CN105111424B - 一种高粘熔体生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高粘熔体生产装置，包括：横置的筒体，筒体的两端分别设置物料入口和物料出口，单元隔板，设置在筒体内，将筒体分隔成多个单元腔室，相邻单元腔室之间连通，拉膜元件，设置在单元腔室内，沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述单元腔室的体积依次增大。在多个单元腔室内经过逐步的拉膜、脱挥，一步一步提高熔体的粘度，形成所需粘度的熔体。

Description

一种高粘熔体生产装置

技术领域

本发明涉及高粘熔体制备领域，尤其是一种高粘熔体生产装置。

背景技术

粘度是高分子聚合物最基本的一个结构参数，它对高分子材料的性能和用途有着直接的影响，高粘度聚酯(PET)是生产饮料瓶、高强力工业用丝、帘子线和工程塑料的原料，目前，随着高粘度PET应用领域的不断拓展及后加工技术的发展，高粘度聚酯的市场需求量剧增。

固相缩聚作为目前国内外广泛应用的聚酯增粘工业生产方法，其条件温和、产品质量好，但是固相缩聚的生产工艺时间长，消耗惰性气体大,耗费时间和能量也都较高，CN101921388A等对固相缩聚过程进行一定程度的改进而使产品性能更加优良，但流程长、能耗高、运行成本高等仍然是该工艺发展中存在的瓶颈。

熔融缩聚，是指在一般缩聚生产装置的缩聚釜后方增加一台反应器,通过提高熔体脱挥面积和表面更新率等方式来实现熔体增粘。鉴于液相增粘技术的高效、节能及产品质量稳定等优点，目前在国内外已有广泛研究，但只有少数几家大公司研制成功并实现了工业化应用。

还有一种方法为液相增粘，国内有很多公司对液相增粘反应器进行了一定的研究。例如专利CN3112545中提出采用装有行星轮与螺旋体组成的自洁搅拌系统,使聚酯熔体通过进料口在太阳轮和行星轮滚筒的顶部流下,在旋转过程中,熔体瞬间被碾成薄膜状流下，完成物料脱挥而实现高粘度聚酷生产，CN101914820A，CN101125928等专利中也指出，在一定条件下，聚酯可以通过立式降膜装置依靠重力实现增粘。但是，其产量必然会受到限制，并且其出料粘度也很难控制。CN202786078中提出了一种卧式增黏装置，可以实现熔体的连续生产，然而，此装置很难控制高粘熔体在装置内的停留时间，且出口物料粘度的均匀性难以保证。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的为克服现有技术的不足，提供一种高粘熔体制备装置，增黏效果好、得到的熔体粘度均匀。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：一种高粘熔体生产装置，包括：

横置的筒体，筒体的两端分别设置物料入口和物料出口，

单元隔板，设置在筒体内，将筒体分隔成多个单元腔室，相邻单元腔室之间连通，

拉膜元件，设置在单元腔室内，

沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述单元腔室的体积依次增大。

沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述筒体的直径均匀设置，所述单元腔室的长度依次增大。

沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述单元腔室的长度比例依次为1：n：n²：n³：……：n^m，所述1<n<3，所述m为等比系数，为单元隔板设置的个数。

所述单元隔板固定在所述筒体的内壁上，所述单元隔板顶部设有供小分子气体通过的第一缺口，所述单元隔板底部设有供物料通过的第二缺口。

所述拉膜元件包括一可转动的轴毂，设置在轴毂外周且垂直于所述轴毂轴线设置的垂直拉板，设置在轴毂外周且沿所述轴毂轴线设置的侧拉板，

优选所述垂直拉板的外周设有连通垂直拉板两侧空腔的第三缺口，

优选所述侧拉板和所述垂直拉板沿轴线方向间隔设置，

优选所述垂直拉板设置一个，位于轴毂轴向的中部，所述侧拉板设置两组，分别位于垂直拉板的两侧，

优选所述每组侧拉板包括呈放射状均匀分布在轴毂外周的多个侧拉板。

所述侧拉板外周与筒体内壁之间的间隙为1mm-50mm，所述垂直拉板外周筒体内壁之间的间隙为1mm-50mm。

所述筒体的中心设有一转动轴，转动轴连接一驱动电机，所述轴毂设置在该转动轴上，由所述转动轴驱动。

所述垂直拉板上设有多个通孔，优选沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述垂直拉板上的通孔的面积依次增大。

所述筒体的外部设有一套筒，套筒和筒体外壁之间具有一间隙，该间隙内设有热媒，套筒的底部设有热媒入口，套筒的顶部设有热媒出口。

所述筒体上设有真空管接口，所述真空管接口连接真空系统。

采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：

1、本发明设置横置的筒体可以控制熔体的停留时间，从而控制熔体中小分子脱挥的时间，得到所需粘度的熔体。

2、本发明设置多个单元腔室，所述熔体在多个单元腔室内经过逐步的拉膜、脱挥，一步一步形成所需粘度的熔体。

3、本发明从物料入口到物料出口，所述单元腔室的体积逐渐增大。靠近物料入口处的熔体粘度相对较低，拉膜元件拉膜相对较困难，且成膜较薄，靠近物料入口处采用空间较小的单元相当于减少了此区域内需要增黏的熔体体积，便于提高单元腔室内的增黏效果，而且可以促进单元腔室内熔体的充分混合，保证熔体粘度的均匀性。逐步远离物料入口的单元腔室的体积逐步增大，一步一步提高熔体的粘度，形成所需粘度的熔体。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明中高粘熔体生产装置的结构示意图

图2是本发明中拉膜元件的结构图

图3是本发明中又一实施例的拉膜元件的结构图

图4是图2的右视图

图5是本发明中单元隔板的结构图

图6是本发明中又一实施例中单元隔板的结构图(方槽)

其中，1、转动轴；2、端盖；3、筒体；4、物料入口；5、热媒入口；6、套筒；7、底座；8、单元隔板；9、拉膜元件；10、物料出口；11、热媒出口；12、真空管接口；13、第二缺口；14、垂直拉板；15、轴毂；16、侧拉板；17、通孔；18、第一缺口；19、第三缺口。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述一种高粘熔体生产装置，包括：横置的筒体3，筒体3的两端分别设置物料入口4和物料出口10，筒体3内设置单元隔板8，单元隔板8将筒体3分隔成多个单元腔室，相邻单元腔室之间连通，每个单元腔室内设置拉膜元件9，沿筒体轴线方向，从物料入口4到物料出口10，所述单元腔室的体积逐步依次增大。熔体从物料入口4进入筒体3，在筒体3内熔体内的小分子脱挥，得到高粘度熔体，高粘度熔体通过物料出口10流出，设置多个单元腔室，所述熔体在多个单元腔室内经过逐步的拉膜、脱挥，一步一步形成所需粘度的熔体，单元腔室内设置拉膜元件9，拉膜元件9对熔体的拉膜可以增大熔体表面积，促进小分子脱挥，靠近物料入口4处的熔体粘度相对较低，拉膜元件9拉膜相对较困难，且成膜较薄，靠近物料入口4处采用空间较小的单元相当于减少了此区域内需要增黏的熔体体积，便于提高单元腔室内的增黏效果，而且可以促进单元腔室内熔体的充分混合，保证熔体粘度的均匀性。逐步远离物料入口4的单元腔室的体积逐步增大，一步一步提高熔体的粘度，靠近物料出口10处的熔体粘度相对较高，拉膜元件9拉膜相对较简单，且成膜较厚，所以靠近物料出口处采用空间较大的单元腔室相当于增大了此区域内需要增黏的熔体体积，提供足够的熔体，使熔体在拉膜元件上拉膜，便于提高单元腔室内的增黏效果，而且可以促进单元腔室内熔体的充分混合，保证熔体粘度的均匀性。

设置横置的筒体3可以控制熔体的停留时间，从而控制熔体中小分子脱挥的时间，得到所需粘度的熔体，所述物料入口4和物料出口10分别设置在筒体3的两端，物料入口4和物料出口10之间的筒体为增粘空间。

沿筒体3轴线方向，从物料入口4到物料出口10，所述单元腔室的长度均匀设置，所述筒体3的直径逐步依次增大，使所述单元腔室的体积逐渐增大。或者沿筒体3轴线方向，从物料入口4到物料出口10，所述筒体3的直径均匀设置，所述单元腔室的长度逐渐增大，使所述单元腔室的体积逐渐增大。

本发明优选沿筒体3轴线方向，从物料入口4到物料出口40，所述筒体3的直径均匀设置，所述单元腔室的长度逐渐增大，使所述单元腔室的体积逐渐增大。该种方式单元隔板的规格相同，有利于结构部件的一致性。

且沿筒体3轴线方向，从物料入口4到物料出口10，所述单元腔室的长度比例依次为1：n：n²：n³：……：n^m，所述1<n<3，所述m为单元隔板设置的个数，按照比例设置各个单元腔室的长度，逐步提高熔体的粘度，保证每个单元腔室内的熔体的粘度的均匀性。

所述单元隔板8表面也会促进熔体成膜，增加熔体的成膜面积，利于小分子脱挥。所述单元隔板8固定在所述筒体3的内壁上，所述单元隔板8顶部设有供小分子气体通过的第一缺口18，单元隔板8顶部的第一缺口18提供小分子气体逸出的通道，所述单元隔板8底部设有供物料通过的第二缺口13。单元隔板8底部的第二缺口13提供物料进入下一单元腔室的通道，第二缺口13的形状可以为弓形、长方形、正方形等形状，其第二缺口13的大小可以有效地控制熔体在上一单元腔室的停留时间，熔体经过上一个单元的增黏后可通过单元隔板8底部的第二缺口13进入下一个增黏单元腔室，由下一个增黏单元腔室对熔体进一步增黏。可根据生产工艺的需要对各个隔板8底部的第二缺口13大小进行设计，从而控制单元内熔体的停留时间，最终得到所需粘度的熔体，而且可以促进单元内熔体的充分混合，保证熔体粘度的均匀性。此外，单元隔板8表面也会促进熔体成膜，增加熔体的成膜面积，利于小分子脱挥。

所述拉膜元件9包括一可转动的轴毂15，设置在轴毂15外周且垂直于所述轴毂15轴线设置的垂直拉板14，设置在轴毂15外周且沿所述轴毂15轴线设置的侧拉板16，垂直拉板14是利用熔体的粘性将内筒底部熔体拉高，侧拉板16主要靠机械力将熔体拉高，熔体在重力作用下会向下流动，从而在垂直拉板14和侧拉板16上成膜，增加熔体表面积，促进熔体内的小分子挥发，增加熔体的粘度。

优选所述垂直拉板14的外周设有连通垂直拉板14两侧空腔的第三缺口19，熔体可以在每个单元腔室内垂直拉板14的两侧自由流动，保证粘度的均匀性。

所述侧拉板16和所述垂直拉板14沿轴线方向间隔设置，进一步提高熔体粘度的均匀性。

优选所述垂直拉板14设置一个，位于轴毂轴向的中部，所述侧拉板16设置两组，分别位于垂直拉板14的两侧，优选所述每组侧拉板16包括呈放射状均匀分布在轴毂外周的多个侧拉板16。多个侧拉板16还能起到搅拌的作用，促进熔体粘度的均匀性。

所述垂直拉板14为轴毂的中部的一圆周轮廓线沿径向向外延伸形成板状结构，所述侧拉板为轴毂15上的母线沿径向向外延伸形成的板状结构，所述侧拉板16包括多个均布在轴毂15外周的板状结构。

侧拉板16外周与筒体3内壁之间的间隙为1mm-50mm，所述垂直拉板14外周筒体内壁之间的间隙为1mm-50mm。既保证了液膜的更新效率，又能对筒体3内壁起到自清洁的作用，避免存在流动死角和熔体粘附筒体3内壁。

筒体3的中心设有一转动轴1，转动轴连接一驱动电机(图中未画出)，所述轴毂15设置在该转动轴1上，由所述转动轴1驱动。转动轴1的转动带动轴毂15转动从而带动拉膜元件9转动，实现拉膜运动，所述转动可以采用以一定转速匀速转动，或以一定的摆幅往复摆动。所述转动轴1穿过所述单元隔板8的中心，但是不带动单元隔板8转动，单元隔板8固定设置在筒体的内壁。

垂直拉板14上设有多个通孔17，所述通孔17的形状可以为圆形、三角形、规则多边形或不规则多边形等任意形状。优选沿筒体3轴线方向，从物料入口4到物料出口10，所述垂直拉板14上的通孔17的面积依次增大。随着粘度的增大垂直拉板14拉膜时不需要整体为板状结构，设置多个通孔17后，仍可以拉膜成功，所以设置多个通孔17可以节省垂直拉板的材料。

从物料入口4到物料出口10熔体粘度逐渐增大，所布置的垂直拉板14的结构也可以不相同，从物料入口4到物料出口10，所述垂直拉板14上的通孔的面积依次增大。靠近物料入口4处熔体粘度相对较小，垂直拉板14的通孔采用小面积，熔体粘度很小时，也可不设计通孔17，靠近物料出口10处熔体粘度较大，拉膜容易，垂直拉板14的通孔可以设置较大面积。

筒体3的外部设有一套筒6，套筒6和筒体3外壁之间具有一间隙，该间隙内设有热媒，套筒6的底部设有热媒入口5，套筒的顶部设有热媒出口11。热媒通过热媒入口5进入套筒6，对筒体3内的物料进行加热、保温。

筒体3上设有真空管接口12，所述真空管接口12连接真空系统，真空系统不断运行，来保证反应过程中的真空度，从而使小分子更容易地脱出。各个单元腔室内脱挥出的小分子气体通过真空接口排出筒体3。

本发明所述熔体粘度的工作过程：热媒通过热媒入口5进入套筒6，对筒体3内的物料进行加热、保温，熔体物料通过物料入口4进入筒体3，物料首先进入第一个单元腔室，在本单元腔室内，拉膜元件9可以通过旋转将筒体3底部的熔体拉高，熔体由于重力的作用会在垂直拉板14、侧拉板16、单元隔板8表面拉成液膜，从而增大了熔体表面积，促进小分子脱挥，脱挥的小分子通过真空出口12被带走。由于物料刚进入筒体3，粘度相对较小，成膜相对困难，因此，小分子脱挥较慢，增黏过程相对缓慢，入口处单元腔室体积较小，保证进入此单元腔室的熔体能够充分的脱挥，相邻单元腔室之间有单元隔板8隔开，本单元腔室的熔体经过充分增黏后，可通过单元隔板8的下部的第二缺口13进入下一单元腔室，可以通过下部第二缺口13的面积控制熔体的流量，从而控制熔体在本单元腔室停留的时间，进入下一单元腔室后，熔体通过下一单元腔室内拉膜元件9的拉膜、脱挥，使熔体的粘度进一步增加，熔体经过多个单元的增黏效果后，在物料出口10处达到目标粘度。

驱动电机以一定转速匀速转动，或以一定的摆幅往复摆动，带动转动轴1、拉膜元件9匀速转动，或以一定的摆幅往复摆动，熔体物料以一定压力输送至增筒体的物料入口4，拉膜元件9的运动不断地拉膜，不断更新膜表面，小分子就可以在不断地发生着脱挥反应并由真空接口10抽走。在此过程中，热媒通过连续不断地进入套筒3上的热媒入口4并为筒体3加热，之后从热媒出口11出来，同时，真空系统也不断运行，来保证反应过程中的真空度，从而使小分子更容易地脱出，在一定的停留时间后，熔体物料经由筒体物料出口，进入下游生产工序。整个反应过程可以通过温度、真空度、转速、液位、单元隔板8第二缺口13大小等多种方式调节，使之适应不同的物料增粘要求。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种高粘熔体生产装置，其特征在于：包括：

横置的筒体，筒体的两端分别设置物料入口和物料出口，

单元隔板，设置在筒体内，将筒体分隔成多个单元腔室，相邻单元腔室之间连通，

拉膜元件，设置在单元腔室内，所述拉膜元件包括一可转动的轴毂，设置在轴毂外周且垂直于所述轴毂轴线设置的垂直拉板，设置在轴毂外周且沿所述轴毂轴线设置的侧拉板，

沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述单元腔室的体积依次增大。

2.根据权利要求1所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述筒体的直径均匀设置，所述单元腔室的长度依次增大。

3.根据权利要求2所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述单元腔室的长度比例依次为1：n：n²：n³：……：n^m，所述1<n<3，所述m为等比系数。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述单元隔板固定在所述筒体的内壁上，所述单元隔板顶部设有供小分子气体通过的第一缺口，所述单元隔板底部设有供物料通过的第二缺口。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述垂直拉板的外周设有连通垂直拉板两侧空腔的第三缺口。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述侧拉板和所述垂直拉板沿轴线方向间隔设置。

7.根据权利要求1-3任一所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述垂直拉板设置一个，位于轴毂轴向的中部，所述侧拉板设置两组，分别位于垂直拉板的两侧。

8.根据权利要求7所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述每组侧拉板包括呈放射状均匀分布在轴毂外周的多个侧拉板。

9.根据权利要求5所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述侧拉板外周与筒体内壁之间的间隙为1mm-50mm，所述垂直拉板外周与筒体内壁之间的间隙为1mm-50mm。

10.根据权利要求5所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述筒体的中心设有一转动轴，转动轴连接一驱动电机，所述轴毂设置在该转动轴上，由所述转动轴驱动。

11.根据权利要求5所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述垂直拉板上设有多个通孔。

12.根据权利要求11所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：沿筒体轴线方向，从物料入口到物料出口，所述垂直拉板上的通孔的面积依次增大。

13.根据权利要求1-3、8-12任一所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述筒体的外部设有一套筒，套筒和筒体外壁之间具有一间隙，该间隙内设有热媒，套筒的底部设有热媒入口，套筒的顶部设有热媒出口。

14.根据权利要求1所述的一种高粘熔体生产装置，其特征在于：所述筒体上设有真空管接口，所述真空管接口连接真空系统。