Способ получения поликапроамида

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик iii 929655 (6I ) Дополнительное к авт. санд-ву--(22)Заявлено 29 ° 10.80 {21) 3226655/23-05 (51)М. Кл. с присоединением заявки JO—

{ 23 } П риоритет—

С 03 G 69/16

1ааударствсиныа коиитат

CCCP ко делан изабретеник и открытий

Опубликовано 23. 05. 82 Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 23.05.82 (53) УДК 678.675 (088. 8) А.В.Беляков, И.М.Власов, А.А.Сперанский, .Б.Кремер, Б. А . Харь ков и В.Т. Болтивец (" 1

t ,. - i

Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических волокон ---- — = — -...1

{72} Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКАПРОАМИДА

Изобретение относится к получению поликапроамида с пониженным содержанием низкомолекулярных соединении (НМС) в расплаве полимера и может быть использовано в непрерывных и

5 периодических процессах синтеза поликапроамида.

Известны различные способы получения поликапроамида с пониженным содержанием НМС, удаление которых осу1О ществляют различными способами:

1. Удаление НМС из расплава полимера под вакуумом (11.

2. Удаление ПМС из расплава поликапроамида под вакуумом в сочетании

3j с подачей в .аппарат инертного газа или водяного пара(21.

3. Удаление НМС инертным газом или перегретым паром(3 .

Указанные способы позволяют получить поликапроамид с остаточным содержанием НМС менее 34.

Удаляемые из расплава полимера

НМС, по любому из приведенных спо" собов, конденсируются в конденсаторах смешения или в поверхностных конденсаторах. При конденсации НМС в поверхностных конденсаторах и в конденсаторах смешения с помощью расплава капролактама температура конденсата поддерживается выше температуры застывания капролактама, т.е. выше 341 К, во избежание забивки конденсаторов и остановки по этой причине процесса. При неглубоком вакууме (небольшая степень удаления HMC} для конденсации НМС в конденсаторах смешения может быть использован водный раствор капролактама (4), что позволяет снизить температуру в конденсаторе смешения. Однако водный раствор капролактама не может быть использован при глубокой вакуумной отгонке

НМС из-за его низкой температуры кипения при; глубоком вакууме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения

3 92965 поликапроамида с пониженным содержанием НМС по которому капролактам с добавками активатора, регулятора молекулярной массы и термостабилизатора полимеризуют в аппарате непрерыв-5 ной полимеризации до равновесного содержания HMC в поликапроамиде. Готовый расплав поликапроамида с содержанием НМС около 10 подвергают вакуумированию в аппарате отгонки HMC 1О при остаточном давлении 266,6-666,5 Па и температуре 260-280 С . Поликапро-. амид, содержащий после вакуумирования около 3 вес.Ф НМС, направляют на формование нити. Отгоняемые па(ры НМС направляют сначала в аппарат каталитического расщепления олигомеров капролактама. Затем пары капролактама конденсируют в конденсаторе смешения циркулирующим Мапролакта- щ мом при 345-368 К (5 .

Недостатком известного способа является то, что при 345-368 С паровая

0 фаза содержит некоторое количество капролактама, которое уносится с парами воды, отгоняемой из полимера, в вакуумный насос. При этом происходит не только безвозвратная потеря капролактама, но и загрязняется окружаоцая среда, например сточные воды. В настоящее время на ус9тановках для получения расплава поликапроамида с пониженным содержанием НМС. в сточные воды через пароэжекторные насосы попадает 0,2-13 капролактама от количества, подаваемого на полимеризацию. Бще большее количество капролактама теряется через вакуумные насосы при подаче в аппарат отгонки НМС инертного газа или пара.

Целью изобретения является сниже ние безвозвратных потерь капролак-. тама и уменьшение загрязнения окружающей среды при получении поликапроамида с пониженным содержанием НИС и, таким образом, улучшение технико-экономических характеристик процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения поликапроамида с пониженным содержа-.

50 нием HMC несконденсированные пары

НМС после конденсации в основном конденсаторе подвергают дополнительной конденсации с помощью конденсирующей жидкости, которая представляет собой капролактам с добавками регулятора

55 молекулярной массы в количестве

15-40 мас.Ф по отношению к капролактаму.

A также тем, что смесь капролактама и регулятора молекулярной массы дополнительно содержит термостабилизатор в количестве 1-30 мас.3 по отношению к капролактаму и воду в количестве 1-10 мас.3 по отношению к капролактаму.

Количество добавок обеспечивает снижение температуры кристаллиза- . ции капролактама до 263-333 K.

В качестве добавок могут быть использованы: бензойная кислота как регулятор молекулярной массы, 2,2(и-фениламинофенокси)-диэтиловый эфир (Н- I) как термостабилизатор и дистиллированная вода как активатор процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

В аппарате непрерывной полимериза" ции (АНП) полимеризуют капролактам с добавками регулятора молекулярной массы, термостабилизатора и ак" тиватора. Из АНП реакционную смесь непрерывно подают в аппарат отгонки мономера, где под вакуумом и при повышенной температуре из расплава полимера отгоняют HMC. Отгоняемые пары НМС через каталитический расщепитель олигомеров или минуя его попадают в основной конденсатор, а несконденсированные пары попадают во вторую ступень конденсации, где конденсируются с помощью конденсирующей жидкости.

Конденсирующая жидкость имеет температуру. кипения выше 373 К при остаточном давлении 266 Па и температуру кристаллизации в пределах

263-333 К, что позволяет применять ее в конденсаторах смешения при глубоком вакууме и температуре ниже 333 К . и,следовательно, значитель. о но уменьшить при этом унос НМС.

Другой особенностью предлагаемой конденсирующей жидкости является то, что входящие в нее компоненты используются в качестве добавок при получении поликапроамида. Это дает возможность в каждом отдельном случае подобрать такой состав конденсирующей жидкости, что возврат в технологический цикл сконденсированных

НМС вместе с добавками не приведет к нарушению технологического процесса, а позволит улучшить техникоэкономические показатели процесса за счет уменьшения безвозвратных потерь. капролактама.

5 9296

Пример 1. В АНП производительностью 11200 кг/сут непрерывно дозируют реакционную смесь, состоящую из капролактама, бензойной кисло ты и воды. Смесь полимеризуют при %

533 К до содержания НМС в.поликапроамиде 10 мас.c, . Из АНП расплав полимера поступает в аппарат отгонки мономера (РОМ), где при остаточном давлении 666,5 Па и температуре 543 К!0 иэ расплава отгоняют НМС в количестве 840 кг/сут до содержания их в по ликапроамиде 2,84. Отгоняемые НМС через каталитический расщепитель циклоолигомеров капролактама попа- 15 .дают в конденсатор смешения основной конденсации, где при 345 K циркулирующим капролактамом конденсируется 790 кг/сут. HMC. Сконденси.рованные НМС направляют либо обрат- 2в но в технологический цикл, либо на регенерацию.

Иэ основного конденсатора эа счет упругости паров 50,5 кг несконден,сированного капролактама поступает a дополнительный конденсатор смеше- . ния, где пары капролактама в количестве 38 кг/сут конденсируют при

323 К раствором бензойной кислоты в капролактаме. Концентрация бензойной кислоты в капролактаме - 20 мас.3 .

По мере конденсации паров капро- . лактама в циркулирующей конденсирую" щей жидкости концентрация бензойной кислоты уменьшается с 20 мас.3 о

Зэ до 19 мас.4 Иэ циркулирующей жидкости отбирают 46,91 кг/сут на приготовление реакционной смеси и возвращают в технологический цикл (иэ них

8»91 кг/сут бенэойной кислоты). Кон- 4 центрация бенэойной кислоты в реакционной смеси за счет возвращаемого конденсата составляет 0,08 мас.3.

После отбора части циркулирующей жидкости концентрацию бензойной кис- лоты в ней доводят до 20 мас.4.

Потери капролактама в воде пароэжекторного насоса составляют

12 кг/сут вместо 50, 5 кг/сут.

Пример 2. В АНП такой же

56 производительности, как в примере 1, получают поликапроамид. Из АНП расплав поликапроамида с содержанием НМС 10 вес А поступает в АОМ, где при 543 К, остаточном давлении

4,666"10 мПа и подаче перегретого пара в количестве 770 кг/сут из расплава отгоняют 996 кг/сут НМС. После расщепителя в основном конденсаторе

55 6 при 353 К конденсируется 777,6 кг/сут капролактама, 218, 4 кг/сут несконденсированных паров капролактама поступает на дополнительное конденсирование, где при 3084К раствором бензойной кислоты в капролактаме (концентрация 20 мас./) конденсируется

214,8 кг/сут капролактама.

Конденсирующая жидкость содержит

5 мас.3 воды. Концентрация бензойной кислоты в циркулирующей конденсирующей жидкости уменьшается с 20 до

15 мас.4.

Из циркулирующей жидкости отбирают 268,5 кг/сут на приготовление реакционной смеси.

3а счет возвращения в технологический цикл конденсата концентрация бензойной кислоты в реакционной смеси составляет 0,35 мас.ь.

Потери капролактама в воды пароэжекторного насоса составляют

3,6 кг/сут вместо 218,4 кг/сут.

Пример 3. Полимеризацию капролактама и отгонку НМС проводят как в примере 1.

На дополнительную конденсацию поступает 50 кг/сут капролактама 47, 2 кг/сут капролактама конденсирут ют 40 мас. Ф-ным раствором бензойной кис "

,лоты в капролактаме,который дополнител но содержит 3,2 мас.t воды. Концентрация бензойной кислоты в циркулирующей жидкости по мере конденсации паров капролактама уменьшается с

40 до 38,8 мас.3. Из циркулирующей жидкости 81,4 кг/сут направляют на приготовление реакционной смеси, при этом количество бензойной кислоты составляет 31,6 кг/сут, а воды -, 2,6 кг/сут.

Койцентрация бензойной кислоты в реакционной смеси составляет 0,283 ° . После отбора части конденсирующей жидкости добавляют 31,6 кг/сут бензойнои кислоты.

Безвозвратные потери капролактама составляют 2, & кг/сут вместо

50 кг/сут.

Пример 4. Получение поликапроамида и отгонку НМС осуществляют как в примере 1. На дополнительную конденсацию поступает. 50 кг/сут капролакта- .. иа. При 293 K конденсируется

46,5 кг/сут НМС. Конденсирующая жидкость представляет собой капролактам с добавкамя 30 мас.3 бенэой ной кислоты, 30 мас.Ф 2,2 (11-фенил929655

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 3409/32 Тираж 512 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аминофенокси) -диэтилового эфира и 3 мас.3 воды.

При конденсации концентрация бензойной кислоты и термостабилизатора уменьшается до 29,6 мас.3. Из конденсирующей жидкости 123 кг/сут направляют на приготовление реакционной смеси. За счет возврата концентрации бензойной кислоты и термостабилизатора в реакционной смеси 1о составляют 0,32 мас.3.

Потери капролактама и воды пароэжекторного насоса составляют

3,5 кг/сут вместо 50 кг/сут.

Пример 5. В АНП такой же производительности, как и в примере 1, получают поликапроамид. Из АНП расплав поликапроамида с содержанием НМС 10 вес.б поступает в АОМ, где при 543 К и остаточном давлении

10 Па и подаче перегретого пара в количестве 410 кг/сутки из расплава отгоняют 890 кг/сут НМС. После расщепителя в основном конденсаторе при 353 К конденсируется 815 кг/сут д капролактама. 75 кг/сут капролактама поступает на дополнительное конденсирование, где при 293 К раствором, состоящим из 58 мас.3 капролактама, 30 мас.3 бензойной кислоты, 2 мас.3 термостабилизатора и

10 мас.3 воды, конденсируется

67,2 кг/сут капролактама.

Таким образом, потери капролактама в воды пароэжекторного насоса составляют 7,8 кг/сут вместо 75 кг/сут.

Концентрация бензойной кислоты в конденсирующей жидкости уменьшается с 30 до 26,2 мас.3 а концентрация термостабилизатора уменьшается с 2 до 1,77 мас.3.

Из конденсирующей жидкости отбирают на приготовление реакционной смесь 99 5 кг/сут в том числе бензойЭ 7

45 ной кислоты 26,0 кг/сут и термостабилизатора 1,76 кг/сут.

Концентрация бензойной кислоты в реакционной смеси составляет

0,233,а термостабилизатора - 0,0156О;.

Использование изобретения позволит сократить удельные нормы расхода сырья капролактама в производстве поликапроамида на 0,2-24, исключить затраты на биочистку сточных вод от НМС, уменьшить загрязнение окружающей среды.

1. Способ получения поликапроамида гидролитической полимеризацией капролактама с последующими вакуумной демономеризацией поликапроамида и конденсацией паров низкомолекулярных соединений, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью снижения потерь капролактама и уменьшения загрязнения окружающей среды, после основной конденсации паров низкомолекулярных соединений проводят дополнительную конденсацию napoa при 292-232 К с помощью жидкой смеси капролактама с добавкой регулятора молекулярной массы в количестве 15-40 мас.3 по отношению к капролактаму.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что смесь капролак" тама и регулятора молекулярной массы дополнительно содержит термостабилизатор в количестве 1-30 мас.7. по отношению к капролактаму.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, смесь капролактама и регулятора молекулярной массы дополнительно содержит воду в количестве 1-10 мас. no отношению к капролактаму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство 4ССР

Г1 162001, кл. С 08 ф 20/12, опублик.

1967.

2. Выложенная заявка ФРГ h"2508077, кл ° С 08 G 69/16, 6публик. 1976.

3. Патент ГДР М 8797,кл.39с15, опублик. 1954.

4. Патент Японии У74-26956, кл. 26 (5) Е112.

5. Авторское свидетельство СССР

N 288223, кл. В 01 J 1/00, 1965 (прототип) .