再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺及其生产系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺及其生产系统，工艺中包含了打浆、再生瓶片进料、酯化、缩聚和出料筛选，该工艺使用的系统中分为工艺系统、热媒系统、三单体配制系统、回收精馏系统、空压和仪空系统、氮气系统、循环冷却水系统。本发明在不破坏原有反应体系的情况下，通过送料器均匀进料解决了再生瓶片醇解时受热不均匀的问题，然后通过降低酯化反应温度减少酯化副产物的产生，保证了亲水单体和瓶片醇解物充分参与反应，从而达到再生瓶片化学再利用的目的，通过配方工艺的改变和在原有设备上进行改造，在保证了产品质量的前提下，达到显著降低产品成本的效果。
【专利说明】
再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺及其生产系统
技术领域
[0001] 本发明属于水溶性聚酯切片生产领域，更具体而言，本发明涉及一种再生瓶片制 备水溶性聚酯切片的工艺及其生产系统。
【背景技术】
[0002] 中国是当今世界上最大的纺织服装生产国，同时我国本身也是世界上最大的纺织 服装消费大国。作为织布生产的必用消耗品-浆料单在中国的消费市场在450-600万吨/年 以上，单是江苏苏州盛泽镇(绸都)一年的长丝浆料消耗量就有30万吨以上。巨大的纺织浆 料市场目前主要以传统的淀粉、PVA、聚丙烯酸酯三大类为主，分别占总用量的58.2%、 27.3%、12.6%，聚酯浆料只占1.9%，而且目前大部分依靠进口。
[0003] 1、淀粉是取自天然植物的一种浆料，廉价的成本、绿色无污染使其成为传统纺织 浆料的首选，其天然的多羟基分子结构尽管对合成纤维上浆性能尤显不足，但随着变性淀 粉技术的进一步成熟，淀粉一度还将保持天然纤维织物及混纺织物主打浆料的地位。目前 变性淀粉已有降解、酯化、接枝改性的成熟技术，部分产品用于高档面料织物上浆取得较好 的效果。2010年，我国变性淀粉纺织浆料消耗量在380万吨左右。
[0004] 2、PVA，聚乙烯醇，是一种人工合成水溶性线性高分子，分子结构中除含有大量羟 基(-OH)外还含有较多的酯基(-C00H)，对天然纱线及混纺纱线优异的上浆性能使得其一度 时间成为高档面料浆料的最好配搭产品，至今任然是纺织人工合成浆料的第一"王牌浆 料"。另一方面，由于PVA分子结构稳定，其生物降解性能差，伴随织物加工废液直接排放自 然降解周期在5-10年以上，国际学术界有很多专业机构长年致力于PVA分子降解研究。早在 上个世纪，西欧国家纺织品市场不允许不洁浆料一一PVA上浆产品进入，并且中国政府也在 致力于环境生态保护，提倡不用或少用PVA浆料，未来10年PVA浆料使用必将因此逐年受到 强力的政府限制。
[0005] 3、聚丙烯酸酯浆料以丙烯酸酯及其衍生物作为共聚单体的合成浆料，其合成技术 简单，自上世纪80年代开发成功以后，广泛用于涤纶长丝、尼龙长丝、涤纶短纤混纺织物上 浆，直到今天，聚丙烯酸酯任然是涤纶长丝上浆首选浆料。由于丙烯酸浆料自身分子结构含 有过多的羧基(-C00H)、酰胺基(-C0NH2)等吸湿基团，使得聚丙烯酸浆料再制造中很难的到 固体成品，这给浆料使用过程中调浆操作带来困难，现有浆料成品一般只是含30%左右固 体量的粘稠液体，含有大量刺鼻性的氨味，同时过强的吸湿性能给浆纱烘干带来更多的能 耗，否则容易影响浆纱质量和织造效率。
[0006] 4、水溶性聚酯是采用与合成涤纶纤维相同或相近的芳香族二元羧酸、脂肪族二元 羧酸等与二元醇，通过酯化反应和缩聚反应合成的线型饱聚酯。在线性大分子中几乎每一 个链节都含有两个酯基(-C00-)和适量的水溶性链节，是一种水溶性良好，而又对疏水性涤 纶纤维具有异乎寻常的粘着力的一类新型纺织浆料。水溶性聚酯成膜过程仅是水分蒸发而 浓缩成固体，膜的再水溶性好，退浆废水中聚酯中的酯基全部在主链上，酯基易被水解而使 长链断裂成小分子而易被微生物降解。聚酯浆料的水溶液粘度很低，表面张力小，对纱线的 湿润渗透性很好，更增加了浆膜对纱线的粘着力，因此早已受到许多行内专家的重视。但是 由于生产规模小、原料成本高、生产设备投资成本太大的原因，致使水溶性聚酯成本太高， 性价比很低，因而使得纺织厂难以接受。
【发明内容】
[0007] 本发明公开了一种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺及其生产系统，通过配方 工艺的改变和在原有设备上进行改造，在保证了产品质量的前提下，达到显著降低产品成 本的效果。
[0008] 本发明所采用的技术方案是：
[0009] -种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺，包含以下步骤：
[0010]第一步：打浆，将定量的乙二醇由输送栗送至乙二醇高位计量槽，再进入打浆釜 内，在搅拌状态下，将定量的亲水单体均匀地投入到打浆釜内，制成浆料，然后用供浆栗将 浆料均匀连续地送入酯化釜；
[0011] 第二步:再生瓶片进料，将定量的再生瓶片先投入料斗，在进打浆釜内液体浆料的 同时通过送料器将瓶片均匀的进到酯化釜内参与反应；
[0012] 第三步：酯化，所有物料通过配浆进料系统进入酯化釜中，在有母液存在的条件 下，保证在235°至240°的温度在"清晰点"下进行酯化反应，酯化生成的水经酯化精馏塔分 离排出反应系统；
[0013] 第四步:缩聚，酯化反应结束后加入不同的助剂，混合均匀后将物料导入缩聚釜中 进行缩聚反应，进入缩聚釜的物料，在加热状态下抽真空，将反应体系中的乙二醇(EG)排 出；在一定时间后和一定反应温度下，当分子链增长达到规定的分子量，则完成主反应过 程，停止加热、停止真空；
[0014] 第五步：出料筛选，缩聚反应完成后用他将聚酯熔体压出，聚酯熔体经水下切粒机 切粒，干燥筛选后，风送到混合料仓，然后计量包装。
[0015] 优选地，在所述第三步的酯化反应中具有两个阶段，分为酯化I和酯化Π ，酯化I中 物料反应时间为4小时，反应温度为238°，中间产物为酯化水;酯化II的反应时间为2小时， 反应温度为235°。
[0016] 优选地，在所述第四步的缩聚反应中，其真空度在lOOMpa以下，温度在270°以下。 [0017]优选地，在所述第四步中的缩聚反应中，反应时间为3小时，反应温度为265°。
[0018] -种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的生产系统，所述系统包括了主工艺系统、热 媒系统、三单体配制系统、回收精馏系统、空压和仪空系统、氮气系统、循环冷却水系统，在 所述主工艺系统中含有酯化釜，在所述酯化釜上安装一个气动阀，所述气动阀的通道垂直 于地面，在所述气动阀上方安装一个送料器，所述送料器的上方连接一个投料斗。
[0019] 优选地，所述气动阀的直径为250mm。
[0020] 采用上述技术方案后，本发明采用再生瓶片生产水溶性聚酯切片，代替原料中的 芳香族二元羧酸和部分脂肪族二元羧酸，通过配方工艺的改变和在原有设备上进行改造， 使得再生瓶片可以进入到酯化反应器中进行反应，通过降低酯化反应温度，使得乙二醇生 成二甘醇的副反应得到控制，瓶片的醇解得以平稳的进行，在此基础上才能使醇解物充分 的和亲水单体一起同乙二醇发生酯化反应，解决了瓶片从醇解到酯化的难题，在保证了产 品质量的前提下，达到显著降低产品成本的效果，从而提高了聚酯浆料产品的市场竞争力。
【附图说明】
[0021]图1是本发明再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺及其生产系统的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清 楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0023] -种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺，包含以下步骤：
[0024]第一步:打浆，将定量的乙二醇EG由输送栗送至乙二醇高位计量槽，再进入打浆釜 内，在搅拌状态下，将定量的亲水单体SSIPA均匀地投入到打浆釜内，制成浆料，然后用供浆 栗将浆料均匀连续地送入酯化釜进行酯化反应；
[0025] 第二步:再生瓶片进料，将定量的再生瓶片先投入料斗，在进打浆釜内液体浆料的 同时通过送料器将瓶片均匀的进到酯化釜内参与反应；
[0026] 第三步：酯化，所有物料通过配浆进料系统进入酯化釜中，在有母液存在的条件 下，保证在235°至240°的温度下在"清晰点"下进行酯化反应，酯化生成的水经酯化精馏塔 分离排出反应系统;酯化分为酯化I和酯化Π ，在酯化I中，其反应时间为4小时，反应温度为 238°，中间产物为酯化水;在酯化II中，其反应时间为2小时，反应温度为235° ;
[0027] 第四步:缩聚，酯化反应结束后加入不同的助剂，混合均匀后将物料导入缩聚釜中 进行缩聚反应，进入缩聚釜的物料，在加热状态下抽真空，缩聚釜的低真空时间为30分钟， 其真空度在lOOMpa以下，温度在260°以下，优选温度为252° ;随后进行升温，升温时间为一 小时，最终缩聚温度控制在265°，将反应体系中的乙二醇EG排出；在一定时间后和一定反应 温度下，当分子链增长达到规定的分子量，则完成主反应过程，停止加热、停止真空，其中的 缩聚时间为3小时、缩聚温度为265° ;
[0028]第五步：出料筛选，缩聚反应完成后用压力在4kg左右的犯将聚酯熔体压出，聚酯 熔体经水下切粒机切粒，干燥筛选后，风送到混合料仓，然后计量包装。
[0029]在上述第三步的酯化中，所谓的"清晰点"为本领域术语，即通过调节酯化反应的 温度、压力、液位和乙二醇的回流量等，控制酯化反应的酯化率，当酯化率达到89%时，这个 点称为"清晰点"。
[0030] 一种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的系统，包括了主工艺系统、热媒系统、三单体 配制系统、回收精馏系统、空压和仪空系统、氮气系统、循环冷却水系统，在主工艺系统中含 有酯化釜，在酯化釜上安装一个直径250mm的气动阀，气动阀的通道垂直于地面，在气动阀 上方安装一个送料器，送料器的上方连接一个投料斗。
[0031] -种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺结合其生产系统的流程如图1所示，主 工艺系统包含了打浆釜、酯化釜、缩聚釜、水下切粒机等设备，热媒系统包含了热媒加热炉 等设备，热媒系统为主工艺系统提供热媒，三单体配制系统提供亲水单体SSIPA、乙二醇EG 和再生瓶片RPET的精确配制，回收精馏系统将酯化反应中酯化生成的水经过酯化精馏塔分 离排出反应系统，并将酯化反应和缩聚反应中排出的乙二醇EG进行回流，一部分成为EG残 渣排出，其中整个主工艺系统还经由回收精馏系统排出有机废水和有机废气；酯化反应生 成的蒸汽流向缩聚釜，为缩聚釜的升温过程提供另一种热媒，在主工艺系统中，循环冷却水 系统在对蒸汽的多次循环利用为酯化反应和缩聚反应进行供热和冷却，氮气系统在缩聚反 应完成后用氮气将聚酯熔体压出；空压和仪空系统则是对本系统要用到的空压设备和仪用 空压机系统的总和。
[0032] 本发明在不破坏原有反应体系的情况下，通过送料器均匀进料解决了再生瓶片醇 解时受热不均匀的问题，然后通过降低酯化反应温度减少酯化副产物的产生，原有酯化温 度为245°，现在酯化温度为235°，保证了亲水单体和再生瓶片醇解物充分参与反应，从而达 到再生瓶片化学再利用的目的。该技术由于解决了再生瓶片化学利用的问题，所以可以选 择多种类型多种价格的PET瓶片，做到了最大限度的降低成本，而且该技术的应用只需在原 有设备上进行改造就可以，投入很小，回报很大。以表1为例，每吨产品能降低约1700元的成 本，而这个行业每年的消耗量是10万吨，也就是说一年可以节约1.7个亿。
[0033]
[0034] 表 1
[0035] 为了克服水溶性聚酯成本太高的缺点，本发明采用再生瓶片生产水溶性聚酯切 片，代替原料中的芳香族二元羧酸和部分脂肪族二元羧酸，通过配方工艺的改变和在原有 设备上进行改造，在保证了产品质量的前提下，达到显著降低产品成本的效果，从而提高了 聚酯浆料产品的市场竞争力。
[0036] 和现有的聚酯生产技术相比，本发明最重要的区别在于原料的选择、原料的投入 方式和反应方式。第一，本发明完全改变了生产原料，原来使用精对苯二甲酸和间苯二甲酸 作为酸组分，现在使用再生瓶片；第二，改变了原有的进料方式，通过在酯化釜上加装进料 器，使得再生瓶片可以进入到酯化反应器中进行反应;第三，通过降低酯化反应温度，使得 乙二醇生成二甘醇的副反应得到控制，瓶片的醇解得以平稳的进行，在此基础上才能使醇 解物充分的和亲水单体一起同乙二醇发生酯化反应，解决了瓶片从醇解到酯化的难题。
[0037] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺，其特征在于，包含以下步骤： 第一步:打浆，将定量的乙二醇由输送栗送至乙二醇高位计量槽，再进入打浆釜内，在 搅拌状态下，将定量的亲水单体均匀地投入到打浆釜内，制成浆料，然后用供浆栗将浆料均 匀连续地送入酯化釜； 第二步:再生瓶片进料，将定量的再生瓶片先投入料斗，在进打浆釜内液体浆料的同时 通过送料器将瓶片均匀的进到酯化釜内参与反应； 第三步：酯化，所有物料通过配浆进料系统进入酯化釜中，在有母液存在的条件下，保 证在235°至240°的温度在"清晰点"下进行酯化反应，酯化生成的水经酯化精馏塔分离排出 反应系统； 第四步:缩聚，酯化反应结束后加入不同的助剂，混合均匀后将物料导入缩聚釜中进行 缩聚反应，进入缩聚釜的物料，在加热状态下抽真空，将反应体系中的乙二醇排出；在一定 时间后和一定反应温度下，当分子链增长达到规定的分子量，则完成主反应过程，停止加 热、停止真空； 第五步：出料筛选，缩聚反应完成后用他将聚酯熔体压出，聚酯熔体经水下切粒机切粒， 干燥筛选后，风送到混合料仓，然后计量包装。2. 根据权利要求1所述的再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺，其特征在于:在所述第 三步的酯化反应中具有两个阶段，分为酯化I和酯化II，酯化I中物料反应时间为4小时，反 应温度为238°，中间产物为酯化水;酯化II的反应时间为2小时，反应温度为235°。3. 根据权利要求1所述的再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺，其特征在于:在所述第 四步的缩聚反应中，其真空度在IOOMpa以下，温度在270°以下。4. 根据权利要求1或3所述的再生瓶片制备水溶性聚酯切片的工艺，其特征在于:在所 述第四步中的缩聚反应中，反应时间为3小时，反应温度为265°。5. -种再生瓶片制备水溶性聚酯切片的生产系统，其特征在于:所述系统包括了主工 艺系统、热媒系统、三单体配制系统、回收精馏系统、空压和仪空系统、氮气系统、循环冷却 水系统，在所述主工艺系统中含有酯化釜，在所述酯化釜上安装一个气动阀，所述气动阀的 通道垂直于地面，在所述气动阀上方安装一个送料器，所述送料器的上方连接一个投料斗。6. 根据权利要求5所述的再生瓶片制备水溶性聚酯切片的生产系统，其特征在于:所述 气动阀的直径为250mm。
【文档编号】C08G63/78GK105949448SQ201610429683
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】李波, 张健
【申请人】吴江市恒茂环保科技有限公司