CN115106021A - 一种全连续pbat生产系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子行业全生物可降解材料技术领域，提供一种全连续PBAT生产系统，包括打浆系统、酯化反应系统、缩聚反应系统以及造粒系统，还包括定量投料系统，定量投料系统包括定量投放罐、定量电机、传动带、弧面出料口、定量投放轮和液位计，定量投放罐设于打浆系统和酯化反应系统之间，定量投放罐内部底端采用弧面出料口，弧面出料口之间利用转轴装配一组定量投放轮，定量投放罐外部一侧装配一组定量电机，定量电机上缠绕传动带，传动带另一端和定量投放轮外侧转轴连接，液位计设于酯化反应系统上。解决了现有的反应釜内部空间及能源浪费、催化剂水解增加成本以及熔体长时间处于较高温度仍无法造粒成型的缺陷。

Description

一种全连续PBAT生产系统及操作方法

技术领域

本发明涉及高分子行业全生物可降解材料技术领域，特别涉及一种全连续PBAT生产系统及操作方法。

背景技术

现申请号为CN201911111267.7的发明专利公开了一种全连续PBAT的生产设备及工艺流程，包括配料打浆釜、酯化反应釜、预缩聚反应釜、终缩聚反应釜、切粒系统。配料打浆釜顶部与聚对苯二甲酸(PTA)料仓和己二酸(AA)料仓相连，配料打浆釜底部通过浆料输送泵与酯化反应釜顶部相连；所述酯化釜顶部气相与工艺塔中部相连，酯化釜中部通过酯化物输送泵与预缩聚反应釜相连；所述预缩聚反应釜底部通过预聚物输送泵和预聚物过滤器与终缩聚反应釜相连；所述终缩聚反应釜通过熔体输送泵和熔体过滤器与切粒系统相连。其有益效果在于：本发明结构紧凑，工艺合理，自动化程度高，产品质量稳定，运行安全稳定；

但仍存在一定不足：

(1)全连续PBAT生产过程打浆釜进入酯化反应釜中不具备定量投料机构，因各反应釜规格或体积存在一定差异，浆料用量无法满足酯化反应釜时，计量较少仍开始酯化反应易造成酯化反应釜内部空间及能源浪费。

(2)工艺塔产生的BDO内部仍存在少量水，与催化剂混合会造成催化剂水解，使催化剂失去活性，进而需增加催化剂用量，增加生产成本；

(3)造粒机使熔体进入进行造粒过程，熔体仍处于较高温度，挤出造粒易无法成型，影响造粒过程。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种全连续PBAT生产系统及操作方法，用以解决现有的反应釜内部空间及能源浪费、催化剂水解增加成本以及熔体长时间处于较高温度仍无法造粒成型的缺陷。

(二)发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种全连续PBAT生产系统，包括打浆系统、酯化反应系统、缩聚反应系统以及造粒系统，还包括定量投料系统，所述定量投料系统包括定量投放罐、定量电机、传动带、弧面出料口、定量投放轮和液位计，所述定量投放罐设于所述打浆系统和所述酯化反应系统之间，所述定量投放罐内部底端采用弧面出料口，所述弧面出料口之间利用转轴装配一组定量投放轮，所述定量投放罐外部一侧装配一组定量电机，所述定量电机上缠绕传动带，所述传动带另一端和所述定量投放轮外侧转轴连接，所述液位计设于所述酯化反应系统上；

所述酯化反应系统包括酯化反应釜和工艺塔，所述酯化反应釜设于所述定量投放罐右侧，所述酯化反应釜右侧设工艺塔，所述酯化反应釜和所述工艺塔上部气相连通，所述酯化反应釜和所述工艺塔下部连通回流BDO用管路，且所述管路上设BDO回流泵，所述BDO回流泵左侧连有高温加热装置，所述高温加热装置左侧设有催化剂输送管，BDO及催化剂从所述酯化反应釜底部进入，所述工艺塔顶部设排气管；

所述造粒系统包括造粒机，所述造粒机内设内筒，所述造粒机外筒和所述内筒间设有水冷盘管，所述造粒机外筒上方左侧设有进水通道，所述造粒机外筒下方右侧设有出水通道，所述水冷盘管两端分别和所述进水通道、出水通道连通，所述造粒机熔融造粒过程利用所述水冷盘管降温加速内部物料凝结使PBAT产品快速成型。

优选的，所述打浆系统包括己二酸料仓、对苯二甲酸料仓和打浆釜，所述打浆釜上方左侧分别设有己二酸料仓和对苯二甲酸料仓，所述己二酸料仓底部设己二酸计量器，所述对苯二甲酸料仓底部设对苯二甲酸计量器。

优选的，所述打浆釜和所述定量投放罐间设浆料输送泵，所述打浆釜利用所述浆料输送泵将浆料输送至所述定量投放罐内。

优选的，所述定量投放轮和所述弧面出料口的内弧面贴合且利用所述定量投放轮外圈密封条密封防漏。

优选的，所述缩聚反应系统包括预缩聚反应釜，所述预缩聚反应釜设于所述工艺塔右侧，所述预缩聚反应釜和所述酯化反应釜间设有酯化物输送泵，所述酯化反应釜利用所述酯化物输送泵将酯化物输送至所述预缩聚反应釜内。

优选的，所述缩聚反应系统还包括终缩聚反应釜，所述终缩聚反应釜和预缩聚反应釜之间设有预聚物输送泵和预聚物过滤器，所述终缩聚反应釜至所述造粒机间设有熔体输送泵和熔体过滤器。

一种全连续PBAT生产操作方法，包括如下步骤：

步骤一：己二酸料仓和对苯二甲酸料仓内物料分别通过己二酸计量器、对苯二甲酸计量器计量后与经过计量的BDO按照一定比例同时加入打浆釜打浆；

步骤二：打浆完成后浆料经浆料输送泵输送至定量投放罐存储，根据所需通过定量电机将浆料从弧面出料口底部定量投料；

步骤三：定量投料浆料进入酯化反应釜进行酯化反应，催化剂和回流BDO从酯化反应釜底部加入，酯化反应产生的水、四氢呋喃以及BDO通过气相管路进入工艺塔分离；

步骤四：酯化后产物通过酯化物输送泵送至预缩聚反应釜预缩聚反应，反应好的预聚物通过预聚物输送泵进入预聚物过滤器过滤；

步骤五：过滤完成进入终缩聚反应釜进行终缩聚反应，反应完成后产生的熔体经熔体输送泵进入熔体过滤器过滤；

步骤六：过滤完成送至造粒机中进行造粒。

优选的，所述酯化反应釜反应温度控制在220～240℃，反应压力控制在30～90KPa。

优选的，所述预缩聚反应釜温度控制在230～250℃，反应压力在1～20KPa。

优选的，所述终缩聚反应釜反应温度控制在230～250℃，反应压力在0.02～1KPa。

(三)有益效果

本发明提供的一种全连续PBAT生产系统及操作方法，其优点在于：

1、打浆釜至酯化反应釜输送管路增加定量投放罐用于存储混合后浆料，酯化反应釜上增加液位计，根据液位计显示使用量，定量投放罐持续向酯化反应釜输送浆料达到液位计指定计量停止进料，打浆釜持续进料进行打浆，浆料持续输送至定量投放罐存储，以便后期对酯化反应釜的持续进料，达到所需使用量。

2、工艺塔至酯化反应釜的BDO回流管路上增加高温加热装置，BDO回流泵将BDO回流至酯化反应釜期间仍存在少量水进入，待催化剂输送管输送催化剂时易发生水解，为此启用高温加热装置使回流管中少量水进行高温加热干燥，使BDO回流时无水残余，以避免催化剂水解。

3、造粒机采用双筒结构，内筒和外筒间设水冷盘管，加速熔体物料进入造粒机造粒凝结速率，以提高造粒成型率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视结构示意图。

图中的附图标记说明：1、己二酸料仓；2、对苯二甲酸料仓；3、己二酸计量器；4、对苯二甲酸计量器；5、打浆釜；6、浆料输送泵；7、定量投放罐；8、定量电机；9、传动带；10、弧面出料口；11、定量投放轮；12、酯化反应釜；13、液位计；14、催化剂输送管；15、高温加热装置；16、BDO回流泵；17、酯化物输送泵；18、工艺塔；19、排气管；20、预缩聚反应釜；21、预聚物输送泵；22、预聚物过滤器；23、终缩聚反应釜；24、熔体输送泵；25、熔体过滤器；26、造粒机；27、出水通道；28、水冷盘管；29、内筒；30、进水通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参阅图1，本发明提供的一种全连续PBAT生产系统中的定量投料系统，定量投料系统包括定量投放罐7、定量电机8、传动带9、弧面出料口10、定量投放轮11和液位计13，定量投放罐7设于打浆系统和酯化反应系统之间，定量投放罐7内部底端采用弧面出料口10，弧面出料口10之间利用转轴装配一组定量投放轮11，定量投放罐7外部一侧装配一组定量电机8，定量电机8上缠绕传动带9，传动带9另一端和定量投放轮11外侧转轴连接，液位计13设于酯化反应系统上；

其中，定量电机8控制传动带9转动带动定量投放轮11外侧转轴旋转，带动定量投放轮11同步转动，对定量投放罐7中物料输送排出至酯化反应釜12中，同时配合液位计13使用，达到定量投料的目的；

实施例二

请参阅图1，本发明提供的一种全连续PBAT生产系统中酯化反应系统，酯化反应系统包括酯化反应釜12和工艺塔18，酯化反应釜12设于定量投放罐7右侧，酯化反应釜12右侧设工艺塔18，酯化反应釜12和工艺塔18上部气相连通，酯化反应釜12和工艺塔18下部连通回流BDO用管路，且管路上设BDO回流泵16，BDO回流泵16左侧连有高温加热装置15，高温加热装置15左侧设有催化剂输送管14，BDO及催化剂从酯化反应釜12底部进入，工艺塔18顶部设排气管19；

其中，酯化反应过程会生成水、四氢呋喃以及大量的BDO进入工艺塔18中分离，分离出的水蒸气通过顶部排气管19排出，BDO则通过工艺塔18下方回流BDO管路及BDO回流泵16重新输送回酯化反应釜12；

优选的，打浆釜5和定量投放罐7间设浆料输送泵6，打浆釜5利用浆料输送泵6将浆料输送至定量投放罐7内；

优选的，定量投放轮11和弧面出料口10的内弧面贴合且利用定量投放轮11外圈密封条密封防漏；

实施例三

请参阅图1，本发明提供的一种全连续PBAT生产系统中的造粒系统，造粒系统包括造粒机26，造粒机26内设内筒29，造粒机26外筒和内筒29间设有水冷盘管28，造粒机26外筒上方左侧设有进水通道30，造粒机26外筒下方右侧设有出水通道27，水冷盘管28两端分别和进水通道30、出水通道27连通，造粒机26熔融造粒过程利用水冷盘管28降温加速内部物料凝结使PBAT产品快速成型；

其中，冷凝水通过进水通道30进入，经造粒机26内水冷盘管28循环，对造粒机26内部降温，加速熔体凝结，后水流通过出水通道27排出完成一组循环，经过多次循环达到降温目的；

实施例四

请参阅图1，本发明提供的一种全连续PBAT生产系统中的打浆系统，打浆系统包括己二酸料仓1、对苯二甲酸料仓2和打浆釜5，打浆釜5上方左侧分别设有己二酸料仓1和对苯二甲酸料仓2，己二酸料仓1底部设己二酸计量器3，对苯二甲酸料仓2底部设对苯二甲酸计量器4；

实施例五

请参阅图1，本发明提供的一种全连续PBAT生产系统中的缩聚反应系统，缩聚反应系统包括预缩聚反应釜20，预缩聚反应釜20设于工艺塔18右侧，预缩聚反应釜20和酯化反应釜12间设有酯化物输送泵17，酯化反应釜12利用酯化物输送泵12将酯化物输送至预缩聚反应釜20内；

缩聚反应系统还包括终缩聚反应釜23，终缩聚反应釜23和预缩聚反应釜20之间设有预聚物输送泵21和预聚物过滤器22，终缩聚反应釜23至造粒机26间设有熔体输送泵24和熔体过滤器25；

实施例六

请参阅图1，本发明提供的一种全连续PBAT生产操作方法，包括如下步骤：

步骤一：己二酸料仓1和对苯二甲酸料仓2内物料分别通过己二酸计量器3、对苯二甲酸计量器4计量后与经过计量的BDO按照一定比例同时加入打浆釜5打浆；

步骤二：打浆完成后浆料经浆料输送泵6输送至定量投放罐7存储，根据所需通过定量电机8将浆料从弧面出料口10底部定量投料；

步骤三：定量投料浆料进入酯化反应釜12进行酯化反应，催化剂和回流BDO从酯化反应釜12底部加入，酯化反应产生的水、四氢呋喃以及BDO通过气相管路进入工艺塔18分离；

步骤四：酯化后产物通过酯化物输送泵17送至预缩聚反应釜20预缩聚反应，反应好的预聚物通过预聚物输送泵21进入预聚物过滤器22过滤；

步骤五：过滤完成进入终缩聚反应釜23进行终缩聚反应，反应完成后产生的熔体经熔体输送泵24进入熔体过滤器25过滤；

步骤六：过滤完成送至造粒机26中进行造粒。

实施例七

优选的，酯化反应釜12反应温度控制在220～240℃，反应压力控制在30～90KPaA；

优选的，预缩聚反应釜20温度控制在230～250℃，反应压力在1～20KPaA；

优选的，终缩聚反应釜23反应温度控制在230～250℃，反应压力在0.02～1KPaA。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种全连续PBAT生产系统，包括打浆系统、酯化反应系统、缩聚反应系统以及造粒系统，其特征在于，还包括定量投料系统，所述定量投料系统包括定量投放罐、定量电机、传动带、弧面出料口、定量投放轮和液位计，所述定量投放罐设于所述打浆系统和所述酯化反应系统之间，所述定量投放罐内部底端采用弧面出料口，所述弧面出料口之间利用转轴装配一组定量投放轮，所述定量投放罐外部一侧装配一组定量电机，所述定量电机上缠绕传动带，所述传动带另一端和所述定量投放轮外侧转轴连接，所述液位计设于所述酯化反应系统上；

所述酯化反应系统包括酯化反应釜和工艺塔，所述酯化反应釜设于所述定量投放罐右侧，所述酯化反应釜右侧设工艺塔，所述酯化反应釜和所述工艺塔上部气相连通，所述酯化反应釜和所述工艺塔下部连通回流BDO用管路，且所述管路上设BDO回流泵，所述BDO回流泵左侧连有高温加热装置，所述高温加热装置左侧设有催化剂输送管，BDO及催化剂从所述酯化反应釜底部进入，所述工艺塔顶部设排气管；

所述造粒系统包括造粒机，所述造粒机内设内筒，所述造粒机外筒和所述内筒间设有水冷盘管，所述造粒机外筒上方左侧设有进水通道，所述造粒机外筒下方右侧设有出水通道，所述水冷盘管两端分别和所述进水通道、出水通道连通，所述造粒机熔融造粒过程利用所述水冷盘管降温加速内部物料凝结使PBAT产品快速成型。

2.如权利要求1所述的一种全连续PBAT生产系统，其特征在于，所述打浆系统包括己二酸料仓、对苯二甲酸料仓和配料打浆釜，所述配料打浆釜上方左侧分别设有己二酸料仓和对苯二甲酸料仓，所述己二酸料仓底部设己二酸计量器，所述对苯二甲酸料仓底部设对苯二甲酸计量器。

3.如权利要求2所述的一种全连续PBAT生产系统，其特征在于，所述配料打浆釜和所述定量投放罐间设浆料输送泵，所述打浆釜利用所述浆料输送泵将浆料输送至所述定量投放罐内。

4.如权利要求1所述的一种全连续PBAT生产系统，其特征在于，所述定量投放轮和所述弧面出料口的内弧面贴合且利用所述定量投放轮外圈密封条密封防漏。

5.如权利要求1所述的一种全连续PBAT生产系统，其特征在于，所述缩聚反应系统包括预缩聚反应釜，所述预缩聚反应釜设于所述工艺塔右侧，所述预缩聚反应釜和所述酯化反应釜间设有酯化物输送泵，所述酯化反应釜利用所述酯化物输送泵将酯化物输送至所述预缩聚反应釜内。

6.如权利要求5所述的一种全连续PBAT生产系统，其特征在于，所述缩聚反应系统还包括终缩聚反应釜，所述终缩聚反应釜和预缩聚反应釜之间设有预聚物输送泵和预聚物过滤器，所述终缩聚反应釜至所述造粒机间设有熔体输送泵和熔体过滤器。

7.一种全连续PBAT生产操作方法，包括如下步骤：

步骤一：己二酸料仓和对苯二甲酸料仓内物料分别通过己二酸计量器、对苯二甲酸计量器计量后与经过计量的BDO按照一定比例同时加入打浆釜打浆；

步骤二：打浆完成后浆料经浆料输送泵输送至定量投放罐存储，根据所需通过定量电机将浆料从弧面出料口底部定量投料；

步骤三：定量投料浆料进入酯化反应釜进行酯化反应，催化剂和回流BDO从酯化反应釜底部加入，酯化反应产生的水、四氢呋喃以及BDO通过气相管路进入工艺塔分离；

步骤四：酯化后产物通过酯化物输送泵送至预缩聚反应釜预缩聚反应，反应好的预聚物通过预聚物输送泵进入预聚物过滤器过滤；

步骤五：过滤完成进入终缩聚反应釜进行终缩聚反应，反应完成后产生的熔体经熔体输送泵进入熔体过滤器过滤；

步骤六：过滤完成送至造粒机中进行造粒。

8.如权利要求7所述一种全连续PBAT生产操作方法，其特征在于，所述酯化反应釜反应温度控制在220～240℃，反应压力控制在30～90KPa。

9.如权利要求7所述一种全连续PBAT生产操作方法，其特征在于，所述预缩聚反应釜温度控制在230～250℃，反应压力在1～20KPa。

10.如权利要求7所述一种全连续PBAT生产操作方法，其特征在于，所述终缩聚反应釜反应温度控制在230～250℃，反应压力在0.02～1KPa。

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