JPH1160730A - ナイロン6の製造方法および重合装置 - Google Patents
ナイロン6の製造方法および重合装置Info
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- JPH1160730A JPH1160730A JP22362997A JP22362997A JPH1160730A JP H1160730 A JPH1160730 A JP H1160730A JP 22362997 A JP22362997 A JP 22362997A JP 22362997 A JP22362997 A JP 22362997A JP H1160730 A JPH1160730 A JP H1160730A
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Abstract
イロン6の製造方法の提供。 【解決手段】重合の途中の時期において、重合反応系中
の重合中間体に含まれるεカプロラクタムを蒸発させる
操作を行うことにより重合中間体の温度を低下させてナ
イロン6を製造する。
Description
法および重合装置に関するものであり、なかでもナイロ
ン6の重合過程において重合中間体を冷却する方法、お
よびそれに用いる重合装置に関する。
維、プラスチック等の用途に幅広く用いられており、ナ
イロン6は、通常εカプロラクタムを原料として重合反
応を行うことにより得られる。
めには、重合前半の段階では重合速度を速めるために高
い温度で反応を行い、重合後半においては、重合平衡の
関係から重合体が固化しない程度に比較的低温で行うこ
とが重要である。このためには、重合のある段階で重合
中間体の温度を低下させることが必要となる。
て、反応器外側に設けたジャケットに冷却媒体を供給す
ることにより反応器内部との熱交換を行うことが従来か
ら行われてきた。しかしながら、設備コスト削減、作業
性向上などの点から生産規模の大きな重合反応器を設置
する場合には、外部ジャケットのみでは熱交換が充分に
行えない。このため、重合反応器の内部に熱交換器を設
け、冷却媒体の間接接触方式により重合中間体を冷却す
る方法が行われている。
この熱交換器は、重合後半での温度を低下させる目的
で、重合反応がある程度進み、重合反応系の粘性が大き
い部分に設置されているため、熱交換器表面での重合中
間体の更新を効率的に行うことは極めて困難であり、こ
のため伝熱効率が非常に悪く、伝熱面積が大きな熱交換
器が必要となる。また、熱交換器による間接冷却方法で
は重合中間体の粘性が大きいゆえに伝熱むらを生じ、均
一な冷却が困難となる。このため得られるナイロン6の
重合度にばらつきを生じることがある。さらには、内部
熱交換器による流動不良箇所が重合中間体の異常滞留原
因となり、得られるナイロン6中に熱劣化物を混入せし
め、製糸、樹脂成形時等の後工程において重要なトラブ
ルの原因となる。また、熱交換器の表面汚れによる伝熱
効率が懸念され重合設備の長期安定生産性の点からも本
従来技術は十分満足できるものではない。
の重合過程において重合中間体を効率的かつ均一に冷却
し、さらには反応器内での異常滞留が無く、このため得
られるナイロン6への熱劣化物混入が無く、さらには長
期安定生産が可能なナイロン6の製造方法およびそのた
めの重合装置を得ることを課題とする。
造方法は、かかる課題を解決するため、主として次の構
成を有する。すなわち、「εカプロラクタムを重合しナ
イロン6を製造する方法において、重合の途中の時期に
おいて、重合反応系中の重合中間体に含まれるεカプロ
ラクタムを蒸発させる操作を行うことにより重合中間体
の温度を低下させることを特徴とするナイロン6の製造
方法。」である。
解決するため、主として次の構成を有する。すなわち、
「導入ラインを介在させて直列に連結された2つ以上の
重合反応器を具備した反応装置であり、2番目以降のい
ずれかの重合反応器と該重合反応器より前の重合反応器
との間に介在する導入ラインに、重合中間体への保持圧
力が急激に低下させるのに充分な単位流路あたりの流動
抵抗を大きくする手段が具備されていることを特徴とす
るナイロン6の重合装置。」である。
イロン6を得るに際し、重合の途中段階において重合反
応系中の重合中間体に含まれるεカプロラクタムを蒸発
させることにより、重合中間体すなわち反応系の温度を
低下させ重合を行うことが重要である。このことは、重
合中間体の保持圧力を低下させ、重合中間体へのεカプ
ロラクタムの溶解度を減少させることにより可能であ
る。εカプロラクタムは蒸発時に重合中間体から蒸発潜
熱を奪い、このことにより重合中間体(反応系)が冷却
される。
に行うには、重合中間体の保持圧力を急激に低下させる
ことが好ましい。保持圧力の低下が緩やかである場合
は、反応系の温度低下も緩やかとなり、この温度低下に
伴う重合中間体へのεカプロラクタム溶解度が増大し、
εカプロラクタムの蒸発量が小さくなり、反応系の冷却
が充分に行われない傾向がある。
的に所望されるナイロン6の重合度により決定される
が、蒸発させる段階の直前の重合中間体に含まれるεカ
プロラクタム量に対して25%以上であることが好まし
く、また、εカプロラクタムを蒸発させる前後での反応
系の温度差は10℃以上であることが好ましい。εカプ
ロラクタム蒸発量およびεカプロラクタム蒸発前後での
反応系の温度差が小さいと得られるナイロン6の重合度
が小さくなることがある。
応系の温度が高いほど多く、低下させる圧力差が大きい
ほど多くなる。εカプロラクタム蒸発前後での反応系の
温度差は、蒸発させるεカプロラクタム量にほぼ比例す
る。このため、反応系温度および圧力差を調整すること
により、最終的に必要なナイロン6の重合度の制御が極
めて容易に可能である。
中間体の保持圧力を低下させるには、εカプロラクタム
の重合を直列に連結された2つ以上の重合反応帯域に区
分し、ある重合反応帯域(重合反応帯域A)から次の重
合反応帯域(重合反応帯域B)へ導入する際に、重合反
応帯域Aの出口における重合中間体(反応系)の圧力を
重合反応帯域B入り口で解放する方法が容易である。
上の重合反応器から成り、第2番目以降のいずれかの重
合反応器への重合中間体の導入ラインに、重合中間体
(反応系)の保持圧力が急激に解放できるのに充分に単
位流路あたりの流動抵抗が大きい部分が具備されている
ナイロン6の重合装置により達成可能である。
独立した2つの容器から成る必要はなく1つの容器を上
下などに区分したものでも良い。また「重合中間体(反
応系)の保持圧力が急激に解放できるのに充分に単位流
路あたりの流動抵抗が大きい部分」とは、蒸発するεカ
プロラクタム量が必要とする温度低下を可能とすれば特
に限定されないが例示すれば、配管の狭さく部、バル
ブ、オリフィスなどである。なお、重合中間体の異常滞
留による劣化の点からこの部分は異常滞留の無い構造と
することが好ましい。
ロラクタムの開環反応、付加反応、重縮合反応を速く進
めるため高い温度で行い、最終的には重合平衡の関係か
ら比較的低い温度とすることが重要である。このため重
合開始からεカプロラクタムを蒸発させ反応系の温度を
低下させるまでの前重合時間は、4時間以上11時間以
下が好ましい。前重合時間が4時間未満であると重合が
充分進んでいない時点で反応系の温度を低下させること
となり、必要とする重合度のナイロン6が得られないこ
とがある。前重合時間が11時間を超えると重合反応は
ほぼ平衡に到達し、反応系の温度を低下させない限りそ
れ以上の反応時間を設けることは設備能力の面で効率的
でない。εカプロラクタムを蒸発させ反応系の温度を低
下させてから重合を終えるまでの後重合時間は、2時間
以上7時間未満であることが好ましい。後重合時間が2
時間未満では重合反応が充分完結しないことがあり、ま
た7時間以上では反応系冷却後の温度による重合平衡に
到達するためそれ以上の反応時間を設けることは効率的
でない。
ロラクタムは冷却凝縮し、重合中間体すなわち反応系へ
戻すか、精製の後、あるいは直接重合初期原料として使
用できるが、εカプロラクタムを蒸発させ温度を低下さ
せた反応系に戻しそのまま重合を行うことが効率的であ
り好ましい。ここで、εカプロラクタムを凝縮させるた
めの冷却器は、流動抵抗が大きい部分が具備された導入
ラインの後の重合反応器の外部に連結されていても、該
重合反応器の内部に連結されていてもよい。冷却器が外
部に連結される場合を図1の凝縮器4として例示した。
リマは、冷却固化の後、ペレット化され、ペレット中に
含まれるモノマ、オリゴマの抽出除去、さらに水分を除
去するための乾燥などを行った後、製糸あるいは樹脂成
型用ペッレットして使用される。しかしながら冷却固
化、モノマ、オリゴマ除去、乾燥などが必要でなければ
それに応じて省略が可能である。
じて耐熱剤、耐光剤、耐候剤、重合反応促進剤、重合度
調整剤、末端基量調整剤、顔料などの添加剤を重合前、
重合途中の段階あるいは重合後の段階で加えていても構
わない。また、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン
酸などのジカルボン酸、ヘキサメチレンジアミン、キシ
リレンジアミンなどのジアミンなどを共重合していても
良い。なお本発明においてεカプロラクタムを蒸発させ
る段階でこれら添加剤、共重合成分あるいは反応により
生成する水分などの一部が同時に蒸発しても必要とする
特性のナイロン6が得られれば何ら問題はない。
明する。
含むεカプロラクタムを30kg/hrの量で連続的に体積
0.2m3の第1の重合反応器1に供給し、270℃で加
熱を行いながら重合を行った。第1の重合反応器1下部
から、供給量に対応する重合中間体を排出し、内部に熱
交換器を有しない体積0.08m3である第2の重合反応
器2へ供給した。第1の重合反応器での滞留時間は約
6.6時間、第1の重合反応器を出る重合中間体の温度
は温度計11により測定したところ265℃、圧力計1
2により測定した圧力は0.2MPa、εカプロラクタ
ム含有率は11%であった。第2の重合反応器への供給
ラインに設けた配管狭さく部3の出側圧力は、配管狭さ
く部の流動抵抗による圧力損失のため0.1MPa(圧
力計14により測定)、第2の重合反応器に供給された
重合中間体の温度は253℃(温度計13により測定)
であり、重合中間体の温度低下は12℃であった。第2
の重合反応器上部に設けた凝縮器4でのεカプロラクタ
ム凝縮量は、1.3kg/hrであり第1の重合反応器から
排出された重合中間体に含まれるεカプロラクタムに対
して40%であった。なおこの凝縮したεカプロラクタ
ムは第2重合反応器へ戻し、第1重合反応器から供給さ
れた重合中間体と共に重合を行った。第2の重合反応器
で反応を終え得られたナイロン6を冷却固化、ペレタイ
ズ化し、さらにモノマ、オリゴマの抽出除去および乾燥
を行い製糸用ナイロン6ペレットを得た。該ペレットの
重合度は硫酸相対粘度ηrで2.6であった。ここで硫酸
相対粘度ηrは、98wt%の硫酸100cm3にポリマ1
gを溶かした溶液粘度の98wt%硫酸粘度に対する比で
ある。
重合中間体の効率的かつ均一な冷却、および反応器内で
の異常滞留抑制、熱劣化物混入防止、さらにはナイロン
6の長期安定生産が可能となる。
Claims (10)
- 【請求項1】εカプロラクタムを重合しナイロン6を製
造する方法において、重合の途中の時期において、重合
反応系中の重合中間体に含まれるεカプロラクタムを蒸
発させる操作を行うことにより重合中間体の温度を低下
させることを特徴とするナイロン6の製造方法。 - 【請求項2】重合中間体から蒸発させるεカプロラクタ
ムの量が、蒸発操作前の重合中間体に含まれるεカプロ
ラクタム量に対して25%以上であることを特徴とする
請求項1記載のナイロン6の製造方法。 - 【請求項3】εカプロラクタムを蒸発させる操作の前後
の重合中間体の温度差が10℃以上であることを特徴と
する請求項1または2記載のナイロン6の製造方法。 - 【請求項4】εカプロラクタムの重合開始からεカプロ
ラクタムを蒸発させる操作までの前重合時間が4時間以
上11時間以下、εカプロラクタムを蒸発させる操作か
ら重合を終えるまでの後重合時間が2時間以上7時間未
満であることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載
のナイロン6の製造方法。 - 【請求項5】蒸発させたεカプロラクタムを、冷却凝縮
し、重合反応系に戻すことにより重合の原料とすること
を特徴とする請求項1〜4いずれかに記載のナイロン6
の製造方法。 - 【請求項6】重合が直列に連結された2つ以上の重合反
応帯域で行われるものであって、εカプロラクタムを蒸
発させる操作が、2番目以降のいずれかの重合反応帯域
への導入時またはその前に重合中間体の圧力を低下させ
るものである請求項1〜5いずれかに記載のナイロン6
の製造方法。 - 【請求項7】重合が直列に連結された2つ以上の重合反
応帯域で行われるものであって、2番目以降のいずれか
の重合反応帯域と、該重合反応帯域より前の重合反応帯
域との間において、重合中間体への保持圧力を急激に低
下させることを特徴とする請求項1〜6いずれかのナイ
ロン6の製造方法。 - 【請求項8】導入ラインを介在させて直列に連結された
2つ以上の重合反応器を具備した反応装置であり、2番
目以降のいずれかの重合反応器と該重合反応器より前の
重合反応器との間に介在する導入ラインに、重合中間体
への保持圧力が急激に低下させるのに充分な単位流路あ
たりの流動抵抗を大きくする手段が具備されていること
を特徴とするナイロン6の重合装置。 - 【請求項9】流動抵抗が大きい部分が具備された導入ラ
インの後の重合反応器の外部にεカプロラクタムを凝縮
させるための冷却器が連結されている請求項8記載のナ
イロン6の重合装置。 - 【請求項10】流動抵抗が大きい部分が具備された導入
ラインの後の重合反応器の内部に蒸発したεカプロラク
タムを凝縮させるための冷却器を有することを特徴とす
る請求項8記載のナイロン6の重合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22362997A JP3601264B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | ナイロン6の製造方法および重合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22362997A JP3601264B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | ナイロン6の製造方法および重合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1160730A true JPH1160730A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3601264B2 JP3601264B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=16801208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22362997A Expired - Lifetime JP3601264B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | ナイロン6の製造方法および重合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601264B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11343341A (ja) * | 1998-04-03 | 1999-12-14 | Toray Ind Inc | ポリアミドの製造方法 |
| CN106140048A (zh) * | 2016-08-27 | 2016-11-23 | 大连海新工程技术有限公司 | 一体式固相增粘反应器及用其生产高粘度尼龙切片的系统和方法 |
| WO2021004031A1 (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 江苏海阳化纤有限公司 | 一种低熔阻高纺性超低粘尼龙6切片聚合装置及操作方法 |
-
1997
- 1997-08-20 JP JP22362997A patent/JP3601264B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11343341A (ja) * | 1998-04-03 | 1999-12-14 | Toray Ind Inc | ポリアミドの製造方法 |
| CN106140048A (zh) * | 2016-08-27 | 2016-11-23 | 大连海新工程技术有限公司 | 一体式固相增粘反应器及用其生产高粘度尼龙切片的系统和方法 |
| CN106140048B (zh) * | 2016-08-27 | 2018-05-04 | 大连海新工程技术有限公司 | 一体式固相增粘反应器及用其生产高粘度尼龙切片的系统和方法 |
| WO2021004031A1 (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 江苏海阳化纤有限公司 | 一种低熔阻高纺性超低粘尼龙6切片聚合装置及操作方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3601264B2 (ja) | 2004-12-15 |
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