专利名称：尼龙6的生产方法
背景技术：
发明领域本发明涉及尼龙6的生产方法，其中含有主要部分的己内酰胺和/或尼龙6预聚物和次要部分的6-氨基己腈的原料物流被直接引导至多阶段反应蒸馏塔中，在塔中与逆向流动的蒸汽物流反应。
相关
背景技术：
尼龙-6通过使用己内酰胺作为起始原料来进行商业生产。该工艺典型地包括将己内酰胺在VK管中在大气压力下加热12到24小时。这一工艺生产出在产物中含有7-10％己内酰胺的尼龙-6产物。剩余己内酰胺通过使用8到12小时水溶液萃取工艺来萃取。萃取的产物然后干燥8到12小时，生产出含有0.2到0.3％己内酰胺的干燥产物。尽管该工艺在商业上获得成功，但是尼龙-6产物的提纯为该工艺增加了相当大的开支。
美国专利2,245,129公开了通过两步骤工艺生产聚酰胺的方法，它首先让氨基腈化合物与水在密闭容器中反应以生产低分子量聚酰胺产物。在第二步骤中，为了除去氨和多余水而利用排风管加热该产物将会提高聚合物的分子量。这一工艺的缺点是长的反应时间和达到所需的分子量的困难。
美国专利6,069,228公开了通过使用管道式反应器将6-氨基己腈转化成尼龙-6的方法。管道工艺的一个缺点是，它需要长的停留时间，而这导致产物降解。
美国专利6,201,096公开了通过ω-氨基腈与水在被蒸汽吹洗过的立式多级反应器中的反应来生产聚酰胺的方法。例如，这一工艺能够将6-氨基己腈转化成尼龙-6。大量的腈端基的完全水解需要2到4小时的停留时间。
美国专利2,357,484公开了用于6-氨基己腈中的腈基的高转化率和快速水解以生产己内酰胺的催化汽相过程。因为保留在己内酰胺产物中的残留6-氨基己腈，它必须在用于普通聚合中之前被提纯。
所以希望有一种将6-氨基己腈转化成尼龙-6的方法，它不需要长的液体停留时间(能够导致产物降解)和不需要附加的提纯步骤。
发明概述本发明是尼龙6的生产方法，它包括a)(1)让蒸汽或液体水和6-氨基己腈在脱水催化剂存在下接触，以生产包括主要部分的己内酰胺和次要部分的6-氨基己腈的第一原料物流，或(2)让6-氨基己腈和水在升高的温度下和高于大气压的压力下接触以生产第二种原料物流，后者包括主要部分的具有超过约40克当量的未处理的腈端基每百万克的尼龙6预聚物的一种尼龙6预聚物，和次要部分的6-氨基己腈；b)提供具有顶部和底部的，和具有多个上阶段和多个下阶段的立式逆流多级反应器，该反应器装有内部穿孔隔板装置以建立多个阶段和进行该第一和/或第二种原料物流与逆向流动的蒸汽物流的接触；c)在反应器的顶部中或在顶部附近将该第一和第二原料物流中的至少一种直接引入到反应器中；d)在该反应器的底部附近的至少一个引入点将蒸汽引入反应器中；e)将反应器内的压力维持在50至800psig(0.34至5.52MPa)之间和将反应器的顶部的温度维持在190至250℃之间和将反应器的底部的温度维持在260至290℃之间；f)在反应器的顶部抽出含有蒸汽的塔顶物流；和g)从反应器的底部回收产品物流，该产品物流包括具有低于约20克当量的未反应腈端基每百万克尼龙6的尼龙6聚合物。
通过直接向立式多阶段反应蒸馏塔中引入反应阶段的产物，该反应步骤生产出主要含有己内酰胺的原料(第一实施方案)，从而可以提供一种方法，它不需要增加费用的中间产物提纯步骤。
通过直接向立式多阶段反应蒸馏塔中引入反应阶段的产物，该反应步骤生产出主要含有尼龙6预聚物的原料(第二实施方案)，从而可以提供一种方法，它不需要能够导致降解反应的过分长的液体停留时间。
附图简述
图1是用于进行本发明的连续聚合工艺的立式多级反应器的一个实施方案的示意性截面侧视图。
图2是通过直线II-II观察的图1的立式多级反应器的剖视图。
图3是立式多级反应器的示意性截面侧视图，说明了独立加热元件29-37在各反应器阶段的存在和部分冷凝器在塔的顶部的存在。
图4是立式多级反应器的示意性截面侧视图，说明了通过将氮气40供入反应塔中减少聚合物产物的水分含量的方法。
图5用图示说明了制造含有6-氨基己腈的原料的预反应器，和处理离开多级反应塔的产物的一种优选方法，从而从液体产物物流中分离蒸汽44。
图6是含有圆形的中心下导管的反应器阶段的示意性截面侧视图，该管具有在底部的双圆锥形附件以使气泡转向。
图7是包含以三角形图案排列的多个下导管的反应器阶段的示意性截面侧视图，其中各个下导管是以一定角度用扩展的椭圆形板截切以使气泡转向。
图8是通过直线VIII-VIII观察的在图6的立式反应器阶段的顶部上堆叠的图7的立式反应器阶段的截面图。
发明详述本发明的工艺是，首先通过(1)或(2)形成原料物流，然后让原料物流中的一种或两种与逆向流动的蒸汽流在立式、多阶段、反应性蒸馏塔反应器中反应，来制备尼龙6的连续工艺。该术语“立式”表示该反应器在坐落之后应使得重力将引起原料物流在塔内按照一般向下的方向流动。在原料物流中的6-ACN将通过与溶解的水反应而水解，该水是由在反应器中与原料物流的流动方向逆流地流动的蒸汽来供应和补充。
饱和蒸汽，含有少量水的蒸汽，或过热蒸汽，处于的温度最多至达到了大约在蒸汽输入点处液体在该反应器内的温度，被连续地输入到塔式反应器的一个或多个较低阶段。
含有次要部分的6-ACN(“次要部分”表示在大约0.4至大约20wt％之间，相对于在原料物流中全部有机材料的重量)和主要部分的在己内酰胺或尼龙6预聚物当中的至少一种(“主要部分”表示高于在原料物流中全部有机材料的大约50wt％)的原料在多级塔式反应器的顶部附近连续地输入。该原料可包括经过反应形成聚酰胺的其它物质和任选水或蒸汽。
原料在一定温度下被提供给该塔，该温度最主要地有利于建立和维持在塔中所需温度。该原料温度一般应该是在为了保持原料基本上处于熔融状态(即它能够被泵送)所需要的温度与塔内进口处该液体的温度之间。
该原料能够包括催化剂。含氧的磷化合物如公开在Curatolo等人美国专利4,568,736中的那些是优选的。例如，能够使用亚磷酸，烷基-和芳基取代的膦酸、次磷酸、磷酸及它们的混合物，等等。在反应过程中水解成氧化亚磷酸或盐的任何磷化合物也能够使用。含氧的磷催化剂典型地是以相对于原料中全部有机材料的0.05到0.3，优选0.1到0.2的重量百分率来添加。优选的催化剂包括磷酸，亚磷酸，苯基次膦酸，和2-(2＇-吡啶基)乙基膦酸。
原料应该在塔内的温度、压力和液体组成的诸多条件下在塔式反应器的上面的三分之二内完全或基本上可溶于液体中，并且在反应器的底部三分之一处中的诸多条件下是完全可溶的。
该原料能够含有其它形成聚酰胺单体和低聚物，它们将参与反应而形成聚酰胺。此类单体是具有形成酰胺能力的那些，如内酰胺，氨基烷基酰胺类和氨基酸类。实例是6-氨基己酰胺和6-氨基己酸。另一类的单体包括必须与其它单体一起添加以形成酰胺键的那些。此类单体是二酸，二胺，二酰胺和二腈类。实例是己二酸，六亚甲基二胺，己二酰二胺，和己二腈。这些其它组分能够作为液体或作为固体在用原料制成淤浆后来添加。全部的组分应该在塔内的温度、压力和液体组成的诸多条件下在塔式反应器中完全或基本上可溶，并且在反应器的底部三分之一处中的诸多条件下是完全可溶的。
在一个实施方案中，该原料物流是6-氨基己腈的催化水解的反应产物。对于在液相和气相中两种情况，已经描述了许多6-氨基己腈催化转化成己内酰胺的工艺。例如，美国专利5,739,324描述了通过6-氨基己腈与水在140到320℃下在液相中在非均相催化剂如二氧化钛，氧化锆，二氧化铈或氧化铝存在下反应来制备己内酰胺的方法。本发明的产物主要是己内酰胺，具有10％到低于1％6-氨基己腈，在大多数情况下低于5％6-氨基己腈。US2,357,484描述了氨基己腈与水在蒸气相中在脱水催化剂上方反应，以最高达99.9％的转化率生产己内酰胺。反应的温度和压力经过选择以保持反应物和产物在蒸气相中。典型的条件是一个大气压力和约300℃或更高的温度。用于催化反应的合适材料是具有脱水性能的固体。此类催化剂的实例包括金属氧化物如氧化铝，氧化钍，二氧化铈，氧化锆，二氧化钛，三氧化二铬，蓝氧化钨，氧化铍，二氧化铀，氧化钒，氧化镁，蓝色氧化钼，氧化亚铁等等；某些非金属氧化物如二氧化硅，氧化硼等等；盐如铝、钍、铈、锆和镁的硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐；和酸性物质，如磷酸和杂多酸，例如，硅钨酸，磷钼酸和硼磷酸。
在该第一实施方案中生产的原料将直接加入到立式多阶段反应蒸馏塔反应器中。该术语“直接”表示主要为己内酰胺的原料物流没有提纯来除去残留6-氨基己腈。
在另一个实施方案中，该原料物流是6-氨基己腈与水，在其中产物含有主要部分的尼龙6预聚物和次要部分的6-氨基己腈的条件下，进行反应的产物。该术语“尼龙6预聚物”表示具有小于或等于大约2000的数均分子量的尼龙6。US6,194,538描述了一种方法，其中6-氨基己腈与水在250到350℃的温度和4到30MPa的压力下反应以生产尼龙6预聚物。这一产物的特征在于腈转化率不少于95mol％，更优选在97至99mol％之间。
在该第二实施方案中生产的原料将直接加入到立式多阶段反应蒸馏塔反应器中。在这里，该术语“直接”表示主要为尼龙6预聚物的物流没有经历其它反应步骤来减少6-氨基己腈的量。
如果在各阶段中液相的停留时间增加，以便为原料组分的腈基的水解提供足够的时间，则标准多阶段反应蒸馏塔适合用于本发明的工艺中。在反应器中所需要的液体停留时间预计在大约0.5小时至2小时之间以实现合适的腈水解。
该塔式反应器应该装有内部构件，例如但不限于，多孔板和搅拌器，以引起逆流方向流动的蒸汽与原料物流的高效阶段性接触以确保腈基的基本上完全的水解以及由化学反应产生的氨的除去。
现在参见图1，适合用于本发明中的多阶段塔式反应器100的内部通过在各阶段之间使用穿孔隔板装置12-21被分成离散的阶段1-11。参见图2，该隔板能够包括小穿孔22，该穿孔允许蒸气从一个阶段向上流到另一阶段，并包括至少一个较大的下水管23，该管引导从各阶段进入在底下的阶段中的液相中和进入在液相的表面之下，使得液体从一个阶段向下流到另一阶段。阶段的数目经过选择，以实现每单位液体体积的质量传递和化学反应的高速率。五到十五个阶段是典型的。
再次参见图1，原料24在多级塔式反应器100的顶部或顶部附近被连续地加入，蒸汽25连续地加入到反应器的一个或多个最下阶段的各个阶段中。该蒸汽能够是饱和蒸汽，含有少量水的蒸汽，或过热蒸汽，其中过热蒸汽是优选的，以便最大程度地减少该反应器内的加热需求。蒸汽和氨蒸气作为蒸气物流26在塔的顶部被除去。尼龙6产物27连续地从底部阶段11中除去。该塔优选包括将作为蒸气或作为夹带液离开塔的顶部的任何6-ACN和/或己内酰胺分离并返回到塔中的设备。一种此类设备是在塔的顶部的部分冷凝器46，如图3中所示。通过调控进入部分冷凝器的入口端47中和从部分冷凝器的冷却端48流出的冷却流体的流速和温度，该冷凝器46被维持在一定温度，该温度足以将大部分的6-ACN和/或己内酰胺冷凝和返回到塔中，同时除去在蒸气物流26中的蒸汽和氨。另外，一个或多个阶段能够在原料阶段之上加至塔式反应器之上，并能够在这些阶段的最高阶段之上提供部分冷凝器以提供回流液体。
在塔中的温度应该维持高至足以使得反应混合物没有冻结。在塔的最上阶段1中的温度被维持在比底部阶段11的温度更低的温度下。顶部温度被维持在足够高的温度下以实现在6-ACN和/或尼龙6预聚物上腈基的水解的良好速率，但应该低至足以避免6-ACN和/或己内酰胺的过度挥发。还有可能使用上阶段温度和部分冷凝器的组合，最大程度地减少这两种反应物的流出。底部阶段11的温度应该调节高至以获得足够的聚合速率，但不至于高到引起降解。例如，当胺端基彼此缩合时能够形成仲胺。仲胺是不希望有的，因为它们在尼龙6聚合物中产生分支点，这能够导致损失所需使用性能。形成仲胺的潜力遍布整个塔；因此，重要的是在各阶段中的平均温度不超过某值，高于该值后仲胺的形成变得有害于产品。对反应器的底部三分之二取平均值，该温度是大约265℃。因为水解反应是放热的，该塔任选在全部或所选择的阶段中装有用于水注射的设备，以进行温度控制。
当使用催化剂时，该最上阶段优选被维持在大约190℃至220℃之间，当不使用催化剂时，在230℃至250℃之间。底部阶段优选维持在260至290℃之间。全部或大多数的阶段优选装有用于温度的独立控制的设备。这一控制通过使热的流动液体传热介质流经夹套、盘管或其它热传递设备29-37(它们能够同时用于加热和冷却)来最佳地实现，如图3中所示。
该塔在升高的压力下操作，在有催化剂的情况下优选在50psig(0.34MPa)以上，更优选100-300psig(0.69-2.07MPa)，在没有催化剂的情况下在400-800psig(2.76-5.52MPa)之间，以实现6-ACN和尼龙6预聚物的腈端基的基本上完全的水解。基本上完全的水解是获得优质的尼龙6聚合物所需要的。尼龙6产品应该优选含有低于约20克当量的未水解的腈端基每百万克聚合物，为的是聚合物能够进一步处理以提高它的分子量到为特殊最终应用所需要的最高平均分子量。压力能够利用压力控制阀39来控制，后者的开孔连续地调节以便响应该容器中所测量的压力来改变蒸气物流26的流出。在反应器中温度和水的浓度，胺官能团和催化剂这些条件下，腈端基，与胺官能团一起，基本上转化成酰胺键，有水的消耗和氨的释放。从反应器中除去蒸气物流26中的氨。
预计本发明的诸多优点之一是，蒸汽连续地从反应器的下面部分中冲洗出氨，向上穿过较高部分和作为蒸气物流26的一部分从该顶部出口引出。在塔式反应器的较低部分中氨的浓度由于两个理由而应该最大程度地降低。首先，氨能够与酰胺键反应和断裂酰胺键，因此限制了尼龙6聚合物分子量的增长。其次，在蒸气相中的氨将降低在蒸气相中蒸汽的分压和因此降低水的浓度，这些能够降低腈水解的速率。这两种影响在反应器的较低部分中会尤其有害，其中酰胺键是最高的，和其中腈水解的速率早已是缓慢的，因为较少的腈端基保留下来。
在塔的各个上阶段中，反应混合物的粘度应该低至足以使得由于穿孔隔板12-21的适当设计，来自蒸汽和氨蒸气的气泡引起反应混合物中的高效混合。在塔的底部，其中粘度是最高的，混合器28优选用于最下阶段的一个或多个阶段中。在图1中所示的反应器中，在底部两个阶段中提供机械搅拌。
优选，为了最大程度地减少在这些阶段之间的液体旁通，在各阶段中的混合可利用盘管的适当排列来协助气体诱导的混合，或利用在较低的阶段处的机械搅拌来诱导，在较低的阶段处，由于高粘度气体混合不充分。液体旁通会降低所需的反应效率，导致为了在给定的流速下实现同样的转化率而需要较大尺寸的塔式反应器。液体旁通还可能引起提高的副反应与优选反应的比率，导致尼龙6聚合物质量问题。各阶段的高度与直径比优选是在0.5到1.2之间以实现合适的混合效率。
在塔式反应器内各个阶段之间的轴向混合(由大的气泡诱导的液体回流穿过下导管的作用所引起，该气泡进入下导管或在气泡接近下导管时强迫液体进入下导管)将降低在塔式反应器中的总的腈转化效率。这将导致为了在给定的流速下实现同样的转化率而需要较大尺寸的反应器。它可以引起提高的副反应与优选反应的比率，导致质量问题。下导管的下列优选的排列能够用于这一多阶段塔式反应器。
现在参见图6，该圆形的中心下导管50优选在底部具有双圆锥形附件51，以使从下导管跑出的气泡52转向和防止气泡进入下导管，以及使离开下导管的液体转向。在附件51和下导管50的底部之间的缝隙对于最大程度地减少由压力场所诱导的在下导管中的液体回流是重要的，该压力场由在下导管出口附近穿行的气泡所产生。调节该缝隙以使得由液体流产生的压降在0.5到1.0英寸的液体之间。
另一个优选的排列包括以三角形图案排列的多个下导管55，如在图7中所示。这些下导管52的底部以30-60度的角度截切，并且各下导管提供了焊接的、扩展的椭圆形板56以使气泡转向。让液体穿过被扩展的板和压力散逸附件所保护的矩形狭缝流出。狭缝尺寸经过安排可产生在0.5英寸至1.0英寸液体之间的压降，以最大程度地减少回流。下导管55相对于彼此的优选排列示于图8中，以获得在一个阶段中的最高混合效率。
优选地，这些反应器阶段作为溢流塔板来构型设计，以促进搅拌轴穿过下导管，这样液体仍然能够穿过下导管而从一个阶段到达下一个更低的阶段。典型地，机械搅拌是在反应器的底部两个或三个阶段中所需要的，以便最大程度地减少液体旁通。在这些阶段中，由气体流通(由在图6中的流向箭头标识)诱导的混合不足以在遇到的较高粘度下达到合适的混合。溢流堰板能够在使用搅拌的那些较低阶段以上的阶段中使用。然而，溢流塔板是优选的，因为它们使得可以测量在最上阶段中的液面，和该液面能够考虑来控制原料进入塔中的流速。
从塔的底部排出的尼龙6产物27预计具有在大约3,000至8,000之间的数均分子量和在大约6至16之间的相对粘度(RV)。该产物应该含有一定含量的溶解水，该含量或多或少与塔式反应器的压力成比例。在典型的操作压力下，该水足以破坏大多数的造粒方法。因此，在塔式反应器之后应该提供了一种装置来降低含有尼龙6的产物的压力，通过挥发减少水分含量。在图5中示出的优选方法是让产物穿过管41，该管(1)的尺寸上能够导致利用流动摩擦阻力引起压力的大部分的降低，并且(2)进行加热以补偿蒸发热。在管之前通常有阀门或泵42以控制流速。在管的末端是容器43或管的较宽区段，其尺寸允许蒸气44和液体45的几乎完全的分离。这一分离是在足够低的压力下进行，从而至少将水含量降低至尼龙6聚合物能够造粒的程度。这一压力可以高于大气压。更典型地，该分离器在大气压力下或在真空下操作。该分离器43被加热以维持聚合物在熔融状态下和达到最适温度，典型地在大约270℃至285℃之间，以实现溶解水分的进一步除去但不引起聚合物的过度降解。分离器43优选加以搅拌以进一步增加溶解水分的除去，和提供共混作用。该蒸气44，它含有低分子量环状低聚物和蒸汽，能够再循环。尼龙6聚合物能够在分离器中保留以提高聚合物的粘度到适合于所需最终应用的值，例如对于衣服纤维和铸塑应用为大约50，对于地毯纤维为大约60-70，和对于工业用纤维为大约70和更高。在真空下操作该分离器将进一步提高尼龙6产物的分子量。从分离器中排出的尼龙6产物45能够使用现有技术中已知的方法如线条铸塑来造粒。如果需要更高的相对粘度(RV)，造粒的尼龙6产物能够使用现有技术中已知的方法，通过在流动的惰性气氛如氮气中或在过热蒸汽中加热该粒料来进行固相聚合。
降低聚合物的水分含量的另一种方法，其目的在于使之可造粒，是在蒸汽注射的最底下的位置之下的一个或多个位置将氮气40供应到塔式反应器中，如图4中所示。
实施例下列非限制性实施例是为了更完全地说明本发明的各个方面和特征而给出。这些实施例是为了举例说明但没有限制意义。
试验方法在实施例中描述的尼龙6通过在John Wiley & Sons，Inc.于1973年出版的“Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis”的17卷的293和294页上描述的方法，来分析胺和酸端基。腈端基将通过在2240-2245cm-1范围内的红外线吸收来测量。
聚酰胺样品的相对粘度(RV)将作为在90wt％甲酸和10wt％水的溶液中的8.4wt％聚合物溶液在25℃下的粘度与在同一装置中于25℃测量的甲酸-水溶液的粘度的比率来测量。
下列实施例通过使用该工艺的数学模型来产生，它包括必要的质量和能量平衡，连同反应动力学和平衡，质量传递和塔盘水力学。
实施例1含有主要部分的尼龙6预聚物和次要部分的6-氨基己腈的原料可通过混合水和6-氨基己腈和然后让它们在管道式反应器中在高温和高压的条件下反应来制备。400psig和270摄氏度将是合适的。该停留时间经过选择，以使得大部分的6-氨基己腈将转化成尼龙6预聚物，但是一些6-氨基己腈将保留。这一原料将直接加入到逆流塔式反应器。
具有4个阶段的逆流塔通过使用数学模型和该原料来模拟。含有尼龙6预聚物，己内酰胺(9.7wt％)和水(4.60wt％)的混合物将以44.961b/hr的速率被加入到塔中。预聚物含有38克当量的腈端基每百万克的预聚物，191克当量的酸端基每百万克的预聚物，725克当量的伯酰胺端基每百万克的预聚物以及954克当量的胺端基每百万克的预聚物。该混合物连续地被加入到保持于250℃下的反应器的最上阶段中。在反应器的该底部阶段中以32lb/hr的速率注入过热蒸汽。塔压力将控制在250psig(1.72MPa)和塔温度在底部阶段中提高到265℃。从顶部开始的第二阶段的温度保持在255℃和从顶部开始的第三个阶段将保持在260℃。该液体滞留时间将在25和30分钟每阶段之间变化，并且在塔中总的液体滞留时间将是1.75小时。
蒸气预计离开最上阶段，以31lb/hr的速率进入部分冷凝器中。该蒸气预计含有2.04wt％的氨，0.001wt％的6-氨基己腈和97.5wt％的蒸汽。该数学模型预计在反应器的底部以46lb/hr的速率产生尼龙6产物物流。该产物物流将含有5.4wt％水。模型预计端基是如下17克当量的腈端基每百万克的聚合物，292克当量的酸端基每百万克的聚合物，4克当量的伯酰胺端基每百万克的聚合物以及313克当量的胺端基每百万克的聚合物。产物的RV预计是6.00。
实施例2含有主要部分的己内酰胺和次要部分的6-氨基己腈的原料可通过混合水和6-氨基己腈和然后让它们在该蒸气相中在合适的脱水催化剂之上反应来制备。1大气压力和300摄氏度将是合适的反应器条件。这一反应阶段的产物将含有主要量的己内酰胺和少量的6-氨基己腈。无需提纯己内酰胺来除去残留6-氨基己腈，这一原料能够直接加入到逆流塔式反应器中。
具有5个阶段的逆流塔通过使用数学模型和来自上述反应器的原料来模拟。含有己内酰胺(89.6wt％)，6-氨基己腈(0.4wt％)和水(10wt％)的混合物将以40lb/hr的速率被加入到塔中。该原料含有40克当量的腈端基每百万克的原料。该混合物连续地被加入到保持于240℃下的反应器的最上阶段中。在反应器的该底部阶段中以31lb/hr的总速率注入过热蒸汽。塔压力将控制在250psia(1.72MPa)和塔温度在底部阶段中提高到260℃。从顶部开始的第二阶段的温度保持在245℃，从顶部开始的第三个阶段将保持在250℃和从顶部开始的第四阶段将保持在255℃。该液体滞留时间将在29至34分钟每阶段之间变化，并且在塔中总的液体滞留时间将是2.55小时。
蒸气预计离开最上阶段，以34lb/hr的速率进入部分冷凝器中。该蒸气预计含有0.08wt％的氨，0.002wt％的6-氨基己腈和99.4wt％的蒸汽。该数学模型预计在反应器的底部以38lb/hr的速率产生尼龙6产品。该尼龙6产物物流预测含有5.77wt％的水和8.11wt％的己内酰胺。模型预计端基是如下17克当量的腈端基每百万克的聚合物，272克当量的酸端基每百万克的聚合物，2克当量的伯酰胺端基每百万克的聚合物以及291克当量的胺端基每百万克的聚合物。产物的RV预计是6.4。
权利要求
1.一种尼龙6的生产方法，它包括a)(1)让蒸汽或水和6-氨基己腈在脱水催化剂存在下接触，以生产包括主要部分的己内酰胺和次要部分的6-氨基己腈的第一原料物流，或(2)让6-氨基己腈和水在升高的温度下和高于大气压的压力下接触以生产第二种原料物流，后者包括主要部分的具有超过约40克当量的未处理的腈端基每百万克的尼龙6预聚物的一种尼龙6预聚物，和次要部分的6-氨基己腈；b)提供具有顶部和底部的，和具有多个上阶段和多个下阶段的立式逆流多级反应器，该反应器装有内部穿孔隔板装置以建立多个阶段和进行该第一和/或第二种原料物流与逆向流动的蒸汽物流的接触；c)在反应器的顶部中或在顶部附近将该第一和第二原料物流中的至少一种直接引入到反应器中；d)在该反应器的底部附近的至少一个引入点将蒸汽引入反应器中；e)将反应器内的压力维持在50至800psig(0.34至5.52MPa)之间，将反应器的顶部的温度维持在190至250℃之间，将反应器的底部的温度维持在260至290℃之间；f)在反应器的顶部抽出含有蒸汽的塔顶物流；和g)从反应器的底部回收产品物流，该产品物流含有具有低于约20克当量的未反应腈端基每百万克尼龙6的尼龙6聚合物。
2.权利要求1的方法，其中脱水催化剂选自(a)金属氧化物类，选自氧化铝，氧化钍，二氧化铈，氧化锆，二氧化钛，三氧化二铬，蓝氧化钨，氧化铍，二氧化铀，氧化钒，氧化镁，蓝色氧化钼，氧化亚铁；(b)硅或硼的氧化物；(c)铝、钍、铈、锆的硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐；和(d)酸类，选自镁、磷酸、硅钨酸、磷钼酸和硼磷酸。
3.权利要求1的方法，其中反应器在400到800psig(2.76-5.52MPa)的压力下操作，反应器的顶部的温度是230-250℃。
4.权利要求1的方法，其中第二原料物流另外含有含氧的磷化合物，该反应器在100-300psig(0.69-2.07MPa)的压力下操作，反应器项部的温度是190-220℃。
5.权利要求4的方法，其中该含氧的磷化合物是选自亚磷酸，烷基-和芳基取代的膦酸、次磷酸、磷酸，和烷基-和芳基次膦酸的至少一种化合物。
6.权利要求5的方法，其中含氧的磷化合物以相对于在第二原料物流中的全部有机材料的0.05-0.3wt％的量存在。
7.权利要求6的方法，其中含氧的磷化合物选自磷酸，亚磷酸，苯基次膦酸，和2-(2′-吡啶基)乙基膦酸。
8.权利要求7的方法，其中含氧的磷化合物以相对于在第二原料物流中的全部有机材料的0.1-0.2wt％的量存在。
全文摘要
尼龙6的制造方法，其中含有主要部分的己内酰胺和/或尼龙6预聚物和次要部分的6－氨基己腈的原料物流被加入到多阶段反应蒸馏塔中，在塔中原料物流以与蒸汽物流呈逆流的方式流动。
文档编号C08G69/16GK1538984SQ02811047
公开日2004年10月20日 申请日期2002年5月29日 优先权日2001年6月1日
发明者J·D·科亨, S·B·费尔古森, E·K·马奇尔顿, D·N·马克斯, A·T·穆特尔, J D 科亨, 穆特尔, 费尔古森, 马克斯, 马奇尔顿 申请人:纳幕尔杜邦公司