结晶输送机的制作方法

专利名称：结晶输送机的制作方法
结晶输送机
1. 发明领域
本发明大体上涉及使聚合物丸粒结晶的方法和系统，更具体涉及 使聚酯丸粒结晶的方法和系统。
2.
背景技术：
热塑性树脂用在许多商业用途中。聚酯，如聚对苯二甲酸乙二酯
(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和类似聚合物和共聚物特别已经 成为常用商品，其制造是公知和成熟的。聚酯的应用包括食品、饮料 和其它液体容器，以及合成纤维。几种聚酯如PET可能以非晶态和半 结晶形式存在。非晶态PET是透明的，而结晶PET是不透明的。
在传统PET法中，通过对苯二曱酸和乙二醇在反应器中酯化形成 预聚混合物来形成PET。该酯化不需要催化。可以单独或结合使用的 典型酯交换催化剂包括醇钛、锡(II)或(IV)酯、锌、乙酸或苯曱酸锰 或镁，和/或本领域技术人员公知的其它这类催化剂材料。随后加热 该预聚糊以促进聚合。然后使所得混合物在升高的温度，例如285 。C 下，在合适的催化剂存在下在熔体中缩聚。已经使用Sn、 Sb、 Ge、 Ti 或其它的化合物作为缩聚催化剂。该聚合物从缩聚反应器中直接挤出 成线材。将热的挤出的线材在切成丸粒前与冷水接触，干燥并在结晶 前存储到筒仓中。 '
在美国专利No. 5， 310， 515中公开了在制丸之前拉伸线材的制丸 法。传统看法规定，至少丸粒表面必须冷却至2(TC至3(TC以避免存 储过程中烧结。在存储过程中，来自丸粒的较热内部的热分布到整个 丸粒中。由此，温暖丸粒，即外部明显高于20。C至3(TC的丸粒可能 在温度平衡后的存储过程中附聚。除了与水接触引起的温度下降，可 以用冷空气、氮气或惰性气体将丸粒进一步冷却至所需温度。将丸粒 存储，然后再加热至所需结晶温度。这些加热、冷却和再加热步骤在 已经消耗大量能量的方法中造成相当大的能量处罚(energy
7penalty)。热丸粒的结晶通常在结晶振动器中实现。使用固态化 (solid stating)提高固有粘度和去除乙醛。
参照

图1A、 1B和1C,提供PET制造装置图。PET加工装置10包 括混合槽12,在此将对苯二曱酸("TPA，，)和乙二醇("EG")混 合形成预聚糊。转移该预聚糊并在酯化反应器14中加热形成酯化单 体。调节酯化反应器14内的压力以控制乙二醇的沸点并帮助将产物 转移到酯化反应器16中。来自酯化反应器14的单体在酯化反应器16 中额外加热，但这次在比酯化反应器14中低的压力下进行。接着， 将来自酯化反应器16的单体引入预聚物反应器18。单体在预聚物反 应器18内在真空下加热以形成预聚物。该预聚物的固有粘度在预聚 物反应器18内开始升高。将预聚物反应器18中形成的预聚物顺序引 入缩聚反应器20和随后缩聚反应器22。将该预聚物在各缩聚反应器 20， 22中在比预聚物反应器18中大的真空下加热以提高聚合物链长 和固有粘度。在最终缩聚反应器后，通过泵24使PET聚合物在压力 下移过过滤器26、 28和移过模头30、 32、 34，形成PET线材36、 38、 40 (见图1B)。
参照图1B，显示了形成聚酯丸粒的方法。在线材离开模头30、 32、 34时将挤出的聚合物线材36、 38、 40用水喷雾42、 44、 46冷却 到所述线材上。在离开模头30、 32、 34后，在线材仍然热的同时， 用切割机54、 56、 58将线材36、 38、 40切成丸粒48、 50、 52。由此 形成的聚酯丸粒往往具有柱形，但可以改成立方形、狗骨形或其它形 状。在该方法中的此时，聚酯丸粒通常是非晶态的。聚酯丸粒通常在 船运给客户之前结晶。这种结晶允许随后在较高温度下干燥以便可以 按需挤出聚酯。聚酯丸粒的结晶通常通过将丸粒再加热至高于结晶温 度的温度来实现。随着丸粒结晶，由于所生成的结晶热，产生附加热。 这种附加热往往使丸粒变软并4皮此粘着。因此，将丸粒搅动以避免它 们因软化而粘在一次。在结晶后，丸粒通常在惰性气体从热丸粒周围 穿过的同时固态化(solid stated)以4是高固有粘度。
参照图1C，提供另一丸粒形成法的示意图。在这种变体中，用模 面切粒机80、 82、 84将来自模头66、 68、 70的线材60、 62、 64在 水下切成丸粒72、 74、 76。在这种变体中，挤出的聚酯线材在离开模 头66、 68、 70后完全浸没并在水下切割。由此形成的丸粒72、 74、
876由于熔融聚酯在水中出现时的表面张力而往往具有球形。最初，在 切割后，丸粒72、 74、 76在内部仍然保留相当大量的热。随后，将 丸粒/水组合体经由输送系统92送往干燥器90。可用干燥器的实例包 括将从水中移出丸粒72、 74、 76的向心干燥器。在离开干燥器90后， 由于离开干燥器90时仍然高的丸粒72、 74、 76热含量，蒸发掉更多 水。如果丸粒/水组合体足够快地输送到干燥器中，聚酯丸粒可以保 留足以发生结晶的热量。丸粒72、 74、 76随后转移到结晶器94中， 它们在此停留使结晶发生的时间(大约2至20分钟)。结晶器94也 提供充分搅动以抑制聚酯丸粒粘在 一起。
国际专利申请No. W02004/033174和美国专利申请Nos. 2005011 0182和2005011 0184公开了使聚合丸粒结晶的方法。国际专 利申请Nos. W02004/033174公开了在液体浴(例如水浴)中在升高 温度下处理聚合丸粒以引发结晶的方法。美国专利申请Nos. 20050110182和20050110184公开了将空气注入图1C的丸粒/水浆料 以将丸粒迅速转移到和通过干燥器90。
在结晶后，通过密相输送系统96将丸粒72、 74、 76输送到一个 或多个丸粒加工站。这种密相输送系统采用空气使丸粒从一个位置移 向另一位置。例如，将丸粒传输到混合筒仓，在此可以调节丸粒的平 均性能。在这种混合筒仓中，将聚酯丸粒混合在一起以实现目标规格。 这类规格可以是颜色、分子量、催化剂浓度、添加剂浓度、密度等方 面的。在另一实例中，将丸粒输送到固态化(solid stating)工艺 反应器中。应该指出，在此用途中，密相输送系统往往比稀相输送系 统更有用，因为稀相输送系统会造成丸粒表面熔融或具有高冲击速 度，由此形成不合意的流光度和细度。
尽管这些制造聚合丸粒，特别是聚酯丸粒的方法和系统运行良 好，但该设备的制造和维护往往昂贵。典型的PET生产线可能包括几
域。这:结晶器"最二资本:资可以轻易超过百万美元。、
因此，需要在安装、运行和维护方面更便宜的聚合物加工设备和 方法。
3.发明概述本发明通过在至少一个实施方案中提供使多个聚合丸粒结晶的 方法来克服一个或多个问题。本实施方案的方法包括将多个聚合丸粒 从入口引入气动输送系统的步骤。为使结晶可行，聚合丸粒必须由一 种或多种可结晶的聚合物形成。这种可结晶的聚合物通过结晶温度和 熔融温度表征。此外，所述多个聚合丸粒用平均丸粒温度表征。将所 述多个聚合丸粒在初始平均温度下引入气动输送系统。用输送气体将 所述多个聚合丸粒从入口气动转移到出口。输送气体的温度足以将所 述多个丸粒保持在使所述多个聚合丸粒的结晶在从气动输送系统出 口移出丸粒之前基本引发或完成的温度范围内。
本发明有利地促进聚合物丸粒在从干燥器中气动移出时的结晶。 为了完全结晶，丸粒需要在气动输送系统中的充足停留时间。由于结 晶速率随温度而提高，可以通过在较高温度下结晶来降低结晶所需的
时间。例如，可以在190。C的温度下在2分钟内实现结晶。本实施方
的结晶温:。在至少:一个实施方案中，、输送气体是空气。有利地，本
发明可以不使用结晶振动器平台，由此显著节约成本。
在本实施方案的一个变体中，该结晶输送机系统将丸粒从切割机 直接送往汽提器(stripper),由此不需要结晶器/振动器。在另一 变体中，该结晶输送机包括至少一个上斜段以促进丸粒在结晶/汽提 过程中的混合。可以在输送机系统中加入沸点在该系统的温度范围内 的液体或另 一气体以促进该系统内的冷却。
在本实施方案的变体中，在丸粒留在气动输送系统中的同时从所 述多个聚合丸粒中汽提所有或部分乙醛。当汽提最佳地进行时，可以 消除结晶器/汽提器和单独的汽提器。因此，结晶输送机中所用的热 输送气体可以充当输送丸粒用的流体、加速结晶的热源和用于除去乙 醛的汽提气。可以调节结晶输送机中的输送气体/丸粒比率和温度以 微调停留时间和/或汽提度。可用于从聚合丸粒特别是PET丸粒中除 去乙趁的温度为150。C至20(TC。
在本发明的另 一实施方案中，提供用于使聚合丸粒结晶的气动输 送系统。该气动输送系统包括用输送气体气动传输多个聚合丸粒用的 导管。该导管足够长以便在输送气体的温度在预定范围内时，在从该 气动输送系统中移出丸粒之前基本引发或完成所述多个聚合丸粒的结晶。该气动输送系统进一步包括用于将所述多个聚合丸粒引入导管 的入口和用于移出所述多个聚合丸粒的出口 。
本发明的其它优点和实施方案可以从本说明中明显看出或可以 通过本发明的实践获知。通过所附权利要求中特别指出的要素和组 合，也可以实现和获得本发明的进一步优点。因此，要理解的是，之 前的概述和下列详述例证和解释本发明的某些实施方案并且对如权 利要求所述的本发明不是限制性的。
4. 附图简述
图1A是通过缩聚反应器的聚酯生产线的示意图1B是聚酯生产线的示意图，其显示了缩聚反应器后的使用线 材切割机形成聚酯丸粒的加工；
图1C是聚酯生产线的示意图，其显示了缩聚反应器后的使用模 面切粒机形成聚酯丸粒的加工；
图2是本发明的方法中可用的气动输送系统的实施方案的示意
图3是倾斜导管段中的丸粒混合的示意图； 图4是具有长的水平导管段的气动输送系统的实施方案的示意 图；且
图5是具有初始长的倾斜导管段的气动输送系统的实施方案的示意图。
5. 发明详述
现在详细提到本发明的目前优选的组合物、实施方案和方法，它
们构成本发明人目前已知的本发明的最佳实施方式。附图不一定按比
例。但是，要理解的是，所公开的实施方案仅是本发明的示例，它们 可以具体体现为各种替代形式。因此，本文公开的具体细节被认为不
是限制性的，而仅是本发明的任何方面的典型代表和/或用于教导本 领域技术人员以不同方式使用本发明的典型代表。
除了在实施例中外，或除非明确地另行指明，本说明书中表示材 料量或反应条件和/或使用条件的所有数值量在描述本发明的最宽范 围时被理解为用词语"大约"修饰。通常优选在所述数值限度内实施。此外，除非明确地另行指明，百分比，"份数"和比率值都按重量计； 术语"聚合物，，包括"低聚物"、"共聚物"、"三元共聚物"和类 似物；与本发明相关地对给定用途而言合适或优选的一组或一类材料 的描述意味着该组或该类的成员的任何两种或多种的混合物同样合 适或优选；化学术语内的成分的描述是指添加到本说明中规定的任何 组合中时的成分，并且不必排除 一 经混合的混合物成分之间的化学相 互作用；首字母缩写词或其它缩写的最初定义适用于同一缩写在本文 中的随后应用并在必要变动下适用于最初定义的缩写的正常语法变 动；并且除非明确地另行指明，某一性能的测量通过如上文或下文对 相同性能提到的相同技术进行。
同样要理解的是，本发明不限于下述具体实施方案和方法，因为 具体部件和/或条件当然可变。此外，本文所用的术语学仅用于描述
本发明的具体实施方案并且无论如何不是限制性的。
还必须指出，说明书和所附权利要求中所用的单数形式"一种，，、
"该"包含复数对象，除非文中清楚地另行指明。例如，以单数提到 一种部件旨在包括多个部件。
在本说明书全文中，当引用出版物时，这些出版物的公开内容全 文经此引用并入本申请以更充分描述本发明所属领域的现有技术状况。
本文所用的术语"聚合丸粒"是指由聚合物形成的三维物体。这 类聚合物体包括一个最大维度，其大于或等于该聚合物体在任何方向 上的维度。聚合丸粒以许多形状存在，如球形、柱形和类似形状。球 体的最大维度是直径。
本文所用的术语"结晶热"是指在物质体的单元结晶时释放出的 热量。
本文所用的术语"结晶温度"是指至少一部分材料开始结晶时的 温度。
本文所用的术语"熔融温度"是指至少一部分材料从结晶态转化 成液态时的温度。当材料在一定温度范围内发生这种转化时，对于本 发明，熔融温度为该范围的中值温度。通常，非晶态丸粒在比结晶丸 粒低的温度下熔融。
本文所用的术语"结晶度"是指聚合样品中结晶度的分数量。在本发明中，结晶度是聚合丸粒中结晶度的平均分数量。结晶度可以表 示为重量百分比或体积百分比。除非另行指明，本文所用的结晶度以 重量百分比表示。
在本发明的 一个实施方案中，提供了使多个聚合丸粒结晶的方 法。将本发明的所述多个聚合丸粒引入气动输送系统。
一般而言，本 发明的这些要结晶的丸粒是非晶态丸粒或小于所需结晶度的丸粒。在
本发明的一个变体中，结晶前的丸粒结晶度小于30重量％。在本实施 方案的另一变体中，结晶前的丸粒结晶度小于20重量％。在本实施方 案的再一变体中，结晶前的丸粒结晶度小于10重量％。
在结晶后，结晶度通常大于30重量％。在另一些变体中，在结晶 后，结晶度大于40重量％。对多数用途而言，结晶后的结晶度小于70 重量％。在另一些变体中，结晶后的结晶度小于60重量％。在再一些 变体中，结晶后的结晶度小于50重量％。
有利地，要结晶的聚合丸粒包括任何可结晶的聚合物。可结晶的 聚合物通过结晶温度和熔融温度表征。这类聚合物的实例包括但不限 于，聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、尼龙和聚酮。具有相对较高结晶热的 聚合物最有用。在一个变体中，这种可用的聚合物的结晶热使得该聚 合物的结晶热除以热容量为至少5°C。本实施方案特别可用于使聚对 苯二曱酸亚烷基酯聚合物，尤其是聚对苯二曱酸乙二酯聚合物结晶。
在本发明的一个变体中，在连续法中使初始聚酯熔融聚合物发生 熔融相聚合，所得熔融聚合物在与液体如水接触时固化形成丸粒。从 丸粒中分离至少一部分液体。然后将丸粒引入本发明的输送系统。在 进一步细化中，从丸粒中连续分离液体以形成部分干燥的丸粒流。随 后，将该丸粒流连续引入本发明的输送系统入口。在一些变体中，丸 粒在引入输送系统入口时具有小于1重量％的湿含量。在另一些变体 中，丸粒在引入输送系统入口时具有小于0. 2重量°/。的湿含量。例如， 离开熔融相聚合法或引入本发明的输送系统时的聚对苯二曱酸亚烷 基酯聚合物具有至少0. 50分升/克，或至少0. 55分升/克，或至少0.6 分升/克，尤其是至少0. 70分升/克，或至少O. 72分升/克，或至少 0. 74分升/克，或至少O. 76分升/克，或至少0. 78分升/克和至多大 约1. 2分升/克或1. 1分升/克，或0. 9分升/克的It. V.。该部分结晶 聚酯聚合物也有利地为非固态聚合。由此，也提供了包括集装箱的实
13施方案，该集装箱装有非固态聚合的具有至少20%结晶度和至少0.70 分升/克It. V.的多个部分结晶丸粒。合适的集装箱是在商业上适用于 船运的那些，具有至少l立方米或更大，或2立方米或更大，或3立 方米或更大，或8立方米或更大，或20立方米或更大的体积并包括 Gaylord箱、铁路油罐车、拖拉机拖车的拖车、和船体。丸粒的It.V. 可以是如上指定的高于0. 70分升/克的任何值，且结晶度可以是如上 指定的高于20%的任何值。
本发明的方法中所用的丸粒由本领域技术人员已知的各种方法 形成。这类丸粒形成法的实例包括但不限于，图1A、 1B和1C中和上 文所述的方法。应该认识到，本发明在至少一个实施方案中提供了优 于使用结晶器的系统(如联系图1C的描述所述的系统)的改进。特 别地，本发明能够消除结晶器，同时显著降低设备成本。
本实施方案的方法用于使几乎任何形状或尺寸的丸粒结晶。通 常，所述多个聚合丸粒的至少一部分是以小于0. 25英寸的最大尺寸 维度为特征的三维物体。本发明的实践中可用的丸粒形状的实例包括 但不限于，球形丸粒、柱形丸粒、和具有矩形横截面的丸粒。
参照图2，提供本发明的实施方案的理想示意图。本实施方案的 方法包括将多个聚合丸粒IOO经由丸粒入口 104引入气动输送系统 102。在一个变体中，将多个丸粒100以5, QOO磅/小时至200， 000磅 /小时的量引入结晶器。在一个变体中，可以将再循环的丸粒与聚合 丸粒100 —起经由压差分离装置106引入气动输送系统102。在该变 体中，可以通过改变再循环丸粒的温度来调节丸粒100的温度。
在至少所示实施方案中，通过压差分离装置106将丸粒100引入 丸粒入口 104。可用作压差分离装置106的装置的实例包括但不限于 ^t转气闸和吹气罐(blow pots)。
这些聚合丸粒100在引入输送系统102时具有初始平均丸粒温 度。在本实施方案的一些变体中，丸粒100处于升高的温度下，该温 度有助于在丸粒100留在输送系统102中的同时发生结晶。在至少一 些实施方案中，例如当丸粒100是PET时，升高的温度为135。C至205 。C,在另一些实施方案中为155。C至200°C。该聚合丸粒可以以任何 方式提供，包括将聚合丸粒在冷却后再加热的方法。这种方法的实例 包括用如上文联系图IB的描述所述的线材切割机切割的PET线材。
14气动输送系统102包括输送导管108。在本实施方案的一种细化 中，输送导管108的总长度为10英尺至1000英尺。在另一细化中， 输送导管108的总长度为50英尺至500英尺。在再一细化中，输送 导管108的总长度为100英尺至300英尺。
输送导管108包括基本水平的导管段110。导管段110的水平构 造使得丸粒处于传送状态。通常，导管段11Q的长度是5至20倍管 直径(即导管段的直径)。该气动输送导管110任选包括上斜段112。 在进入上斜段112后，与重力相反地引导丸粒100沿如角度A,所示的 向上方向移动。角度A通常小于90。且大于0° 。在一个变体中，A, 为25°至65° 。在另一变体中，A为35°至55° 。 A最好为大约45 ° 。输送导管108任选包括附加导管段，如也基本水平的导管段116， 和一个或多个垂直段(未显示)。
根据本实施方案的方法，通过如119所示的输送气体将这些聚合 丸粒从入口 104气动转移到出口 118。可以通过流量控制器120调节 输送气体119的流量。合适的流量控制器120的实例包括但不限于计 量压缩机、流量计、质流控制器、阀、孔、分流喷嘴和类似物。输送
晶在从气动输送系统102中移出丸粒之前基本引发或完成的温度范围 内。在至少一个实施方案中，该温度范围低于聚合丸粒100的熔融温 度。例如，当丸粒100由PET形成时，该温度范围为135。C至200°C。
实现丸粒转移的输送气体119可以任选通过温度调节装置122加 热或冷却。此外，引入输送系统时的输送气体温度可以大于或小于引 入所述入口的丸粒的温度。在另一些变体中，输送导管108的一个或 多个部分可以通过使用水、蒸汽或其它传热介质的加热护套加热或冷 却。图2显示了将丸粒转移到收集装置126。最后，任选经由热交换 装置130回收输送气体119，并可以在热破坏装置132中破坏挥发性 有机化合物。任选地，可以在热交换装置13G之前或之后设置微粒去 除装置(未显示)。在另一些变体中，可以通过沿输送导管108的长 度加入热或冷气体来调节输送气体119的温度。通常，将输送气体在 0至22(TC的温度下引入输送系统。
输送系统102可以是密相或稀相输送系统。当输送系统102是密 相输送系统时，在至少一个实施方案中，输送导管108的长度为5至20倍管直径，停留时间为30秒至20分钟。在另一些变体中，停留时 间为1分钟至20分钟。在再一些变体中，停留时间为1分钟至10分 钟。在输送系统102是密相输送系统时的一个变体中，输送速度为100 至1000英尺/分钟且输送压力小于或等于100 PSIG。在输送系统102 是密相输送系统时的另一变体中，输送速度为1000至3000英尺/分 钟且输送压力小于或等于100 PSIG。在输送系统102是密相输送系统 时的再一变体中，输送速度为50至1 000英尺/分钟且输送压力小于 或等于15英寸汞。当输送系统102是稀相输送系统时，在至少一个 实施方案中，输送导管108的长度为5至20倍管直径，停留时间为 30秒至IO分钟。在输送系统102是稀相输送系统时的一个变体中， 输送速度为1000至4000英尺/分钟且输送压力小于或等于15 PSIG。 在输送系统102是稀相输送系统时的另一变体中，输送速度大于或等 于大约4000英尺/分钟且输送压力小于或等于15 PSIG。在输送系统 102是稀相输送系统时的再一变体中，输送速度为1000至4000英尺/ 分钟且输送压力小于或等于15英寸汞。在输送系统102是稀相输送 系统时的再一变体中，输送速度大于或等于4000英尺/分钟且输送压 力小于或等于15英寸汞。
在本发明的另一变体中，使丸粒10与流体接触，该流体温度使 丸粒在气动输送系统102中传输的同时冷却。在本变体的进一步细化 中，该流体是沸点低于丸粒IOO在与该流体接触的位置的平均温度的 液体。因此，在这种细化中，该流体在与丸粒接触后沸腾。
参照图3，提供其中含有丸粒100的上斜段112的示意图。当气 动输送系统102包括上斜段112时， 一部分丸粒100具有在如方向d3 所示的重力下向下移动的趋势。由于总体而言，丸粒的净移动是沿方 向山向上，这种趋势有利地实现丸粒混合。因此，已经结晶且由于来 自结晶热的生成的热而趋于更热的丸粒124与尚未结晶的非晶态丸粒 IOO有效混合。这允许热从结晶丸粒124转移到非晶态丸粒100，这 有助于非晶态丸粒结晶。
在本实施方案的一个特别有用的变体中，用如上文联系图1C的 描述所述的模面切粒机切割聚合丸粒100。在该变体中，将丸粒IOO 经由丸粒输送系统92从模面切粒机转移到千燥器90。可用的干燥器 的实例包括从水中移出丸粒100的向心干燥器。应该认识到，在这点上，干燥器90是可用于将丸粒与水分离的任何装置。在离开干燥器
90后，由于在离开干燥器90时仍然相对较高的丸粒100热含量，可 以蒸发掉更多水。在使用模面切粒机的这一变体中，丸粒100足够快 地从切粒机转移到干燥器以使丸粒IOO保留相当大量的热。通常，离 开这种干燥器的聚合丸粒具有超过135。C的温度。
应该认识到，各丸粒IOO通常具有相对不均匀的温度分布，其中 丸粒内部比丸粒外部热。这是由于模面切粒机和丸粒输送系统92中 所用的水的冷却效应和聚合物的低热导率。此外，各丸粒可以具有略 微不同的温度分布。因此，适当地将这些丸粒描述成具有平均丸粒温 度。
还应该认识到，用于将丸粒100从模面切粒机转移到干燥器90 的水可以被具有更优异或更合意传热性能的其它输送流体取代。丸粒 100的平均温度也可以通过用于将丸粒100从模面切粒机转移到干燥 器90的水(或其它输送流体)的温度控制。例如，该输送流体可以 加热以实现更高的初始平均丸粒温度(引入气动输送系统102 )或冷 却以实现更低的初始平均丸粒温度。在典型的聚酯成型法中，在含丸 粒的浆料在丸粒输送系统92内以IO至30英尺/秒的速度移动的情况 下，从模面切粒机到干燥器90的切换时间为大约几秒。
在本发明的一个变体中，聚合物丸粒IOO在高于最佳结晶温度的 平均温度下进入气动输送系统102。在该变体中，聚合物丸粒100用 输送气体冷却，该输送气体在该变体中的温度低于丸粒100的平均温 度。本变体的方法特别可用于聚对苯二甲酸乙二酯丸粒的结晶，其通 常在135。C下开始结晶并在200。C下熔融。当丸粒100具有热含量足 以发生结晶的区域时，随着丸粒100输送，平均丸粒温度提高。该升 温是在丸粒100结晶时从中释放结晶热的结果。
在本变体的一种细化中，初始平均丸粒温度(引入气动输送系统 102时)和结晶温度之差小于由丸粒IOO在不存在外部冷却的情况下 的结晶引起的升温。因此，在该细化中，使用冷却的输送气体气动输 送丸粒并抑制丸粒的熔融或粘着，同时仍允许发生结晶。
在本发明的另一变体中，丸粒含有足以发生结晶的内部热。在本 发明的另一些变体中，该丸粒不含足以结晶的热。在后一变体中，通 过与在升高温度下的输送气体接触来调节平均丸粒温度。在本实施方案的再一变体中，聚合物丸粒IOO在太低以致结晶不 能进行到所需程度的平均温度下进入气动输送系统102。在这种情况
输送气体的温度高于丸粒100的平均温度)。
在本发明的又一变体中，输送气体119的温度足以从丸粒100中 汽提乙醛。为使乙醛汽提最有效，输送气体119的温度必须低于丸粒 100中的乙醛在气动输送系统102中存在的温度和压力下的平衡浓度。 输送气体119中的乙醛应该低于丸粒100中乙醛的蒸气压以使乙醛扩 散到输送气体中。在一个变体中，输送气体的温度足以将聚合丸粒中 的残留乙醛减少至少4 ppm。在另一变体中，输送气体的温度足以将 聚合丸粒中的残留乙醛减少至少2 ppm。在再一变体中，输送气体的 温度足以将聚合丸粒中的残留乙醛减少至少lppm。此外，任选在收集 装置或容器126 (图2)中通过使附加气体经由导管134流过该装置 来实现附加乙醛汽提。这种附加气体经由导管136排出，同时在热破 坏装置132中破坏汽提出的乙醛。在一个变体中，将离开输送机系统 的出口 118的丸粒连续加入一个容器，在此降低丸粒的残留乙醛含量。 在本变体的进一步细化中，该容器定向，其入口和出口的位置使得聚 酯聚合丸粒在所述容器内的流动模式是活塞流。通常，所述容器内乙 醛含量的降低至少为4 ppm。在另一些细化中，所述容器内乙醛含量 的降低至少为2 ppm。使用相对较小的丸粒进一步增强乙醛汽提。
参照图4和5，提供本实施方案的变体。在图4中，显示了输送 导管108从入口 104起基本水平的变体。在该变体中，将这些聚合丸 粒IOO在基本水平的导管段110引入输送导管108。输送导管108可 以保持基本水平直至下一站或工艺装置(例如收集装置126)。导管 段IIO保持基本水平一段距离。在一个细化中，导管段110水平至少 IO英尺。在另一细化中，导管段110水平至少50英尺。在再一细化 中，导管段110水平至少IOO英尺。
还应该认识到，输送导管108的总长度为10英尺至1, 000英尺。 在另一细化中，输送导管108的总长度为50英尺至500英尺。在再 一细化中，输送导管108的总长度为100英尺至300英尺。
在图5中，显示了输送导管108最先从与丸粒入口 104相邻的区 域开始倾斜的一个变体。输送导管108可以保持基本倾斜直至下一站
18或工艺装置(例如收集装置126)。
任何类型的惰性或反应性气体作为输送气体119。合适的气体包括但 不限于空气、氮气、氩气、二氧化碳、其组合和类似物。在本实施方 案的一个变体中，使用流量控制器120控制输送气体119的流速。在 另一变体中，可以通过正压冷凝器，如旋转叶压缩机(其可以控制输 送气体的速度以控制流量)控制输送气体119的流速。
在本发明的另一实施方案中，提供了实施本发明的方法的用于使 聚合丸粒结晶的气动输送系统。参照图2,气动输送系统102进一步 包括用于将这些聚合丸粒100引入导管108的入口 104和用于移出这 些聚合物丸粒的出口 118。在至少所示实施方案中，将丸粒100通过 压差分离装置106引入丸粒入口 104。可用作压差分离装置106的装 置的实例包括但不限于旋转气闸和吹气罐。气动输送系统102包括用 输送气体119气动传输多个聚合丸粒100的输送导管108。
在本实施方案的一种细化中，输送导管108的总长度为10英尺 至1000英尺。在另一细化中，输送导管108的总长度为50英尺至500 英尺。在再一细化中，输送导管108的总长度为100英尺至300英尺。 输送导管108包括基本水平的导管段110。导管段110的水平构造使 得丸粒处于传送状态。通常，导管段110的长度是5至20倍管直径。 气动输送导管IIO任选包括上斜段112，其详情如上所述。
输送导管108任选包括附加导管段，如也基本水平的导管段116。 根据本实施方案的方法，通过输送气体将这些聚合丸粒从入口 104气 动转移到出口 118。可以通过流量控制器120调节输送气体119的流 量。合适的流量控制器120的实例包括但不限于计量压缩机、流量计、 质流控制器、阀和类似物。输送气体119的温度足以将这些丸粒100 保持在使这些聚合丸粒的结晶在从气动输送系统102移出丸粒之前基 本引发或完成的温度范围内。在至少一个实施方案中，该温度范围低 于聚合丸粒100的熔融温度。
实现丸粒转移的输送气体119可以任选通过温度调节装置122加 热或冷却。图2显示了将丸粒IOO转移到收集装置126。最后，任选 经由热交换装置130回收输送气体119，并可以在热破坏装置132中 破坏挥发性有机化合物。图4提供了导管段110水平延伸一段距离的示意图。在进一步细 化中，输送导管108可以保持基本水平直至下一站或工艺装置(例如 收集装置126)。在一个细化中，导管段110水平至少IO英尺。在另 一细化中，导管段110水平至少50英尺。在再一细化中，导管段110 水平至少100英尺。还应该认识到，输送导管108的总长度为10英 尺至1000英尺。在另一细化中，输送导管108的总长度为50英尺至 500英尺。在再一细化中，输送导管108的总长度为100英尺至300 英尺。
在图5中，显示了输送导管108最先从与丸粒入口 104相邻的区 域开始倾斜的一个变体。输送导管108可以保持基本倾斜直至下一站 或工艺装置(例如收集装置126)。
尽管已经例示和描述了本发明的实施方案，但这些实施方案无意 例示和描述本发明的所有可能形式。相反，说明书中所用的词语是描 述而非限制性的词语，并且要理解的是，可以在不背离本发明的精神 和范围的情况下作出各种改变。
权利要求
1. 使多个聚合丸粒结晶的方法，该方法包括a)将所述多个聚合丸粒从入口引入气动输送系统，所述多个聚合丸粒包含具有结晶温度和熔融温度的可结晶的聚合物；和b)用输送气体将所述多个聚合丸粒从入口气动转移到出口，输送气体的温度足以将所述多个丸粒保持在使所述多个聚合丸粒的结晶在从气动输送系统出口移出丸粒之前基本引发或完成的温度范围内。
2. 权利要求l的方法，其中所述多个聚合丸粒的一部分具有球形 或柱形。
3. 权利要求l的方法，其中所述多个聚合丸粒的一部分具有矩形 横截面。
4. 权利要求l的方法，其中所述多个聚合丸粒包含选自聚酯、聚 烯烃、聚苯乙烯、尼龙和聚酮的组分。
5. 权利要求l的方法，其中所述多个聚合丸粒包含聚酯。
6. 权利要求5的方法，其中聚酯是聚对苯二曱酸乙二酯聚合物或 共聚物。
7. 权利要求l的方法，其中所述多个聚合丸粒在从输送系统出口 移出后具有大于大约30%的结晶度。
8. 权利要求l的方法，其中所述多个聚合丸粒在从输送系统出口 移出后具有大于大约40%的结晶度。
9. 权利要求l的方法，其中引入输送系统的丸粒的结晶度提高了 至少10%。
10. 权利要求l的方法，其中引入输送系统的丸粒的结晶度提高了 至少2 0%。
11. 权利要求l的方法，其中引入输送系统的丸粒的结晶度小于 30%。
12. 权利要求l的方法，其中引入输送系统的丸粒的结晶度小于 2 0%。
13. 权利要求l的方法，其中可结晶的聚合物包含PET且温度范围为大约135。C至大约200°C。
14. 权利要求l的方法，其中可结晶的聚合物包含聚对苯二曱酸亚 烷基酯或聚萘二甲酸亚烷基酯聚合物或共聚物且温度范围为大约135 。C至大约190°C。
15. 权利要求l的方法，其中丸粒在输送系统内的停留时间为30 秒至20分钟。
16. 权利要求l的方法，其中气动输送系统是密相输送系统。
17. 权利要求l的方法，其中气动输送系统是稀相输送系统。
18. 权利要求l的方法，其中所述多个聚合丸粒包含温度大于或等 于聚合物结晶温度的区域。
19. 权利要求l的方法，其中输送气体选自空气、氮气、二氧化碳 和氩气。
20. 权利要求l的方法，其中将输送气体在0至220。C下引入输送 系统。
21. 权利要求l的方法，其中引入输送系统时的输送气体温度小于 引入所述入口的丸粒温度。
22. 权利要求1的方法，其中所述多个聚合丸粒通过压差分离装置 引入气动输送系统的入口 。
23. 权利要求1的方法，进一步包括从丸粒中连续分离液体以形成 部分干燥的丸粒流，并将部分干燥的丸粒流连续引入输送系统的入n 。
24. 权利要求23的方法，其中丸粒在引入输送系统入口时具有小 于1重量％的湿含量。
25. 权利要求23的方法，其中丸粒在引入输送系统入口时具有小 于0. 2重量％的湿含量。
26. 权利要求1的方法，进一步包括在连续工艺中使初始聚酯熔融 聚合物发生熔融相聚合，该熔融聚合物在与水接触时固化形成丸粒， 从丸粒中分离至少一部分水，并将所述丸粒引入所述输送系统。
27. 权利要求26的方法，其中由固化法形成的所述聚酯聚合物丸 粒具有至少0. 70分升/克的It. V.。
28. 权利要求27的方法，其中It. V.为至少0. 72分升/克。
29. 权利要求27的方法，其中It.V.为至少0. 76分升/克。
30. 权利要求26的方法，其中将离开输送机系统出口的丸粒连续 加入到容器，在该容器中降低丸粒的残留乙醛含量。
31. 权利要求30的方法，其中所述容器内乙醛含量的降低为至少 4 ppm。
32. 权利要求30的方法，其中离开所述容器后的丸粒的残留乙醛 含量小于2 ppm。
33. 权利要求l的方法，其中气动输送系统包含上斜段，其角度使 得所述多个聚合丸粒在传输通过该上斜段时向上移动。
34. 权利要求33的方法，其中该角度足以使得进入上斜段的所述 多个丸粒的一部分下落，由此混合所述多个聚合丸粒。
35. 权利要求34的方法，其中该角度为大约25。至65° 。
36. 权利要求l的方法，其中将所述多个丸粒以5，000磅/小时至 200， 000磅/小时的量引入结晶器。
37. 权利要求1的方法，其中输送气体的温度足以将聚合丸粒的残 留乙醛降^[氐至少4 ppm。
38. 权利要求1的方法，其中输送气体的温度足以将聚合丸粒的残 留乙醛降低至少2 ppm。
39. 权利要求1的方法，其中输送气体的温度足以将聚合丸粒的残 留乙醛降低至少1 ppm。
40. 权利要求37的方法，其中输送气体中乙醛的浓度小于所述多 个丸粒在气动输送系统中存在的温度和压力下的乙醛平衡浓度。
41. 权利要求1的方法，进一步包括使所述多个聚合丸粒在气动输 送系统中与温度足以冷却聚合丸粒的流体接触。
42. 权利要求1的方法，其中该流体是在与所述多个丸粒接触后沸 腾的液体。
43. 权利要求42的方法，其中该液体包含水。
44. 权利要求1的方法，其中所述多个聚合丸粒的一部分是通过最 大尺寸维度表征的三维物体，该最大尺寸维度小于大约0. 25英寸。
45. 权利要求l的方法，其中输送系统的长度为至少50英尺。
46. 权利要求l的方法，进一步包括将所述丸粒包装到集装箱中， 其中所述丸粒不是固态聚合。
47. 权利要求l的方法，其中所述丸粒通过切割熔融聚酯聚合物来获得。
48. 权利要求l的方法，其中所述丸粒通过用模面切粒机切割熔融 聚酯聚合物来获得。
49. 使多个PET丸粒结晶的方法，该方法包括a) 将所述多个PET丸粒从入口引入气动输送系统，所述多个PET丸粒是可结晶的并具有结晶温度和熔融温度；和b) 用输送气体将所述多个PET丸粒从入口气动转移到出口，输 送气体的温度足以将所述多个PET丸粒保持在从气动输送系统出口移 出丸粒之前基本引发或完成所述多个PET丸粒的结晶的温度范围内。
50. 使聚合丸粒结晶的气动输送系统，该气动输送系统包含 用输送气体气动传输多个聚合丸粒用的导管，该导管的长度足以使得，在输送气体的温度在预定范围内时，在从气动输送系统中移出 丸粒之前基本引发或完成所述多个聚合丸粒的结晶；用于将所述多个聚合丸粒引入导管的入口；和用于移出所述多个聚合丸粒的出口 。
51. 权利要求50的气动输送系统，其中该导管包括上斜段，其角 度使得所述多个聚合丸粒在传输通过该上斜段时向上移动。
52. 权利要求51的气动输送系统，其中该角度足以使得进入上斜 段的所述多个丸粒的一部分下落，由此混合所述多个聚合丸粒。
53. 权利要求50的气动输送系统，进一步包括用于将所述多个聚 合丸粒引入入口的压差分离装置。
54. 权利要求53的气动输送系统，其中该压差分离装置是旋转气 闸或吹气罐。
55. 权利要求50的气动输送系统，进一步包括计量装置以控制输 送气体的流速。
56. 权利要求50的气动输送系统，进一步包括温度控制器以控制 输送气体的温度。
57. 权利要求50的气动输送系统，其中将回收的聚酯聚合物丸粒 连续加入一个容器，在此降低丸粒中的残留乙醛含量。
58. 权利要求57的气动输送系统，其中所述容器内的乙醛含量降 〈氐至少为4 ppm.
59. 权利要求57的气动输送系统，其中离开所述容器时丸粒的残留乙醛含量小于2 ppm。
60.权利要求57的气动输送系统，其中该容器是定向的且入口和 出口的位置使得聚酯聚合丸粒在所述容器内的流动模式是活塞流。
全文摘要
使多个聚合丸粒结晶的方法包括将丸粒在初始平均温度下引入气动输送系统的步骤。用输送气体将所述多个聚合丸粒从入口气动转移到出口。在该输送系统内，丸粒具有足以发生结晶的温度。也提供了实施本发明的方法的气动输送系统。
文档编号C08F6/00GK101454352SQ200780019040
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月17日 优先权日2006年5月24日
发明者B·R·德布勒因, R·G·邦纳 申请人:伊士曼化工公司