Способ конденсации низкомолекулярных соединений при вакуумной демономеризации поликапроамида Советский патент 1989 года по МПК C08G69/14 

Изобретение относится к способу конденсации низкомолекулярных соединений, удаляемых из. расплва поликапроамида при его глубокой вакуумной де- мономеризации, и может быть использовано при создании малоотходного технологического процесса синтеза демоно- меризованного поликапроамида с остаточным содержанием капролактама 3 мае.%.

Цель изобретения - более полное улавливание низкомолекулярных соединений.

Рабочие значения концентраций воды в конденсирующем растворе для данных значений температуры и давления определяются параметрами фазовых переходов систем капролактам - вода, жидкость - твердое тело, жидкость - пар.

в процессе конденсации паров капролактама (НМС) происходит постепенное изменение состава конденсирующего раствора. В этих условиях зависимости фазовых переходов позволяют опреде-- лить граничные значения составов конденсирующего раствора, ори которых , он начинает кристаллизоваться или кипеть.

Параметры точек кристаллизации . конденсирующего раствора определяют по уравнениям вида:

,763-7,63-10 при изменении Xg от О,4,до 0,82 мол,д.; (1)

,461+0,902-10 Т при изменении Xg от 0,83 до 1,0мол.д, (2)

Параметры точек кипения конденсирующего раствора определяют по уравнениям:

СП

to

а

.

3 . 151 .ii-o,5ofl lnP°/P,, при изменении X от 0,4 до О,68 мол.д, (3)

In Р°/Рд - при изменении Xg от 0,69 до ,0мол.д. (4) В Уравнениях 1-4 обозначено:

Х„ - предельные значения концент в

рации воды в конденсир тощем растворе мол.д,;

- температура кристаллизации раствора, К;

PJ - давление насьдценных паров воды при рабочих температурах конденсации, кПа;

Р -остаточное давление в сие- теме конденсации, кПа.

Так как при температуре конденсации ниже 333 К парциальное давление паров КЛ ничтожно мало (давление насыщенных паров Р.. 0,004 кПа

К 1

то давление паров в системе определяется практически парциальным давлением воды (Рц), т.е. Рд Р. .

Исходя из изложенного рабочие параметры процесса конденсации должны находиться внутри области, ограниченной характеристиками фазовых переходов конденсирующей системы, т,е„ выполняться условия;

рабочие температуры растворов должно быть Bbmie температур их кристаллизации (Трдб );

рабочие остаточные давления в ситеме должны быть выше парциальных далений воды конденсирующих растворов при рабочих температурах (Рдсг - е - °

Указанные условия исключают кристаллизацию и кипение конденсирующего раствора.

Пример 1. Расплав ПКА с ра новесным содержанием НМС 9,8 мас.% в количестве 45 кг/ч поступает в горизонтальньй аппарат демономериза- ции с перемешиванием расплава. Для демономеризации расплава ПКА до ос- таточного содержание НМС 63 мас.% процесс проводят при ,33 кПа. Демономеризованные пары поступают в систему конденсации, где конденсиру- -ются и улавливаются конденсирующим агентом в первоначальный момент водой, (6 11 О мол.д.). Для чистой

воды температура кристаллизации Тц, -273 К.

Температура кипения воды при ,33 кПа,равна 284,5 К. Исходя и этого.устанавливают температуру кон- денсации 1.278 К, для которой Р 0,87 кПа, что меньше РОСТ, роб

25

1260

ю

t5

20

-35

40 45 50

55

1533 кПа, При конденсации и улавливании паров капролактама конденсирующий раствор постепенно насьщ(ается капролактамом и концентрация воды в нем уменьшается.

При выбранных параметрах конденсация протекает следующим образом.

Первоначальное количество конденсирующей жидкости (Xg I,0 мол.д.) 500 кг. После трехсуточной циркуляции конденсирующего раствора в системе конденсации за счет конденсации паров капролактама содержание воды в растворе составляет ,97 мол.д. (83,9 мас.%), а количество раствора возрастает до 790 кг, Теьшература кристаллизации раствора Т 264 - Т , а парциальное давление паров воды F 0,84 кПа- РО,, . Отобрано, 300 кг pacTBOfja барометрического бака системы конденсации и направлено в сборник для последующего использования в приготовлении реакционной смеси для синтеза ПКА.

При дальнейшем трехсуточной кон- денсапии содержание зоды в растворе ., снизилось до X 0,8 мол.д. (38,6 мас.%) при общем количестве раствора 776 кг, Температура кристаллизации раствора Т 257 , а парциальное давление паров воды Р 0,82 кПа ; Р р ,

Отобрано 376 кг раствора для приготовления реакционной смеси, а в систему конденсации добавлено 100 кг воды. После разбавления концентрация воды в растворе стала ,87 мол.д. (50,8 мас,%), температура кристаллизации этого раствора Т,. 259 К, а

раб

,83 ,

В дальнейшем процесс конденсации проводят при отборе 200-300 кг раствора и добавке такого же количества воды. При этом содержание воды в конденсирующем растворе изменяется в пределах ,88 до ,78 мол.д. (52 и 38 мас.%), что обеспечивает проведение процесса внутри области фазовых переходов раствора, так как 278 К , „ 259,5 К и Т ,р. он 259,9 К, соответственно РПДБ

,33 кПа Р

0,83 кПа л Р

6. kOM

0,8 кПа.

Получаемый полимер имеет относительную вязкость д-fj 3,12 и содержит НМС 2,84 мас.%.

Потери капролактама из системы конденсации практ :чески отсутствуют (не превьяцают 0,12 кг/сут).

.15

Пример 2.В стационарном режима конденсации примера 1 изменение концентрации конденсирующего раствора по воде в пределах от 0,88 до 0,78 мол,д. (52-38 мас,%) позволяет вести процесс конденсации при других параметрах по температуре и остаточному давлению. Для указанных изменений концентраций температура кристаллизации не превышает 260 К. Это позволяет снизить рабочую температуру до Трдб 263 К, при которой парциальное давление паров воды Р 0,3 кПа что позволяет устанавливать рабочее остаточное давление ,67 кПа, При указанных параметрах проводят полную конденсацию паров и получают полимер с относительной вязкостью 3,14 и содержанием НМе 2,78 мас.%.

Пример 3. Аналогичен примеру I, но демономеризацию ПКА проводят в среде перегретого водяного пара. За счет подачи в аппарат 1,8 кг/ч перегретого водяного пара в системе устанавливают рабочее давление 4,0 кПа (30 мм рт.ст,). При выбранной рабочей температуре (Трд) 308 К предельная концентрация воды, обуславливающая кипение раствора, (Рб

Р(,сг ) мол.д, (24 мас.%), поэтому первоначальную концентрацию воды в системе устанавливают Хц 0,6 мол,д. (19,2 мас,%), для которой парциальное давление воды Р 3,47 кПа РОСТ 3 Т,,5 К ТроБ . Количество раствора 500 кг. После трехсуточной конденсации количество раствора 840 кг, а X 0,55 мол,д. (16,7 мас,%), Т 290 К Т е . & 3,J5 кПа.

0

Из системы отбирают 360 кг рпст-,- вора для приготовления реакционной смеси и добавляют 20 кг воды, после чего концентрация воды стала Xg

0,605 мол,д. (20,05 мае,%), Для такого состава ,50 кПа, т.е. система практически приведена в пер воначаль- ное состояние.

На приведенных режимах конденсации при изменении концентрации воды в цределах ,55 мол.д. (20 - 12 мас.%) потери капролактама составляют всего 0,2 кг/сут. Полученный полимер имеет относительную вязкость 3,18 и содержит ПМС 2,68 мас.%.

П р-и м е р ы 4-7, Аналогичны примеру. 1, но меняют значения температуры, давления и концентрации воды

в конденсирующем растворе. Полученные результаты представлены в таблице.

Примеры 8-9. Приведены данные, полученные по известному способу

(см.таблицу).

Формула изобретения

Способ конденсации низкомолекулярных соединений при вакуумной демономеризации поликапроамида путем поглощения паров низкомолекулярных соединений конденсирующим агентом, отличающийся тем, что с целью более полного улавливания

низкомолекулярных соединений, в качестве конденсирующего агента используют водные растворы капролактами с концентрацией воды 1,0-0,4 мольных оли, г процесс конденсации проводят

при температуре 263-323 К и давлении 0,67-6,7 кПа,

Изобретение относится к способу конденсации низкомолекулярных соединений, удаляемых из расплава поликапроамида при его глубокой вакуумной демономеризации, и может быть использовано при получении поликапроамида с остаточным содержанием капролактама ≤3 мас.%. Изобретение позволяет повысить полноту улавливания низкомолекулярных соединений за счет того, что в способе конденсации паров низкомолекулярных соединений конденсирующим агентом в качестве последнего используют водные растворы капролактама с концентрацией воды 1,0-0,4 мол.доли, а процесс конденсации проводят при 263-323 К и давлении 0,67-6,7 кПа. 1 табл.