多元共聚PETG的生产系统及生产方法与流程

本发明涉及一种高分子材料的制备，尤其涉及一种多元共聚petg的生产系统，本发明还涉及一种多元共聚petg的生产方法，属于聚酯材料制造。

背景技术：

1、petg材料是一种透明塑料，是一种非晶型共聚酯，全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，petg常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(chdm)。现有技术中的petg是由对苯二甲酸(pta)、乙二醇(eg)和1,4-环己烷二甲醇(chdm)三种单体用直接酯化法再缩聚的产物。petg板材具有透光率高，表面高光， 耐化学性好，抗冲动强度高，环保无毒等优点，广泛用于广告、机械、食品、包装等行业，可以做医疗器材、广告标牌、高透价格签、机械罩面、挡板，观察窗、相框等。

2、现有技术中petg的生产大多数采用对苯二甲酸、1，4环己烷二甲醇（chdm）、乙二醇三元单体为原料。

3、公开号为cn 102558517b的中国发明专利，公开了一种生态多功能三元共聚petg聚酯及其制备方法和由该聚酯制备单向拉伸热收缩膜的方法。它是由对苯二甲酸、新戊二醇、乙二醇三元单体共聚而成，对苯二甲酸、新戊二醇以及乙二醇的摩尔比为1∶（0.1～0.65）∶（1.2～1.75）。制备方法包括酯化反应和聚合反应，酯化反应的温度为200℃～255℃，聚合反应的温度为270℃～280℃，聚合反应的真空度为0.098mpa～0.1mpa。

4、现有技术中petg的制备存在如下问题：1、采用对苯二甲酸(pta)、乙二醇(eg)和1,4-环己烷二甲醇(chdm)三种单体为原料，由于1,4环己烷二甲醇（chdm）的价格昂贵，产品成本非常高，且原料供给长期受国外供应商的限制，制约着应用范围和性价比，抑制了行业的发展；

5、2、公开号为cn 102558517b的中国发明专利采用对苯二甲酸、新戊二醇(npg)、乙二醇三元单体为原料，新戊二醇(npg)的价格便宜，虽然能够生产出petg产品，但产品透明性差、韧性差，产品质量存在一定差异，难以满足耐高温、母婴用品、医用等高端领域的应用需求；

6、3、公开号为cn 110684184a的中国发明专利申请，生产过程中采用单一锑或钛作为催化剂，产品颜色较差，且催化剂消耗量大；

7、4、公开号为cn 111484607a的中国发明专利申请，生产过程中采用醋酸钴作为调色剂，产品中引入了重金属钴，不利于健康和环保；

8、5、生产过程中的能耗较高，提高了生产成本。

技术实现思路

1、本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种多元共聚petg的生产系统，满足四元单体直接酯化法再缩聚的要求，既能降低原料成本，又能生产出高断裂伸长率、高透明度、高光泽度、抗冲击性、耐化学性的petg产品。

2、为解决以上技术问题，本发明的一种多元共聚petg的生产系统，包括浆料配制罐、chdm预熔釜和npg预熔釜，所述浆料配制罐的顶部连接有pta进料管、eg进料管和助剂进料管，所述浆料配制罐的出料口通过浆料输送泵与酯化一釜的进料口相连，所述chdm预熔釜的底部出口与chdm中间罐的顶部入口相连，chdm中间罐的底部出口通过chdm输送泵与chdm进料管相连；所述npg预熔釜的底部出口与npg中间罐的顶部入口相连，npg中间罐的底部出口通过npg输送泵与npg进料管相连；所述chdm进料管和npg进料管分别通过流量计及调节阀与所述浆料配制罐的顶部入口相连，所述酯化一釜的底部出料口与酯化二釜的进料口相连。

3、作为本发明的改进，酯化二釜的出料口与预缩聚釜的进料口相连，预缩聚釜的出料口与缩聚二釜的进料口相连，缩聚二釜的出料口与终缩聚釜的入口相连。

4、作为本发明的进一步改进，所述酯化一釜与酯化二釜的顶部排气口分别与工艺塔的下部入口相连，所述工艺塔的底部出口与塔底输送泵的入口相连，所述塔底输送泵的出口与酯化釜回流eg管及乙二醇回用罐相连，所述酯化釜回流eg管的出口分别与所述酯化一釜与酯化二釜的顶部回流口相连。

5、作为本发明的进一步改进，所述塔底输送泵的出口还通过加热eg管与热媒加热管的入口相连，所述热媒加热管的出口分别与所述chdm预熔釜和npg预熔釜的加热盘管入口相连，所述chdm预熔釜和npg预熔釜的加热盘管出口与工艺塔回流eg管相连。

6、作为本发明的进一步改进，所述工艺塔的顶部出口与塔顶尾气输出管及塔顶尾气加热管相连，所述塔顶尾气加热管的出口也与所述热媒加热管的入口相连；所述chdm预熔釜和npg预熔釜的加热盘管出口还与冷凝水排放管相连。

7、作为本发明的进一步改进，所述热媒加热管的出口分别与所述chdm预熔釜、chdm中间罐、npg预熔釜、npg中间罐和浆料配制罐的加热夹套入口相连，所述chdm预熔釜、chdm中间罐、npg预熔釜、npg中间罐和浆料配制罐的加热夹套出口分别通过三通阀与所述工艺塔回流eg管及冷凝水排放管相连。

8、作为本发明的进一步改进，所述酯化一釜的底部、酯化二釜的顶部和预缩聚釜的底部分别连接有所述助剂进料管，所述助剂进料管的入口分别与催化剂进料管和稳定剂进料管相连。

9、作为本发明的进一步改进，所述缩聚二釜包括卧式筒体，筒体内腔沿轴线设有搅拌轴，搅拌轴的一端从端盖中心穿出且通过轴承支撑在端盖密封座中，端盖密封座的内腔与搅拌轴之间由内向外设有密封液密封段和润滑油密封段，所述搅拌轴的外端头与减速机的输出轴相连，其特征在于：所述减速机的壳体上固定有副油箱，所述副油箱的内腔设有冷却盘管；所述减速机的输入轴轴端安装有轴端泵，所述轴端泵的入口与所述副油箱的出油口相连，所述轴端泵的出口与所述润滑油密封段的进油口相连，所述润滑油密封段的出油口与所述副油箱的回油口相连；所述密封液密封段的进液口与密封eg供给管相连，所述密封液密封段的出液口通过密封eg回收管与eg回用系统相连。

10、作为本发明的进一步改进，所述终缩聚釜包括卧式的筒体，所述筒体的内腔沿轴向安装有转子轴，沿转子轴的轴向固定有多个相互平行的环形圆盘，各所述环形圆盘上均匀设有多个超出环形圆盘外缘的旋转刮刀，所述旋转刮刀沿筒体轴向延伸且刀锋指向筒体内壁；相邻环形圆盘之间分别设有挡板，各挡板的底部分别固定在筒体内壁，各挡板的上边沿分别固定有圆盘刮刀，所述圆盘刮刀的两侧刀锋分别指向相邻环形圆盘的侧壁。

11、作为本发明的进一步改进，各挡板的上部中心分别固定有转轴刮刀，各转轴刮刀沿筒体轴向延伸，刀锋指向所述转子轴的外周；各所述挡板的上缘分别设有增厚的挡板梁，各所述圆盘刮刀及转轴刮刀的根部分别焊接在相应挡板梁上。

12、本发明的另一个目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种多元共聚petg的生产方法，满足四元单体直接酯化法再缩聚的要求，既能降低原料成本，又能生产出高断裂伸长率、高透明度、高光泽度、抗冲击性、耐化学性的petg产品。

13、为解决以上技术问题，本发明的一种多元共聚petg的生产方法，依次包括如下步骤：

14、s1、浆料配制：将对苯二甲酸、乙二醇、1,4环己烷二甲醇、新戊二醇、催化剂、稳定剂和调色剂按一定配比投入浆料配制罐充分混合均匀；

15、s2、酯化反应：将浆料配置罐中的浆料通过浆料输送泵输送至酯化一釜中进行酯化反应，酯化一釜中的酯化料在位差和压差的作用下进入酯化二釜，进一步进行酯化反应；

16、s3、预缩聚反应：酯化二釜中的酯化料在位差和压差的作用下进入预缩聚釜中，进行预缩聚反应得到预聚物；

17、s4、缩聚反应：预缩聚釜中的预聚物在位差和压差的作用下进入缩聚二釜中，进一步进行缩聚反应；

18、s5、终缩聚反应：缩聚二釜中的预聚物由预聚物输送泵送入终缩聚釜中，进一步进行缩聚反应，得到petg熔体。

19、作为本发明的改进，四元单体的摩尔比如下，对苯二甲酸：乙二醇：1,4环己烷二甲醇：新戊二醇=1：（0.5～0.9）：（0.2～0.5）：（0.15～0.7）；所述催化剂采用钛酸四丁酯、醋酸锑与硅酸乙酯组成复合催化剂，其中钛酸四丁酯相对于对苯二甲酸的加量为40～100ppm，醋酸锑相对于对苯二甲酸的加量为9～23ppm，硅酸乙酯相对于对苯二甲酸的加量为4.5～11ppm。

20、作为本发明的进一步改进，所述稳定剂为亚磷酸三苯酯或亚磷酸三乙酯，亚磷酸三苯酯相对于对苯二甲酸的加量为30～68ppm，亚磷酸三乙酯相对于对苯二甲酸的加量为28～41ppm；所述调色剂为红、蓝色素，且相对于对苯二甲酸的加量为0.5～2ppm。

21、作为本发明的进一步改进，四元单体的摩尔比如下：苯二甲酸：乙二醇：1,4环己烷二甲醇：新戊二醇=1：0.7：0.4：0.2；产品的特性粘度iv值≥0.8dl/g，色值l值≥87，色值b值≤2.1，断裂伸长率≥220%，屈服强度≥48mpa，拉伸弹性模量≥920mpa。

22、作为本发明的进一步改进，所述1,4环己烷二甲醇与新戊二醇分别采用单独的预熔釜进行熔化，熔化后分别排至对应的成品罐，经流量计计量后分别连续加入到浆料配制罐中。

23、作为本发明的进一步改进，所述酯化一釜中的反应压力为100～300kpa，反应温度为185～240℃，停留时间为2.0～4h；所述酯化二釜中的反应压力为5～50kpa，反应温度为241～245℃，停留时间为1.0～2h；所述预缩聚釜中的反应压力为5～20kpa，反应温度为246～258℃，停留时间为0.5～1h；所述缩聚二釜中的反应压力为0.5～2kpa，反应温度为259～268℃，停留时间为1～2h；所述终聚釜中的反应压力为50～400pa，反应温度为269～278℃，停留时间为2～3h。

24、作为本发明的进一步改进，从所述酯化一釜、预缩聚釜的底部分别补入催化剂；所述酯化一釜及酯化二釜产生的混合蒸气均送至工艺塔的底部进行精馏并分离，工艺塔底部的乙二醇通过泵送出分成三路，第一路经流量计计量后，分别加入酯化一釜和酯化二釜；第二路送至乙二醇回用罐，第三路送至chdm预熔釜、npg预熔釜、chdm中间罐、npg中间罐和浆料配制罐的夹套或者盘管作为热源。

25、作为本发明的进一步改进，所述工艺塔顶部排出的水蒸气作为chdm预熔釜、npg预熔釜、chdm中间罐、npg中间罐和浆料配制罐夹套或者盘管的热源，或者作为制冷机组的热源，或者作为汽轮机发电的动力源。

26、相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：1、以对苯二甲酸、乙二醇、1,4环己烷二甲醇、新戊二醇的四元单体为原料，优化了原料配比，既降低了原料成本，又能生产出满足高断裂伸长率、高透明度、光泽度、抗冲击性、耐化学性的petg产品；

27、2、以钛、锑、硅为复合催化剂，在提高催化反应活性的同时，又解决了颜色较差的问题；

28、3、以磷酸三苯酯为稳定剂，以红、蓝色素为调色剂，不采用重金属钴作为调色剂，避免了对环境的污染，产品更加健康、环保；

29、4、利用工艺塔塔底的高温eg或者工艺塔塔顶的水蒸汽进行加热，并通过温度调节阀来精确控制原料的熔化温度，既解决了加热问题，又降低了能耗。