專利名稱：由塑料熔體制備球形顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由塑料熔體制備球形顆粒的方法，特別是指縮聚物，如由多官能的碳酸和醇形成的PET、PBT、PEN、PA或PC的預(yù)聚物熔體或聚合物熔體，其中熔體借助液滴噴嘴而滴流成滴，并且這些液滴在落下至少部分沉降段后凝固成顆粒。
此外，本發(fā)明還涉及到用于由塑料制備球形顆粒的裝置，特別是縮聚物，如由多官能的碳酸和醇形成的PET、PBT、PEN、PA或PC的預(yù)聚物熔體或聚合物熔體，且該裝置包含有能使塑料熔體滴落成滴的噴嘴裝置以及設(shè)置在其后的、在沉降塔中的沉降段。
已知，為制備PET顆粒就要將酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)后的預(yù)縮合物，以及PBT-過程中乙二醇或丁二醇與對苯二酸的預(yù)縮聚物導(dǎo)入到負(fù)壓下的反應(yīng)器中。由此，一方面提高主體液態(tài)和短鏈聚合物的粘度，另一方面又將放出的乙二醇或丁二醇返回到酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)。在反應(yīng)器處理后，將縮聚物置于水中冷卻并切粒，從而獲得圓柱形且大部分是非晶形的顆粒。然而這里的缺點(diǎn)是，其末端具有破裂的析出物，并因此可導(dǎo)致粉塵的產(chǎn)生。已知方法的缺點(diǎn)還在于，在造粒后，顆粒都處于一種主要是非晶形的狀態(tài)。這種狀態(tài)就使得在后續(xù)單獨(dú)的加工過程中需要部分結(jié)晶化過程。此外，設(shè)備技術(shù)和能量消耗也起到了阻礙作用，因?yàn)槠渲行枰厥獾奶幚黼A段如供給降壓的反應(yīng)器階段和部分結(jié)晶化過程。
為避免這些缺點(diǎn)，DE19849485A1中推薦，將液態(tài)熔融的預(yù)縮合物導(dǎo)入到在塔頂區(qū)內(nèi)具有分配器滴液噴嘴的沉降塔中，其中使由分配器滴液噴嘴中流出的預(yù)縮合物在沉降塔中以與惰性氣體，如氮?dú)獾囊阅媪鹘佑|。由此，在加速了液滴的結(jié)晶過程的同時(shí)，也降低了沉降速度。然后，在沉降塔底部流出的顆粒可以作為干燥的和部分結(jié)晶化的粒料輸入到后縮合過程或SSP中去。
相應(yīng)的方法也描述于DE10019508A1。其中是將液滴以與空氣或惰性氣體如氮?dú)庖阅媪鞣绞教峁?br> 為將液體PET預(yù)聚物從約280℃冷卻到160℃，并因此而獲得處于150℃到170℃之間的較為有利的結(jié)晶速度，就必須由一千克PET小球珠移去多于220KJ/Kg的熱量。由于通常所使用的氣體，如空氣或氮?dú)庵痪哂泻苄〉臒崛?約1.05KJ/Kg)，所以盡管運(yùn)用較大的溫差來吸收熱量，還是需要相對大的質(zhì)量和體積流的氣體來冷卻液態(tài)高熱的聚合物顆粒。另一個(gè)的缺點(diǎn)還在于，從氣體到固體的熱量轉(zhuǎn)移相當(dāng)差，這樣就使得需要相對高的沉降段并且在經(jīng)過一定沉降高度后難以設(shè)定冷卻過程或液滴溫度。
氣體，例如將其從50℃加熱到200℃后，可以總共吸收約160KJ/Kg氣體的熱量。因此所需的氣體流為約1.4Kg氣體/KgPET或1400m3氣體/1000KgPET。這也就意味著，例如當(dāng)在1.2m直徑的沉降塔中每小時(shí)降落1t的PET時(shí)，需要的氣體流量為至少1400m3/h。
大的氣體用量的缺點(diǎn)還在于會出現(xiàn)湍流和至少是破壞的橫流，從而存在著如下危險(xiǎn)，即直徑可以為0.8mm量級的高粘性的球粒會接觸沉降管的壁并牢固地粘附其上，或者也會相互粘結(jié)并變形以使得最終的幾何尺寸不再具有理想的球形。
為制備具有均勻幾何尺寸的塑料球粒，DE4338212C2中提出的方法是，通過噴嘴裝置啟動(dòng)振蕩而將熔融粘稠狀態(tài)的塑料下落，同時(shí)將如此制得的液滴在液體中冷卻。
本發(fā)明所基于的問題是，進(jìn)一步完善如開頭所述的方法和裝置，使得如開頭所述的塑料熔體，特別是熔融的縮合物的預(yù)聚物或聚合物能以理想的高通過量降落，而不存在有滴落顆粒變形或粘結(jié)或相互粘連和/或顆粒粘在沉降段本身的邊界上的危險(xiǎn)。此外，本發(fā)明的另一個(gè)特征是，較之已知方法，滴落顆粒的后縮合到足夠程度的總時(shí)間顯著縮短。
根據(jù)本發(fā)明方法，該問題通過如下方法得以解決，在沉降段的末端顆粒會到達(dá)一個(gè)接收區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)至少有部分顆粒按如下方式進(jìn)行渦旋，即形成能使顆粒朝著區(qū)域中間和/或區(qū)域出口方向運(yùn)動(dòng)的湍流。
所謂的“渦流”應(yīng)該理解為顆粒的一種以流化的占主導(dǎo)的隨機(jī)(無序的)運(yùn)動(dòng)，也是顆粒的一種占主導(dǎo)的集合(有序的)運(yùn)動(dòng)，這里自然也包括具有隨機(jī)部分和集合部分運(yùn)動(dòng)模型的“顆粒集群”的組合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
以下說明書中所謂“固化的”是指實(shí)質(zhì)上對外形穩(wěn)定的非晶形和/或結(jié)晶的顆粒。
優(yōu)選在接收區(qū)內(nèi)顆粒通過至少部分的接收區(qū)的振動(dòng)而進(jìn)行渦流。
也可以利用大量進(jìn)氣孔鼓入氣體而實(shí)現(xiàn)顆粒在接收區(qū)內(nèi)的渦流。
在本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，利用一種用氣體分散且處于振動(dòng)狀態(tài)的類織物部件來使顆粒渦流，和/或利用一種本身剛性的部件將顆粒傳輸?shù)匠两刀蔚哪┒说膮^(qū)域，該區(qū)域通入氣體以致形成能驅(qū)動(dòng)液滴向區(qū)域中間和/或區(qū)域出口方向運(yùn)動(dòng)的湍流。
顆粒的渦流優(yōu)選按下方式進(jìn)行，即渦流的顆粒構(gòu)成一流化床，同時(shí)顆粒優(yōu)選經(jīng)由沉降段上的流化床入口區(qū)而導(dǎo)入流化床中，并且在其中移動(dòng)至存在有區(qū)域出口的流化床出口區(qū)。優(yōu)選將顆粒引導(dǎo)到通向在沉降段的末端的流化床入口區(qū)。這些措施保證了所有的顆粒都具有大體上相同的滯留時(shí)間，并特別是具有至少由流化床的幾何尺寸確定的最小滯留時(shí)間。
在本發(fā)明方法的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，利用流體，特別是利用通入液體使顆粒進(jìn)入沉降段中。優(yōu)選使用該流體來加強(qiáng)冷卻通過沉降段下落的顆粒。特別優(yōu)選使用一種液體來迫使該顆粒，因?yàn)橐赃@種方式就可以通過液體蒸發(fā)從熱顆粒上帶走大量的熱。
所述方法中的問題也可以只通過使沉降段中的顆粒與液體接觸的方法來解決。
比較合理的是，所述液體的蒸發(fā)溫度要低于顆粒的熔融溫度。由此而保證，大量的熱可通過液體的相轉(zhuǎn)變所需要的熱量從固化的液滴或顆粒上移走。
特別優(yōu)選使用水和/或乙二醇作為液體，并且特別是液體的計(jì)量要保證顆粒在到達(dá)接收區(qū)時(shí)基本上不再被潤濕。
優(yōu)選將液體噴霧成細(xì)小顆粒的形式，從而利用噴霧將那些借助滴液噴嘴滴落的顆粒進(jìn)入到沉降段中。已經(jīng)證明，將噴霧調(diào)整到使其細(xì)小顆粒尺寸相當(dāng)于滴落熔體液滴大小的1/3到1/20是非常有利的。
液體也可以以載氣導(dǎo)入。這些載氣優(yōu)選具有空氣、氮?dú)狻⒍趸?、氬氣、水蒸氣或乙二醇蒸汽中的至少一種。
在本發(fā)明方法中優(yōu)選的是，液滴在落下經(jīng)過至少部分沉降段后進(jìn)行初步結(jié)晶。這樣就可以防止前面所述的液滴粘結(jié)或粘連的危險(xiǎn)。
優(yōu)選將液滴只冷卻到其溫度滯留在塑料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的點(diǎn)上。這樣就可以在顆粒的再加熱過程(SSP)中將能量需求保持在低的水平上。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，包括將存在于沉降段中的過程載氣，如空氣、氮?dú)?、二氧化碳、氬氣、水蒸氣或乙二醇蒸汽的熱能進(jìn)行回收。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有利的改進(jìn)方案，球形或類球形的顆粒要在離開接收區(qū)后被導(dǎo)入結(jié)晶段。在沉降段中至少進(jìn)行初步結(jié)晶的液滴在該段中進(jìn)一步結(jié)晶或完全結(jié)晶。
在本發(fā)明方法的又一優(yōu)選改進(jìn)方案中，在通過了一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶段(沉降段、結(jié)晶段)后要將球形顆粒導(dǎo)入用于進(jìn)行固相縮聚反應(yīng)的后縮合段。這樣所得的球形顆粒由于其材料特性和幾何形狀而特別有利于后續(xù)加工(通過注模，拉伸吹塑等成型)成日用品。
本發(fā)明的接收區(qū)優(yōu)選用脈沖氣體如空氣供入。
對于本發(fā)明方法來說，有利的措施是將接受區(qū)域設(shè)計(jì)成漏斗形的，并且接收區(qū)在滴落面一側(cè)具有可透過氣體的開孔，并要這樣進(jìn)行即使得液滴能切向沿著漏斗形區(qū)域的內(nèi)表面進(jìn)行移動(dòng)或是渦流。
接收區(qū)的進(jìn)氣過程可以例如借助具有正弦壓力特性的氣體進(jìn)行。
已經(jīng)證明，特別有利的是，用于接收區(qū)透入的氣體具有的頻率f優(yōu)選為1Hz≤f≤30Hz，特別優(yōu)選1Hz≤f≤10Hz的脈沖氣體。
這里，如果透過接收區(qū)的氣體具有v≤4m/sec，優(yōu)選v≤3m/sec，特別優(yōu)選v≤1m/sec的最大速度v，則是非常有益的。
如果對接收區(qū)加壓的氣體具有高于大氣壓0mbar≤p≤200mbar，特別優(yōu)選0mbar≤p≤150mbar的壓力p，則也是有利的。
特別推薦的是，在接收區(qū)中具有孔尺寸d≤80％，特別是d≤30％的平均顆粒直徑的開孔。
在本發(fā)明方法的另一有利改進(jìn)方案中，將部分結(jié)晶或至少初步結(jié)晶成球形的顆粒從結(jié)晶裝置中取出，液滴穿過沉降段重新回到接收區(qū)上面。優(yōu)選約10至50％的從結(jié)晶裝置中取出的小顆?；氐浇邮諈^(qū)中。
可以直接在滴落前將鏈增長劑添加到熔體中去以加速后縮合過程，并且鏈增長劑在待滴落的熔體中的份數(shù)為＜0.5重量％。
加到熔體的鏈增長劑的添加量優(yōu)選要使得在不到10min，特別是在1min到10min的時(shí)間內(nèi)能發(fā)揮作用。作為鏈增長劑可以是，例如，基于多羥基化合物(Poliol)、四碳酸的二酐、季戊四醇或噁唑啉的鏈增長劑。
理想的方法是使液滴在至少部分沉降段上接觸以優(yōu)選薄層狀的逆流或并流，其中逆流以小于0.2m/sec，優(yōu)選小于0.1m/sec的速度排出，而并流以小于1m/sec，優(yōu)選小于0.5m/sec的速度排出。
在本發(fā)明的另一有利的實(shí)施方案中，透流過接收區(qū)的氣體要流過第一回路，其中一部分氣體被輸送到凈化站進(jìn)行凈化并冷卻，接著再一次回到回路中。氣體優(yōu)選以逆流或并流的方式由凈化站傳輸?shù)揭叶蓟芈分小?br> 根據(jù)本發(fā)明方法第一個(gè)實(shí)施方式的由類織物單元構(gòu)成的接收區(qū)優(yōu)選是一個(gè)漏斗，通過該漏斗將液滴或顆粒送到結(jié)晶裝置中并接著送至后縮合段。該引起渦流的類織物部件起預(yù)結(jié)晶步驟的作用。
根據(jù)第二個(gè)實(shí)施方案所構(gòu)成接收區(qū)的漏斗形剛性部件，如薄板(“Conidurblech”)它是和特殊設(shè)置的開孔一起運(yùn)行的。該薄板具有特殊設(shè)置的具有特定的幾何尺寸的開孔，其使用穿流過的氣流而直接在通道后產(chǎn)生湍流，這樣就能驅(qū)動(dòng)液滴或顆粒向著漏斗中間方向運(yùn)動(dòng)。和使用類織物部件的情況一樣，脈動(dòng)氣體流阻止液滴或顆粒的相互粘連和阻止顆粒在裝置或沉降通道界面上的粘附。因此漏斗形的剛性部件也同樣能起到預(yù)結(jié)晶段的作用。
根據(jù)第三個(gè)實(shí)施方案構(gòu)成的接收區(qū)的流化床使經(jīng)過沉降段后，所收集的或俘獲的顆粒保持處于一種流態(tài)化的狀態(tài)，在該狀態(tài)下就可以消除顆粒相互間的粘連或顆粒在界面上的粘附。此外，流化床中顆粒的這種流態(tài)化狀態(tài)在幾何構(gòu)造接收區(qū)時(shí)有著較大的間隙。
由本發(fā)明的教導(dǎo)，基本上對液滴或顆粒的初步結(jié)晶過程不再需要提供高氣流，例如通過類織物部件就足以使顆粒渦流以在外表面硬化這使緊接著產(chǎn)生結(jié)晶或后縮合，同時(shí)顆粒不會相互粘連或變形，以致使待固化成顆粒的最終液滴不失去理想的球狀外形。通過本發(fā)明的教導(dǎo)，就可以生產(chǎn)制備出具有0.1-3mm，特別是0.4-1.6mm直徑的顆粒。
特別地，本發(fā)明設(shè)計(jì)，借助流化床或借助脈動(dòng)的織物或借助構(gòu)成漏斗形的剛性部件，如帶有特別設(shè)置的開孔且在其朝向產(chǎn)品的面上脈動(dòng)的氣流產(chǎn)生湍流和流動(dòng)的薄板部件使液滴進(jìn)行渦流，以致能消除液滴的相互粘連和在織物或部件上的粘附現(xiàn)象。
通過脈動(dòng)使液滴在觸碰時(shí)即離心地離開類織物部件——特別是由具有孔結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯(Teflon)制成的部件，一方面就不再會發(fā)生粘附在類織物的部件上，而另一方面由于所傳遞的脈沖運(yùn)動(dòng)，顆粒的相互粘連極短時(shí)，從而也就阻止了共同粘結(jié)。
在使用漏斗形的片材時(shí)，就可以確保直接在開孔背面形成湍流，從而顆粒既不會粘附在薄板上也不會共同粘結(jié)。
特別提供類織物的部件，它具有d≤0.2mm，特別優(yōu)選d≤0.1mm的孔徑d的透孔結(jié)構(gòu)。
另外，透過類織物部件的氣體在這區(qū)域內(nèi)具有80℃到170℃的溫度。
對于于漏斗形板(“Conidurblech”)提供相應(yīng)的尺寸或參數(shù)并使氣體穿流其間。
氣體可以通過一個(gè)其中設(shè)置有熱交換器的回路。氣體，如空氣只需要通過該熱交換器而在滴落過程開始時(shí)進(jìn)行加熱。其后的溫度調(diào)節(jié)則通過兩方面來進(jìn)行，一方面是通過液滴的熱轉(zhuǎn)換，另一方面則通過將部分傳送入回路中的氣體排出并導(dǎo)入到包含有乙二醇回路的凈化站上。這其間又同時(shí)進(jìn)行了氣體的冷卻，然后再將氣體重新導(dǎo)入回路中。通過氣體的凈化，同時(shí)也除去了低聚物。
在本發(fā)明的另一重要方案中推薦的是，將設(shè)置在類織物部件或漏斗形薄片部件或流化床或等同部件的下游的結(jié)晶裝置進(jìn)行如下設(shè)計(jì)，即要能將部分待結(jié)晶或初步結(jié)晶成球形顆粒的液滴移取并重新輸回到類織物的部件上方的沉降段。這里約10-50％的由結(jié)晶裝置中移取的球形顆粒返回。
通過轉(zhuǎn)輸槽將球形顆粒從結(jié)晶裝置傳輸?shù)胶罂s合反應(yīng)段，同時(shí)將轉(zhuǎn)輸槽內(nèi)的球形顆粒的環(huán)境壓力p調(diào)整到p≤2mbar，特別優(yōu)選p≤0.5mbar。該轉(zhuǎn)輸槽本身是可以在輸入和輸出口用閉鎖元件來關(guān)閉的，而該閉鎖元件可設(shè)計(jì)成例如擋板閥(Irisblende)形式或其他合適的閉鎖元件，用以防止球形顆粒的破壞。相應(yīng)的轉(zhuǎn)輸槽基本上設(shè)置在后縮聚段的下游，用以調(diào)節(jié)球形顆粒到大氣壓，同時(shí)還不會產(chǎn)生氧氣滲入后縮合反應(yīng)過程中的危險(xiǎn)。也可以在惰性氣體流下進(jìn)行后縮合過程以代替這種“真空-SSP”。生產(chǎn)既可以是連續(xù)也可以是分批形式。
在后縮聚反應(yīng)段，優(yōu)選以緩慢回旋的方式將球形顆粒輸送到真空下進(jìn)行的后縮聚反應(yīng)段中，同時(shí)基于一種創(chuàng)造性的改進(jìn)措施滯留時(shí)間小于15小時(shí)，特別是在8到12小時(shí)之間，該措施是在熔體將要滴落之前快速地將塑料擠出工藝中熟知的鏈增長劑或擴(kuò)鏈劑添加到熔體中。鏈增長劑在聚合物中連接羥基基團(tuán)并非常迅速地?cái)U(kuò)增分子量，然而只有將其在熔體滴落前迅速加入，也就不會對熔體的粘度和液滴的形成產(chǎn)生消極影響。同時(shí)要在結(jié)晶段將沉降段和滯留時(shí)間進(jìn)行協(xié)調(diào)，以使得鏈增長劑實(shí)質(zhì)上還可以在后縮聚反應(yīng)段發(fā)揮作用。因此應(yīng)該選擇鏈增長劑并添加到熔體中的量，要使鏈增長劑在添加后的1-10分鐘的時(shí)間段內(nèi)即發(fā)揮作用。用于相應(yīng)鏈增長劑的化學(xué)劑是季戊四醇或多羥基化合物。優(yōu)選的鏈增長劑是噁唑啉如大豆噁唑啉、蓖麻噁唑啉或雙噁唑啉。這方面也可以參考出版物Kunststoff 83(1993，8，885-888頁)以及公司印刷品“Henkel，Plastics and Coatings Technology，PM Europe/Overseas，Mai1994，Oxaolines for the reactive extrusion”。
特別地，鏈增長劑在熔體中的份量為小于0.5重量％。優(yōu)選小于0.2重量％。另外，熔體要進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得滴落時(shí)其特性粘度(i.V.)為i.V.≤0.4dl/g，特別優(yōu)選0.1dl/g≤i.V.≤0.35dl/g。
在沉降段中通過液體，特別如水的噴灑可獲得如下優(yōu)點(diǎn)，即可以對滴落的熔體進(jìn)行理想的冷卻，同時(shí)又不需要過大的體積流量，否則可使液滴渦流并因此而產(chǎn)生相互粘連或粘結(jié)在壁上的現(xiàn)象。
噴霧，如水噴霧，要這樣計(jì)量，使在噴霧下的一定距離內(nèi)，如幾米處測得的氣體溫度或液滴溫度調(diào)節(jié)到大致上最佳的結(jié)晶溫度。
液體介質(zhì)，例如水，其具有約2400KJ/Kg的蒸發(fā)焓并且蒸汽溫度從約100℃升高到200℃還另需要200KJ/Kg。因此為將1t的PET從280℃冷卻到160℃，就要使用80Kg水/tPET的水量。根據(jù)本發(fā)明，要使相應(yīng)的液體以極小的噴霧水珠的形式與液滴直接接近，同時(shí)這些噴霧水珠以環(huán)形噴霧圍繞在沉降段中的下落液滴。因此就實(shí)現(xiàn)了小水珠的直接蒸發(fā)，并由此而可從液滴上帶走更多的熱量。
特別地，還可以使液滴以相對較低的速度進(jìn)行流動(dòng)，一方面可以形成層流而另一方面也不會阻礙液滴的沉降移動(dòng)。另外，蒸發(fā)時(shí)所形成的水蒸氣還顯示出能鈍化液滴的優(yōu)點(diǎn)，從而就能消除在滴液噴嘴區(qū)內(nèi)形成不希望有的沉積現(xiàn)象。
為解決開頭所述問題的裝置，是通過一種用于制備上述種類的塑料球形顆粒的裝置而實(shí)現(xiàn)的，其特征在于沉降段逐漸轉(zhuǎn)為接收區(qū)，在接收區(qū)內(nèi)至少部分顆?？蛇M(jìn)行這樣的渦流，致使能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)顆粒向著區(qū)域中間和/或區(qū)域出口方向運(yùn)動(dòng)的湍流。
另一種用于制備上述種類的塑料球形顆粒的裝置，其特征在于，在沉降塔上設(shè)置有一個(gè)用于使顆粒接觸液體的裝置。
優(yōu)選將設(shè)置在沉降段下面或是位于沉降塔下部區(qū)域內(nèi)的接收區(qū)設(shè)計(jì)成漏斗形。
優(yōu)選至少部分接收區(qū)可以通過振動(dòng)裝置進(jìn)行振動(dòng)。
優(yōu)選可以通過多個(gè)進(jìn)氣孔對接收區(qū)進(jìn)氣。
在本發(fā)明裝置的一個(gè)特殊實(shí)施方式中，沉降段逐漸變?yōu)槁┒沸蔚慕邮掌?，該接受器的外周鄰接脈動(dòng)的類織物的部件和/或具有開孔的剛性部件。
優(yōu)選所構(gòu)造的接收區(qū)具有特定的輸入?yún)^(qū)和特定的輸出區(qū)。在沉降段的末端或沉降塔的下端可以設(shè)計(jì)能控制顆粒到輸入?yún)^(qū)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。另一替代方案是可以將噴嘴裝置的熔體出口孔設(shè)置在噴嘴裝置的區(qū)域內(nèi)，其中該區(qū)域垂直位于輸入?yún)^(qū)上方并實(shí)質(zhì)上具有和輸入?yún)^(qū)一樣的布置。在這種情況下特別有利的是將噴嘴裝置上的至少部分熔體出口對垂直形成角度。通過這些措施就能保證將顆粒傳輸?shù)教囟ㄝ斎雲(yún)^(qū)內(nèi)的接收區(qū)中。
本發(fā)明裝置的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式是將噴灑裝置設(shè)置在沉降塔中，利用該裝置能將霧化的液體噴入沉降段中。
此外，還可以有用于回收熱能的裝置，它可以將沉降塔中存在的過程氣體中所含的過程熱進(jìn)行回收。
在本發(fā)明裝置的另一方案中，接收區(qū)后緊接一個(gè)結(jié)晶段。
另外還可以在一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶段后緊接一個(gè)用于固相縮聚(SSP)的后縮合段，為此設(shè)置真空SSP過程或是惰性氣體下的SSP過程。
優(yōu)選接收區(qū)是以脈動(dòng)氣體進(jìn)入，如空氣。由此就能使到達(dá)接收區(qū)的顆粒以特別有效的方式進(jìn)行渦流或流動(dòng)。
本發(fā)明的接收區(qū)可以是一個(gè)類織物部件，該部件固定在如金屬漏斗或不銹鋼漏斗類的漏斗上并且和其內(nèi)表面有這樣的間距，使設(shè)置有一能打開或封閉該導(dǎo)管的閉鎖件的導(dǎo)管通向類織物部件和漏斗之間的空隙內(nèi)。但是也可以用剛性部件替代接收區(qū)的類織物部件，該部件被漏斗部件所包圍并有這樣的間距，如上所述，就是使設(shè)置有能打開或封閉該導(dǎo)管的閉鎖件的導(dǎo)管通入到剛性的部件和漏斗之間的空隙。
同樣也可以使用一流化床室作為接收區(qū)而取代類織物部件或剛性部件，而該流化床室優(yōu)選通過許多進(jìn)氣孔和進(jìn)氣室相連，且其中通入一個(gè)設(shè)置有能打開或封閉導(dǎo)管的閉鎖件的導(dǎo)管。
本發(fā)明的裝置優(yōu)選要這樣布置，使氣體在輸送到空隙時(shí)能以頻率f進(jìn)行脈動(dòng)，其中的頻率f優(yōu)選為1Hz≤f≤30Hz，更優(yōu)選1Hz≤f≤10Hz。
特別合理的方法是所設(shè)計(jì)的接收區(qū)的開孔要使得穿流的氣體能沿著接收區(qū)的內(nèi)表面流動(dòng)并特別形成湍流。
將開口設(shè)計(jì)成使穿流的氣體以與剛性部件內(nèi)表面成切線方向流動(dòng)也是有利的。
優(yōu)選可以以正弦壓力方式將氣體輸送到裝置的空隙內(nèi)。
特別適宜的是，接收區(qū)是防粘的且特別是由聚四氟乙烯構(gòu)成。
優(yōu)選接收區(qū)具有開孔，且其孔徑寬度d優(yōu)選為d≤0.6mm，特別優(yōu)選d≤0.3mm。這種規(guī)格的孔徑特別適合于具有球直徑為約0.8到1.2mm的顆粒。
本發(fā)明裝置的一個(gè)特別有利的結(jié)構(gòu)是具有一個(gè)第一回路，通過第一回路氣體穿過接收區(qū)流動(dòng)，并且從該回路的一條支路沿著沉降段以間距A離開沉降段，離開沉降通道。其中在間距A上方有能發(fā)射噴霧的環(huán)形部件、圍繞沉降段且裝有噴霧噴嘴。該環(huán)形部件能使用冷卻液對穿過沉降段的顆粒進(jìn)行均勻的噴淋，其中的冷卻液能潤濕顆粒并通過本身蒸發(fā)來冷卻顆粒。
優(yōu)選將具有噴霧噴嘴的環(huán)形部件設(shè)置在第二回路中，該回路是在滴落熔體的噴嘴裝置下方從沉降段中導(dǎo)出的。
優(yōu)選將部分第一回路中的氣體再送到有乙二醇回路的凈化站。因此在凈化回路中運(yùn)行并加熱的乙二醇本身就可用于酯化反應(yīng)。
結(jié)晶裝置應(yīng)優(yōu)選具有輸入孔，該孔同時(shí)也是漏斗形接收區(qū)的輸出孔。
還有利的是，將結(jié)晶裝置設(shè)置在另一回路中，通過該回路部分在漏斗或剛性部件的上方的結(jié)晶裝置中結(jié)晶的球形顆粒可以回送到沉降段。
如有，在后縮合段之前或之后優(yōu)選裝有轉(zhuǎn)輸槽，并且該轉(zhuǎn)輸槽在其輸入口和/或輸出口可以由優(yōu)選設(shè)計(jì)成擋板閥形式的閉鎖件封閉。
較為合適的是在本發(fā)明的裝置中，將特別優(yōu)選設(shè)計(jì)成可振動(dòng)的噴嘴盤的噴嘴裝置連接到傳輸熔體的導(dǎo)管，其中直接在噴嘴部件前或噴嘴部件中和另一個(gè)連接有用于塑料鏈增長劑的容器的導(dǎo)管相通。
類織物的部件或剛性部件如金屬薄板本身可以固定在漏斗如金屬漏斗或不銹鋼漏斗上并可沿著其內(nèi)表面延伸，同時(shí)有一根可以輸送如空氣一類氣體的導(dǎo)管伸向類織物部件或如金屬薄板的剛性部件與漏斗之間。在導(dǎo)管中設(shè)置有一個(gè)打開或封閉導(dǎo)管的閉鎖件，如旋轉(zhuǎn)閘板，通過該閘板脈動(dòng)的氣體可以以理想的頻率υ輸送到空隙內(nèi)，其中的頻率f優(yōu)選為1Hz≤f≤30Hz，更優(yōu)選為1Hz≤f≤10Hz。與上述無關(guān)，氣體中的壓力行徑應(yīng)該是正弦形式。
在類織物部件中特別涉及到的是由聚四氟乙烯(Teflon)制成的部件，且其優(yōu)選具有d≤0.2mm，特別優(yōu)選d≤0.1mm孔徑d的開孔結(jié)構(gòu)。
在漏斗形的剛性部件，如金屬薄板中或是在流化床室中，涉及一種具有和類織物部件類似孔徑的部件。但是要將透孔或孔洞設(shè)置得能使脈動(dòng)的氣體形成湍流并優(yōu)選切線地沿著漏斗形嘴的內(nèi)表面和向著漏斗形出口的方向運(yùn)動(dòng)。
氣體穿過流化床室或類織物部件或剛性的部件而流入一個(gè)第一回路中，其中由第一回路的一條支路沿著沉降段以間距A離開沉降段(參見

圖1)。
在間距A上方設(shè)置一個(gè)能發(fā)出噴霧、并環(huán)繞沉降段的環(huán)形部件。這就可以保證小液珠能沿著下落液滴的方向細(xì)分散，從而吸取所需的周圍熱量。噴霧本身裝在第二回路的部分中，該回路是在滴落熔體的滴液噴嘴下方從沉降段中導(dǎo)出。
將部分第一回路中的氣體用乙二醇回路輸送到凈化站，一方面凈化氣體，另一方面進(jìn)行冷卻。由此調(diào)節(jié)回路中的溫度，使得接收區(qū)或漏斗中的氣體具有80℃到170℃之間的溫度。
結(jié)晶裝置具有輸入孔，而該輸入孔相當(dāng)于漏斗的橫截面孔。此外，將結(jié)晶裝置設(shè)置在第三回路中，且通過該回路，可以將部分在結(jié)晶裝置中結(jié)晶的球形顆?；厮偷铰┒飞戏降某两刀沃小Ｍㄟ^這些措施就能確保傳送到后縮聚反應(yīng)的液滴得到一定程度上的結(jié)晶化，從而消除了粘結(jié)現(xiàn)象。
后縮聚或后縮合反應(yīng)裝置具有一設(shè)置在其前和/或其后的轉(zhuǎn)輸槽，其在輸入口和/或輸出口能被優(yōu)選設(shè)計(jì)成擋板閥或單元邊緣閘(Zellrandschleuse)形式的或其他有類似作用或合適的閉鎖件所封閉。
通過如此設(shè)計(jì)的閉鎖件，就可以保證氧氣不會滲入后縮合反應(yīng)裝置中。通過使用這種設(shè)計(jì)成擋板形式的閉鎖件或具有類似功能的部件，就可以消除待輸入或輸出的球形顆粒的毀壞。
在本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)立的推薦方案中，特別是將噴咀裝置設(shè)計(jì)成具有傳送熔體的導(dǎo)管的可振動(dòng)的噴嘴盤，其中在噴嘴前或噴嘴中與連結(jié)有用于塑料鏈增長劑容器的另一個(gè)導(dǎo)管相連接。
本發(fā)明的其他一些細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征不僅公開于權(quán)利要求和從中所推知的技術(shù)特征或單獨(dú)或組合的也可以從以下的附圖發(fā)現(xiàn)。
附圖圖1用于制備聚合物或預(yù)聚物球形顆粒的裝置的截面原理圖，
圖2用于對球形顆粒進(jìn)行結(jié)晶和后縮聚的裝置的截面原理圖，圖3如圖1中裝置的沉降塔的第一個(gè)實(shí)施方式，圖4如圖1中裝置的沉降塔的第二個(gè)實(shí)施方式，圖5漏斗的原理圖。
為制備特別是由多官能的碳酸和醇得到的聚合物或預(yù)聚物的球形顆粒，特別是為制備球形PET(聚對苯二甲酸亞乙酯)顆粒，要將有約260℃到280℃產(chǎn)品溫度且特性粘度IV為0.10到0.35dl/g的聚酯預(yù)縮合物，由未示出的糊狀物制備段、對苯二甲酸和乙二醇的酯化段和緊接著有負(fù)壓的預(yù)縮聚段通過熱交換器和過濾器，傳送到噴嘴盤10中，通過該噴嘴盤就能使過濾好的預(yù)縮合物滴落下來。如果要制備PBT顆粒，則聚酯縮合物所具有的產(chǎn)品溫度在220℃到260℃之間并且其特性粘度在0.1到0.5dl/g之間。
噴嘴盤10是可制成可擺動(dòng)的振動(dòng)并特別具有設(shè)置在同心環(huán)上的輸出孔。然而就這方面可以參考公知的裝置。振動(dòng)器可以是合適的電磁振動(dòng)器并可以是基于載體結(jié)構(gòu)，使噴嘴盤進(jìn)行振動(dòng)。噴嘴盤10的振動(dòng)頻率可以在200Hz到2000Hz之間。噴嘴盤10上開孔的直徑應(yīng)該在0.2mm到0.8mm之間。此外，還應(yīng)該以例如0.2bar到1bar的過壓將聚酯預(yù)縮合物輸送到噴嘴盤10中。也要將噴嘴盤10進(jìn)行均勻加熱，其中如果是生產(chǎn)制備PET顆粒則特別要將溫度選擇在250℃到290℃之間，而如果制備PBT顆粒則選擇在220℃到270℃之間。
在列舉的實(shí)施方案中，將噴嘴盤10設(shè)置在沉降塔12的塔頂區(qū)域，在其中，借助噴嘴盤10而滴落的熔融預(yù)聚物會均勻地以相同尺寸和相同形狀顆粒的形式滴落。這里，沉降塔的長度可以在例如10到15m的范圍內(nèi)，或者必要時(shí)也可以低于這個(gè)值。沉降塔12的放大結(jié)構(gòu)如圖3和4所示。其中沉降塔的結(jié)構(gòu)是相同的。而圖3和4的實(shí)施方式是有區(qū)別的，其區(qū)別在于在圖4中有另一根導(dǎo)管16連接到將預(yù)縮合物輸送入噴嘴盤10中的導(dǎo)管14中。通過導(dǎo)管16可以將用量為約0.5％的鏈增長劑(擴(kuò)鏈劑)輸送到熔融的預(yù)聚物中。使用鏈增長劑就可以連接預(yù)聚物的羥基基團(tuán)，同時(shí)使分子量跳躍式地增加。合適的鏈增長劑有例如多羥基化合物或季戊四醇化學(xué)制劑的物質(zhì)。特別要提到的是噁唑啉。
將相應(yīng)鏈增長劑通過導(dǎo)管16傳輸?shù)揭粋€(gè)位點(diǎn)的熔融預(yù)聚物中，在這里使在滴落時(shí)的特性粘度不發(fā)生改變，否則則可能在滴落過程中帶來缺點(diǎn)。同時(shí)要合理選擇鏈增長劑或是鏈增長劑的用量，使得基本上僅在一進(jìn)入下面描述后縮合段或后縮聚反應(yīng)段18時(shí)就發(fā)揮其作用。
與噴嘴盤10或相同作用的部件有一定間隔處的沉降塔12，設(shè)置有一環(huán)形并具有許多噴嘴的噴嘴機(jī)構(gòu)20，用以將液體珠粒，特別是水，噴射到沉降塔12中。這里所噴射出的液體量要使其噴霧顆粒的粒徑具有相當(dāng)于聚合物液滴22的大小的1/3至1/20的直徑。
后者優(yōu)選為0.8mm，而，液體珠粒也應(yīng)最大為0.2mm。
噴霧本身以逆流(箭頭24)向液滴22的下落方向噴射，同時(shí)在沉降塔12的塔頂區(qū)，緊接在噴嘴盤10的下方通過一環(huán)形設(shè)置的抽氣裝置26將通過和顆粒22相互作用而產(chǎn)生的水蒸氣抽走，并且抽走的優(yōu)選速度為≤0.2m/sec，特別優(yōu)選為約0.1m/sec。由于逆著液滴22流動(dòng)的噴霧或水蒸氣的速度很小，所以就可以消除湍流，從而也就消除了液滴22的渦流并因此也就消除了他們的相互粘結(jié)或粘附在沉降塔12內(nèi)壁28上的現(xiàn)象。
為產(chǎn)生噴霧配制一個(gè)包括鼓風(fēng)機(jī)32以及蒸發(fā)冷凝器34的回路30。由此就能將不冷凝的氣體通過連接口36排出。
蒸發(fā)冷凝器36的任務(wù)是液化回路30中流動(dòng)的蒸汽。接著借助于泵38使流體傳送到環(huán)形機(jī)構(gòu)20。由于溫度值處于高位，因此就可以使用來自蒸發(fā)冷凝器34的熱來加熱其他設(shè)備部件。為消除不希望有的低聚物的富集，要連續(xù)更換部分的水，即將部分水通過導(dǎo)管40排出并通過導(dǎo)管42以部分新的水代替。這部分富含低聚物和乙二醇的熱交換水可用于熱回收或是導(dǎo)入到載熱體爐中。也可以將水、低聚物和乙二醇進(jìn)行滲透分離。但這方面參考書已有足夠的已知技術(shù)。
優(yōu)選在沉降塔12的下部塔段44有較大的橫截面通入包括漏斗46的結(jié)晶段45，該結(jié)晶段的純原理圖如放大的圖5所示。
結(jié)晶段或預(yù)結(jié)晶段45的漏斗46包含漏斗形的由如不銹鋼一類的金屬制成的基座體47。
沿著漏斗形基座體47內(nèi)壁48延伸的是特別由聚四氟乙烯構(gòu)成的具有孔結(jié)構(gòu)的類織物部件50，其孔徑大小d為d≤0.2mm，特別優(yōu)選d≤0.1mm?；w47和類織物部件50之間的空隙52通過連接管54、56進(jìn)入氣體優(yōu)選空氣，用于以脈沖形式吹脹下述簡稱織物的類織物部件，從而使其能在基座體47的內(nèi)部(小點(diǎn)線)移動(dòng)或近似等距離地進(jìn)到與基座體47的內(nèi)表面48。織物50的第一個(gè)“膨脹”位置以58標(biāo)出，而基座位置則以60標(biāo)記。
由于使織物50脈動(dòng)，就將碰撞的液滴甩回去，其結(jié)果是，一方面抑制了粘結(jié)，另一方面也由于傳遞的脈沖而在液滴與其他液滴相碰撞時(shí)能避免共同的粘附。同時(shí)也只能發(fā)生可忽略的變形。在結(jié)晶段45中的這種渦流可以在一定程度上使液滴進(jìn)行初步結(jié)晶化，使其可以在無液滴的聚集粘結(jié)情況下傳輸?shù)浇Y(jié)晶段62中。
輸送入結(jié)晶段45的氣體優(yōu)選以空氣形式輸入到回路64中，在該回路中設(shè)置一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的閥66，通過該閥就能打開或關(guān)閉回路，從而將氣體以脈沖形式輸送到基座體47和織物50之間的空隙內(nèi)。其中應(yīng)該調(diào)節(jié)閉鎖件66以使脈沖頻率在1到20Hz之間。氣體的最大壓力應(yīng)為高于大氣壓200mbar，優(yōu)選150mbar。氣體本身應(yīng)該以最大1-4m/sec的速度，優(yōu)選在1到3m/sec之間通經(jīng)織物50。此外，在通經(jīng)織物50時(shí)的氣體應(yīng)具有80到170℃的溫度。
為將氣體調(diào)節(jié)到結(jié)晶開始時(shí)的理想的溫度，就要在回路64中設(shè)置一個(gè)前面有鼓風(fēng)機(jī)70的熱交換器68，其所輸送的氣量在1000m3/h到5000m3/h之間。然而，該輸氣量取決于有關(guān)系統(tǒng)的產(chǎn)品流量。通經(jīng)結(jié)晶段45和沉降塔12的下塔段44，氣體獲得加熱。將溫度冷卻到理想值的方法是，通過經(jīng)導(dǎo)管72而將部分氣體排出并輸送到含有乙二醇回路76的凈化段74。由此也就能將存在于氣體中的低聚物除去。同時(shí)，對氣體進(jìn)行冷卻，其結(jié)果是，通過將氣體經(jīng)導(dǎo)管78而回送到回路64中可以使流經(jīng)織物50的氣流調(diào)整到理想的溫度。此外，從回路64中另外分出一根和設(shè)置在沉降塔12的下塔段44的下部邊緣的氣體分配裝置82相連的導(dǎo)管80。將到塔段44上邊緣的距離以A標(biāo)出。在間距A上方有噴霧用的環(huán)形噴嘴20。
從圖1的原理圖和圖3和4的比較可以特別清楚地看出，包括有結(jié)晶段45的空氣回路64位于噴霧回路30的下方。
圖1中示出了沉降塔12。在塔中將噴霧液滴的直徑大小小于0.1mm的噴霧以逆著液滴22的下落方向射出。將這種噴霧噴射到從噴嘴10中滴落出來的顆粒之間，其中，在和液滴22的接觸過程中噴霧液滴會進(jìn)行蒸發(fā)。同時(shí)也就對聚合物液滴22進(jìn)行了冷卻。
這里要對噴射出的噴霧溫度和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，要使液滴在約170℃的環(huán)境溫度下朝著結(jié)晶段45的方向墜落，由此能調(diào)節(jié)最佳的結(jié)晶溫度。為進(jìn)行調(diào)節(jié)，要在環(huán)形噴嘴下方，如距離100cm到1000cm處測量該溫度。
其他一些內(nèi)容如下所述。然而，首先要根據(jù)進(jìn)行振動(dòng)且用以構(gòu)成預(yù)結(jié)晶段45的織物來闡述本發(fā)明，但是并不能以此來限定本發(fā)明。預(yù)結(jié)晶段也可以包含一流化床室或漏斗形的剛性部件，例如，特別是薄板件，并具有通孔結(jié)構(gòu)，以致液滴能在所得結(jié)構(gòu)的漏斗內(nèi)或就在其上進(jìn)行渦流，從而阻止了它們的相互粘結(jié)或粘附在壁上。在這種情況下在流化床室或剛性部件中的孔的設(shè)計(jì)要使其產(chǎn)生正切的氣流元件，也就是氣體沿著例如漏斗形部分的內(nèi)表面流動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生的湍流足以迫使液滴朝著漏斗中間或朝著出口方向運(yùn)動(dòng)。至于漏斗形的剛性部件，特別涉及公知的Conidurblech或具有相應(yīng)等同作用的結(jié)構(gòu)。
將結(jié)晶段62設(shè)置在結(jié)晶段45之后，其輸入口相應(yīng)于漏斗46或其基座體47的輸出口。結(jié)晶段62設(shè)置在另一個(gè)回路84中，通過該回路將部分從結(jié)晶段62中取出的結(jié)晶化球?；厮偷铰┒?6的區(qū)域中。由此就能得到如下優(yōu)點(diǎn)，即從結(jié)晶段62中取出并輸送到后縮合段18中去的球?？梢越Y(jié)晶到一種致使其阻止，特別是在漏斗46中的聚集粘結(jié)的程度。特別優(yōu)選的是將約10-50％的通過結(jié)晶裝置62的導(dǎo)管86取出的球粒，通過回路84回送入漏斗46中。
導(dǎo)管86通向轉(zhuǎn)輸槽88，該槽可以通過一個(gè)優(yōu)選設(shè)計(jì)成擋板閥或單元邊緣閘的閉鎖件90、92而在其輸入和輸出口進(jìn)行關(guān)閉。由此可以確保抑制球粒的破壞。如果將結(jié)晶化的球粒填裝入轉(zhuǎn)輸槽88的所需范圍內(nèi)，則將閉鎖裝置90、92關(guān)閉并在轉(zhuǎn)輸槽88中建立適應(yīng)于其后接著的縮合段18的壓力?？s合段18的壓力一般為0.5mbar(abs.)。在獲得了所需負(fù)壓后打開閉鎖機(jī)構(gòu)92，從而將球粒轉(zhuǎn)送至以緩慢旋轉(zhuǎn)的螺桿形式94的后縮合段，而同時(shí)又不會發(fā)生氧氣滲入的危險(xiǎn)。在后縮聚段18中，在真空和沒有任何氧氣的情況下進(jìn)行理想的后縮合過程，其中，如果向液態(tài)熔融的預(yù)聚物中添加鏈增長劑(導(dǎo)管16)，則反應(yīng)時(shí)間較之無鏈增長劑時(shí)的15-25小時(shí)會縮短至8-12小時(shí)。后縮聚段18包括上述的非常緩慢旋轉(zhuǎn)的螺桿94，并且其四周由加熱套96所環(huán)繞。在縮聚反應(yīng)結(jié)束后，將球粒輸入另一轉(zhuǎn)輸槽98中，而該槽的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)輸槽88的結(jié)構(gòu)相匹配也因此可以具有連接在其前或其后的擋板閥形式的閉鎖件100、102。
從轉(zhuǎn)輸槽88通過導(dǎo)管104和從直接與后縮聚反應(yīng)段18相連的導(dǎo)管106排出的氣體中所含的如乙二醇或丁二醇，水，低聚物或乙醛或四氫呋喃等的反應(yīng)產(chǎn)物，以常規(guī)方法就能在乙二醇回路108或負(fù)壓單元110中將這些產(chǎn)物分離并加以處理而重新利用。然而就這方面的內(nèi)容也可以參考大量已知的技術(shù)方案。
本發(fā)明所教導(dǎo)的整體或替換的不同于已知的用于制備特別是PET或PTB的球形顆粒的方法和裝置是·如果液滴在沉降塔內(nèi)進(jìn)行預(yù)結(jié)晶或初步結(jié)晶，可使用噴霧代替空氣或氣體，以逆流方式并以消除渦流的流速穿過沉降塔，·在經(jīng)過一段相對較短的沉降段后球粒固化并精確設(shè)置產(chǎn)品溫度，·預(yù)結(jié)晶過程是在設(shè)置在沉降段后面設(shè)計(jì)成漏斗形的部分裝置中發(fā)生，其中液滴進(jìn)行渦流的方式要使其既不發(fā)生粘結(jié)在壁上，也不發(fā)生液滴本身的聚集現(xiàn)象，·在熔融液態(tài)的預(yù)聚物或聚合物滴落前即刻添加鏈增長劑，該鏈增長劑基本上一進(jìn)入后縮聚反應(yīng)段就發(fā)揮其作用。
附圖標(biāo)記列表10噴嘴盤60基座位置12沉降塔61結(jié)晶段14導(dǎo)管 64循環(huán)回路16導(dǎo)管 66可旋轉(zhuǎn)的閥18后縮合過程68熱交換器20噴嘴結(jié)構(gòu) 70鼓風(fēng)機(jī)22聚合物液滴72導(dǎo)管24箭頭 74凈化段26抽氣裝置 76乙二醇回路28內(nèi)壁 78導(dǎo)管30循環(huán)回路 80導(dǎo)管32鼓風(fēng)機(jī)82氣體分配裝置34冷凝器84循環(huán)回路36連接管86導(dǎo)管38泵88轉(zhuǎn)輸槽40導(dǎo)管 90閉鎖件42導(dǎo)管 92閉鎖件
44下管段 94螺桿45結(jié)晶段 96加熱套46漏斗 98轉(zhuǎn)輸槽47基座體 100閉鎖件48內(nèi)壁 102閉鎖件50類織物部件 104導(dǎo)管52空隙 106導(dǎo)管53連接管 108乙二醇回路56連接管 110負(fù)壓單元58膨脹后的位置 A間距
權(quán)利要求
1.一種由塑料熔體制備球形顆粒的方法，其中的塑料熔體特別是指縮聚物，如PET、PBT、PEN、PA或PC的預(yù)聚物熔體或聚合物熔體，其中熔體通過有許多熔體出口孔的滴液噴嘴而滴落成液滴狀，并且這些液滴在滴落經(jīng)過至少部分沉降段后固化成顆粒，其特征在于在沉降段底部顆粒到一個(gè)接收區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)至少部分顆粒進(jìn)行渦流，其方式是產(chǎn)生能推動(dòng)顆粒朝著區(qū)域中間和/或區(qū)域輸出孔運(yùn)動(dòng)的湍流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在接收區(qū)內(nèi)顆粒通過至少部分接收區(qū)的振動(dòng)而進(jìn)行渦流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在接收區(qū)內(nèi)顆粒通過經(jīng)許多進(jìn)氣孔吹入氣體而進(jìn)行渦流。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于在接收區(qū)內(nèi)的顆粒借助于一個(gè)分散氣體并進(jìn)行振動(dòng)的類織物部件而進(jìn)行渦旋和/或輸入到一個(gè)具有位于沉降段末端的剛性部件的區(qū)域，并且通入氣體以產(chǎn)生推動(dòng)液滴朝著區(qū)域中心和/或區(qū)域出口運(yùn)動(dòng)的湍流。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于渦流的顆粒形成流化床。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于將顆粒通過一個(gè)由沉降段的流化床入口區(qū)傳輸入流化床中，并其中移動(dòng)到配有區(qū)出口孔的流化床出口區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于顆粒在沉降段末端折向流化床輸入?yún)^(qū)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于在沉降段的顆粒與流體相遇，特別是液體。
9.特別是根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的一種由塑料熔體制備球形顆粒的方法，特別是縮聚物如PET、PBT、PEN、PA或PC的預(yù)聚物熔體或聚合物熔體，其中熔體是借助于具有許多熔體出口孔的滴液噴嘴而滴落成液滴狀，并且液滴在滴落經(jīng)過至少部分沉降段后固化成顆粒，其特征在于顆粒在沉降段中與液體相接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于顆粒在沉降段末端進(jìn)入一個(gè)接收區(qū)中，其中至少部分的顆粒進(jìn)行這樣的渦流，使其產(chǎn)生能推動(dòng)顆粒朝著區(qū)域中間和/或區(qū)域出口進(jìn)行移動(dòng)的渦流。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10中的方法，其特征在于在接收區(qū)內(nèi)顆粒通過至少部分接收區(qū)的振動(dòng)而進(jìn)行渦流。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中之一的方法，其特征在于在接收區(qū)內(nèi)顆粒通過經(jīng)許多進(jìn)氣孔鼓入氣體而進(jìn)行渦流。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中之一的方法，其特征在于在接收區(qū)內(nèi)的顆粒通過一個(gè)分散氣體并進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)的類織物部件而進(jìn)行渦流和/或?qū)胍粋€(gè)具有位于沉降段末端的剛性部件的區(qū)域以這種進(jìn)入氣體要使其產(chǎn)生能推動(dòng)顆粒朝著區(qū)域中心和/或區(qū)域出口移動(dòng)的渦流。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中之一的方法，其特征在于渦流的顆粒形成一流化床。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于顆粒通過流化床輸入?yún)^(qū)而從沉降段流入到流化床并在其中移動(dòng)到配有輸出孔的流化床出口區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于顆粒在沉降段末端折入到流化床入口區(qū)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于液體的蒸發(fā)溫度要低于顆粒的熔融溫度。
18.根據(jù)上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于液體是水和/或乙二醇。
19.根據(jù)上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于將液體霧化成細(xì)小液珠的形式，從而能通過滴落噴嘴以噴霧迫使在沉降段中的液滴分散成小泡珠。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于調(diào)節(jié)噴霧使其液珠大小相當(dāng)于滴落熔體液滴大小的約1/3至1/20。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20中之一的方法，其特征在于將液體置入載氣中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于載氣為至少一種的如下氣體，即空氣、氮?dú)狻⒍趸?、氬氣、水蒸氣或乙二醇蒸汽?br> 23.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于液滴在落經(jīng)至少部分沉降段后至少進(jìn)行初步結(jié)晶。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于將液滴僅冷卻至保持其溫度高于塑料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg。
25.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于回收存在于沉降段中的過程載氣，如空氣、氮?dú)?、二氧化碳、氬氣、水蒸氣或乙二醇蒸汽的熱能?br> 26.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于將球形或類球形的顆粒在離開接收區(qū)后導(dǎo)入結(jié)晶段。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于在流經(jīng)一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶段后將球形顆粒輸送到用以進(jìn)行固相縮聚反應(yīng)的后縮合段的一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶段。
28.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于液滴是由滴液噴嘴的環(huán)形的外部區(qū)域中的滴落噴嘴射出的。
29.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于至少部分從液滴噴嘴射出的液滴具有以水平方向的移動(dòng)成分。
30.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于利用氣體如空氣以脈沖方式對接收區(qū)進(jìn)氣。
31.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于接收區(qū)設(shè)計(jì)成漏斗形并且在滴落面?zhèn)染哂袣怏w透過的開孔，致使液滴能切向沿著漏斗形區(qū)域的內(nèi)表面移動(dòng)或渦流。
32.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，以有正弦壓特性的氣體對接收區(qū)進(jìn)氣。
33.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于以脈沖形式對接收區(qū)進(jìn)氣，其頻率f優(yōu)選為1Hz≤f≤30Hz，特別優(yōu)選1Hz≤f≤10Hz。
34.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于將氣體滲入接收區(qū)，且其最大速度v為v≤4m/sec，優(yōu)選v≤3m/sec，更優(yōu)選v≤1m/sec。
35.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于對接收區(qū)加氣，且其壓力p為高于大氣壓0mbar≤p≤200mbar，優(yōu)選0mbar≤p≤150mbar。
36.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于接收區(qū)使用的開孔的孔徑為d＜80％，優(yōu)選d＜30％的平均顆粒直徑。
37.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于將部結(jié)晶成球形的顆粒或至少初步結(jié)晶的顆粒從結(jié)晶裝置中取出并送回到經(jīng)接收區(qū)上方的沉降段的液滴降落中。
38.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于將約10至50％的從結(jié)晶裝置中取出的球粒輸回到接收區(qū)中。
39.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于緊接在滴落前將能加速后縮合過程的鏈增長劑添加入熔體中。
40.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于在要滴落的熔體中的鏈增長劑份數(shù)為＜0.5重量％。
41.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于加到熔體中的鏈增長劑的添加量優(yōu)選要使其在經(jīng)歷時(shí)間t1后即發(fā)揮作用，其中t1≤10min，特別優(yōu)選1min≤t1≤10min。
42.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于作為鏈增長劑是基于多羥基化合物、四碳酸的二酐、季戊四醇或噁唑啉。
43.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于在至少部分沉降段中的液滴接觸優(yōu)選為層流形式的逆流。
44.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于在至少部分沉降段中的液滴接觸優(yōu)選為層流形式的并流。
45.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于以小于0.2m/sec，優(yōu)選小于0.1m/sec的速度抽出逆流。
46.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于以小于1m/sec，優(yōu)選小于0.5m/sec的速度抽出并流。
47.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于透入接收區(qū)的氣體流經(jīng)一個(gè)第一回路，其中將部分氣體導(dǎo)入到凈化站，在該處將氣體凈化并冷卻接著重新返回入回路中。
48.根據(jù)上述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于將凈化站的氣體以并流或逆流方式導(dǎo)入到乙二醇回路中。
49.用于由塑料制備球形顆粒的裝置，其中特別是指縮聚物，如PET、PBT、PEN、PA或PC的預(yù)聚物熔體或聚合物熔體，其具有沿著沉降塔中的下游沉降段滴落塑料熔體的噴嘴裝置，其特征在于沉降段逐漸過渡到接收區(qū)，其中至少有部分顆?？梢赃M(jìn)行這樣的渦流，使其產(chǎn)生能推動(dòng)顆粒沿著區(qū)域中間和/或區(qū)域出口孔移動(dòng)的湍流。
50.用于由塑料制備球形顆粒的裝置，其中特別是指縮聚物，如PET、PBT、PEN、PA或PC的預(yù)聚物熔體或聚合物熔體，其具有沿著沉降塔中的下游沉降段滴落塑料熔體的噴嘴裝置，其特征在于在沉降塔上設(shè)置一個(gè)用于使顆粒接觸液體的裝置。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50中之一的裝置，其特征在于將接收區(qū)設(shè)計(jì)成漏斗形。
52.根據(jù)權(quán)利要求49至51中之一的裝置，其特征在于至少部分接收區(qū)通過振動(dòng)裝置而進(jìn)行振動(dòng)。
53.根據(jù)權(quán)利要求49至52中之一的裝置，其特征在于可以通過許多進(jìn)氣孔使接收區(qū)接觸氣體。
54.根據(jù)權(quán)利要求49至52中之一的裝置，其特征在于沉降段逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦┒沸蔚慕邮掌?45)，其四周面由脈動(dòng)的類織物部件(50)和/或具有開孔的剛性部件包圍。
55.根據(jù)權(quán)利要求49至54中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)具有輸入?yún)^(qū)和輸出區(qū)。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于在沉降段末端或沉降塔的下端部設(shè)置有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其能將顆粒導(dǎo)入輸入?yún)^(qū)。
57.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于將噴嘴裝置(10)的熔體出口孔設(shè)置在噴嘴裝置(10)的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域垂直位于輸入?yún)^(qū)上方并實(shí)質(zhì)上具有和輸入?yún)^(qū)相同的位線。
58.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于將噴嘴裝置(10)的至少部分熔體出口孔對垂直形成角度。
59.根據(jù)權(quán)利要求49至58中之一的裝置，其特征在于在沉降塔中裝有噴霧設(shè)備，其可用于將霧化液體噴入沉降段中。
60.根據(jù)權(quán)利要求49至59中之一的裝置，其特征在于其具有用于回收熱能的裝置，它可用于回收沉降塔中過程載氣中所含的過程熱。
61.根據(jù)權(quán)利要求49至60中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)后緊接一個(gè)結(jié)晶段(62)。
62.根據(jù)權(quán)利要求49至61中之一的裝置，其特征在于在一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶段后有用于固相縮聚用的后縮合段(18)。
63.根據(jù)權(quán)利要求49至62中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)和脈動(dòng)氣體，如空氣接觸。
64.根據(jù)權(quán)利要求49至63中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)是一類織物部件(50)，它固定在如金屬漏斗或不銹鋼漏斗的漏斗(46)上并相對于其內(nèi)面(48)有這樣的間距，以致使配有能打開或封閉該導(dǎo)管的閉鎖件(66)的導(dǎo)管(54、56)可通入類織物部件和漏斗間的空隙(52)內(nèi)。
65.根據(jù)權(quán)利要求49至63中之一的裝置，其特征在于用剛性部件作為接收區(qū)，該部件以一定間距為漏斗部件所包圍以致使配置有能釋放或封閉其導(dǎo)管的閉鎖件(66)的導(dǎo)管(54、56)可通入到剛性部件和漏斗間的空隙(52)內(nèi)。
66.根據(jù)權(quán)利要求49至63中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)是流化床室。
67.根據(jù)權(quán)利要求49至66中之一的裝置，其特征在于流化床室是通過許多進(jìn)氣孔和進(jìn)氣室相連，且其中通入一個(gè)設(shè)置有打開或封閉該導(dǎo)管的閉鎖件的導(dǎo)管。
68.根據(jù)權(quán)利要求49至67中之一的系列裝置，其特征在于氣體以頻率f脈動(dòng)而輸入到空隙內(nèi)，其中的頻率f優(yōu)選為1Hz≤f≤30Hz，更優(yōu)選1Hz≤f≤10Hz。
69.根據(jù)權(quán)利要求49至68中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)的開孔的設(shè)計(jì)要使得穿流其的氣體能沿著接收區(qū)的表面流動(dòng)并特別以湍流形式流動(dòng)。
70.根據(jù)權(quán)利要求49至69中之一的裝置，其特征在于開口的設(shè)計(jì)要使流經(jīng)其的氣體能對剛性部件內(nèi)表面成切線地流動(dòng)。
71.根據(jù)權(quán)利要求49至70中之一的系列裝置，其特征在于氣體可以以正弦形式壓力輸送到裝置的空隙(52)內(nèi)。
72.根據(jù)權(quán)利要求49至71中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)是防粘的且特別優(yōu)選是由聚四氟乙烯構(gòu)成。
73.根據(jù)權(quán)利要求49至72中之一的裝置，其特征在于接收區(qū)具有開孔，其孔徑d優(yōu)選為d≤0.6mm，特別優(yōu)選d≤0.3mm。
74.根據(jù)權(quán)利要求49至73中之一的裝置，其特征在于其具有一個(gè)第一回路(64)，穿過接收區(qū)的氣體流經(jīng)這回路，并且從該回路有一條沿著沉降段走向的支路以間距A排出沉降段，同時(shí)在間距A的上方設(shè)置有發(fā)射噴霧、圍繞沉降段且配有噴霧噴嘴的環(huán)形部件(20)。
75.根據(jù)權(quán)利要求49至74中之一的裝置，其特征在于將具有噴霧噴嘴的環(huán)形部件(20)設(shè)置在第二回路(30)中，該回路在滴落熔體的噴嘴裝置(10)下方從沉降段導(dǎo)出。
76.根據(jù)權(quán)利要求49至75中之一的裝置，其特征在于將部分導(dǎo)入第一回路(64)中的氣體輸送到有乙二醇回路的凈化站(74)上。
77.根據(jù)權(quán)利要求49至76中之一的裝置，其特征在于結(jié)晶裝置(62)優(yōu)選具有輸入孔，該孔同時(shí)也是漏斗(46)的輸出孔。
78.根據(jù)權(quán)利要求49至77中之一的裝置，其特征在于將結(jié)晶裝置(62)設(shè)置在另一回路(84)中，通過該回路部分在漏斗(46)或剛性部件的上方的結(jié)晶裝置中結(jié)晶的球形顆?？梢曰厮偷匠两刀巍?br> 79.根據(jù)權(quán)利要求62至78中之一的裝置，其特征在于后縮合段(18)之前或之后連接有轉(zhuǎn)送槽(88、98)，并且該轉(zhuǎn)送槽在其入口和/或出口可以由優(yōu)選設(shè)計(jì)成擋板閥形式的閉鎖件(90、92、100、102)封閉。
80.根據(jù)權(quán)利要求49至79中之一的裝置，其特征在于，特別優(yōu)選將噴嘴裝置(10)設(shè)計(jì)成可振動(dòng)的噴嘴盤，它和傳輸熔體的導(dǎo)管(14)相連，其中和塑料鏈增長劑容器連結(jié)的另一導(dǎo)管(16)直接通向噴嘴部件前或進(jìn)入噴嘴部件中。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從塑料熔體制備球形顆粒的方法和裝置。按本發(fā)明所述熔體借助于形成液滴的噴嘴(10)而轉(zhuǎn)變成液滴，并且液滴在穿落過沉降段后首先至少發(fā)生表面結(jié)晶，然后再輸送到旨在完全徹底結(jié)晶的結(jié)晶段和其后進(jìn)入旨在固相縮聚的后縮合段。為了確保表面結(jié)晶時(shí)不存在相互粘連或粘附于設(shè)備上的危險(xiǎn)，使液滴下落進(jìn)包含有織物部件或具有孔結(jié)構(gòu)的金屬板件或是通過有氣流通過的流化床以使液滴渦流的結(jié)晶段(45)。
文檔編號B01J2/18GK1602328SQ02824856
公開日2005年3月30日 申請日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
發(fā)明者布倫特－艾倫·卡伯特, 安德烈亞斯·克里斯特爾, 埃哈德·克倫波爾茲, 西奧多·于爾根斯, 魯?shù)婪颉どw爾 申請人:比勒股份公司