熔体脱挥反应器、聚酰胺12制备装置及制备方法与流程

本发明涉及树脂制备，特别是涉及熔体脱挥反应器、聚酰胺12制备装置及制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺12（pa12）是由十二内酰胺经开环水解聚合得到的长碳链聚酰胺。聚酰胺12具有吸水率低、耐油性好、耐水解、柔韧性好以及低温韧性优异等特点，被广泛用于汽车流体管路、气动软管、氢能输送管线、医用介入导管以及3d打印耗材等领域。

2、聚酰胺12的制备通常以十二内酰胺为单体，先在高温高压条件下进行水解开环生成预聚体，再在减压条件下脱除游离水进行缩聚。传统聚合工艺制得的聚酰胺12中普遍存在残留单体偏多的问题，导致产品气味大。为降低产品中的残留单体含量，传统做法通常是在聚合造粒之后，再对聚酰胺12粒料进行热水萃取或者固相萃取等后处理；此类后处理方式需要额外配置萃取、洗涤及干燥等设备，存在设备投资大、工艺流程长以及能耗较高等问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种熔体脱挥反应器、聚酰胺12制备装置及制备方法，以解决传统聚合工艺制得的聚酰胺12中普遍存在残留单体偏多的问题。

2、本发明的第一方面提供一种熔体脱挥反应器，方案如下：

3、一种熔体脱挥反应器，包括反应腔体，所述反应腔体设有熔体进料口、真空抽气口以及熔体出料口；所述反应腔体内设置有进料导流板，所述进料导流板将所述反应腔体的内腔分隔为导流子腔和脱挥子腔，其中，所述熔体进料口与所述导流子腔相通，所述熔体出料口与所述脱挥子腔相通，所述进料导流板的边缘与所述反应腔体的侧壁之间具有供熔体通过的过料间隙，所述导流子腔通过所述过料间隙与所述脱挥子腔连通，所述脱挥子腔的侧壁上分布设有多个凸起。

4、优选地，所述凸起呈球冠结构。

5、优选地，所述凸起的高度为30mm~70mm。

6、优选地，所述过料间隙的宽度为30mm~80mm。

7、优选地，所述凸起的高度不小于所述过料间隙的宽度。

8、优选地，所述凸起为半球状。

9、优选地，所述进料导流板在水平面上的投影为圆形并与所述熔体进料口同轴设置。

10、优选地，所述进料导流板朝向所述熔体进料口的一侧自其中心向边缘逐渐向下倾斜。

11、优选地，多个所述凸起沿所述脱挥子腔的侧壁的周向排布成多列，各列沿所述脱挥子腔的周向间隔分布，周向相邻两列中的所述凸起在竖直方向上相互错开。

12、优选地，同一列中相邻两个所述凸起在竖直方向上的间距为50mm~150mm。

13、本发明的第二方面提供一种聚酰胺12制备装置，方案如下：

14、一种聚酰胺12制备装置，包括单体熔融釜、预聚开环釜、前聚釜、后聚釜以及所述的熔体脱挥反应器；

15、所述单体熔融釜的出料口与所述预聚开环釜的进料口连通，所述预聚开环釜的出料口与所述前聚釜的进料口连通，所述前聚釜的出料口与所述后聚釜的进料口连通，所述后聚釜的出料口与所述熔体脱挥反应器的熔体进料口连通。

16、优选地，所述聚酰胺12制备装置还包括熔体泵，所述后聚釜的出料口通过所述熔体泵与所述熔体脱挥反应器的熔体进料口连通。

17、本发明的第三方面提供一种聚酰胺12的制备方法，方案如下：

18、一种聚酰胺12的制备方法，采用所述的聚酰胺12制备装置，所述制备方法包括以下步骤：

19、将十二内酰胺、封端剂、催化剂和水加入所述单体熔融釜，进行加热熔融，得到熔融原料；

20、将所述熔融原料转移至所述预聚开环釜，进行水解开环，得到聚酰胺12预聚体；

21、将所述聚酰胺12预聚体转移至所述前聚釜，在通入保护性气体或者负压条件下脱除部分水分并进行初步缩聚，得到第一聚酰胺12熔体；

22、将所述第一聚酰胺12熔体转移至所述后聚釜，在真空条件下继续缩聚增粘，得到第二聚酰胺12熔体；

23、将所述第二聚酰胺12熔体送入所述熔体脱挥反应器，在真空条件下脱除残留的十二内酰胺和挥发性组分，得到第三聚酰胺12熔体。

24、优选地，所述前聚釜、所述后聚釜和所述熔体脱挥反应器的操作真空度逐级提高。

25、优选地，所述熔体脱挥反应器内的温度为190℃~250℃，绝压为1kpa~10kpa。

26、优选地，所述十二内酰胺、所述封端剂、所述催化剂和水的质量比为100∶（0.1~0.8）∶（0.05~0.1）∶（8~15）。

27、优选地，所述封端剂包括己二酸和对苯二甲酸中的至少一种。

28、优选地，所述催化剂包括磷酸和次磷酸钠中的至少一种。

29、优选地，所述预聚开环釜内的温度为210℃~250℃，保压压力为2.5mpa~3mpa，保温保压反应时间为2h~4h。

30、优选地，所述前聚釜内的温度为190~240℃，反应时间为0.5h~3h。

31、优选地，所述后聚釜内的温度为190~240℃，反应时间为0.5h~3h。

32、本发明具有以下有益效果：

33、上述熔体脱挥反应器在反应腔体内设置进料导流板以及凸起，工作时，熔体经熔体进料口进入导流子腔，落至进料导流板，沿进料导流板流向其边缘，并经进料导流板边缘与侧壁之间的过料间隙进入脱挥子腔，进而沿脱挥子腔的侧壁成膜流下。沿侧壁流下的熔体膜在流经多个凸起时被反复铺展、撕裂并重新汇合，熔体表面由此得到不断更新，熔体内部的残留十二内酰胺、低聚物、水分以及挥发性有机物在真空条件下自更新的气液界面逸出，由真空抽气口抽出，脱挥后的熔体则汇集至反应腔体底部并经熔体出料口引出。如此，熔体在自上而下流动的过程中即完成深度脱挥。

1.一种熔体脱挥反应器，其特征在于，包括反应腔体，所述反应腔体设有熔体进料口、真空抽气口以及熔体出料口；所述反应腔体内设置有进料导流板，所述进料导流板将所述反应腔体的内腔分隔为导流子腔和脱挥子腔，其中，所述熔体进料口与所述导流子腔相通，所述熔体出料口与所述脱挥子腔相通，所述进料导流板的边缘与所述反应腔体的侧壁之间具有供熔体通过的过料间隙，所述导流子腔通过所述过料间隙与所述脱挥子腔连通，所述脱挥子腔的侧壁上分布设有多个凸起。

2.如权利要求1所述的熔体脱挥反应器，其特征在于，所述凸起呈球冠结构。

3.如权利要求1所述的熔体脱挥反应器，其特征在于，符合以下条件（1）~（4）中的至少一个：

4.如权利要求1所述的熔体脱挥反应器，其特征在于，符合以下条件（1）~（2）中的至少一个：

5.如权利要求1~4中任一项所述的熔体脱挥反应器，其特征在于，多个所述凸起沿所述脱挥子腔的轴向排布成多行，相邻两行中的所述凸起在所述脱挥子腔的轴向上相互错开。

6.如权利要求5所述的熔体脱挥反应器，其特征在于，符合以下条件（1）~（2）中的至少一个：

7.一种聚酰胺12制备装置，其特征在于，包括单体熔融釜、预聚开环釜、前聚釜、后聚釜以及权利要求1~6任一项所述的熔体脱挥反应器；

8.如权利要求7所述的聚酰胺12制备装置，其特征在于，所述聚酰胺12制备装置还包括熔体泵，所述后聚釜的出料口通过所述熔体泵与所述熔体脱挥反应器的熔体进料口连通。

9.一种聚酰胺12的制备方法，其特征在于，采用权利要求7或8所述的聚酰胺12制备装置，所述制备方法包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的聚酰胺12的制备方法，其特征在于，符合以下条件（1）~（8）中的至少一个：