CN104086760A - Pet切片生产系统及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PET切片生产系统及所述PET切片生产系统的生产工艺,旨在提供一种生产效率高、能耗小、品质高及产量高的PET切片生产系统，以及提供一种简单、方便、高效的所述PET切片生产系统的生产工艺。所述PET切片生产系统包括聚酯装置、固相缩聚装置及设置在所述聚酯装置与固相缩聚装置之间的若干个缓冲料仓（1）。所述PET切片生产系统的生产工艺包括浆料配制、酯化反应、预缩聚反应、终缩聚反应、切粒、储存、预结晶、缓慢预热、固相缩聚反应、冷却、气体净化及储料。本发明应用于生产PET切片的技术领域。

Description

PET切片生产系统及其生产工艺

技术领域

    本发明涉及一种PET切片生产系统，还涉及一种所述PET切片生产系统的生产工艺。

背景技术

目前聚对苯二甲酸乙二醇酯Polyethylene terephthalate，简称PET，是生活中常见的一种树脂。PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温 高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。一般通过 增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改进结晶速度慢的弊病， 可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。比如加阻燃剂和防燃滴落剂可改进 PET阻燃性和自熄性。

目前PET切片生产的生产一般采用PTA法连续工艺，PTA法连续工艺主要有德国吉玛公司、美国杜邦公司、瑞士伊文达公司和日本钟纺公司等几家的技术。其中吉玛公司、伊文达公司、钟纺公司的技术为5釜流程，杜邦则开发了3釜流程，目前正在开发2釜流程，两者缩聚工艺基本相似，区别在于酯化工艺。如5釜流程采用较低温度及压力酯化，而3釜流程则采用高乙二醇(EG)/PTA摩尔比和较高的酯化温度，以强化反应条件，加快反应速度，缩短反应时间。总的反应时间为5釜流程10小时，3釜流程3.5小时。总的来说，目前PET切片生产技术效率较低，能耗较高。

今后，聚酯PET正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料，聚酯的家庭也在持续扩大，我国对聚酯PET的需求也会越来越多，为了解决国内需求量大与缺乏恰到的生产技术之间的矛盾，需要不断地开发PET切片生产系统，这样才能不断壮大国内力量，为社会作出更多的贡献。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种生产效率高、能耗小、品质高及产量高的PET切片生产系统，还提供了一种简单、方便、高效的所述PET切片生产系统的生产工艺。

本发明所采用的技术方案是：PET切片生产系统包括聚酯装置、固相缩聚装置及设置在所述聚酯装置与固相缩聚装置之间的若干个缓冲料仓，所述聚酯装置包括依次连通的浆料配制器、第一酯化反应器、第二酯化反应器、预缩聚反应器、终缩聚反应器、熔体过滤器、切料装置及切片收集料斗，所述浆料配制器上还连通有苯二甲酸供料管、乙二醇供料管和添加剂供料管，所述浆料配制器与所述第一酯化反应器之间并联设置有若干台浆料输送泵，所述聚酯装置还包括与所述第一酯化反应器和所述第二酯化反应器的上部相连通的精馏分离工艺塔，所述精馏分离工艺塔上部还设置有冷凝器，所述预缩聚反应器与所述终缩聚反应器之间并联设置有若干台预聚物出料泵，所述终缩聚反应器和熔体过滤器之间并联设置有若干台熔体输出泵，所述第一酯化反应器、所述第二酯化反应器、所述预缩聚反应器及所述终缩聚反应器两相邻之间设置有流量调节阀；所述切片收集料斗通过若干个所述缓冲料仓与所述固相缩聚装置相连通。

所述固相缩聚装置包括依次相连通的入料仓、结晶器、预热器、反应器、切片冷却器、储料仓及包装机，所述入料仓、所述结晶器、所述预热器、所述反应器、所述切片冷却器及所述储料仓相邻两者之间均设置有旋转喂料器，所述PET的固相缩聚装置还包括与所述结晶器相连通的工艺气体循环管路                                                ，所述工艺气体循环管路上设置旋风分离器、风机及加热器，所述预热器上设置有工艺气体循环管路，所述工艺气体循环管路的进气管道上沿气流方向依次设置有粉尘过滤器、所述风机及所述加热器，所述反应器的上部与所述粉尘过滤器相连通。

所述添加剂供料管包括均与所述浆料配制器相连通的催化剂供料管、红度剂供料管及蓝度剂供料管，且所述催化剂供料管、所述红度剂供料管及所述蓝度剂供料管上均设置有所述流量调节阀。

所述苯二甲酸供料管上设置有苯二甲酸储料罐，所述苯二甲酸储料罐出口处连接有苯二甲酸称量装置，工作时，经过所述苯二甲酸称量装置定量称量所述苯二甲酸储料罐内流出的苯二甲酸后，再将苯二甲酸输送至所述浆料配制器内。

所述浆料配制器、所述第一酯化反应器、所述第二酯化反应器及所述预缩聚反应器内均设置有搅拌器。

所述预热器上设置有工艺气体循环管路，所述工艺气体循环管路上沿气流方向依次设置有粉尘过滤器、净化器、压缩机、冷却器、干燥器及粉尘过滤器，所述工艺气体循环管路的一端与所述预热器相连通，另一端与所述工艺气体循环管路相连通。

所述预热器出料处的所述旋转喂料器的出口处连通有工艺气体输送管路，所述工艺气体输送管路的一端与所述旋转喂料器的出口相连通，另一端与所述压缩机的出口处相连通，所述工艺气体输送管路上沿气流方向依次设置有压缩机、粉尘过滤器及所述加热器。

所述PET切片生产系统的生产工艺包括如下步骤：

a.  所述浆料配制器进行浆料配制及输送；

b.  浆料输送至第一酯化反应器中，将反应物料加热至反应温度250-260℃，控制压力为0.15-0.18MPa，蒸发的乙二醇和反应生成的水沿气相管线进入工艺塔13-C01进行精馏分离，在压力差的作用下，所述第一酯化反应器内的酯化物自流入所述第二酯化反应器中，使所述第一酯化反应器酯化率高于90％，所述第二酯化反应器酯化率高于96％；

c.  在所述预缩聚反应器内，以乙二醇锑为催化剂，在加热及真空条件下，酯化物之间发生缩聚反应，脱出乙二醇，未反应的羧基进一步与乙二醇反应，使酯化物完成反应，并脱出水；

d.  由所述预聚物出料泵将所述预缩聚反应器下室內的物料连续输送至所述终缩聚反应器，提高所述终缩聚反应器的真空度，控制在140-150Pa-a，內温为280～286℃，随着反应的进行反应物的粘度增加；

e.  所述切料装置进行切粒；

f.    所述切片收集料斗对切粒进行储存；

g.    切粒从所述切片收集料斗经过所述缓冲料仓进入所述入料仓，再从所述入料仓进入所述结晶器，然后加热到70-80度的玻璃化转变温度，PET切片从无定型过渡到结晶状态；

h.    在所述预热器内进行缓慢预热，所述预热器的出口产品温度下降10度；

i.    在所述反应器进行固相缩聚反应，粘度提高到产品要求；

j.    所述切片冷却器对产品冷却；

k.  气体净化；

l.    切片输送至所述储料仓内。

在步骤f与步骤e之间还有以下步骤：所述熔体输出泵将所述终缩聚反应器的熔体输送至所述熔体过滤器内进行过滤。

在c步骤中，所述预缩聚反应器的出口预聚物的特性粘度为0.24-0.25dl/g；在步骤d中，所述终缩聚反应器出口熔体特性粘度达到0.58～0.62dl/g。

本发明的有益效果是：由于PET切片生产系统采用了四釜的设计，所述PET切片生产系统包括聚酯装置、固相缩聚装置及设置在所述聚酯装置与固相缩聚装置之间的若干个缓冲料仓，所述聚酯装置包括依次连通的浆料配制器、第一酯化反应器、第二酯化反应器、预缩聚反应器、终缩聚反应器、熔体过滤器、切料装置及切片收集料斗，所以，所述聚酯装置反应摩尔比较低，温度低，停留时间长，使得基础切片具有较好的质量指标。

同时，由于所述固相缩聚装置包括依次相连通的入料仓、结晶器、预热器、反应器、切片冷却器、储料仓及包装机，所述入料仓、所述结晶器、所述预热器、所述反应器、所述切片冷却器及所述储料仓相邻两者之间均设置有旋转喂料器，所以，所述固相缩聚装置使基础切片结晶后再进行反应，PET一旦结晶,它的密度将会上升,模量也会增加,树脂将会变硬,使切片不会彼此粘结。

另外，由于所述PET切片生产系统的生产工艺包括浆料配制、酯化反应、预缩聚反应、终缩聚反应、切粒、储存、预结晶、缓慢预热、固相缩聚反应、冷却、气体净化及储料，可见，所述PET切片生产系统的生产工艺工艺紧凑，生产效率高，成品质量好。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是所述聚酯装置的结构示意图；

图3是所述固相缩聚装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，在本实施例中，PET切片生产系统，包括聚酯装置、固相缩聚装置及设置在所述聚酯装置与固相缩聚装置之间的若干个缓冲料仓1，其特征在于：所述聚酯装置包括依次连通的浆料配制器1a、第一酯化反应器2a、第二酯化反应器3a、预缩聚反应器4a、终缩聚反应器5a、熔体过滤器6a、切料装置7a及切片收集料斗8a，所述浆料配制器1a上还连通有苯二甲酸供料管80a、乙二醇供料管22a和添加剂供料管9a，所述浆料配制器1a与所述第一酯化反应器2a之间并联设置有两台浆料输送泵10a，所述聚酯装置还包括与所述第一酯化反应器2a和所述第二酯化反应器3a的上部相连通的精馏分离工艺塔11a，所述精馏分离工艺塔11a上部还设置有冷凝器12a，所述预缩聚反应器4a与所述终缩聚反应器5a之间并联设置有两台预聚物出料泵13a，所述终缩聚反应器5a和熔体过滤器6a之间并联设置有两台熔体输出泵14a，所述第一酯化反应器2a、所述第二酯化反应器3a、所述预缩聚反应器4a及所述终缩聚反应器5a两相邻之间设置有流量调节阀15a；所述切片收集料斗8a通过两个所述缓冲料仓1与所述固相缩聚装置相连通。

如图3所示，所述固相缩聚装置包括依次相连通的入料仓1b、结晶器2b、预热器3b、反应器4b、切片冷却器5b、储料仓6b及包装机70b，所述入料仓1b、所述结晶器2b、所述预热器3b、所述反应器4b、所述切片冷却器5b及所述储料仓6b相邻两者之间均设置有旋转喂料器7b，所述PET的固相缩聚装置还包括与所述结晶器2b相连通的工艺气体循环管路8b，所述工艺气体循环管路8b上设置旋风分离器9b、风机10b及加热器11b，所述预热器3b上设置有工艺气体循环管路12b，所述工艺气体循环管路12b的进气管道13b上沿气流方向依次设置有粉尘过滤器14b、所述风机10b及所述加热器11b，所述反应器4b的上部与所述粉尘过滤器14b相连通。工艺N2通过所述加热器11b加热到需要的工艺温度。N2通过所述风机10b循环，粉尘被所述旋风分离器9b分离。

所述添加剂供料管9a包括均与所述浆料配制器1a相连通的催化剂供料管91a、红度剂供料管92a及蓝度剂供料管93a，且所述催化剂供料管91a、所述红度剂供料管92a及所述蓝度剂供料管93a上均设置有所述流量调节阀15a。

所述苯二甲酸供料管80a上设置有苯二甲酸储料罐16a，所述苯二甲酸储料罐16a出口处连接有苯二甲酸称量装置17a，工作时，经过所述苯二甲酸称量装置17a定量称量所述苯二甲酸储料罐16a内流出的苯二甲酸后，再将苯二甲酸输送至所述浆料配制器1a内。

所述第一酯化反应器2a的入口设置有三通阀18a，所述浆料配制器1a上端设置有与所述三通阀18a相连通的浆料回流管19a。

所述第二酯化反应器3a的上端设置有与所述精馏分离工艺塔11a下端相连通的乙二醇回流管20a。

所述浆料配制器1a、所述第一酯化反应器2a、所述第二酯化反应器3a及所述预缩聚反应器4a内均设置有搅拌器21a。

所述预热器3b上设置有工艺气体循环管路15b，所述工艺气体循环管路15b上沿气流方向依次设置有粉尘过滤器16b、净化器17b、压缩机18b、冷却器19b、干燥器20b及粉尘过滤器21b，所述工艺气体循环管路15b的一端与所述预热器3b相连通，另一端与所述工艺气体循环管路8b相连通。

所述预热器3b出料处的所述旋转喂料器7b的出口处连通有工艺气体输送管路22b，所述工艺气体输送管路22b的一端与所述旋转喂料器7b的出口相连通，另一端与所述压缩机18b的出口处相连通。

所述工艺气体输送管路22b上沿气流方向依次设置有压缩机23b、粉尘过滤器24b及所述加热器11b。

所述切片冷却器5b上还设置有旋风分离器25b。

所述旋风分离器9b和所述旋风分离器25b下端均设置有粉尘收集箱26b。

所述PET切片生产系统的生产工艺包括如下步骤：

a.  所述浆料配制器1a进行浆料配制及输送；

b.  浆料输送至第一酯化反应器2a中，将反应物料加热至反应温度250-260℃，控制压力为0.15-0.18MPa，蒸发的乙二醇和反应生成的水沿气相管线进入工艺塔13-C01进行精馏分离，在压力差的作用下，所述第一酯化反应器2a内的酯化物自流入所述第二酯化反应器3a中，使所述第一酯化反应器2a酯化率高于90％，所述第二酯化反应器3a酯化率高于96％；

c.  在所述预缩聚反应器4a内，以乙二醇锑为催化剂，在加热及真空条件下，酯化物之间发生缩聚反应，脱出乙二醇，未反应的羧基进一步与乙二醇反应，使酯化物完成反应，并脱出水；

d.  由所述预聚物出料泵13a将所述预缩聚反应器4a下室內的物料连续输送至所述终缩聚反应器5a，提高所述终缩聚反应器5a的真空度，控制在140-150Pa-a，內温为280～286℃，随着反应的进行反应物的粘度增加；

e.  所述切料装置7a进行切粒；

f.    所述切片收集料斗8a对切粒进行储存；

g.    切粒从所述切片收集料斗8a经过所述缓冲料仓1进入所述入料仓1b，再从所述入料仓1b进入所述结晶器2b，通过已经结晶原料和大量再循环工艺气体（N2）的强烈喷射，防止切片粘结在一起，加热到70-80度的玻璃化转变温度，PET切片从无定型过渡到结晶状态；

h.    在所述预热器3b内进行缓慢预热，所述预热器3b的出口产品温度下降10度，根据产品的要求，切片结晶度要提高到大于40%；

i.    在所述反应器4b进行固相缩聚反应，粘度提高到产品要求；

j.    所述切片冷却器5b对产品冷却，环境空气经过滤后进入所述切片冷却器5b进行热交换，热交换后的气流经所述旋风分离器25b进行分离，分离后的粉尘送入所述粉尘收集箱26b，分离后的气体被风机吹入大气；

k.    气体净化，在气体净化部分，碳氢化合物在350度和铂催化剂作用下发生反应生成二氧化碳和水；

l.    切片输送至所述储料仓6b内，再经过所述包装机70b进行包装，所述包装机70b为吨包装机，包装速度为30包/小时，精度为±1㎏，用于成品切片的包装。

本发明应用于PET切片生产的技术领域。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种PET切片生产系统，包括聚酯装置、固相缩聚装置及设置在所述聚酯装置与固相缩聚装置之间的若干个缓冲料仓（1），其特征在于：所述聚酯装置包括依次连通的浆料配制器（1a）、第一酯化反应器（2a）、第二酯化反应器（3a）、预缩聚反应器（4a）、终缩聚反应器（5a）、熔体过滤器（6a）、切料装置（7a）及切片收集料斗（8a），所述浆料配制器（1a）上还连通有苯二甲酸供料管（80a）、乙二醇供料管（22a）和添加剂供料管（9a），所述浆料配制器（1a）与所述第一酯化反应器（2a）之间并联设置有若干台浆料输送泵（10a），所述聚酯装置还包括与所述第一酯化反应器（2a）和所述第二酯化反应器（3a）的上部相连通的精馏分离工艺塔（11a），所述精馏分离工艺塔（11a）上部还设置有冷凝器（12a），所述预缩聚反应器（4a）与所述终缩聚反应器（5a）之间并联设置有若干台预聚物出料泵（13a），所述终缩聚反应器（5a）和熔体过滤器（6a）之间并联设置有若干台熔体输出泵（14a），所述第一酯化反应器（2a）、所述第二酯化反应器（3a）、所述预缩聚反应器（4a）及所述终缩聚反应器（5a）两相邻之间设置有流量调节阀（15a）；所述切片收集料斗（8a）通过若干个所述缓冲料仓（1）与所述固相缩聚装置相连通。

2.根据权利要求1所述的PET切片生产系统，其特征在于：所述固相缩聚装置包括依次相连通的入料仓（1b）、结晶器（2b）、预热器（3b）、反应器（4b）、切片冷却器（5b）、储料仓（6b）及包装机（70b），所述入料仓（1b）、所述结晶器（2b）、所述预热器（3b）、所述反应器（4b）、所述切片冷却器（5b）及所述储料仓（6b）相邻两者之间均设置有旋转喂料器（7b），所述PET的固相缩聚装置还包括与所述结晶器（2b）相连通的工艺气体循环管路                                                （8b），所述工艺气体循环管路（8b）上设置旋风分离器（9b）、风机（10b）及加热器（11b），所述预热器（3b）上设置有工艺气体循环管路（12b），所述工艺气体循环管路（12b）的进气管道（13b）上沿气流方向依次设置有粉尘过滤器（14b）、所述风机（10b）及所述加热器（11b），所述反应器（4b）的上部与所述粉尘过滤器（14b）相连通。

3.根据权利要求1所述的PET切片生产系统，其特征在于：所述添加剂供料管（9a）包括均与所述浆料配制器（1a）相连通的催化剂供料管（91a）、红度剂供料管（92a）及蓝度剂供料管（93a），且所述催化剂供料管（91a）、所述红度剂供料管（92a）及所述蓝度剂供料管（93a）上均设置有所述流量调节阀（15a）。

4.根据权利要求1所述的PET切片生产系统，其特征在于：所述苯二甲酸供料管（80a）上设置有苯二甲酸储料罐（16a），所述苯二甲酸储料罐（16a）出口处连接有苯二甲酸称量装置（17a），工作时，经过所述苯二甲酸称量装置（17a）定量称量所述苯二甲酸储料罐（16a）内流出的苯二甲酸后，再将苯二甲酸输送至所述浆料配制器（1a）内。

5.根据权利要求1至4任一项所述的PET切片生产系统，其特征在于：所述浆料配制器（1a）、所述第一酯化反应器（2a）、所述第二酯化反应器（3a）及所述预缩聚反应器（4a）内均设置有搅拌器（21a）。

6.根据权利要求2所述的PET切片生产系统，其特征在于：所述预热器（3b）上设置有工艺气体循环管路（15b），所述工艺气体循环管路（15b）上沿气流方向依次设置有粉尘过滤器（16b）、净化器（17b）、压缩机（18b）、冷却器（19b）、干燥器（20b）及粉尘过滤器（21b），所述工艺气体循环管路（15b）的一端与所述预热器（3b）相连通，另一端与所述工艺气体循环管路（8b）相连通。

7.根据权利要求2所述的PET切片生产系统，其特征在于：所述预热器（3b）出料处的所述旋转喂料器（7b）的出口处连通有工艺气体输送管路（22b），所述工艺气体输送管路（22b）的一端与所述旋转喂料器（7b）的出口相连通，另一端与所述压缩机（18b）的出口处相连通，所述工艺气体输送管路（22b）上沿气流方向依次设置有压缩机（23b）、粉尘过滤器（24b）及所述加热器（11b）。

8.一种如权利要求2所述的PET切片生产系统的生产工艺，其特征在于：所述生产工艺包括如下步骤：

a.  所述浆料配制器（1a）进行浆料配制及输送；

b.  浆料输送至第一酯化反应器（2a）中，将反应物料加热至反应温度250-260℃，控制压力为0.15-0.18MPa，蒸发的乙二醇和反应生成的水沿气相管线进入工艺塔13-C01进行精馏分离，在压力差的作用下，所述第一酯化反应器（2a）内的酯化物自流入所述第二酯化反应器（3a）中，使所述第一酯化反应器（2a）酯化率高于90％，所述第二酯化反应器（3a）酯化率高于96％；

c.  在所述预缩聚反应器（4a）内，以乙二醇锑为催化剂，在加热及真空条件下，酯化物之间发生缩聚反应，脱出乙二醇，未反应的羧基进一步与乙二醇反应，使酯化物完成反应，并脱出水；

d.  由所述预聚物出料泵（13a）将所述预缩聚反应器（4a）下室內的物料连续输送至所述终缩聚反应器（5a），提高所述终缩聚反应器（5a）的真空度，控制在140-150Pa-a，內温为280～286℃，随着反应的进行反应物的粘度增加；

e.  所述切料装置（7a）进行切粒；

f.    所述切片收集料斗（8a）对切粒进行储存；

g.    切粒从所述切片收集料斗（8a）经过所述缓冲料仓（1）进入所述入料仓（1b），再从所述入料仓（1b）进入所述结晶器（2b），然后加热到70-80度的玻璃化转变温度，PET切片从无定型过渡到结晶状态；

h.    在所述预热器（3b）内进行缓慢预热，所述预热器（3b）的出口产品温度下降10度；

i.    在所述反应器（4b）进行固相缩聚反应，粘度提高到产品要求；

j.    所述切片冷却器（5b）对产品冷却；

k.  气体净化；

l.  切片输送至所述储料仓（6b）内。

9.根据权利要求8所述的生产工艺，其特征在于：在步骤f与步骤e之间还有以下步骤：所述熔体输出泵（14a）将所述终缩聚反应器（5a）的熔体输送至所述熔体过滤器（6a）内进行过滤。

10.根据权利要求8所述的生产工艺，其特征在于：在c步骤中，所述预缩聚反应器（4a）的出口预聚物的特性粘度为0.24-0.25dl/g；在步骤d中，所述终缩聚反应器（5a）出口熔体特性粘度达到0.58～0.62dl/g。