李兵

摘要：在尼龍6生產過程中萃取是現有工藝必不可少的一部分，萃取過程由于單體含量高、低聚物等雜質多、脫水機高速分離、萃取溢流到高位罐位差高等因素造成萃取水產生大量泡沫，經常造成高位罐假液位，不利于連續(xù)生產，本文提供了一種可以有效減少的泡沫的方法。

關鍵詞：尼龍6、萃取、萃取水、泡沫、高位罐

一、背景介紹

尼龍6，即聚酰胺6，PA6，主要生產方法陰離子聚合法和水解聚合法。陰離子聚合法反應相對水解開環(huán)聚合速度快，工藝控制手段較少，且陰離子聚合反應對于原料己內酰胺的品質要求很高，尤其是含水率要求穩(wěn)定且在300ppm以下[1]。目前普遍工業(yè)上采用的方法是水解開環(huán)聚合法，該方法反應過程溫和易于控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產。

尼龍6的工業(yè)化生產工序一般包括：熔融工序（目前大部分已改為液體料直用）、添加劑調配工序、聚合工序、切粒工序、萃取工序、干燥工序、冷卻輸送工序、回收工序等。上述工序中關鍵工序為聚合工序，此時己內酰胺在有水存在的環(huán)境下進行開環(huán)反應形成氨基己酸，如下反應式（1）。

氨基己酸與氨基己酸進行加成反應，同時也伴隨著少量與己內酰胺進行加成反應如下反應式（2） 。

鏈增長階段主要是上階段生長的短鏈分子間通過縮聚形成長鏈分子。在此階段還會有少量的引發(fā)和加成反應進行，但以縮聚反應為主，如下式（3）：

鏈平衡階段主要是不同長度的分子鏈之間進行的酰胺交換反應，類似酯交換;由于不同長度的分子鏈上的酰胺鍵受到周圍端羧基和端氨基的誘導作用進行了酸解和氨解，進而造成了不同活性的分子鏈進行了平衡重組。如下式（4）：

值得注意的是在上述每個階段都會伴隨著己內酰胺的水解開環(huán)反應，由于水解開環(huán)反應不同于陰離子聚合反應，水解開環(huán)反應是可逆反應，己內酰胺直到最后反應終了仍有10%左右的己內酰胺存在，而正是由于這部分未反應的己內酰胺需要從物料內除去才有了萃取工序的存在。

二、工業(yè)生產萃取過程現狀

目前國內尼龍6聚合裝置萃取過程，大部分采用的是兩段萃取或者三段萃取，萃取劑是水，由于己內酰胺易溶于水，其溶解度為540g/100g水（25℃）[2]。大部分萃取高位槽結構是：罐體、籃式過濾器、溢流管、底部放凈管、頂部排氣管等。如下圖1 。運行過程中一般是由萃取塔溢流經過管道輸送至高位罐頂部徑向進水經過籃式過濾器，到達一定液位后補充進預萃取塔。此過程中經常發(fā)生由于單體含量高、低聚物等雜質多、脫水機高速分離、萃取溢流到高位罐位差高等因素造成萃取水產生大量泡沫，進而造成高位罐假液位，嚴重時會造成預萃取塔或者萃取塔缺水的情況，不利于連續(xù)生產，切片可萃取物含量不穩(wěn)定，最終影響下游加工。

三、高位罐改造后效果

在尼龍6 生產過程由于己內酰胺水溶液偏弱堿性，在流動過程中由于流速較快，加之萃取塔與預萃取高位罐落差較大，水流在快速流動和撞擊過程中會產生大量泡沫。該新型高位槽可以有效減少或者消除單體水流動、撞擊過程中產生的泡沫，所述的萃取高位槽，可以作為萃取塔高位槽也可以作為預萃取塔高位槽。單體水從切向流入高位槽（結構1），水流進入罐體后沿罐體內壁流動（結構6），在內筒壁和外筒壁（結構5）之間的圓環(huán)空間形成環(huán)形流動，在環(huán)形流動過程中水流會對泡沫形成一定的拉扯促使其破裂，當此圓環(huán)空間水滿后開始沿內筒壁開始溢流，內筒壁上沿溢流口處設置有鋸齒形結構（結構7），該結構可以使泡沫經過鋸齒狀結構溢流時泡沫的局部表面張力發(fā)生應力集中而破裂。同時在外筒壁設有冷卻水管（結構3），該冷卻水管的布置高度下至內筒壁下沿，上至單體水進水口下沿，可以根據具體降溫效果加以延長。在正常生產中，高位槽萃取水溫度約為85～92℃，單體水內部除含有己內酰胺外，還有少量的低聚物，如環(huán)狀二聚體、三聚體，它們可以作為尼龍6的有機成核劑，其隨水溫的升高溶解度逐漸增大，水溫低于70℃時環(huán)狀二聚體、三聚體會逐漸析出，析出的二聚體、三聚體會破壞泡沫表面應力平衡，使泡沫加速破裂。

該裝置分為外部筒體、切向進料口、底部出料口、泡沫破碎內筒、外部冷卻盤管、液位計。該裝置主要替代目前在尼龍6生產過程中的萃取高位罐。萃取補水進水或者萃取塔溢流水進水從該裝置側面沿內筒壁切向進入，該部分萃取水含有己內酰胺和低聚物單體，安裝位置不同進水濃度也不相同，濃度范圍在0.6～10%。單體水在外筒壁與內筒壁間形成環(huán)形流動，待內外筒壁的環(huán)形結構水滿后，單體水開始從內筒壁上沿溢流，內筒壁上沿設置有鋸齒狀結構，當帶有泡沫的單體水溢流時大量泡沫會在此處破碎。同時該裝置的進水口下沿與內筒壁下沿之間安裝有循環(huán)水冷卻盤管，由于單體水溫度在85～95℃，該溫度下的己內酰胺和低聚物相容性較好，而經過冷卻降溫后，溫度約70℃時低聚物開始析出為粒徑0.2～0.5mm的顆粒，該部分低聚物可以增加泡沫表面張力，進而造成泡沫破裂。原有的籃式過濾器可以改為外部獨立式籃式過濾器，如果產量較小用Y型過濾器也是可以的。罐體結構如圖2。

參考文獻：

[1]郭寶華，張增民，徐軍編著，聚酰胺合金與其應用[M]，機械工業(yè)出版社，2010.10

[2]福本 修編，聚酰胺樹脂手冊[M]，北京：中國石化出版社，1994.4