尼龙-66的连续聚合生产工艺流程课程设计

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1、高分子合成工艺设计说明书年产60万吨尼龙66连续聚合生产工艺设计院、部：材料与化学工程学院学生姓名：指导教师：职称专 业：高分子材料与工程班 级：完成时间：本文主要阐述了尼龙-66的国内外发展现状以及研究其连续聚合生产工艺 流程设计过程。设计尼龙-66连续聚合的工艺流程，选择正确的工艺条件和设备, 并进行合理的设备配置，以便按我们的要求进行生产。关键词：尼龙-66；连续聚合ABSTRACTThi sarticle expounded the development situation from domestic and overseas of nylon-66 and also studied

2、 it s process of continuous polymerization. In order to meet our request, we designed process of continuous polymerization of nylon66, chose suitable processing condition and device arrange the devices appropriately.Key words： nylon66； continuous polymerization1绪论11.2国外生产现状11.3国内生产现状21.3进出口情况32工艺流程和

3、方案的说明及论证52.1工艺路线的选择52.2工艺流程设计52.2.1尼龙66的生产原料及原料制备52.2.2尼龙66的生产工艺82.3工艺参数的选择92.3.1工艺关键点控制92.3.2工艺说明113物料衡算123.1年产量60万吨尼龙-66的物料衡算过程124热量衡算174.1尼龙66生产中的能耗分析174.2尼龙66生产设备的能量衡算174.2.1蒸发器174.2.2反应器194.2.3闪蒸器204.2.4聚合器225聚合釜及各设备选型245.1对设备的要求245.2溶解过程245.3预缩聚过程245.4闪蒸过程245.5后缩聚过程25参考文献26致谢28附 录29引言+生产能力数据+聚

4、合方法（连续缩聚+间歇缩聚）+主要（连续聚合） 尼龙66是最早研制成功的尼龙品种，于1939年由美国杜邦公司实现工业化生产， 是目前最主要的尼龙品种之一。尼龙66的耐热性、结晶度比尼龙6高,强度、吸 水性（吸水率比尼龙6小）等性能也比尼龙6优良，特别是耐热性和耐油性好。与 铸铁、铜、铝等金属材料相比，虽然刚性逊于金属，但强度则高于部分金属，因此 尼龙66可代替金属材料获得广泛的应用1.2国外生产现状目前，世界所需的尼龙材料中，以尼龙6和尼龙66为主，纤维中尼龙6和尼龙 66约占98%以上;工程塑料中，尼龙6和尼龙66约占90%,尼龙6和尼龙66的比 例约为60： 40。以尼龙66为代表的聚酰胺

5、产品是目前全球产量和市场消费量最 大的工程塑料产品，被广泛应用于轮胎、汽车、电子、电器产业。目前全球不到 10家的尼龙66生产企业占据了世界绝大部分的市场份额。这些企业包括美国英 威达公司、首诺公司、法国罗地亚公司、德国巴斯夫公司、日本旭化成公司、中 国中平能化集团等。其中,英威达公司的产量约占世界市场的1/3。2006年，世界 尼龙生产能力超过700万t/a，产量约为520万t，装置平均开工率为73%。亚洲 尼龙生产能力和消费量占世界总量的比例分别为45.3%和43.0%，是世界最大的 尼龙生产和消费地区，该地区尼龙年净进口量为10万t左右。北美地区尼龙供需 基本平衡，其中美国是世界最大的尼

6、龙生产国和消费国，其产量和消费量分别占 世界的27.5%和28.4%。西欧产量占世界的12.6%，但消费量则占世界的13.4%, 该地区年净进口量近6.5万t。其中尼龙66的比例将有所提高,与尼龙6之比将 达到45B55。表1是2007年世界尼龙纤维供需情况。其中，全世界尼龙66年产 量约为（200240）万t。表12007年世界尼龙纤维供需情况国家及地区生产万t/a产量万t/a年均增长率北美洲加拿大17.213.31.8墨西哥7.14.32.1美国111.794.3-0.5小计136111.9-0.2续表12007年世界尼龙纤维供需情况国家及地区生产万t/a产量万t/a年均增长率中南美洲12

7、.910.61.9西欧5645.1-0.6中东欧24.214.53.3非洲4.93.92.8中东159.62.7亚洲中国131.1100.54.1日本23.412.20.5韩国24.614.5-1.3台湾69.141-0.3其他46.125.22.1合计543.33891.51.3国内生产现状我国尼龙66的生产始于20世纪60年代中期。1965年辽阳石油化纤公司引 进法国罗纳#普朗克公司的尼龙生产技术，建设了 1套年产能力4.6万t的生产装 置（其中尼龙66约为1.2万t/a）。经过多年的建设，目前国内尼龙66生产能力 达到20.1万t/a。尼龙66国内生产情况见表2。公司生产万t/a中平能化

8、集团14.7Invisata尼龙公司1.1辽宁石化公司1.2中达化学纤维公司1.2厦门东纶公司0.5营龙化学纤维公司1.4合计20.12010年,预计国内尼龙生产能力将达130万t/a以上，产品中尼龙6仍占主 要地位，尼龙66的生产能力届时将达到30万t/a左右，按开工率80%计,产量将 达到24万t左右。预计2010年，各类尼龙总需求量将达（170180）万t,国内仍 需进口产品来满足下游的需求,届时我国尼龙66需求约为（4045）万t,其中帘子 布的需求将有所增加。1.3进出口情况尼龙66产品众多，进出口都比较活跃，出口量略大于进口量。近年来，国内尼 龙66的进口量逐年增长,2005年进口

9、量约为10万t,2006年则达到16.77万 t,2007年为20.55万t。表3是2009年国内尼龙66产品进出口情况。表32009年国内尼龙66产品进口情况产品名称进口/t出口/t高强力纱783825366弹力丝（不超过50特）22792069弹力丝（超过50特）886198纱线（不超过50转）11303677单丝（超过50转）12636纱线（多股纱线）14554209小计2502132525帘子线45979052PA66 盐1500144042002到2007年，国内70%以上的尼龙66市场份额都被国外公司所占据，国内4家 生产尼龙66的主要企业的平均开工率不足40%。从2006年起，尼

10、龙66的主要生 产原料己二胺、己二酸的价格双双暴涨，但国内尼龙66的价格却没有相应上涨, 反而出现了销售量增加、销售价格下降的奇怪行情走势。因此，有关部门认定, 存在国外聚酰胺巨头在中国倾销的现象。并于2008年开展了反倾销工作，2009 年6月26日，商务部对该案作出了反倾销初裁。反倾销初裁为国内企业争回了利 益。目前，国外尼龙66巨头在中国的倾销行为已有所收敛，出口到中国的产品报 价也有所回升。在此带动下，国产尼龙66的价格也有了 20%左右的回升。目前, 国内5条采用连续聚合装置的尼龙66生产线已经在满负荷运行，一家企业停产近 半年的间歇聚合生产装置也重新开车。国内尼龙66的产销量也创出

11、新高。这预 示着尼龙66树脂将会迅猛增长。尼龙66聚合反应有2种工艺，分别为连续聚合 工艺和间歇式聚合工艺。这2种工艺原理相同，均为己二胺和己二酸缩聚得到尼 龙66高聚物。其不同主要在于工艺流程及产品应用范围。2工艺流程和方案的说明及论证2.1工艺路线的选择国内生产尼龙66主要有两种不同的工艺技术：连续缩聚生产技术；间歇缩 聚生产技术。本次课程设计主要阐述尼龙-66的连续聚合生产工艺。2.2工艺流程设计2.2.1尼龙66的生产原料及原料制备原料性能参数及制备(1) 己二酸的理化性质外观白色结晶体气味有骨头烧焦的气味分子式C6H1004分子量146.14熔点153 C沸点332.7C密度1.36

12、0闪点209.85 C燃点(开杯)231.85 C熔融黏度4.54mPa s(160C)溶解性微溶于水，易溶于酒精、乙醚等大多数有机溶剂。己二酸在水中的溶解度 随温度变化较大，当溶液温度由28C升至78C时，其溶解度可增大20倍。15C 时溶解度为1.44g/100mL ； 25 C时溶解度为2.3g/100mL ； 100 C时溶解度为 160g/100mL。己二酸为白色单斜晶体，无色无嗅、微酸性，易溶于甲醇、乙醇，可溶于水 和丙酮中，而微溶于环已烷和苯中，能升华。己二酸的合成主要有苯酚法、环己 烷法和丙烯睛二聚发等。苯酚法是以苯酚为原料，用雷尼镍作催化剂，在140C150C和23兆帕压 力

13、下，加氢生成环己醇；再用60%65%硝酸在铜或钒催化剂存在下，在5560C 氧化成己二酸。环己烷法是以环己烷为原料，在环烷酸钻或硼酸催化剂存在下，通入空气加 压液相氧化，生成环已酮和环已醇的混合物，再用60%硝酸在4560C氧化成己 二酸。丙烯腈法是以丙烯腈为原料，用电化学还原或化学还原的方法二聚生成己二 腈，再在稀硫酸水溶液中加热水解得己二酸。(2)己二胺的物化性质白色片状结晶体，有氨臭，可燃分子量116.21熔点4142 C沸点204205 C相对密度0.883(30/4 C)粘度(50C) 1.46kPa s折射率 nD(40 C ) 1.4498闪点81C微溶于水(0C,100ml水中

14、溶解2.0g； 30C，100ml水中溶解0.85g)难溶于乙醇、乙醚和苯在空气中易吸收水分和二氧化碳己二胺又称六亚甲基二胺，1，6-己二胺(简称己二胺)，是合成尼龙66的主 要中间体之一。己二胺为具有臭味的无色叶片状晶体，己二胺溶于水、醇和芳烃 类溶剂，难溶于脂肪烃类。目前工业上生产乙二胺的方法主要是己二腈加氢制备 的。(3) 尼龙-66盐的简介尼龙-66盐是己二酸己二胺盐的俗称，分子式：C12H2604N2,分子量262.35, 结构式：+H3N(CH2)6NH3+ -00C(CH2)4C00-。尼龙-66盐是无臭、无腐蚀、略 带氨味的白色或微黄色宝石状单斜晶系结晶。室温下，干燥或溶液中的尼龙-66 盐比较稳定，但温度高于200C时，会发生聚合反应。(4) 尼龙-66盐的主要物理性质熔点，C 193197生成热，J/kg K 3.169X10折射率，nD(30C) 1.4291.583(50%水溶液)水中溶解率，g/ml，50C 54.00升华温度，C 78密度，g/cm3 1.201尼龙-66盐在水中的溶解度很大(见表01-69)。且随着温度上升而增大，其 溶解度cs与温度的关系可描述为：cs =-376.3286+1.9224T-0.001149T2