В соответствии с этим способом твердый е-капролактам расплавляют в плавильном сосуде, расплав нагревают до температуры, превышающей 150 С, и при этой температуре подают под давлением непосредственно во внутреннюю часть сосуда для форполимеризации, в которой дозируют инициатор (воду), стабилизатор и в некоторых случаях также другие добавки. При осуществлении этого способа, при дальнейшем нагревании происходит форполимеризация смеси. Затем в части для основной полимеризации осуществляют следующую стадию полимеризации при времени выдержки реакционной массы 24 - 28 ч и температуре 260 С, Однако прибавление инициатора в расплав капролактама, нагретый до температуры выше 150 С, приводит к самопроизвольному испарению с образованием пузырей, в результате чего требуется дозировать увеличенное количество инициатора, а также подводить большее количество тепла.5 Непрерывные варианты осуществления этого способа характеризуются продолжительным временем обработки, что является физически необходимым следствием процесса нагревания при температуре полимеризации 0 260 в 2 С и частичного самопроизвольного испарения инициатора до растворения инициатора в продукте. Кинетика реакции при осуществлении этого способа на инициаторе таким образом, что тот лишь после б определенного времени, а именно последостижения необходимой для проведения реакции температуры, может вступить в реакцию гидролитического расщепления кольца с е-капролактамом, благодаря чему на 0 этой фазе реакции необходимо продолжительное время обработки реакционной массы. В связи с этим выход в единицу времени и на единицу объема реактора является очень низким. Другим недостатком 25 указанного способа является то, что гидролитическое расщепление кольца е-капролактама не может равномерно регулироваться посредством выбора определенного50 55 60 3вида дозированного инициатора, в результате чего в полученном продукге оонаруживается негомогенность.Цель изобретения - повышение выходав единицу времени на единицу объема реактора, уменьшение расходов энергии, увеличение степени превращения и повышениякачества конечного продукта.Цель достигают тем, что нагревание осуществляют до температуры 180 - 200 С засчет тепла полимеризации, выделяющегосяна второи стадии полимеризации, а затемдо температуры 270 в 2 С в течение периода времени 0,1 - 0,5% от времени реакции полимеризации, после чего осуществляют первую стадию полимеризации, прикоторой происходит гидролитическое расщепление кольца капролактама, в течение8 - 30% от времени реакции полимеризациипри содержании воды 2 - 4%, после чегопроводят вторую стадию полимеризациипри постоянном содеркании воды 0,1 -0,4 вес. /оСоответствующее устройство для осуществления способа состоит из предреактораи основного реактора, причем снабженныймешалкой предреактор имеет трубчатыйзмеевик, выпускной патрубок которого находится в пределах предреактора внутринеполимеризованного расплава. Предреактор соединен через трубопровод подачи расплава с основным реактором, который содержит патрубок отвода освободившегосяпара и, если смотреть сверху вниз, способствующее увеличению площади поверхности неполимеризованного расплава распределительное устройство, реакционную зонубез вставок, теплообменник и встроенныеприспособления для управления потоком. Внагревательной рубашке основного реактора на высоте теплообменника находитсяснабженный входным патрубком трубчатыйзмеевик, соединенный с змеевиком в нагрсвательной рубашке предреактора.Предлагаемый способ иллюстрируетсячертежом,Смесь е-капролактама, инициатора истабилизатора вводят притемпературе 80 Св устройство в виде реактора, разделенногона предреактор 1 и основной реактор 2.Смесь проходит в первую очередь черезтрубчатый змеевик 3, встроенный в нагревательную рубашку 4 основного реактора 2, издесь предварительно нагревается до 190 С.Змеевик 3 соединен с другим змеевиком 5в нагревательной рубашке 6 предреактора1, так что предварительно нагретая смесьустремляется теперь через змеевик 5 и выпускной патрубок 7, находящийся внутринеполимеризованного расплава, внутрьпредреактора 1,При этом менее, чем за 0,5/, общего времени пребывания полимерного расплава вреакторе при турбулентном течении в трубках, температура доводится до 270 в 2 С. 5 1 О 15 20 25 4 ) ш Л 4Засорения трубчатых змеевиков 5 и 3 не происходит, так как начальная реакция и тем самым полимеризация смеси еще очень слаба. В предреакторе 1, имеющем номинальный объем 1 м, при оптимальных условиях происходит гидролитическое расщепление цикла при постоянном перемешивании. Для этого в предреакторе 1 предусмжрена мешалка 8, сли технологический процесс требует подвода матирующего средства в виде суспензии БО, то перемешивание особенно целесообразно, Смесь с водным содерканием 3% находится под давлением внутри предреактора от 1 до 4 ч при температуре 270 в 2 С. Процесс может происходить в предреакторе 1 и при отсутствии давления, причем пары направляются в обратный холодильник, откуда остатки воды и капролактама следует ввести в предреактор 1. После гидролитического расщеплсния цикла полностью неполимеризованный расплав подается через регулирующий клапан 9 в трубопроводе для расплава внутрь основного реактора 2. Регулирующий клапан 9 управляется в зависимости от уровня расплава внутри основного реактора 2. Вместо регулирующего клапана 9 можно применить также дозирующий насос с регулируемым числом оборотов. Основной реактор 2 с номинальным объемом 5,3 м имеет спускной патрубок для освободившихся паров, распределительное устройство 10, реакционную зону без вставок, теплообменник 11 и вставки 12 для направления потока,Неполимеризованный расплав распределяется посредством усгройства 0 по поверхности полимерного расплава во внутренней полости основного реактора 2. Распределительное устройство 10 выполняет одновременно функцию увеличения величины удельной поверхности неполимеризованного расплава с целью достижения более благоприятных условий испарения содержащейся в нсм воды,Вследствие релаксации неполимеризованного расплава в полости без давления основного реактора 2 вода тотчас испаряется. Прп этом испаряется также часть не превращенного вследствие равновесной реакции капролактама и низких олигомеров. Зтн пары отводятся через спускной патрубок в обратный холодильник 13, где осуществляется конденсация паров е-капролактама и олигомеров. Водяной пар конденсируется сначала в водосборнике 14. В верхней части внутренней полости основного реактора 2 при температуре 270 - 280 С происходит в течение почти 6 ч поли- конденсация неполимеризованного расплава. Освобождающееся при этом тепло вызывает повышение температуры расплава. Вслед за этим расплав проходит через теплообменник 11, где расплав охлаждаетсядо температуры, близкой точке отверждения.Полученное здесь тепло используется для указанного предварительного подогрева исходной смеси с 80 до 190 С, поэтому трубчатый змеевик 3 встроен в нагревательную рубашку 4 основного реактора 2 на высоте теплообменника 11. Циркуляция теплоносителя осуществляется здесь по принципу сстественной циркуляции, Ее можно создать также принудительно при помощи не показанного насоса. Полиприсоединение как последняя фаза реакции происходит в нижней части основного реактора 2, где для достижения равномерных условий течения потока без обратного смешивания установлены средства (вставки) 12 для регулирования движения потока.Эта фаза реакции длится до 8 ч, Полимерный расплав покидает основной реактор 2 через выпуск 15.Изобретение имеет то преимущество, что полиамидможно получить с равномерно высокой степенью полимсризации при кратковременном пребывании в реакторе. Сокращение продолжительности реакции полимеризации достигается благодаря малому времени подогрева исходной смеси и регулированию полимеризацией при помощи количества воды и температуры. Гидролитическое расщепление цикла в-капролактама в качестве первой фазы реакции приводит при оптимальном водном содержании исходной смеси быстрейшим образом к максимальному преобразованию е-капролактама, так как благодаря этому достигается оптимальная концентрация концевых карбоксильных групп, оказывающая каталитическое действие на реакцию. Влияние содержания воды на равновесиеполимеров и мономеров оказывает обратное действие, так как высокое водное содержание перемещает равновесие в сторону 5 мономеров и тем самым в других двух фазах реакция вынуждена происходить при низком содержании воды, Было установлено, что по сравнению с реакторами одинаковой производительности удалось повы сить удельную производительность на единицу объема приблизительно на 35 о/о и понизить расход энергии приблизительно на 15 о/ Формула изобретенияСпособ полученич поликапроамида путемпредварительного нагревания реакционной смеси, состоящей из е-капролактама, воды 20 и стабилизатора, и гидролитической полимеризации в две стадии, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода в единицу времени на единицу объема реактора, уменьшения расходов энергии, увеличения 25 степени превращения и повышения качества конечного продукта, нагревание осуществляют до температуры 180 - 200 С за счет тепла полимеризацпи, выделяющегося на второй стадии полимеризации, а затем до ЗО температуры 270 - 280 С в течение периодавремени 0,1 - 0,5% от времени реакции полимеризации, после чего осуществляют первую стадию полимеризации, при которой происходит гидрол и: ическое расщепление 35 кольца капролактама, в течение 8 - 30% отвремени реакции полимеризации при содерканин воды 2 - 4 о/о, после чего проводят вторую стадию полимеризации при постоянном содержании воды 0,1 - 0,4 вес. о/о.688506оставитель А, Переверзева Редактор Т. Никольская Техред Н. Строганова Корректор Л. Орлова Заказ 2101/15 Изд, М 549 Тираж 591 Подписно НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5Типог рафия, и р. Сапунова,