CN103835013A - 一种熔体直纺生产pbt弹性长丝的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置及方法，该装置包括终聚反应器（6），其特征在于所述的终聚反应器（6）中部设置的低粘熔体出料口与熔体过滤器（7）相连通，熔体过滤器（7）通过熔体泵将低粘熔体沿保温管道输送至液相增粘反应器（8），液相增粘反应器（8）的出料口直接通过输送管与直纺装置（9）的进料口相连通。该方法是将终聚反应器中的低粘熔体输送至液相增粘反应器进行增粘后直接送至直纺装置进行纺丝处理。本发明的PBT熔体直纺工艺和PBT切片纺工艺相比，能耗下降至切片纺工艺的38%，且大大缩短了工艺流程，同时直纺装置和聚脂切片不会产生影响，提高了两套装置的操作柔性。

Description

一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置及方法

技术领域

 本发明涉及PBT弹性长丝的生产技术领域，具体地说是一种低粘熔体长距离输送、纺丝箱体前就近液相增粘、高粘熔体最短停留时间分配的熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置及方法。

背景技术

目前，世界上所有的PBT纺丝均采用切片纺工艺。主要是通过三釜流程将PTA与BDO聚合为特性粘度为1.0dl/g左右的聚酯熔体,经过铸带、冷却、切粒制成PBT聚脂切片。再将PBT聚脂切片进行干燥、螺杆加热再熔融挤出至纺丝箱体进行POY长丝的生产。

切片纺工艺的不足之处是：PBT熔体必须经过冷却切粒→干燥除水→螺杆加热再熔融工序，实际上是经历了一个降温再升温的重复过程。切片生产过种中需要大量循环水（冷冻水）带走热量，螺杆熔融过程又需要大量电力提供热量，此重复过程浪费了大量能源，产品能耗较高。而且，切片纺流程中仅切片干燥一道工序就需要8～10hr的停留时间，工艺流程长、生产效率底。再者，切片干燥过程的热空气以及螺熔融过程的高剪切热都会对PBT的色相及分子量分部产生不良影响，POY成品的稳定性不好，不同批次产品物理性能的重复性较差。

发明内容

本发明的目的是针对PBT切片纺技术中存在的能耗高、流程长、产品质量不稳定的缺点，提供了一种低粘熔体长距离输送、纺丝箱体前就近液相增粘、高粘熔体最短停留时间分配的熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置，包括依次相连的浆料配制罐、酯化反应器、预缩反应器、预聚物过滤器、预聚物冷却器和终聚反应器，其特征在于所述的终聚反应器中部设置的低粘熔体出料口与熔体过滤器相连通，熔体过滤器通过熔体泵将低粘熔体沿保温管道输送至液相增粘反应器，液相增粘反应器的出料口直接通过输送管与直纺装置的进料口相连通。

所述液相增粘反应器的进料口和出料口处的输送管道上皆设有在线粘度监测计。

所述的保温管道内的温度控制在220℃-250℃。

所述液相增粘反应器和直纺装置的气相出口分别通过管道与液相增粘真空系统相连。

所述的液相增粘真空系统包括捕集汽相中易凝组份的汽相冷凝器与抽走汽相中不凝组份的罗茨风机和液环泵，罗茨风机的进口接2.5bar精氮以调节液相增粘真空系统的真空度。

一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：

a、将称量好的原材料放入浆料配制罐进行浆料配制，浆料配制好后放入酯化反应器中进行酯化反应；

b、接着将酯化物投入预缩反应器中进行预缩反应，制得的预聚物依次经预聚物过滤器和预聚物冷却器进行过滤冷却处理后输送至终聚反应器；

c、终聚反应器中部的低粘熔体出料口将粘度为0.5～0.6dl/g的低粘熔体输送至熔体过滤器过滤后通过熔体泵将低粘熔体沿保温管道输送至液相增粘反应器；

d、低粘熔体在液相增粘反应器中进一步脱灰，生成纺丝目标粘度为M±0.01dl/g（M为纺丝目标粘度中心值，可设定为0.8～1.1dl/g）的高粘熔体后有齿轮泵直接输送至直纺装置进行纺丝，即可得到PBT弹性长丝。

所述步骤c中的保温管道内的温度控制在225～245℃且低粘熔体在保温管道内的输送时间为0.5～0.7h。

所述步骤d中的液相增粘反应器为卧式反应器，且液相增粘反应器内的反应温度为235～255℃、停留时间为0.5～1.3h、操作压力为0.15～0.20KPa/a。

所述步骤d中的液相增粘反应器的进出料皆采用在线粘度监测计进行实时监测。

所述步骤d中的液相增粘反应器和直纺装置的气相出口分别通过管道与液相增粘真空系统相连，该液相增粘真空系统包括捕集汽相中易凝组份的汽相冷凝器与抽走汽相中不凝组份的罗茨风机和液环泵，罗茨风机的进口接2.5bar精氮以调节液相增粘真空系统的真空度。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明通过将终聚反应器中的低粘熔体输送至液相增粘反应器进行增粘后直接送至直纺装置（纺丝箱体），用于直纺装置前的能耗将下降至切片纺工艺的38%，大大降低了产品的能耗；同时将纺丝原料由终聚反应器至直纺装置的时间缩短为切片纺的20%以下，且直纺装置转换品种将不再需要聚脂切片转产，同样聚酯切片转产也不再影响直纺装置运行，两套装置操作柔性都得到极大提高。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

其中：1—浆料配制罐；2—酯化反应器；3—预缩反应器；4—预聚物过滤器；5—预聚物冷却器；6—终聚反应器；7—熔体过滤器；8—液相增粘反应器；9—直纺装置；10—液相增粘真空系统。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示：一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置，包括依次相连的浆料配制罐1、酯化反应器2、预缩反应器3、预聚物过滤器4、预聚物冷却器5和终聚反应器6，在终聚反应器6中部设置的低粘熔体出料口与熔体过滤器7相连通以对出料进行过滤得到低粘熔体，熔体过滤器7通过熔体泵将低粘熔体沿保温管道输送至液相增粘反应器8，保温管道内的温度控制在220℃-250℃，液相增粘反应器8的出料口直接通过输送管与直纺装置9的进料口相连通，液相增粘反应器8的进料口和出料口处的输送管道上皆设有在线粘度监测计以实现液相增粘反应器8进出料的串级控制；且液相增粘反应器8和直纺装置9的气相出口分别通过管道与液相增粘真空系统10相连，受纺丝楼结构的限制，位于纺丝楼顶部的液相增粘真空系统10采用占地面积小、结构紧凑、投资及运行费用较小的机械式真空系统，不采用传统聚酯所使用的刮板冷凝器+喷射泵+液环泵的配置模式。因为，传统聚酯真空系统涉及到BD循环喷淋系统和动力蒸汽系统，特别是要牵扯到大气腿的真空液封，该流程在设备的高差上存在硬性要求，很难实现在纺丝楼的合理布置，而且BD循环和动力蒸汽的能耗也较高。考虑到在液相增粘反应釜8中原料熔体和纺丝熔体的粘度升ΔIV只有0.5dl/g左右，采用机械式真空系统完全可以满足要求。该液相增粘真空系统10采用汽相冷凝器+罗茨风机+液环泵的配制模式，用汽相冷凝器替代刮板冷凝器捕集汽相中大部分易凝组份，不凝组份由罗茨风机及液环泵抽走，在罗茨风机进口接2.5bar精氮以调节系统真空度，汽相冷凝器的收集液和液环泵置换液根据组份情况送入聚合浆料配置系统或BDO精化系统参与酯化反应，实现所有物料的全回用，液环泵尾气接入聚合尾气系统，处理后送热媒炉焚烧，实现零排放。

一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的方法，该方法包括以下步骤：a、将称量好的原材料放入浆料配制罐1进行浆料配制，浆料配制好后放入酯化反应器2中进行酯化反应；b、接着将酯化物投入预缩反应器3中进行预缩反应，制得的预聚物依次经预聚物过滤器4和预聚物冷却器5进行过滤冷却处理后输送至终聚反应器6；c、终聚反应器6中部的低粘熔体出料口将粘度为0.5～0.6dl/g的低粘熔体输送至熔体过滤器7过滤后通过熔体泵将低粘熔体沿保温管道输送至液相增粘反应器8，保温管道内的温度控制在225～245℃且低粘熔体在保温管道内的输送时间为0.5～0.7h；d、液相增粘反应器8为卧式反应器，且液相增粘反应器8内的反应温度为235～255℃、停留时间为0.5～1.3h、操作压力为0.15～0.20KPa/a，低粘熔体在液相增粘反应器8中进一步脱灰，生成纺丝目标粘度为M±0.01dl/g（M为纺丝目标粘度中心值，可设定为0.8～1.1dl/g）的高粘熔体后有齿轮泵直接输送至直纺装置9进行纺丝，即可得到PBT弹性长丝。另外液相增粘反应器8的进出料皆采用在线粘度监测计进行实时监测；且液相增粘反应器8和直纺装置9的气相出口分别通过管道与液相增粘真空系统10相连，该液相增粘真空系统10包括捕集汽相中易凝组份的汽相冷凝器与抽走汽相中不凝组份的罗茨风机和液环泵，罗茨风机的进口接2.5bar精氮以调节液相增粘真空系统10的真空度。

本发明通过在聚合工艺的终聚反应器6中部的合适位置增加低粘熔体出料口，通过熔体泵将一定聚合度的PBT低粘熔体输送至位于直纺装置9上方的液相增粘反应器8内，在液相增粘反应器8前的保温管道上增加在线粘度监测，将液相增粘反应器原料熔体的粘度控制在0.5～0.6dl/g之间，粘度过高会加剧熔体长距离输送的热降解，过低则会超过液相增粘反应器8的增粘能力，导致液相增粘反应器8的出口熔体达不到纺丝所需的目标粘度要求，该粘度可以通过调节聚合工艺终聚反应器6的低粘端搅拌转速和真空度稳定控制；为将熔体输送过程中的热降解降至最低，保温管道内的熔体输送温度严格控制在225～245℃之内，具体可通过调节熔体夹套管热媒温度和熔体冷却器温度实现。0.5～0.6dl/g粘度的低粘熔体在液相增粘反应器8中进一步脱灰，生成聚合度更高的PBT熔体，液相增粘反应器8设计为卧式反应器，反应温度为235～255℃、停留时间为0.5～1.3h、操作压力为0.15～0.20KPa/a；在液相增粘反应器8的出料泵后设置在线粘度监测，以确保纺丝目标粘度为M±0.01dl/g（M为纺丝目标粘度中心值，可在0.8～1.1dl/g之间任意设定），液相增粘反应器8的真空度与进出料粘度在DCS上实现“串级”控制，保证用于纺丝的PBT熔体粘度的平稳，增粘后的目标熔体由齿轮泵直接送入直纺装置9进行纺丝。

本发明的PBT熔体直纺和PBT切片纺相比，大大降低了产品的能耗，下表是PBT切片纺和熔体直纺的能耗对比：

从上表可以看出，采用PBT熔体直纺可使电耗下降160Kw/t，循环水消耗下降10m³/t（循环量），工艺压空消耗下降220Nm³/t，除盐水消耗下降150Kg/t，但由于液相增粘反应器8及熔体管线加热需要增加煤耗10Kg/t。如果将所有能耗品种折算成标准煤（循环水和除盐水按等价系数计算），采用PBT熔体直纺后，用于纺丝箱体前的能耗将下降至切片纺工艺的38%。

另外采用PBT切片纺，从熔体切粒→切片输送→预结晶→切片干燥→螺杆熔融至少需要10hr以上的停留时间。而采用PBT熔体直纺工艺，熔体输送的停留时间约为0.5～0.7h (其中，高粘熔体在管道中的停留时间不足5min)，液相增粘反应器8的停留时间约0.5～1.3h，工艺流程大大缩短。同时采用PBT熔体直纺工艺后，纺丝装置转换品种将不再需要聚脂切片转产，同样聚酯切片转产也不再影响纺丝装置运行，两套装置操作柔性都得到极大提高。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置，包括依次相连的浆料配制罐（1）、酯化反应器（2）、预缩反应器（3）、预聚物过滤器（4）、预聚物冷却器（5）和终聚反应器（6），其特征在于所述的终聚反应器（6）中部设置的低粘熔体出料口与熔体过滤器（7）相连通，熔体过滤器（7）通过熔体泵将低粘熔体沿保温管道输送至液相增粘反应器（8），液相增粘反应器（8）的出料口直接通过输送管与直纺装置（9）的进料口相连通。

2.根据权利要求1所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置，其特征在于所述液相增粘反应器（8）的进料口和出料口处的输送管道上皆设有在线粘度监测计。

3.根据权利要求1所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置，其特征在于所述的保温管道内的温度控制在220℃-250℃。

4.根据权利要求1所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置，其特征在于所述液相增粘反应器（8）和直纺装置（9）的气相出口分别通过管道与液相增粘真空系统（10）相连。

5.根据权利要求4所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的装置，其特征在于所述的液相增粘真空系统（10）包括捕集汽相中易凝组份的汽相冷凝器与抽走汽相中不凝组份的罗茨风机和液环泵，罗茨风机的进口接2.5bar精氮以调节液相增粘真空系统（10）的真空度。

6.一种熔体直纺生产PBT弹性长丝的方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：

a、将称量好的原材料放入浆料配制罐进行浆料配制，浆料配制好后放入酯化反应器中进行酯化反应；

b、接着将酯化物投入预缩反应器中进行预缩反应，制得的预聚物依次经预聚物过滤器和预聚物冷却器进行过滤冷却处理后输送至终聚反应器；

c、终聚反应器中部的低粘熔体出料口将粘度为0.5～0.6dl/g的低粘熔体输送至熔体过滤器过滤后通过熔体泵将低粘熔体沿保温管道输送至液相增粘反应器；

d、低粘熔体在液相增粘反应器中进一步脱灰，生成纺丝目标粘度为M±0.01dl/g的高粘熔体后有齿轮泵直接输送至直纺装置进行纺丝，即可得到PBT弹性长丝；其中M为纺丝目标粘度中心值，可设定为0.8～1.1dl/g。

7.根据权利要求6所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的方法，其特征在于所述步骤c中的保温管道内的温度控制在225～245℃且低粘熔体在保温管道内的输送时间为0.5～0.7h。

8.根据权利要求6所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的方法，其特征在于所述步骤d中的液相增粘反应器为卧式反应器，且液相增粘反应器内的反应温度为235～255℃、停留时间为0.5～1.3h、操作压力为0.15～0.20KPa/a。

9.根据权利要求6所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的方法，其特征在于所述步骤d中的液相增粘反应器的进出料皆采用在线粘度监测计进行实时监测。

10.根据权利要求6所述的熔体直纺生产PBT弹性长丝的方法，其特征在于所述步骤d中的液相增粘反应器和直纺装置的气相出口分别通过管道与液相增粘真空系统相连，该液相增粘真空系统包括捕集汽相中易凝组份的汽相冷凝器与抽走汽相中不凝组份的罗茨风机和液环泵，罗茨风机的进口接2.5bar精氮以调节液相增粘真空系统的真空度。

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