惰性氣體下用于聚合物直接晶化的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于聚合物連續(xù)成粒和晶化的設(shè)備，其包括用于成形聚合物粒料和在液態(tài)冷卻介質(zhì)中冷卻該粒料的單元；后接的用于粒料干燥的單元，其中該單元包括用于排出氣體優(yōu)選空氣的排出口；用于粒料晶化的結(jié)晶器，其中該結(jié)晶器經(jīng)連接導(dǎo)管(5)直接與前接的用于從粒料中分離掉液態(tài)冷卻介質(zhì)并干燥粒料的單元相連接，并包括用于供入和排出惰性氣體的入口和優(yōu)選出口，其中該結(jié)晶器(6)經(jīng)入口(6b)和惰性氣體罐相連接，由此可升高結(jié)晶器(6)中的壓力使其高于用于粒料干燥的單元(4)中的壓力。此外，本發(fā)明進(jìn)一步涉及借助于這種設(shè)備來(lái)連續(xù)制備部分晶化的聚合物粒料。
【專利說(shuō)明】惰性氣體下用于聚合物直接晶化的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在惰性氣體下用于聚合物特別是聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)的直接晶化的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]某些高分子聚合物的制備，特別是縮聚物如聚酯的制備，是不可能通過(guò)熔融縮聚進(jìn)行的，因?yàn)殡S之產(chǎn)生的過(guò)高的熱負(fù)荷會(huì)引起產(chǎn)物分解和不可接受的副產(chǎn)物污染。由于此原因，通過(guò)熔融縮聚制備具有較低分子量的預(yù)聚物。接著在固相后縮合(SSP)中將預(yù)聚物提高到所期望的分子量。此工藝程序是現(xiàn)有技術(shù)中已知的(如Scheirs/Long(編輯)，Modern Polyesters, Wiley2003,第 4 章，自第 143 頁(yè)起)。
[0003]為SSP-反應(yīng)，將從熔融縮聚所得的預(yù)聚物加工成粒料。為防止在SSP-反應(yīng)條件下粒料的粘合，粒料在SSP-反應(yīng)前經(jīng)部分晶化。這也是現(xiàn)有技術(shù)中已知的(如Scheirs/Long(編輯)，Modern Polyesters, Wiley2003,第 4 章，第 158-164 頁(yè))。
[0004]通常情況下，將預(yù)聚物在其成形為粒料后冷卻，并為晶化再加熱。但現(xiàn)有技術(shù)中也有已知的方法，在這些方法中直接將粒料在其形成后呈熱態(tài)供入晶化階段，而不經(jīng)中間冷卻。這類方法稱為直接晶化。例如在DE10349016和DE102004015515中描述了所謂的潛熱晶化法，該法中僅利用粒料的熱容量進(jìn)行晶化。但這些方法的缺點(diǎn)是，在溫度和結(jié)晶度方面不能滿足靈活可調(diào)的和均勻的排出質(zhì)量。此外，其缺點(diǎn)是，在結(jié)晶區(qū)的起始范圍中常形成團(tuán)粒，該團(tuán)粒并非總能完全解開(kāi)。
[0005]當(dāng)仍為熱態(tài)的粒料的晶化在借助于熱的工藝氣體的補(bǔ)充加熱下進(jìn)行時(shí)，可達(dá)更好的結(jié)果。
[0006]在W02008/071023中描述了一種方法，其中，仍為熱態(tài)的粒料在粒料干燥器中與冷卻介質(zhì)分離，并接著將粒料轉(zhuǎn)入結(jié)晶器中，在其中于一定條件下對(duì)粒料進(jìn)行處理。該粒料干燥器和結(jié)晶器均在空氣氣氛下運(yùn)行。所蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)可借助于空氣去除。
[0007]但并非總是可以在空氣氣氛下進(jìn)行晶化，因?yàn)樵诟叩慕Y(jié)晶溫度下可導(dǎo)致氧化性分解。因此，在某些材料或某些質(zhì)量要求情況下，必須在惰性氣氛下晶化。
[0008]在US-3544525中描述了一種方法，其中將聚合物熔體借助于水下成粒形成預(yù)聚物-粒料。接著在脫水單元(粒料干燥器)中進(jìn)行干燥，并轉(zhuǎn)移到結(jié)晶裝置中，其中用熱的惰性氣體進(jìn)行晶化。
[0009]此方法也有多種缺點(diǎn)。除晶化的控制和均勻度令人不滿外，由于粒料干燥器呈閉合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此在其中通過(guò)所蒸發(fā)的冷卻液體(水)可導(dǎo)致過(guò)壓。結(jié)果來(lái)自粒料干燥器的水被壓入結(jié)晶器中并進(jìn)入隨后的SSP-反應(yīng)器中。盡管US-3544525中的預(yù)聚物在通過(guò)粒料干燥器后被描述為相對(duì)干燥，但在SSP-反應(yīng)器中仍存在從流過(guò)SSP-反應(yīng)器的工藝氣體中所吸納的高的水分含量。在該工藝氣體返回SSP-反應(yīng)器前必須在附加單元中(冷凝器或干燥器)以昂貴的方式去除水。供選擇地，可將該潮濕的工藝氣體清除并用新鮮干燥的工藝氣體代替。此方案是昂貴的和因此令人不滿的。此外，在SSP-反應(yīng)器中的高的水分含量也導(dǎo)致粒料的冷卻，因?yàn)樗貢?huì)附著于粒料并產(chǎn)生冷凝。因此，在SSP-反應(yīng)器中需更多的工藝氣體來(lái)達(dá)到所期望的反應(yīng)溫度，這在經(jīng)濟(jì)上是不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種在惰性氣體條件下用于聚合物直接晶化的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備不具有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明令人意外地發(fā)現(xiàn)，如果將結(jié)晶器中的壓力調(diào)節(jié)到高于在粒料干燥器中存在的壓力，則可克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明涉及一種用于聚合物連續(xù)的成粒和晶化的設(shè)備，該設(shè)備包括用于成形聚合物粒料和在液態(tài)冷卻介質(zhì)中冷卻粒料的單元；后接的用于粒料干燥的單元，其中該單元包括導(dǎo)出氣體優(yōu)選空氣的排出口 ；用于粒料晶化的結(jié)晶器，其中該結(jié)晶器經(jīng)連接導(dǎo)管與前接的用于從粒料中分離液態(tài)冷卻介質(zhì)和干燥粒料的單元相連接，并包括用于供入和排出惰性氣體的入口和優(yōu)選出口，該結(jié)晶器經(jīng)入口與惰性氣體罐相連接，由此可升高結(jié)晶器中的壓力使其高于用于粒料干燥的單元中的壓力。
[0013]此外，本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選包括用于調(diào)節(jié)結(jié)晶器中壓力的控制單元，其中可升高結(jié)晶器中的壓力使其高于用于粒料干燥的單元中所確定的壓力。
[0014]按本發(fā)明，“前接”單元意指一種單元，該單元在設(shè)備的運(yùn)行流程中配置在隨后的單元前并與其直接連接或確保待處理的材料從前接單元無(wú)阻礙地進(jìn)入后置單元。
[0015]按本發(fā)明，“后接”單元意指一種單元，該單元在設(shè)備的運(yùn)行流程中排列在預(yù)先配置的單元后并與其直接連接或確保待處理的材料從預(yù)先配置的單元無(wú)阻礙地進(jìn)入后接單
J Li ο
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于連續(xù)制備部分結(jié)晶的聚合物粒料的方法，其包括下列步驟:
[0017]a)在加入液態(tài)冷卻介質(zhì)下使聚合物熔體成形為粒料，并冷卻至高于聚合物在成形前、成形期間或成形后的粘性溫度的溫度；
[0018]b)在第一處理腔中高于聚合物的粘性溫度的溫度下于氣相特別是空氣中，從粒料中分離出液態(tài)冷卻介質(zhì)，其中所分離出的冷卻介質(zhì)轉(zhuǎn)入氣相中；
[0019]c)在第二處理腔中于惰性氣體下進(jìn)行粒料的晶化，調(diào)節(jié)第二處理腔中的壓力p2，使其高于在第一處理腔中存在的壓力pl。
[0020]本發(fā)明旨在處理可晶化的聚合物，優(yōu)選縮聚物。合適的縮聚物包括可晶化的熱塑性縮聚物，如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、多羥基鏈烷酸酯、聚交酯或其通過(guò)在低分子反應(yīng)產(chǎn)物的分裂下的縮聚反應(yīng)得到的共聚物。在此，縮聚可直接在單體間進(jìn)行或通過(guò)隨后由酯交換進(jìn)行轉(zhuǎn)換的中間步驟，其中該酯交換再在低分子反應(yīng)產(chǎn)物的分裂下或通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合進(jìn)行。如此得到的縮聚物基本上是直鏈的，其中可形成少量支鏈縮聚物。
[0021]在此，聚酰胺是一種聚合物，該聚合物由其單體，或是二胺-組分和二羧酸-組分或是雙官能團(tuán)單體與胺-端-基團(tuán)和羧酸-端-基團(tuán)通過(guò)縮聚得到。在此，聚酯是一種聚合物，該聚合物由其單體即二醇-組分和二羧酸-組分通過(guò)縮聚得到。可使用各種大多是直鏈的或環(huán)狀的二醇-組分。同樣可使用各種大多是芳族二羧酸-組分。該二羧酸也可使用其相應(yīng)的二甲基酯代替。[0022]聚酯的典型實(shí)例是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚萘二甲酸乙二酯(PEN)，其可作為均聚物或作為共聚物使用。按本發(fā)明，所使用的聚酯的共聚單體含量小于15%,優(yōu)選小于10%。
[0023]該聚對(duì)苯二甲酸乙二酯由其單體、二醇-組分和二羧酸-組分得到，其中作為主單體的二醇-組分由乙二醇(1，2-乙二醇)組成，該作為主單體的二羧酸-組分由對(duì)苯二甲酸組成。作為共聚單體可使用其它的直鏈、環(huán)狀或芳族的二醇和二羧酸化合物。典型的共聚單體是二甘醇(DEG)、間苯二酸(IPA)或1，4-雙羥基甲基-環(huán)已烷(CHDM)。
[0024]多羥基鏈烷酸酯是一種聚合物，該聚合物由通式為HO-CH(R)-(CH2)n-COOH的單體通過(guò)縮聚而得，其中R通常表示具有1-15碳原子的脂族烴，并且n=l-10，通常為1_3。典型實(shí)例是R=CH3且n=l的多羥基丁酸酯。
[0025]聚交酯(已知為聚乳酸，PLA)是一種聚合物，該聚合物可直接在水分裂下由乳酸得到或通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合由其環(huán)狀二聚體(丙交酯)得到。
[0026]該縮聚物可以是新材料或是再生料。來(lái)自制備過(guò)程和加工過(guò)程的再處理的聚合物(工業(yè)后)或在用戶使用后收集和再處理的聚合物(消費(fèi)后)稱為再生料。
[0027]可向該聚合物中加添加劑。適合用作添加劑的例如有催化劑、染料和顏料、UV-阻斷劑、加工助劑、穩(wěn)定劑、沖擊韌性改性劑、化學(xué)和物理類的發(fā)泡劑、填料、成核劑、阻燃劑、增塑劑、改進(jìn)阻障特性或機(jī)械特性的顆粒、增強(qiáng)體如球?；蚶w維、以及反應(yīng)性物質(zhì)如吸氧劑和吸乙醛劑或提高分子量的物質(zhì)。
[0028]向本發(fā)明的用于成形聚合物粒料的單元中供入作為原料的聚合物熔體。聚合物熔體的制備借助于現(xiàn)有技術(shù)中已知設(shè)備或反應(yīng)器進(jìn)行(如Scheirs/Long(編輯)，ModernPolyesters, Wiley2003,特別是第31-104頁(yè))。原則上可使用在其中制備處于液相的聚合物的聚合反應(yīng)器，如攪拌罐、籠形反應(yīng)器或板形反應(yīng)器，或也可使用在其中熔融預(yù)先制備的聚合物的設(shè)備，如擠壓機(jī)或捏和機(jī)。該聚合物熔體的制備可連續(xù)進(jìn)行或批量進(jìn)行。但為了進(jìn)一步加工優(yōu)選連續(xù)工藝。
[0029]在排出裝置特別是噴嘴或噴嘴板中，由縮聚物熔體形成分立的縮聚物條段。為由縮聚物條段制備粒料(即一定形狀和大小的顆粒)，可使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的成粒技術(shù)，如線料成粒、水環(huán)成粒、水下成?；蚰Ｃ娉闪?Kopfgranulation)(也稱熱面_成粒，hotface-Granulation)。由此從熔體通道出來(lái)的縮聚物條段被固化和分離成大量的單個(gè)粒料，其中分離可在固化前或固化后進(jìn)行。例如該分離可通過(guò)自行成滴、通過(guò)使用液態(tài)剪切介質(zhì)或通過(guò)機(jī)械分離特別是切割進(jìn)行。自行成滴或通過(guò)剪切介質(zhì)的強(qiáng)制成滴在噴嘴出口處進(jìn)行，而切割可在噴嘴出口處直接進(jìn)行或在穿過(guò)處理段后才進(jìn)行。
[0030]縮聚物熔體的固化通過(guò)借助于一種或多種冷卻流體的冷卻實(shí)現(xiàn)，其中按本發(fā)明，該冷卻流體可以是氣態(tài)的冷卻流體(如空氣、氮或C02)或液態(tài)冷卻流體(如水或乙二醇)或其組合。本發(fā)明中使用至少一種液態(tài)冷卻介質(zhì)。該縮聚物，特別是作為縮聚物條段或滴珠，可例如在進(jìn)入液態(tài)冷卻介質(zhì)前流過(guò)一段含工藝氣體特別是空氣或水霧的路徑。雖然在成粒裝置的描述中使用術(shù)語(yǔ)“水”，但也可使用其它液態(tài)介質(zhì)。按本發(fā)明，冷卻可在材料成形為粒料前、期間或后進(jìn)行。
[0031]如此制備的粒料優(yōu)選應(yīng)具有限定的粒形，如圓柱形、球形、滴形、類球形或如EP0541674中所提及的設(shè)計(jì)-形狀。其平均粒度應(yīng)為0.l-lOmm，優(yōu)選為0.5_3mm，特別為0.85-2.5mm。
[0032]按本發(fā)明，所制備的粒料經(jīng)受直接晶化，即粒料不經(jīng)如此強(qiáng)的冷卻(如冷至室溫)，以致為隨后的晶化必須以大的能耗量將其加熱。本發(fā)明中將粒料冷卻到高于其粘性溫度(玻璃轉(zhuǎn)化溫度)的溫度。在聚酯情況下，粒料在高于材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的溫度下開(kāi)始發(fā)粘，即顆粒相互粘附并形成團(tuán)粒。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為例如約75°C。
[0033]優(yōu)選地，將縮聚物粒料冷卻到處于該縮聚物的晶化溫度范圍內(nèi)的平均溫度。這通過(guò)升高冷卻介質(zhì)的溫度和/或選擇適當(dāng)短暫的粒料在冷卻介質(zhì)中的停留時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)?？稍诶鋮s的同時(shí)將縮聚物粒料送往進(jìn)一步的工藝步驟。
[0034]如果繪制作為溫度的函數(shù)的晶化半值時(shí)間(t1/2)，則示出合適的晶化溫度范圍。將該范圍通過(guò)這樣的溫度加以上下限定，在該溫度下晶化半值時(shí)間達(dá)到最小晶化半值時(shí)間的約10-倍。因?yàn)榉浅６痰木Щ胫禃r(shí)間是難以測(cè)定的，所以使用I分鐘作為最小值。在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的情況下，該晶化溫度范圍為110-220°c。
[0035]晶化半值時(shí)間t1/2借助于DSC中的等溫晶化測(cè)定，該t1/2相應(yīng)于在給定溫度下于誘發(fā)時(shí)間之后達(dá)到50%的可達(dá)結(jié)晶度所需的時(shí)間。
[0036]在作為優(yōu)選待處理聚合物的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)的情況下，將粒料冷卻到的溫度為100-180°C，優(yōu)選為110-160°C，特別優(yōu)選為120_150°C。
[0037]在冷卻后從粒料中分離出冷卻介質(zhì)。任選地在液態(tài)介質(zhì)中進(jìn)行粒料的進(jìn)一步處理(調(diào)制)，為此可直接使用該冷卻介質(zhì)或使用另一種液體。
[0038]粒料與液態(tài)冷卻介質(zhì)的分離可借助于現(xiàn)有技術(shù)中已知的分離設(shè)備進(jìn)行。此設(shè)備可僅為無(wú)源分離設(shè)備，如網(wǎng)板或柵板，冷卻介質(zhì)可穿過(guò)，但粒料不能穿過(guò)。通常至少對(duì)部分分離使用有源分離設(shè)備，其中分離例如基于氣體貫流、離心力或沖擊進(jìn)行。已知的這類設(shè)備是例如抽吸設(shè)備、沖擊式干燥器或離心干燥器。
[0039]按本發(fā)明，將粒料進(jìn)行干燥步驟，以使冷卻介質(zhì)完全與粒料分離。為此，將來(lái)自用于粒料成形的前述單元的粒料經(jīng)連接導(dǎo)管轉(zhuǎn)入用于粒料干燥的單元。將粒料轉(zhuǎn)入干燥單元用這樣的速度進(jìn)行，即其不會(huì)導(dǎo)致粒料冷卻到其粘性溫度以下。粒料在連接導(dǎo)管中的流速可通過(guò)向該連接導(dǎo)管中加入空氣或另一種合適的氣體(優(yōu)選惰性氣體如氮)來(lái)提高。
[0040]用于粒料干燥的單元(粒料干燥器)是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。本發(fā)明優(yōu)選使用反應(yīng)器，在該反應(yīng)器中提供第一處理腔。在該反應(yīng)器內(nèi)分離冷卻介質(zhì)(通常是水)和在第一處理腔中通過(guò)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)而干燥所分離出的粒料。為蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，第一處理腔中所使用的溫度為100-180°C，優(yōu)選為110-160°C，特別優(yōu)選為120_150°C。粒料在第一處理腔中的停留時(shí)間優(yōu)選為1/10秒-10秒。
[0041]本發(fā)明的粒料干燥器具有至少一個(gè)用于向該單元供入粒料的注入口。該注入口例如可以是在殼體(Gehaeuse)上的開(kāi)口或?qū)霘んw的管的出口。此外，本發(fā)明的粒料干燥器還具有至少一個(gè)從該單元排出粒料的排出口。該排出口例如可以是在殼體上的開(kāi)口或由殼體引出的管的入口。
[0042]在第一處理腔中存在吸收所蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的氣相。按本發(fā)明，該氣相優(yōu)選為空氣。但也可使用比空氣的氧含量更低的其它氣體混合物。但不必須使用惰性氣體。按示例性實(shí)施方案，在第一處理腔中的氧含量為大于I重量％，優(yōu)選為大于5重量％，特別優(yōu)選為大于10重量％。但是，為避免材料的氧化分解，在第一處理腔中的氧含量不應(yīng)超過(guò)空氣的氧含量(約21%)。
[0043]與US-3544525的相應(yīng)的單元相反，本發(fā)明的干燥單元不是閉合單元。本發(fā)明的干燥單元具有至少一個(gè)用于排出氣體優(yōu)選空氣的排出口。按本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，該干燥單元的排出口通向排氣導(dǎo)管，在該排氣導(dǎo)管中配置有用于空氣循環(huán)通過(guò)干燥單元的通風(fēng)機(jī)。
[0044]此外，本發(fā)明的干燥單元可具有至少一個(gè)用于導(dǎo)入氣體特別是空氣的進(jìn)入口。在此情況下，將該進(jìn)入口配置在第一處理腔的排出口的相對(duì)設(shè)置的一端，以確保氣體完全流過(guò)第一處理腔。但也可能的是，該導(dǎo)入氣體的進(jìn)入口不配置在干燥單元中，而是配置在隨后的連接單元中。
[0045]按本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，將氣體由進(jìn)入口的吸濾器供入。在引向進(jìn)入口的氣體導(dǎo)管中可配置用于使空氣循環(huán)通過(guò)干燥單元的通風(fēng)機(jī)。此外，該通風(fēng)機(jī)還可用作排氣管道中的通風(fēng)機(jī)或代替之。因此，按本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，僅在氣體導(dǎo)入管中配置通風(fēng)機(jī)。
[0046]按本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，通向進(jìn)入口的導(dǎo)管和從排出口引出的導(dǎo)管相互連接并形成閉合循環(huán)。但在此實(shí)施方案中，氣體再次進(jìn)入第一處理腔之前必須通過(guò)冷凝器，以分離氣體中存在的所蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)。
[0047]本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選具有冷卻介質(zhì)-循環(huán)。冷卻介質(zhì)從貯料容器(罐)優(yōu)選由循環(huán)泵和當(dāng)需要時(shí)由熱交換器(用于冷卻介質(zhì)的選擇性加熱或冷卻)導(dǎo)入成形單元(成粒設(shè)備)。在干燥單元中分離出的冷卻介質(zhì)可由導(dǎo)管返回貯料容器中。
[0048]第一處理腔中，在干燥過(guò)程期間穩(wěn)定的空氣供入和空氣排出的比例導(dǎo)致壓力升高，因?yàn)橐簯B(tài)冷卻介質(zhì)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，并且第一處理腔中的氣相有所增加。
[0049]縮聚物粒料經(jīng)分離掉液態(tài)冷卻介質(zhì)后，直接轉(zhuǎn)入隨后的用于晶化的第二處理腔。按本發(fā)明，這借助于連接導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)，該連接導(dǎo)管配置在干燥單元和結(jié)晶器之間并使干燥單元的出口和后接的結(jié)晶器的入口相連接。該連接導(dǎo)管如此配置，以確保待處理的材料無(wú)阻礙地從前接單元通入后置單元。因此，在該連接導(dǎo)管中不存在阻斷裝置。其目的是排除熱的粘性聚合物粒料在連接導(dǎo)管中粘附的風(fēng)險(xiǎn)。該連接導(dǎo)管可具有氣體入口。
[0050]在連接導(dǎo)管中應(yīng)確保各個(gè)粒料之間的穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以防止粒料的粘附。該相對(duì)運(yùn)動(dòng)例如可通過(guò)連接導(dǎo)管中高的流速(大于0.3m/min,特別是大于lm/min)、通過(guò)用輸送氣產(chǎn)生的環(huán)流、通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)如借助于攪拌器或輸送螺桿、或通過(guò)產(chǎn)生擺動(dòng)或振動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
[0051]為在結(jié)晶器故障情況下避免復(fù)雜的和昂貴的材料清除，本發(fā)明的連接導(dǎo)管可如在W02008/071278中所述與中間貯存器相連接，在故障情況下通過(guò)控制設(shè)備將材料導(dǎo)入該貯存器中，并在那里在不出現(xiàn)粒料結(jié)團(tuán)的條件(特別是粒料-溫度降到低于其玻璃轉(zhuǎn)化溫度)下貯存該材料。在此詳參W02008/071278的相應(yīng)內(nèi)容。
[0052]在進(jìn)入結(jié)晶器時(shí)，待處理粒料通?；旧鲜欠蔷蔚?，即其具有的結(jié)晶度小于10%，優(yōu)選小于5%。按本發(fā)明優(yōu)選的是，在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，粒料在進(jìn)入結(jié)晶器前的IV-值為0.6-0.8dl/g，特別是0.65-0.75dl/g。IV-值示出聚合物的特性粘度并且為其分子量的量度。IV-值及其測(cè)定是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。
[0053]按本發(fā)明，縮聚物粒料基本上從上向下流過(guò)第二處理腔，而惰性氣體優(yōu)選地從下向上流過(guò)第二處理腔。聚合物顆粒在結(jié)晶器中的運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)或優(yōu)選通過(guò)惰性氣流發(fā)生。本發(fā)明的結(jié)晶器可作為流動(dòng)床或沸騰床呈逆向流動(dòng)或交叉流動(dòng)來(lái)運(yùn)行。
[0054]用于晶化的第二處理腔由殼體(Gehaeuse)包圍。該處理腔的水平橫截面可具有任意形狀，但優(yōu)選是圓形或矩形。該處理腔基本上垂直安置，以使粒料可從上向下流過(guò)該設(shè)備。在此，重要的是可實(shí)現(xiàn)均勻的產(chǎn)物流。第二處理腔的側(cè)面由外殼(Mantel)限定。在此，該外殼壁可由圓柱形、錐形或由錐形和圓柱形片段的組合構(gòu)成，由此可影響在該設(shè)備高度上的氣速分布。頂區(qū)的加寬在此允許氣速的降低，其防止粒料的排出。頂區(qū)的縮小允許氣速的提高，其導(dǎo)致更強(qiáng)的渦流，由此可防止可能的粘結(jié)。
[0055]本發(fā)明的一個(gè)特別的實(shí)施方案提供至少近似的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外殼套(Gehaeusemantel),其帶來(lái)制造工藝上的優(yōu)點(diǎn)以及有規(guī)則的產(chǎn)物流的優(yōu)點(diǎn)。
[0056]在第二處理腔的內(nèi)部可配置置換體(Verdraengungskoerper),其不為粒料所流過(guò)，由此縮小了第二處理腔。這樣的置換體例如可以用于貫通惰性氣體、用于適配自由橫截面或用于改進(jìn)粒料流動(dòng)性。
[0057]至少一個(gè)注入口通向第二處理腔的頂區(qū)，并以便將待處理的粒料供入第二處理腔。該注入口例如可以是在殼體上的開(kāi)口或?qū)霘んw的管的出口。該注入口可分成多段，這允許在處理腔中粒料的分散。
[0058]至少一個(gè)排出口通向第二處理腔的下部，通過(guò)該排出口可使經(jīng)處理的粒料從該處理腔排出。該排出口例如可以是在殼體上的開(kāi)口或由殼體引出的管的入口。通常將粒料經(jīng)由排出口的錐形區(qū)導(dǎo)入。如果粒料在排出錐筒中不流動(dòng)或不振動(dòng)，則排出錐筒對(duì)水平的角度優(yōu)選為50-80°，并且如果粒料在排出錐筒中流動(dòng)或振動(dòng)，則該角度為15-60°，尤其是30-50°。供選擇地,也可借助于機(jī)械排出設(shè)備如螺旋式輸送器將粒料導(dǎo)入排出口。在排出口下方可存在阻斷部件如葉輪閘門、水平配置的排出輥或自動(dòng)滑閥，借助這些部件控制從處理腔的粒料流出。在此，用作控制變量的可以是例如在處理腔中粒料的填充高度或設(shè)備中粒料的重量。
[0059]在處理腔的底區(qū)優(yōu)選存在至少一個(gè)用于惰性氣體的導(dǎo)入裝置。該導(dǎo)入裝置具有至少一個(gè)進(jìn)入孔，惰性氣體通過(guò)該孔流入第二處理腔。
[0060]用于惰性氣體的導(dǎo)入裝置可包括裝置如向下敞口的錐筒或蓋式組件(Dachreihen)以及有排出孔的導(dǎo)管或金屬薄板，只要能實(shí)現(xiàn)惰性氣體的足夠均勻的分布即可。所提供的一個(gè)特別的實(shí)施方案為，處理腔向下由至少部分透氣的阻斷裝置特別是具有許多進(jìn)入孔的孔板所限制，這些進(jìn)入孔可至少局部地由惰性氣體穿過(guò)，但不可由粒料穿過(guò)。為此該開(kāi)孔小于粒料的直徑。通過(guò)面積優(yōu)選為1_30%。開(kāi)孔優(yōu)選是粒料直徑的20-90%，特別是粒料直徑的30-80%。開(kāi)孔的數(shù)目、大小和排列可以是均勻的，也可以是非均勻的。該阻斷裝置為錐形或水平配置。
[0061]在阻斷裝置下方可以存在分配腔，經(jīng)由分配腔將惰性氣體導(dǎo)入阻斷裝置。至少一個(gè)導(dǎo)入孔通向分配腔。此外，可配置用于分散惰性氣體的裝置如擋板、閥或閘板，也可配置用于各自惰性氣體導(dǎo)入的分開(kāi)的通道?？晒┻x擇地，處理腔向下由不透氣的阻斷裝置所限制。在此情況下，至少一個(gè)用于惰性氣體導(dǎo)入裝置可以是在殼體上的開(kāi)口、是導(dǎo)入殼體的一根管或多根管的出口、或是具有多個(gè)孔或向下開(kāi)口的單個(gè)蓋或蓋組件。在此可用易受侵蝕的置換體導(dǎo)入氣體。
[0062]本發(fā)明的一個(gè)特別方案所提供的是，除在第二處理腔的底區(qū)的至少一個(gè)用于惰性氣體的導(dǎo)入裝置外，至少另一用于惰性氣體的導(dǎo)入裝置通向第二處理腔，由此可實(shí)現(xiàn)多級(jí)供熱以及多級(jí)氣速分布。
[0063]在第二處理腔的蓋區(qū)存在優(yōu)選至少一個(gè)用于惰性氣體的導(dǎo)出裝置。該導(dǎo)出裝置例如可以是在殼體上的開(kāi)口或由殼體引出的管的入口。在此，該導(dǎo)出裝置可存在于處理腔的外殼或蓋上。按本發(fā)明的一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案，未提供這類導(dǎo)出裝置。在此情況下，惰性氣體通過(guò)從第一處理腔到第二處理腔的連接導(dǎo)管離開(kāi)第二處理腔。在導(dǎo)出裝置中或下方可存在允許惰性氣體穿過(guò)但阻止粒料穿過(guò)的設(shè)備。例如這可通過(guò)彎曲的或偏轉(zhuǎn)的穿流通道或借助于偏轉(zhuǎn)構(gòu)件如之字形分離器實(shí)現(xiàn)。
[0064]在第二處理腔中，粒料通過(guò)外部供能，優(yōu)選借助于熱的惰性氣體加熱，特別地大約至少20°C。優(yōu)選地，導(dǎo)入第二處理腔的惰性氣體的溫度高于進(jìn)入第二處理腔的縮聚物粒料的平均粒料溫度。由此帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是，縮聚物粒料可調(diào)節(jié)到恒定的和限定的出口溫度。在本發(fā)明優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，粒料在第二處理腔(即結(jié)晶器)中被加熱到溫度140-220°C。
[0065]按本發(fā)明優(yōu)選是，材料的停留時(shí)間是1-30晶化半值時(shí)間。在共聚單體含量小于5%的快速晶化的聚合物如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，停留時(shí)間因此為1-30分鐘。緩慢晶化的聚合物必須在第二處理腔中停留相應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間，直到實(shí)現(xiàn)所期望的結(jié)晶度的升聞。
[0066]與傳統(tǒng)的方法不同，本發(fā)明的晶化在結(jié)晶器中用惰性氣體作為工藝氣體進(jìn)行。優(yōu)選使用氮。按本發(fā)明，在第二處理腔中氣體的氧含量應(yīng)為小于I重量％，優(yōu)選為小于0.5重量％，特別優(yōu)選為小于0.1重量％，以降低或排除在晶化條件下材料的氧化性損傷。
[0067]因?yàn)槎栊詺怏w如氮是昂貴的，所以按本發(fā)明，在結(jié)晶器中使用的氣體至少部分導(dǎo)入循環(huán)系統(tǒng)中，其中可每次供入和排出少量交換氣。按此優(yōu)選實(shí)施方案，在惰性氣體的排出裝置和供入裝置之間存在由導(dǎo)管組成的閉合循環(huán)。
[0068]在循環(huán)中，可存在附加的單元，例如壓縮裝置(如通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī))、熱交換器(如加熱器)、阻斷裝置(如閥或栓)或凈化裝置(如過(guò)濾器、旋風(fēng)分離器、洗滌器或催化燃燒裝置)。因?yàn)榇罅康膲嚎s能轉(zhuǎn)變成氣流中的熱量，所以所升高的工藝氣體溫度也可用較小的補(bǔ)充加熱器功率保持。但如果縮聚物粒料的入口溫度發(fā)生改變，則可借助于補(bǔ)充加熱器功率補(bǔ)償。本發(fā)明優(yōu)選在閉合循環(huán)系統(tǒng)中包含有附加單元，該附加單元選自通風(fēng)機(jī)、熱交換器如加熱器、阻斷裝置、冷凝器或這些單元的組合。
[0069]按本發(fā)明，結(jié)晶器與惰性氣體罐相連接。按本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，存在一條導(dǎo)入管，用該導(dǎo)入管可將惰性氣體由惰性氣體罐導(dǎo)入由管道組成的循環(huán)系統(tǒng)中或直接導(dǎo)入結(jié)晶器中。特別地，在該導(dǎo)入管中配置計(jì)量單元如調(diào)節(jié)閥，用該調(diào)節(jié)閥可控制惰性氣體的導(dǎo)入。
[0070]按本發(fā)明，如此調(diào)節(jié)第二處理腔中的壓力p2，以使其高于在第一處理腔存在的壓力pl。由此防止冷卻介質(zhì)由干燥器中的第一處理腔轉(zhuǎn)入在結(jié)晶器中的第二處理腔中。由于第二處理腔中的較高壓力，所以惰性氣體從第二處理腔轉(zhuǎn)入第一處理腔中。但已表明，如果pl <p2 <pl+100毫巴，優(yōu)選pl < p2 < pl+50毫巴，即第二處理腔中的壓力高出第一處理腔中的壓力為小于100毫巴，優(yōu)選甚至小于50毫巴，則在本發(fā)明中已足夠了。換句話說(shuō)，令人意外的是，第二處理腔中的壓力稍高于第一處理腔中的壓力就足以達(dá)到本發(fā)明的目的。在此壓力比例關(guān)系下，僅少量的惰性氣體通過(guò)轉(zhuǎn)入第一處理腔而損失。這個(gè)小缺點(diǎn)通過(guò)由此在結(jié)晶器中存在的低的水分和由此導(dǎo)致的設(shè)備方面和方法技術(shù)方面的優(yōu)點(diǎn)(在結(jié)晶器中需更少量的惰性氣體、惰性氣體僅需少量或完全不必干燥)而更多地受到補(bǔ)償。
[0071]按一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的設(shè)備包括傳感器，借助于該傳感器可測(cè)定在第一處理腔和第二處理腔中的壓力。本發(fā)明可使用傳統(tǒng)的壓力傳感器。傳感器與控制單元相連接，用該控制單元可分析由傳感器測(cè)出的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的控制單元通常是具有所需構(gòu)件如中央計(jì)算單元(CPU)和存儲(chǔ)器的電子計(jì)算機(jī)。
[0072]本發(fā)明的控制單元優(yōu)選與處于導(dǎo)入管中的計(jì)量單元相連接，并通過(guò)計(jì)量單元的相應(yīng)控制來(lái)調(diào)節(jié)供入結(jié)晶器循環(huán)系統(tǒng)中的工藝氣體量。如果控制單元例如由傳感器傳送的壓力值測(cè)出第一處理腔的壓力升高，則通過(guò)打開(kāi)計(jì)量單元可將如此的量的工藝氣體導(dǎo)入循環(huán)系統(tǒng)中，以升高到第二處理腔中所期望的較高壓力。類似地，在第一處理腔的壓力降低時(shí)，通過(guò)打開(kāi)處于單獨(dú)的排出管中的、同樣與控制單元相連接的并經(jīng)這樣調(diào)節(jié)的計(jì)量單元從循環(huán)系統(tǒng)中排放工藝氣體，以避免在第二處理腔中在隨之出現(xiàn)的過(guò)多的工藝氣體從第二處理腔中轉(zhuǎn)入第一處理腔的情況下的過(guò)高壓力?？晒┻x擇地，在第一處理腔和第二處理腔之間所期望的壓力差也可如此調(diào)節(jié)，即通過(guò)打開(kāi)相應(yīng)的計(jì)量裝置增加或減少向第一處理腔的空氣導(dǎo)入或由第一處理腔的空氣排出。
[0073]如果用于調(diào)節(jié)按本發(fā)明的在第二處理腔中的過(guò)壓所需的惰性氣體量是已知的或已算出，則本發(fā)明的設(shè)備也可在沒(méi)有控制單元的情況下通過(guò)將所需量的惰性氣體導(dǎo)入結(jié)晶器中來(lái)運(yùn)行。但可推薦的是，在此也借助于壓力傳感器對(duì)第一和第二處理腔的壓力比例至少有所控制。按另一可供選擇的實(shí)施方案，未提供由第二處理腔的氣體排出口。在此情況下，在將惰性氣體導(dǎo)入第二處理腔時(shí)，必然導(dǎo)致第二處理腔中的壓力高于第一處理腔。從特定的壓差開(kāi)始導(dǎo)致惰性氣體從第二處理腔轉(zhuǎn)入第一處理腔，由此按本發(fā)明也阻止水進(jìn)入第二處理腔。
[0074]通過(guò)本發(fā)明，由于冷卻介質(zhì)從粒料的可能蒸發(fā)，使結(jié)晶器中的能耗保持非常小。因此，按本發(fā)明用較少量工藝氣體可將粒料高效地加熱到溫度180-200°C，這已很大程度上相應(yīng)于在若必要時(shí)隨后的后處理步驟中所使用的溫度。通過(guò)釋放出晶化熱可提供額外的能量。因此，按本發(fā)明，在晶化隨后的后處理階段中完全無(wú)需或僅需少量地對(duì)粒料進(jìn)一步加熱。
[0075]在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，該粒料從第二處理腔排出時(shí)具有結(jié)晶度為25-45%，尤其為 30-40%。
[0076]按本發(fā)明，晶化后所得的材料可供入另一熱處理步驟，該步驟特別選自脫揮發(fā)成分步驟，特別是脫甲醛成分步驟，和固相-后縮合(SSP)。熱處理步驟在第三處理腔中進(jìn)行，該第三處理腔優(yōu)選處于單獨(dú)的反應(yīng)器中。
[0077]脫揮發(fā)成分特別是脫甲醛成分以及SSP-反應(yīng)是本專業(yè)人員所已知的，這里無(wú)須詳述。按本發(fā)明，熱處理優(yōu)選在第三處理腔中于惰性氣體的氣相中進(jìn)行，其中，在處理期間揮發(fā)性組分從聚合物中蒸發(fā)，并轉(zhuǎn)入氣相中。優(yōu)選使用氮作為惰性氣體。按本發(fā)明，在第三處理腔中的氣體的氧含量應(yīng)小于0.1重量％，優(yōu)選小于0.05重量％，特別優(yōu)選小于0.02重量％，以降低或排除在晶化條件下材料的氧化性損傷。
[0078]由于進(jìn)入第三處理腔中的聚合物的高溫，所以不需向第三處理腔中導(dǎo)入熱的工藝氣體。由于晶化熱的釋出，按本發(fā)明在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，第三處理腔中的溫度升高通常為3-15°C，優(yōu)選5-15°C，特別優(yōu)選7-15°C。因此，按本發(fā)明在某些情況下，向第三處理腔引入的工藝氣體的溫度可低于處于第三處理腔中的聚合物顆粒的溫度。因此，通過(guò)本發(fā)明可高能效地實(shí)施隨后的熱處理步驟。
[0079]類似于第二處理腔，也在第三處理腔中優(yōu)選以與聚合物顆粒流呈逆流的方式引入惰性氣體。原則上在熱處理中可使用與前述用于晶化的相同的反應(yīng)器。例如可提及傳統(tǒng)的豎式反應(yīng)器(Schachtreaktor)。
[0080]所晶化的聚合物顆粒以已知方式從結(jié)晶器轉(zhuǎn)入第三處理腔。例如該顆?？赏ㄟ^(guò)阻斷裝置(閘板)借助于氣動(dòng)輸送從結(jié)晶器轉(zhuǎn)入第三處理腔。在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，取決于輸送氣速，在此聚合物粒料的溫降大約為2-15°C，優(yōu)選3-15°C，特別優(yōu)選5-15°C。如果需要，在進(jìn)入第三處理腔前可用已知方式對(duì)顆粒進(jìn)行補(bǔ)充加熱。
[0081]按本發(fā)明，在第三處理腔中脫甲醛例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的脫甲醛可在140-190°C的溫度下進(jìn)行。在此觀察到例如第三處理腔中的溫升為3-15°C。
[0082]按本發(fā)明，在第三處理腔中SSP-反應(yīng)例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的SSP-反應(yīng)可在180-240°C，優(yōu)選180-225°C的溫度下進(jìn)行。在此觀察到例如第三處理腔中的溫升為3-15。。。
[0083]用于制備高分子的和純的聚合物產(chǎn)品的傳統(tǒng)裝置可在考慮本發(fā)明的理念下用簡(jiǎn)單的方式加以改進(jìn)和優(yōu)化。通過(guò)具有隨后的熱再處理的直接晶化來(lái)制備聚合物的傳統(tǒng)方法通常如此進(jìn)行，即至少粒料的干燥步驟和直接晶化在空氣氣氛中進(jìn)行。對(duì)于作為熱處理的脫甲醛，在空氣氣氛中的方法以及在惰性氣體氣氛中的方法均是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。例如可參考 W02005/092949A1、W02006/060930A1 和 W02007/022994A1。
[0084]如前所述，現(xiàn)有技術(shù)中的這類方法特別是有下列缺點(diǎn):潛熱晶化(直接晶化)的溫度穩(wěn)定性不夠。在空氣氣氛中由于材料的氧化性損傷的風(fēng)險(xiǎn)，所以僅可在較低溫度下運(yùn)行。其結(jié)果是，不可實(shí)現(xiàn)足夠程度的脫甲醛。此外，在空氣氣氛中進(jìn)行晶化和熱處理時(shí)還會(huì)產(chǎn)生額外的不期望的揮發(fā)性分解產(chǎn)物。最后，通過(guò)將水分引入結(jié)晶器中和用于熱處理的反應(yīng)器中，傳統(tǒng)方法的能量平衡具有附帶的缺點(diǎn)，如前所述。
[0085]按本發(fā)明，如果直接晶化在惰性氣體氣氛中于稍高于在之前的干燥步驟中的壓力下進(jìn)行即可用簡(jiǎn)單的方式克服這些缺點(diǎn)。
[0086]在傳統(tǒng)的設(shè)備中，這種方法運(yùn)作是如此實(shí)現(xiàn)的，即將該設(shè)備中已存在的結(jié)晶器改造成用惰性氣體運(yùn)行，并額外為該設(shè)備配備本發(fā)明的控制單元以正確調(diào)節(jié)結(jié)晶器中的壓力。
[0087]可供選擇地，除了處于該設(shè)備中的結(jié)晶器外，還可安裝已改造為用惰性氣體運(yùn)行的第二個(gè)結(jié)晶器，并安裝本發(fā)明的控制單元以正確調(diào)節(jié)結(jié)晶器中的壓力。為用惰性氣體運(yùn)行，結(jié)晶器在需要時(shí)應(yīng)配備前述的閉合循環(huán)系統(tǒng)，以使昂貴的惰性氣體可以再循環(huán)并返回到結(jié)晶器中。優(yōu)選是該設(shè)備在需要時(shí)也應(yīng)配備向結(jié)晶器導(dǎo)入外熱的單元，例如配備熱交換器用于加熱該惰性氣體。
[0088]在傳統(tǒng)設(shè)備的情況下，其中作為熱再處理的脫甲醛在空氣氣氛中進(jìn)行，按本發(fā)明該設(shè)備的改造優(yōu)選也包括以這樣的方式改進(jìn)用于熱處理的反應(yīng)器，以使該反應(yīng)器用惰性氣體運(yùn)行。為用惰性氣體運(yùn)行，該反應(yīng)器在需要時(shí)應(yīng)配備前述的閉合循環(huán)系統(tǒng)，以使昂貴的惰性氣體可以再循環(huán)并返回到該反應(yīng)器中。優(yōu)選是該設(shè)備在需要時(shí)也應(yīng)配備向該反應(yīng)器導(dǎo)入外熱的單元，例如配備用于加熱惰性氣體的熱交換器。
[0089]因此，本發(fā)明還涉及一種對(duì)用于聚合物成粒和晶化的、具有粒料干燥單元和結(jié)晶器的設(shè)備進(jìn)行改造的方法，其中在該設(shè)備中聚合物的晶化在空氣下進(jìn)行，該方法包括下列步驟:
[0090]a)將該設(shè)備中存在的結(jié)晶器改進(jìn)為用惰性氣體運(yùn)行或可供選擇地提供附加的已改造為用惰性氣體運(yùn)行的結(jié)晶器，和
[0091]b)將該設(shè)備附加配置用于調(diào)節(jié)結(jié)晶器中壓力的控制單元，用該控制單元可升高結(jié)晶器中的壓力使其高于用于粒料干燥的單元中所測(cè)出的壓力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0092]下面根據(jù)非限定性附圖詳述本發(fā)明:
[0093]圖1示出本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。
【具體實(shí)施方式】
[0094]實(shí)施例1
[0095]圖1的設(shè)備具有用于制備聚合物熔體的反應(yīng)器I。在此，它是一種在其中進(jìn)行熔融聚合并由此從單體制得預(yù)聚物的反應(yīng)器?？晒┻x擇地，反應(yīng)器I也可以是用于熔融固體產(chǎn)品如預(yù)聚物的設(shè)備。在此情況下，反應(yīng)器I可以是例如擠壓機(jī)。
[0096]將熔化的材料轉(zhuǎn)入成粒裝置2中。在成粒器2中以已知方法從熔化的材料制備粒料。例如成粒器可以是水下成粒器(如圖1所示)或可以是水下線料成粒器。在此情況下，成粒在水下進(jìn)行。所得的粒狀顆粒在成粒器2中同時(shí)被冷卻。但如前所述，冷卻不允許如此強(qiáng)地下降，以致使粒狀顆粒冷卻到低于其玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)(即低于粘性溫度)。這可通過(guò)使用經(jīng)加熱的水或通過(guò)減少粒狀顆粒在成粒器2中的停留時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，粒料應(yīng)冷卻到100-180°C的溫度。
[0097]粒料經(jīng)連接導(dǎo)管3直接轉(zhuǎn)入用于粒料干燥的單元(粒料干燥器)4中。為避免粒料的太強(qiáng)的冷卻，應(yīng)盡可能快地通過(guò)連接導(dǎo)管3。在連接導(dǎo)管3中的流速優(yōu)選可通過(guò)導(dǎo)入氣流(優(yōu)選空氣)來(lái)提高。
[0098]在用于粒料干燥的單元(粒料干燥器)4中，粒料被分離掉冷卻介質(zhì)(水)并被干燥。分離出的冷卻介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)管9a返回冷卻介質(zhì)貯存容器(罐)％。貯存容器9b具有用于供入冷卻介質(zhì)的入口 9e。將冷卻介質(zhì)借助于循環(huán)裝置(泵)9c從貯存容器9b轉(zhuǎn)送進(jìn)成粒裝置2中。在此，冷卻介質(zhì)優(yōu)選流過(guò)熱交換器9d。在熱交換器9d中，冷卻介質(zhì)按需被加熱或冷卻。特別是從粒料干燥器4返回的冷卻介質(zhì)可由于與熱粒料的接觸而具有過(guò)高的溫度，并且必須在進(jìn)入成粒裝置2前進(jìn)行冷卻。
[0099]在單元4的第一處理腔中的粒料干燥，除機(jī)械式干燥設(shè)備外還借助于100-180°C的溫度下的空氣或主要含空氣的氣體氣氛進(jìn)行。在圖1的設(shè)備中，將空氣通過(guò)空氣入口 IOa導(dǎo)入粒料干燥器4中?？諝馊肟?IOa可處于粒料干燥器4的殼體上或連接導(dǎo)管5上或在兩處均有。在空氣入口導(dǎo)管IOa中可任選配置吸入過(guò)濾器(未示出)。空氣通過(guò)空氣出口 IOb離開(kāi)粒料干燥器4。在圖1設(shè)備中，空氣出口導(dǎo)管IOb中配置有用于使空氣循環(huán)通過(guò)粒料干燥器4的通風(fēng)機(jī)10c。但也可供選擇地，將通風(fēng)機(jī)配置在空氣入口導(dǎo)管IOa中。此外，空氣入口 IOa和空氣出口 IOb可相互連接并形成循環(huán)系統(tǒng)。在此循環(huán)系統(tǒng)中提供有冷凝器。
[0100]來(lái)自干燥器4的的粒料經(jīng)連接導(dǎo)管5直接轉(zhuǎn)入結(jié)晶器6。為避免粒狀顆粒的粘附和結(jié)塊，連接導(dǎo)管5未設(shè)置阻斷裝置。粒料可不受阻地從干燥器4轉(zhuǎn)入結(jié)晶器6。
[0101]在結(jié)晶器6中，基本上是非晶形的粒料至少被部分晶化。在結(jié)晶器6內(nèi)粒狀顆粒通過(guò)導(dǎo)入結(jié)晶器6的氣流保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在結(jié)晶器6內(nèi)可存在流動(dòng)床或沸騰床的條件?？晒┻x擇地，在結(jié)晶器6中也可提供用于顆粒機(jī)械運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。
[0102]在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)情況下，顆粒的晶化在140-200°C的溫度下于主要含氮的氣氛中進(jìn)行。經(jīng)晶化的粒料通過(guò)排出裝置7例如阻斷裝置如葉輪閘門離開(kāi)結(jié)晶器。隨后可將顆粒送入熱處理如進(jìn)行脫甲醛或SSP-反應(yīng)?？晒┻x擇性地，也可將顆粒送入冷卻步驟。
[0103]在結(jié)晶器6中所用的惰性氣體通過(guò)由管道8a組成的閉合循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)入。惰性氣體通過(guò)入口 6b進(jìn)入結(jié)晶器6，并通過(guò)出口 6a離開(kāi)結(jié)晶器6。在惰性氣體的循環(huán)系統(tǒng)中存在用于氣體循環(huán)的通風(fēng)機(jī)8b。在入口 6b前提供熱交換器8c，以使氣體在進(jìn)入結(jié)晶器6前達(dá)到所期望的溫度。優(yōu)選是氣體在熱交換器8c中被加熱。
[0104]此外，在圖1的循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)一步配置有阻斷裝置8d(如閥門)，以將部分氣體導(dǎo)入二次循環(huán)中。
[0105]此外，在圖1的循環(huán)系統(tǒng)中還配置有冷凝器，以從氣體中去除在通過(guò)結(jié)晶器6時(shí)從氣體中所吸納的冷卻介質(zhì)。因?yàn)榘幢景l(fā)明僅有少量冷卻介質(zhì)轉(zhuǎn)入結(jié)晶器6中，所以冷凝器8e的尺寸可相對(duì)地小。
[0106]在圖1的設(shè)備中具有用于惰性氣體的供入導(dǎo)管11，惰性氣體可經(jīng)該導(dǎo)管從未示出的惰性氣體罐供入前面所述的循環(huán)系統(tǒng)中或可從循環(huán)系統(tǒng)排出。氣體的計(jì)量借助于計(jì)量單元12c如調(diào)節(jié)閥進(jìn)行。計(jì)量單元12c借助于控制單元12a操作。控制單元12a從壓力傳感器12b和12c接收在粒料干燥器4和結(jié)晶器6中存在的壓力值，并按該值確定需要打開(kāi)或關(guān)閉計(jì)量單元12c。
[0107]本發(fā)明的設(shè)備可有利地用于聚合物特別是縮聚物優(yōu)選聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的連續(xù)成粒和晶化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于聚合物連續(xù)成粒和晶化的設(shè)備，其包括用于成形聚合物粒料和在液態(tài)冷卻介質(zhì)中冷卻粒料的單元(2);后接的用于粒料干燥的單元(4)，其中該單元(4)包括用于排出氣體優(yōu)選空氣的排出口(IOb);用于粒料晶化的結(jié)晶器(6)，其中該結(jié)晶器(6)經(jīng)連接導(dǎo)管(5)直接與前接的用于從粒料中分離掉液態(tài)冷卻介質(zhì)并干燥粒料的單元(4)相連接，以致確保該待處理的材料無(wú)阻礙地從前接單元通入后置單元，并且包括用于供入和排出惰性氣體的入口 (6b)和優(yōu)選出口(6a)， 其特征在于，該結(jié)晶器(6)經(jīng)入口(6b)和惰性氣體罐相連接，由此可升高結(jié)晶器(6)中的壓力使其高于用于粒料干燥的單元(4)中的壓力。
2.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括用于調(diào)節(jié)結(jié)晶器(6)中壓力的控制單元(12a)，由此可升高結(jié)晶器(6)中的壓力使其高于用于粒料干燥的單元⑷中所確定的壓力。
3.權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，用于成形聚合物粒料的單元(2)與前接的用于制備聚合物熔體的反應(yīng)器(I)相連接。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，結(jié)晶器(6)的用于供入和排出惰性氣體的入口(6b)和出口(6a)通過(guò)管道(8a)相互連接并形成閉合的循環(huán)系統(tǒng)。
5.權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該控制單元(12a)與計(jì)量單元(12c)相連接，該計(jì)量單元配置在將惰性氣體供入結(jié)晶器(6)或由管道(8a)組成的閉合循環(huán)系統(tǒng)中的導(dǎo)入管(11)中。
6.權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該控制單元(12a)與用于測(cè)定結(jié)晶器中壓力的傳感器(12b)和用于測(cè)定粒料干燥單元(4)中的壓力的傳感器(12c)相連接。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，粒料干燥單元(4)和/或連接導(dǎo)管(5)具有用于供入空氣的氣體入口(10a)。
8.一種用于連續(xù)制備部分結(jié)晶的聚合物粒料的方法，其包括下列步驟: a)在加入液態(tài)冷卻介質(zhì)下使聚合物熔體成形為粒料，并冷卻至高于該聚合物在成形前、成形期間或成形后的粘性溫度的溫度； b)在第一處理腔中于高于該聚合物的粘性溫度的溫度下在氣相優(yōu)選空氣中從粒料中分離出該液態(tài)冷卻介質(zhì)，其中所分離出的冷卻介質(zhì)轉(zhuǎn)入氣相中； c)在后接的第二處理腔中于惰性氣體下進(jìn)行粒料的晶化， 其特征在于，該粒料從第一處理腔經(jīng)連接導(dǎo)管(5)直接轉(zhuǎn)入第二處理腔，以致確保該待處理的材料從該前接單元無(wú)阻礙地進(jìn)入該后置單元，并調(diào)節(jié)第二處理腔中的壓力P2，使其高于第一處理腔中存在的壓力Pl。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，pi<p2<pl+100毫巴，優(yōu)選pi <p2<pl+50毫巴。
10.權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在第一處理腔中的氧含量大于I重量％，優(yōu)選大于5重量％，和特別優(yōu)選大于10重量％。
11.權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,在第二處理腔中的氧含量小于I重量％，優(yōu)選小于0.5重量％，和特別優(yōu)選小于0.1重量％。
12.權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該晶化的粒料在第三處理腔中的熱處理的步驟d)緊接所述步驟c)。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該熱處理是脫甲醛或固相-后縮合。
14.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的設(shè)備在聚合物的連續(xù)成粒和晶化中的應(yīng)用。
15.一種對(duì)用于聚合物成粒和晶化的、具有粒料干燥單元和結(jié)晶器的設(shè)備進(jìn)行改造的方法，其中在該設(shè)備中聚合物的晶化在空氣下進(jìn)行，該方法包括下列步驟: a)將該裝置中存在的結(jié)晶器改進(jìn)為用惰性氣體運(yùn)行或可供選擇地提供附加的已改進(jìn)為用惰性氣體運(yùn)行的結(jié)晶器，和 b) 向該設(shè)備附加配置用于調(diào)節(jié)結(jié)晶器中的壓力的控制單元，用該控制單元可升高結(jié)晶器中的壓力使其高于用于粒料干燥的單元中所確定的壓力。
【文檔編號(hào)】B29B9/16GK103660065SQ201310450617
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】A·克里斯特爾, B·A·卡伯特, F·尢西比奧 申請(qǐng)人:布勒熱處理股份公司