聚丁二酸丁二醇酯的生产设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其包括：通过管道依次相连的浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、预缩聚釜、终缩聚釜、增粘反应器；第一酯化釜、第二酯化釜分别设有酯化蒸汽出口，两个酯化蒸汽出口均通过管道与分离塔的分离物入口相连通，分离塔的重组分出口通过管道与第一酯化釜、第二酯化釜的组分回收物入口相连通；在第二酯化釜和预缩聚釜之间的管道上设有输送泵和低聚物加热器；在预缩聚釜和终缩聚釜之间的管道上设置改性剂添加器和静态混合器；增粘反应器设有熔体出口，熔体出口与熔体过滤器的熔体入口通过熔体管道相连。本实用新型能够提高聚丁二酸丁二醇酯的粘度和产率。
【专利说明】聚丁二酸丁二醇酯的生产设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及化工产品生产设备领域，具体而言，涉及聚丁二酸丁二醇酯的生 产设备。
【背景技术】
[0002] 聚丁二酸丁二醇酯，英文全称为Poly (butylene succinate)，简称PBS，是一种生 物可降解高分子材料。首先，PBS类聚酯具有很好的综合性能，不仅力学性能可以满足通用 塑料的使用要求，而且其只在堆肥等接触微生物的条件下才降解，在正常储存和使用过程 中性能非常稳定。第二，PBS加工性能非常好，可在通用加工设备上进行各类成型加工，是 目前通用型降解塑料中加工性能最好的（这一点对降解塑料应用至关重要）。第三，PBS系 列聚酯具有出色的耐热性能，热变形温度接近l〇〇°C，改性后可超过100°C (在完全可生物 降解聚酯中耐热性能最好），满足日常用品的耐热需求，可用于制备冷热饮包装和餐盒。同 时，PBS类聚酯具有价格优势，规模生产后，价格可以达到PET聚酯的水平。
[0003] 通过丁二酸和1，4- 丁二醇直接合成能够得到PBS，其合成工艺为，先在酯化釜中 进行较低的反应温度的二元酸与过量的二元醇酯化，然后酯化物进入预缩聚釜，脱除小分 子形成端羟基预聚物，然后在物料进入终缩聚釜，在高温、高真空和催化剂的存在下脱除二 元醇，得到PBS。但是采用这种生产设备制备的PBS的产率较低，粘度不高。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，以解决现有直接 酯化反应中得到的PBS产率较低，粘度不高的问题。
[0005] 本实用新型实施例提供了一种聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，包括：通过管道依 次相连的浆料调制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、预缩聚釜、终缩聚釜、增粘反应器；其中， [0006] 所述浆料调制罐分别与丁二酸喷射泵、1，4- 丁二醇输送管道、催化剂配送管道相 连；
[0007] 所述第一酯化釜、所述第二酯化釜分别设有酯化蒸汽出口，两个所述酯化蒸汽出 口均通过管道与分离塔的分离物入口相连通，所述分离塔的重组分出口通过管道与所述第 一酯化釜、所述第二酯化釜的组分回收物入口相连通；
[0008] 在所述第二酯化釜和所述预缩聚釜之间的管道上设有输送泵和低聚物加热器；
[0009] 在所述预缩聚釜和所述终缩聚釜之间的管道上设置改性剂添加器和静态混合 器；
[0010] 所述预缩聚釜、所述终缩聚釜、所述增粘反应器分别通过气相管道与真空系统相 连，所述气相管道上设置冷凝装置；
[0011] 所述增粘反应器设有熔体出口，所述熔体出口与熔体过滤器的熔体入口通过熔体 管道相连。
[0012] 在一些实施例中，优选为，所述改性剂添加器为注射器或喷射泵。
[0013] 在一些实施例中，优选为，在所述熔体管道上设置静态混合器。
[0014] 在一些实施例中，优选为，所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备还包括切粒机，所 述切粒机与所述熔体过滤器相连。
[0015] 在一些实施例中，优选为，所述冷凝装置为喷淋冷凝器，所述喷淋冷凝器内装有低 温 1，4_ 丁二醇。
[0016] 在一些实施例中，优选为，所述第一酯化釜、所述第二酯化釜、所述预缩聚釜、所述 终缩聚釜、所述增粘反应器均设有加热器。
[0017] 在一些实施例中，优选为，所述加热器为燃气导热油炉。所述分离塔的轻组分出口 与四氢呋喃回收系统的回收物入口
[0018] 在一些实施例中，优选为，所述分离塔的轻组分出口与四氢呋喃回收系统的回收 物入口通过管道相连通。
[0019] 本实用新型实施例提供的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，与现有技术相比，本系 统将酯化和缩聚反应器进行了更细的划分，酯化反应分别在第一酯化釜、第二酯化釜中依 次进行，酯化后的产物会依次进入预缩聚釜、终缩聚釜、增粘反应器，其中增粘反应器其实 就是一种增粘的缩聚釜，物料在不同的反应器中进行不同温度、不同真空度、不同反应时间 的反应，脱除小分子，温度、真空度逐渐增加，提高了最后产品PBS的粘度产率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型一个实施例中聚丁二酸丁二醇酯生产设备中各设备的连接示 意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面通过具体的实施例子结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
[0022] 考虑到目前直接酯化法中聚丁二酸丁二醇酯粘度低，产率低的问题，在本实用新 型实施例提供了一种聚丁二酸丁二醇酯的生产设备。
[0023] 该聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，包括：通过管道依次相连的浆料调制罐、第一酯 化釜、第二酯化釜、预缩聚釜、终缩聚釜、增粘反应器；其中，
[0024] 所述浆料调制罐分别与丁二酸喷射泵、1，4- 丁二醇输送管道、催化剂配送管道相 连；
[0025] 所述第一酯化釜、所述第二酯化釜分别设有酯化蒸汽出口，两个所述酯化蒸汽出 口均通过管道与分离塔的分离物入口相连通，所述分离塔的重组分出口通过管道与所述第 一酯化釜、所述第二酯化釜的组分回收物入口相连通；
[0026] 在所述第二酯化釜和所述预缩聚釜之间的管道上设有输送泵和低聚物加热器；
[0027] 在所述预缩聚釜和所述终缩聚釜之间的管道上设置改性剂添加器和静态混合 器；
[0028] 所述预缩聚釜、所述终缩聚釜、所述增粘反应器分别通过气相管道与真空系统相 连，所述气相管道上设置冷凝装置；
[0029] 所述增粘反应器设有熔体出口，所述熔体出口与熔体过滤器的熔体入口通过熔体 管道相连。
[0030] 本系统将酯化和缩聚反应器进行了更细的划分，酯化反应分别在第一酯化釜、第 二酯化釜中依次进行，酯化后的产物会依次进入预缩聚釜、终缩聚釜、增粘反应器，其中增 粘反应器其实就是一种增粘的缩聚釜，物料在不同的反应器中进行不同温度、不同真空度、 不同反应时间的反应，脱除小分子，温度、真空度逐渐增加，提高了最后产品PBS的粘度产 率。
[0031] 接下来对该聚丁二酸丁二醇酯的生产设备进行更为详细的描述，如图1所示：
[0032] 丁二酸自喷射泵喷入浆料调制罐D01，1，4- 丁二醇自1，4- 丁二醇输送管道送入 浆料调制罐D01，催化剂自催化剂配送管送入浆料调制罐D01，经充分溶解、搅拌，均匀混合 制备成混合浆料，浆料过滤后经输送泵送至第一酯化釜D02 ;混合浆料在第一酯化釜D02在 160?170°C，80kPaA条件下进行第一酯化反应，在该反应温度、压力下控制酯化率，该酯化 率达到96%以上。然后，第一酯化釜D02中得到的酯化物送入第二酯化釜D03内，反应温度 控制为170?180°C，反应压力控制为80kPaA，酯化率达到98. 5%以上；第一酯化釜002、第 二酯化釜D03产生出来的水和1，4_ 丁二醇（BD0)环化反应生成的四氢呋喃（THF)以及带 出的BD0和酯化物等组成酯化蒸汽，该酯化蒸汽进入分离塔D07进行分离，塔底重组分返回 第一酯化釜D02、第二酯化釜D03,分离塔D07顶部排出的水和THF蒸汽经冷凝后进入酯化 水回流罐，THF和水混合物可以送入THF回收系统中（分离塔D07的轻组分出口（水和THF 蒸汽）与THF回收系统的回收物入口通过管道相连通）。随后，第二酯化釜D03反应得到 的低聚物经输送泵通过低聚物加热器送入预缩聚釜D04,预缩聚在导热油加热及高真空条 件下使缩聚脱出的小分子不断移出，促使缩聚反应想正反应方向进行。该预缩聚反应的温 度控制在230?240°C，反应压力控制在2?4kPaA，停留时间控制在2. 5小时。在该温度、 压力、反应时间的参数控制下，预缩聚物的聚合度达到指标时通过输送泵送入终缩聚釜D05 内，在预缩聚釜D04和终缩聚釜D05的连接管道上设置改性剂添加器（比如：注射器）和静 态混合器，以方便在终聚阶段之前添加改性剂。预缩聚物在终缩聚釜D05中，在热媒（导热 油）加热及高真空条件下不断脱出小分子，进一步发生缩聚反应，终缩聚釜D05中设置的反 应参数为：反应温度为240?245°C，反应压力为50?lOOPa(绝对压力），停留时间为2小 时。在该温度、压力、反应时间的参数控制下，终缩聚物的聚合度达到指标时通过输送泵送 入增粘反应器D06 (可以理解为增粘缩聚釜），增粘反应器D06中，终缩聚物在导热油加热及 高真空条件下不断脱出小分子，进一步发生缩聚反应，使产品达到更高的粘度要求。反应脱 出的小分子通过气相管线被真空系统抽出，气相管线上设置冷凝装置（比如冷凝喷淋器）， 冷凝气体被收集起来，不冷凝的尾气被真空泵抽走，在增粘反应器D06中控制的反应参数 为：反应温度为245°C，反应压力30?50Pa(绝对压力），停留时间为1小时。自增粘反应 器D06泵出的熔体经静态混合器后送入熔体过滤器，经熔体过滤器过滤掉40u凝聚粒子和 杂质，之后经切粒机D08切粒、风送干燥、称重包装。其中，第一酯化釜D02、第二酯化釜D03 中发生的酯化反应见反应式一；预缩聚釜D04、终缩聚釜D05、增粘反应器D06中发生的缩聚 反应见反应式二。
[0033] 需要说明的是：
[0034] 1.酯化反应和缩聚反应中采用的催化剂不同，分别为酯化催化剂、缩聚催化剂，这 些催化剂可以混入到1，4-丁二醇中制备成BD0浆料加入。为了提高产率，在该生产设备中 设置BD0循环装置，第一酯化釜D02、第二酯化釜D03、预缩聚釜D04、终缩聚釜D05、增粘反 应器D06中真空抽出的气体中含可凝性的BDO蒸汽，真空抽出的含可凝性BDO蒸汽的气体， 通过喷淋冷凝器用低温循环BD0进行喷淋，将蒸汽中的BD0捕集下来，储存到BD0储罐，经 过过滤后用于喷淋冷凝器进行喷淋或送到BD0回收罐用作原料。喷淋冷凝器中不能被冷凝 的尾气被真空喷射系统抽走。
[0035] 2.第一酯化釜D02、第二酯化釜D03、预缩聚釜D04、终缩聚釜D05、增粘反应器D06 均配有真空系统，以抽出反应中的小分子、水、THF等。
[0036] 3.第一酯化釜D02、第二酯化釜D03、预缩聚釜D04、终缩聚釜D05、增粘反应器D06 均配有加热器，该加热器通常为燃气导热油炉，热媒为导热油。
[0037] 制备的聚丁二酸丁二醇酯（PBS)树脂的主要性能指标见表1，质量指标见表2 :
[0038] 表1聚丁二酸丁二醇酯（PBS)树脂的主要性能
[0039]
【权利要求】
1. 一种聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，包括：通过管道依次相连的浆料 调制罐、第一酯化釜、第二酯化荃、预缩聚荃、终缩聚釜、增粘反应器；其中， 所述浆料调制罐分别与丁二酸喷射泵、1，4- 丁二醇输送管道、催化剂配送管道相连； 所述第一酯化釜、所述第二酯化釜分别设有酯化蒸汽出口，两个所述酯化蒸汽出口均 通过管道与分离塔的分离物入口相连通，所述分离塔的重组分出口通过管道与所述第一酯 化釜、所述第二酯化釜的组分回收物入口相连通； 在所述第二酯化釜和所述预缩聚釜之间的管道上设有输送泵和低聚物加热器； 在所述预缩聚釜和所述终缩聚釜之间的管道上设置改性剂添加器和静态混合器； 所述预缩聚釜、所述终缩聚釜、所述增粘反应器分别通过气相管道与真空系统相连，所 述气相管道上设置冷凝装置； 所述增粘反应器设有熔体出口，所述熔体出口与熔体过滤器的熔体入口通过熔体管道 相连。
2. 如权利要求1所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，所述改性剂添加 器为注射器或喷射泵。
3. 如权利要求1所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，在所述熔体管道 上设置静态混合器。
4. 如权利要求1所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，还包括切粒机，所 述切粒机与所述熔体过滤器相连。
5. 如权利要求1所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，所述冷凝装置为 喷淋冷凝器，所述喷淋冷凝器内装有低温1，4- 丁二醇。
6. 如权利要求1-5任一项所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，所述第 一酯化釜、所述第二酯化釜、所述预缩聚釜、所述终缩聚釜、所述增粘反应器均设有加热器。
7. 如权利要求6所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，所述加热器为燃 气导热油炉。
8. 如权利要求1-5任一项所述的聚丁二酸丁二醇酯的生产设备，其特征在于，所述分 离塔的轻组分出口与四氢呋喃回收系统的回收物入口通过管道相连通。
【文档编号】C08G63/78GK203938629SQ201420404696
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】李雅娟 申请人:金晖兆隆高新科技有限公司