尼龙-66的连续聚合生产工艺流程课程设计

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：1001班完成时间：2013年06月03日II摘要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IIIIABSTRACTThisarticleexpoundedthedevelopmentsituationfromdomesticandoverseasofnylon-66andalsostudiedit’sprocessofcontinuouspolymerization.Inordertomeetourrequest,wedesignedprocessofcontinuouspolymerizationofnylon-66,chosesuitableprocessingconditionanddevicearrangethedevicesappropriately.Keywords：nylon-66；continuouspolymerizationIIIIII目录1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...........................................................26IVIV致谢.............................................................28附录.............................................................2911绪论引言+生产能力数据+聚合方法（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(200~240)万t。2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12.910.61.9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。3表2国内尼龙66生产能力情况公司生产万t/a中平能化集团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(170~180)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(40~45)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15001440420024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。52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C6H10O4分子量146.14熔点153℃沸点332.7℃密度1.360闪点209.85℃燃点（开杯）231.85℃熔融黏度4.54mPa·s(160℃)6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28℃升至78℃时，其溶解度可增大20倍。15℃时溶解度为1.44g/100mL；25℃时溶解度为2.3g/100mL；100℃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140℃~150℃和2~3兆帕压力下，加氢生成环己醇；再用60%~65%硝酸在铜或钒催