聚酯生產裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物生產裝置，特別是聚酯生產裝置。
【背景技術】
[0002]聚酯在紡織、工程塑料、飲料包裝等領域具有廣泛的應用，其生產規(guī)模也在迅速擴大。但是，在聚酯生產中還存在一些問題，例如在聚酯終聚反應過程期間，需要脫除所產生的小分子和水等反應產物。這是由于聚酯單體的縮聚反應是一個平衡反應，而且反應平衡常數較小，如不盡快地脫除反應生成的小分子和水，將會影響反應速率，甚至達不到要求的水口 /又O
[0003]通用的聚酯制備裝置和方法主要是針對聚對苯甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚對萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等芳香族易結晶聚酯。這些聚酯的生產步驟通常包括，在攪拌容器中進行聚合，將產物進入水槽冷卻以及最后使用切粒機切粒。
[0004]現(xiàn)在出現(xiàn)了越來越多的新型人工合成的生物可降解聚酯，在其結構中引入了脂肪族的聚酯鏈段，使得分子鏈更加柔順，但是這也引起了聚酯產物的結晶度和結晶速度的極大變化，現(xiàn)有聚酯生產裝置和方法很不適合這些種類的聚酯。例如，在聚合后期，隨著聚酯分子量的增加，熔體粘度增大，小分子擴散脫除很難，難以進一步增長分子鏈。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中所存在的上述技術問題，本發(fā)明提出了一種聚酯生產裝置，其能夠大幅提高縮聚過程中小分子的脫除，從而進一步增長聚酯的分子鏈。
[0006]根據本發(fā)明，提出了一種聚酯生產裝置，包括:縮聚反應器，設置在縮聚反應器下游的并且與縮聚反應器連通的真空靜態(tài)反應器，設置在真空靜態(tài)反應器下游的擠出裝置，其中，真空靜態(tài)反應器內的溫度與縮聚反應器內的溫度相同，并且真空靜態(tài)反應器包括殼體和垂直于殼體的軸向而設置在其內部的篩網。
[0007]根據本發(fā)明的聚酯生產裝置，真空靜態(tài)反應器內的溫度與縮聚反應器內的溫度相同使得在真空靜態(tài)反應器內能繼續(xù)發(fā)生縮聚反應。而設置在真空靜態(tài)反應器內部的篩網能夠將進料到真空靜態(tài)反應器內的物料變成小股細流，從而增加物料流表面積，加快物料內小分子的脫除，有助于縮聚反應的進行，達到增長聚酯的分子鏈的目的。
[0008]在一個實施例中，篩網的數量為多個，并且為平行設置。多個篩網能夠使真空靜態(tài)反應器內的小股細流發(fā)生多次變化，從而多次更新物料的表面，增加物料內部的小分子與空氣接觸的機會，從而加快物料內小分子的脫除，聚酯的分子鏈能進一步增長。應理解地是，用語“平行設置”并不能按照數學意義來理解，其甚至可理解為，相鄰的篩網真空靜態(tài)反應器的范圍為不彼此相交。
[0009]在一個實施例中，真空靜態(tài)反應器為豎直設置，并且其頂部入口與縮聚反應器的排出口相連通，底部出口與擠出裝置相連通。這種設置的真空反應器使得物料能在重力作用下自動流動，方便了生產和操作。在一個優(yōu)選的實施例中，在縮聚反應器和真空靜態(tài)反應器之間設置有驅動物料流動的熔體泵。熔體泵能夠將縮聚反應器內的物料排入到真空反應器中，這對于流動性較差的物料來說是非常有利的。
[0010]在一個實施例中，在真空靜態(tài)反應器的上游部分設置有多個抽真空接口以將真空靜態(tài)反應器內保持為真空。真空條件有利于物料內的小分子向外擴散，以使得聚酯的分子鏈能進一步增長。此外，真空條件還降低了物料流動的阻力，有利于物料在真空靜態(tài)反應器內順暢流動。
[0011]在一個實施例中，在真空靜態(tài)反應器的殼體的內壁上設置有減阻層。在一個優(yōu)選的實施例中，減阻層為聚四氟乙烯涂層或環(huán)氧樹脂涂層。這些涂層能避免物料掛附到真空反應器的內壁上，使得生產和操作能順利進行。
[0012]在一個實施例中，在縮聚反應器上設置有帶有朝上彎折部分的氣體排放管，彎折部分包括豎直段和水平段，其中豎直段的下端部與縮聚反應器相連通，上端部與水平段相連，水平段的位置高于豎直段與縮聚反應器相連的位置。應理解地是，這里用語“朝上”是指背向地面的方向，而用語“水平”則是與水平方向大體平行，并不能嚴格按照數學意義上的水平來理解。通過使用這種結構的氣體排放管，在對縮聚反應器抽氣而進入到豎直段的物料會在重力作用下回流到縮聚反應器內部而不是積存在氣體排放管中，從而不但提高了聚酯的產率而且解決了氣體排放管被堵塞的問題，使得生產和操作能順利進行。在一個優(yōu)選的實施例中，豎直段的溫度低于縮聚反應器內的溫度。這有利于處于豎直段的物料的凝聚，從而提高物料的回流量，進而提高聚酯的產率。
[0013]在一個實施例中，在水平段處還設置有清洗接口。通過清洗接口可收留存在水平段處的物質，還可以通過該清洗接口來清潔氣體排放管和彎折部分。
[0014]在一個實施例中，在氣體排放管的內壁上設置有減阻層。減阻層有助于物料的回流。在一個具體的實施例中，減阻層為聚四氟乙烯涂層或環(huán)氧樹脂涂層。
[0015]在一個實施例中，豎直段的直徑與縮聚反應器直徑的比值為0.05?0.3之間，優(yōu)選在0.1?0.2之間。豎直段的體積與縮聚反應器的容積的比值在0.09?0.4之間，優(yōu)選在0.13?0.34之間，更優(yōu)選在0.17?0.26之間。這種尺寸的氣體排放管能夠滿足使用該聚反應器進行生產的最大排氣量，確保生產和操作能順利進行。
[0016]在一個實施例中，在水平段處設置有保溫裝置以將水平段的溫度保持在生產聚酯所使用的醇的沸點溫度。這樣，僅到達水平段的氣態(tài)的酯會凝聚成液體并回流，而其他的低沸點副產物和小分子物質均保持為氣態(tài)而被抽走，從而不但能提高聚酯的產率，而且能促進縮聚反應的持續(xù)進行。
[0017]在一個實施例中，在擠出裝置的下游還設置有用于冷卻物料和傳送物料的水平傳送裝置。水平傳送裝置使得物料在傳送期間不會受到外力的拉伸作用，并實現(xiàn)自然冷卻和結晶，這有助于提高聚酯產物的品質，更易于實現(xiàn)自動造粒和切粒。
[0018]在本申請中，用語“上游”和“下游”是以物料的流動方向為參考。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過在縮聚反應器的下游設置帶有篩網的真空靜態(tài)反應器，能夠將進料到真空靜態(tài)反應器內的物料變成小股細流，從而增加物料流表面積，加快物料內小分子的脫除，進而使得聚酯的分子鏈能進一步增長。在縮聚反應器上設置有帶有朝上彎折部分的氣體排放管，被抽到彎折部分的豎直段的物料會在重力作用下回流到縮聚反應器內部而不是積存在氣體排放管中，從而不但提高了聚酯的產率而且解決了氣體排放管被堵塞的問題，使得生產和操作能順利進行。此外，在擠出裝置的下游設置的用于冷卻物料和傳送物料的水平傳送裝置使得物料在傳送期間不會受到外力的拉伸作用，并實現(xiàn)自然冷卻和結晶，這有助于提高聚酯產物的品質，更易于實現(xiàn)自動造粒和切粒。
【附圖說明】
[0020]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0021]圖1是根據本發(fā)明的聚酯生產裝置的示意圖；
[0022]圖2是根據本發(fā)明的真空靜態(tài)反應器的結構示意圖；
[0023]圖3是根據本發(fā)明的氣體排放管的結構示意圖。
[0024]在圖中，相同的構件由相同的附圖標記標示。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0026]圖1示意性地顯示了根據本發(fā)明的聚酯生產裝置100。聚酯生產裝置100包括縮聚反應器101，在縮聚反應器101的下游設置有真空靜態(tài)反應器102，在真空靜態(tài)反應器102的下游設置有擠出裝置103。真空靜態(tài)反應器102用于大幅提高物料中小分子物質的揮發(fā)，從而使得得聚酯的分子鏈能進一步增長，在下文中將進一步描述真空靜態(tài)反應器102的結構。應理解地是，聚酯生產裝置100還可以包括設置在縮聚反應器101上游的酯化反應器120，這樣可以使用酸和醇作為原料合成聚酯。酯化反應器120、縮聚反應器101均是本領域的技術人員所熟知的，為了簡單起見這里不再贅述。
[0027]圖2示意性地顯示了本發(fā)明的真空靜態(tài)反應器102。真空靜態(tài)反應器102包括殼體110和垂直于殼體110的軸向而設置的篩網111，篩網111的材料優(yōu)選為不銹鋼。篩網111用于將進入到真空靜態(tài)反應器102內的物料變成小股細流，從而增加物料流表面積，力口快物料內小分子的脫除，進而使得聚酯的分子鏈能進一步增長，因此優(yōu)選將篩網111設置在真空靜態(tài)反應器102的入口 115處。此外，還可以設置多個篩網，多個篩網成大體平行地設置，這樣能夠使進入到真空靜態(tài)反應器102內的物料發(fā)生多次轉換，增大物料與空氣接觸面積，加快物料內小分子的脫除，進而使得聚酯的分子鏈能進一步增長。篩網111上網孔的形狀可為任意適合的形狀，優(yōu)選為圓形。當待處理的物料的粘度較大時，優(yōu)選孔隙當量直徑較大且數量較少的篩網，當待處理的物料的粘度較小時，優(yōu)選孔隙當量直徑較小且數量較多的篩網。