聚酯生产装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚合物生产装置，特别是聚酯生产装置。
【背景技术】
[0002]聚酯在纺织、工程塑料、饮料包装等领域具有广泛的应用，其生产规模也在迅速扩大。但是，在聚酯生产中还存在一些问题，例如在聚酯终聚反应过程期间，需要脱除所产生的小分子和水等反应产物。这是由于聚酯单体的缩聚反应是一个平衡反应，而且反应平衡常数较小，如不尽快地脱除反应生成的小分子和水，将会影响反应速率，甚至达不到要求的水口 /又O
[0003]通用的聚酯制备装置和方法主要是针对聚对苯甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等芳香族易结晶聚酯。这些聚酯的生产步骤通常包括，在搅拌容器中进行聚合，将产物进入水槽冷却以及最后使用切粒机切粒。
[0004]现在出现了越来越多的新型人工合成的生物可降解聚酯，在其结构中引入了脂肪族的聚酯链段，使得分子链更加柔顺，但是这也引起了聚酯产物的结晶度和结晶速度的极大变化，现有聚酯生产装置和方法很不适合这些种类的聚酯。例如，在聚合后期，随着聚酯分子量的增加，熔体粘度增大，小分子扩散脱除很难，难以进一步增长分子链。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种聚酯生产装置，其能够大幅提高缩聚过程中小分子的脱除，从而进一步增长聚酯的分子链。
[0006]根据本发明，提出了一种聚酯生产装置，包括:缩聚反应器，设置在缩聚反应器下游的并且与缩聚反应器连通的真空静态反应器，设置在真空静态反应器下游的挤出装置，其中，真空静态反应器内的温度与缩聚反应器内的温度相同，并且真空静态反应器包括壳体和垂直于壳体的轴向而设置在其内部的筛网。
[0007]根据本发明的聚酯生产装置，真空静态反应器内的温度与缩聚反应器内的温度相同使得在真空静态反应器内能继续发生缩聚反应。而设置在真空静态反应器内部的筛网能够将进料到真空静态反应器内的物料变成小股细流，从而增加物料流表面积，加快物料内小分子的脱除，有助于缩聚反应的进行，达到增长聚酯的分子链的目的。
[0008]在一个实施例中，筛网的数量为多个，并且为平行设置。多个筛网能够使真空静态反应器内的小股细流发生多次变化，从而多次更新物料的表面，增加物料内部的小分子与空气接触的机会，从而加快物料内小分子的脱除，聚酯的分子链能进一步增长。应理解地是，用语“平行设置”并不能按照数学意义来理解，其甚至可理解为，相邻的筛网真空静态反应器的范围为不彼此相交。
[0009]在一个实施例中，真空静态反应器为竖直设置，并且其顶部入口与缩聚反应器的排出口相连通，底部出口与挤出装置相连通。这种设置的真空反应器使得物料能在重力作用下自动流动，方便了生产和操作。在一个优选的实施例中，在缩聚反应器和真空静态反应器之间设置有驱动物料流动的熔体泵。熔体泵能够将缩聚反应器内的物料排入到真空反应器中，这对于流动性较差的物料来说是非常有利的。
[0010]在一个实施例中，在真空静态反应器的上游部分设置有多个抽真空接口以将真空静态反应器内保持为真空。真空条件有利于物料内的小分子向外扩散，以使得聚酯的分子链能进一步增长。此外，真空条件还降低了物料流动的阻力，有利于物料在真空静态反应器内顺畅流动。
[0011]在一个实施例中，在真空静态反应器的壳体的内壁上设置有减阻层。在一个优选的实施例中，减阻层为聚四氟乙烯涂层或环氧树脂涂层。这些涂层能避免物料挂附到真空反应器的内壁上，使得生产和操作能顺利进行。
[0012]在一个实施例中，在缩聚反应器上设置有带有朝上弯折部分的气体排放管，弯折部分包括竖直段和水平段，其中竖直段的下端部与缩聚反应器相连通，上端部与水平段相连，水平段的位置高于竖直段与缩聚反应器相连的位置。应理解地是，这里用语“朝上”是指背向地面的方向，而用语“水平”则是与水平方向大体平行，并不能严格按照数学意义上的水平来理解。通过使用这种结构的气体排放管，在对缩聚反应器抽气而进入到竖直段的物料会在重力作用下回流到缩聚反应器内部而不是积存在气体排放管中，从而不但提高了聚酯的产率而且解决了气体排放管被堵塞的问题，使得生产和操作能顺利进行。在一个优选的实施例中，竖直段的温度低于缩聚反应器内的温度。这有利于处于竖直段的物料的凝聚，从而提高物料的回流量，进而提高聚酯的产率。
[0013]在一个实施例中，在水平段处还设置有清洗接口。通过清洗接口可收留存在水平段处的物质，还可以通过该清洗接口来清洁气体排放管和弯折部分。
[0014]在一个实施例中，在气体排放管的内壁上设置有减阻层。减阻层有助于物料的回流。在一个具体的实施例中，减阻层为聚四氟乙烯涂层或环氧树脂涂层。
[0015]在一个实施例中，竖直段的直径与缩聚反应器直径的比值为0.05?0.3之间，优选在0.1?0.2之间。竖直段的体积与缩聚反应器的容积的比值在0.09?0.4之间，优选在0.13?0.34之间，更优选在0.17?0.26之间。这种尺寸的气体排放管能够满足使用该聚反应器进行生产的最大排气量，确保生产和操作能顺利进行。
[0016]在一个实施例中，在水平段处设置有保温装置以将水平段的温度保持在生产聚酯所使用的醇的沸点温度。这样，仅到达水平段的气态的酯会凝聚成液体并回流，而其他的低沸点副产物和小分子物质均保持为气态而被抽走，从而不但能提高聚酯的产率，而且能促进缩聚反应的持续进行。
[0017]在一个实施例中，在挤出装置的下游还设置有用于冷却物料和传送物料的水平传送装置。水平传送装置使得物料在传送期间不会受到外力的拉伸作用，并实现自然冷却和结晶，这有助于提高聚酯产物的品质，更易于实现自动造粒和切粒。
[0018]在本申请中，用语“上游”和“下游”是以物料的流动方向为参考。
[0019]与现有技术相比，本发明的优点在于，通过在缩聚反应器的下游设置带有筛网的真空静态反应器，能够将进料到真空静态反应器内的物料变成小股细流，从而增加物料流表面积，加快物料内小分子的脱除，进而使得聚酯的分子链能进一步增长。在缩聚反应器上设置有带有朝上弯折部分的气体排放管，被抽到弯折部分的竖直段的物料会在重力作用下回流到缩聚反应器内部而不是积存在气体排放管中，从而不但提高了聚酯的产率而且解决了气体排放管被堵塞的问题，使得生产和操作能顺利进行。此外，在挤出装置的下游设置的用于冷却物料和传送物料的水平传送装置使得物料在传送期间不会受到外力的拉伸作用，并实现自然冷却和结晶，这有助于提高聚酯产物的品质，更易于实现自动造粒和切粒。
【附图说明】
[0020]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0021]图1是根据本发明的聚酯生产装置的示意图；
[0022]图2是根据本发明的真空静态反应器的结构示意图；
[0023]图3是根据本发明的气体排放管的结构示意图。
[0024]在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图对本发明做进一步说明。
[0026]图1示意性地显示了根据本发明的聚酯生产装置100。聚酯生产装置100包括缩聚反应器101，在缩聚反应器101的下游设置有真空静态反应器102，在真空静态反应器102的下游设置有挤出装置103。真空静态反应器102用于大幅提高物料中小分子物质的挥发，从而使得得聚酯的分子链能进一步增长，在下文中将进一步描述真空静态反应器102的结构。应理解地是，聚酯生产装置100还可以包括设置在缩聚反应器101上游的酯化反应器120，这样可以使用酸和醇作为原料合成聚酯。酯化反应器120、缩聚反应器101均是本领域的技术人员所熟知的，为了简单起见这里不再赘述。
[0027]图2示意性地显示了本发明的真空静态反应器102。真空静态反应器102包括壳体110和垂直于壳体110的轴向而设置的筛网111，筛网111的材料优选为不锈钢。筛网111用于将进入到真空静态反应器102内的物料变成小股细流，从而增加物料流表面积，力口快物料内小分子的脱除，进而使得聚酯的分子链能进一步增长，因此优选将筛网111设置在真空静态反应器102的入口 115处。此外，还可以设置多个筛网，多个筛网成大体平行地设置，这样能够使进入到真空静态反应器102内的物料发生多次转换，增大物料与空气接触面积，加快物料内小分子的脱除，进而使得聚酯的分子链能进一步增长。筛网111上网孔的形状可为任意适合的形状，优选为圆形。当待处理的物料的粘度较大时，优选孔隙当量直径较大且数量较少的筛网，当待处理的物料的粘度较小时，优选孔隙当量直径较小且数量较多的筛网。