近日，天华化工机械及自动化研究设计院有限公司（简称天华院）自主设计制造的全球首台套尼龙66卧式聚合器，在辽阳石化10万吨/年尼龙66装置一次性开车成功，产出合格产品，这一突破填补了我国高性能新材料核心装备技术空白。
作为汽车、新能源、5G等关键领域的核心材料，尼龙66是一种由己二酸和己二胺通过缩聚反应生成的半结晶型热塑性树脂，其产业高端化发展一直是我国化工新材料领域的战略重点，我国先后出台多项产业政策支持尼龙行业做大做强，并在《产业结构调整指导目录(2019年本)》中，将“长碳链尼龙、耐高温尼龙等新型聚酰胺开发与生产”明确列为“鼓励类”项目。
聚合反应器作为尼龙66生产工艺的“心脏”设备，技术水平直接决定产品质量、产能规模与产业竞争力，而此次天华院研发的卧式聚合器，正是针对传统装备痛点的关键创新。
从生产工艺来看，尼龙66的合成主要包括单体合成、尼龙66盐制备和缩聚三个主要工序，其中缩聚是将单体己二酸和己二胺产生的“盐”变成“高分子”的过程，直接影响产品聚合度与品质。目前工业上常用的缩聚生产工艺主要分为间歇缩聚法和连续缩聚法两种。
间歇缩聚法具体实施步骤：先将尼龙盐溶解制成尼龙盐溶液。再按照需求将所需尼龙盐溶液送入浓缩槽中，在浓缩槽中将50 %的盐溶液浓缩至80%，随后将浓缩后的盐溶液送入聚合釜中，先将聚合釜温度升至尼龙盐熔点附近进行预缩聚反应，反应一段时间后进入减压阶段，将釜内温度升温至尼龙熔点附近，同时排除釜内水蒸气，釜内压力按照几个阶段缓慢降至常压，再次反应一定时间进入最后完成阶段，尼龙66产品的黏度可以通过完成阶段真空度以及抽真空时间进行调节。最后挤出、造粒、切片，经过干燥后可用于塑料、薄膜、工业丝等产品。实验室制法主要采用间歇缩聚法。
间歇聚合装置生产流程短，设备简单，占地少，投资少，切换品种比较灵活，适合小批量生产。产品存在批次间的质量差异及同批间的首尾料质量差异，原材料消耗较高，工艺操作繁琐，操作人员劳动负荷高。
间歇聚合装置各个阶段的耗热量以及排气量均不稳定，很难将高能级的蒸汽进行回收利用，装置能耗较高。
连续缩聚法具体实施步：先将盐储存罐中50%的尼龙66盐溶液按照需求分批送入计量槽中，在计量槽中按照产品的不同要求加入所需的添加剂，将混合均匀后的尼龙66盐溶液分批送入中间槽中，再经过供给泵将尼龙66盐溶液通过过滤器，预热器后进入浓缩槽中，升高温度将尼龙66盐浓缩至70% %，经过第一、第二预热器后进入到反应器中进行预缩聚。
将得到的预聚物输送到减压器中，将压力逐渐降至常压，促使预聚物中的水分快速脱离。减压器出来的预聚物，进入前聚合器中进一步脱除水分，促进聚合反应正向进行，最后进入后聚合器中通过抽真空进一步提升聚合物黏度，当产物黏度达到产品要求后挤出，后续可以直接切片或纺丝。目前主流大厂如英威达、神马、华峰主要用这种工艺。
连续聚合装置产品质量均匀稳定，不存在间歇聚合批次间的差异，原材料消耗较低，单线产能较大，工艺操作较易进入全自动状态，操作人员劳动负荷小，适用直纺长丝和大批量生产，产品质量相对稳定；生产流程长，设备复杂，占地大，投资较大，切换品种不灵活。
连续聚合装置各个反应阶段排气以及耗热量稳定，可以将高能级的蒸汽处理后给低能级的设备加热，充分进行余热利用，大大降低装置的热量消耗；但是设备数量多，设备的电量消耗和设备维护成本较高。
上述两种方法用到的聚合反应器为立式反应器，又称塔式反应器，是目前连续聚合工艺中的核心装备。
在连续聚合工艺中，聚合后期物料粘度极高，立式设备中传质、传热和副产物（水）脱除困难，制约产能和品质，停留时间控制对聚合物质量至关重要。
然而卧式聚合器创新的“卧式”设计，可以克服传统立式设备在反应末期物料粘度极高时混合不均、传热差、小分子水难以脱除等难题。这种设计保证了物料在水平方向上稳定均质地流动和反应，从而直接提升了产品的分子量分布均匀性和整体品质。
此次天华院设计的卧式聚合器为全球首创，无成熟经验可循，设计制造难度极大。研发团队重点聚焦结构计算、流热场模拟、工艺优化等关键环节的研发，破解多项技术难题，形成安全可靠的原创设计方案，实现“从0到1”的技术突破。该卧式聚合器适配高黏度物料连续生产，可高效脱除小分子水，稳定产品质量，还可推广至聚酰胺、聚酯等多个高分子材料领域。
当前，我国尼龙66市场供需结构性失衡问题突出，国家相关主管部门将其列入重点新材料产能预警目录PA66被国家列入产能预警名录！，在此背景下，通过工艺设备革新实现高品质尼龙66生产，成为行业突破发展瓶颈、培育新增长动力的关键路径。
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