CN116329258A - 一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚丙烯生产技术领域，具体涉及到一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置及其工艺。本申请的一种化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，往聚丙烯的反应釜中，加入降解剂，在降解剂存在下，将熔融指数为10～15g/10min的聚丙烯于170～220℃下混炼2～3h后，保持混炼状态降温造粒；所述降解剂包括过氧化物，从而可有效提高降解效率，使得降解后的聚丙烯熔融指数增加，聚丙烯分子量分布改善，同时仍保持较好的机械性能，丰富了聚丙烯在口罩上的应用，提高了聚丙烯产品的竞争力。

Description

一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置及其工艺

技术领域

本发明涉及聚丙烯生产技术领域，具体涉及到一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置及其工艺。

背景技术

高熔融指数聚丙烯具有较高的流动性，可通过对其熔体细流用热空气牵引制备熔喷法非织造布(熔喷布)，被广泛的应用于过滤(口罩)、医疗卫生、环境保护、服装、电池隔膜等领域。

现有技术制备高熔融指数聚丙烯的主流方法是氢调法，即在丙烯聚合过程中，加入氢气作为链转移剂，控制聚丙烯分子量及其分布改善聚丙烯的熔体流动性；该方法的缺点在于：1、加入的氢气使得整个制备过程的具有一定的危险性；2、该方法需要用到先进的催化剂和复杂的过程控制。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置及其工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，包括主料仓、若干个添加剂仓、若干个混合仓，所述主料仓、添加剂仓分别与所述混合仓相连通，所述混合仓的出料口安装有控制物料流速的计量器；所述混合仓的下方连接挤压机、用于切割聚丙烯的螺旋杆，所述挤压机下连接有离心干燥机、分离筛，所述分离筛上连通有用于将聚丙烯粒料掺混的掺混仓，所述掺混仓的出料口连通有粒料气流输送系统，所述粒料气流输送系统的出口连通有包装料仓。

进一步的，主料仓与所述计量器间安装有粉料计量螺杆喂料器。

进一步的，主料仓上设有振动型低物位开关指示器、低低物位开关指示器、高物位开关指示器、高高物位开关指示器中的一种或多种；所述主料仓内设置有用于检测料仓内PP料粉含量信息的负荷传感器物位仪。

进一步的，离心干燥机下方连接有切粒水箱，所述切粒水箱内设有切粒水过滤器，所述切粒水箱的出水口连接有切粒水泵，所述切粒水泵另一端与所述挤压机相连通。

进一步的，粒料气流输送系统包括缓冲料斗、粒料输送旋转阀，所述缓冲料斗与所述掺混仓相连通；所述粒料输送旋转阀用于将缓冲料斗中的粒料送入气流输送系统的风送管道；所述气流输送系统用于将缓冲料斗下部出料口的PP粒料再次风送至缓冲料斗上部的进料口，使粒料在缓冲料斗内经过掺混管进行静态掺混。

进一步的，缓冲料斗包括多个，多个所述缓冲料斗并列布置；所述掺缓冲料斗上设有排气风机，所述排气风机用于将产品在缓冲料斗中分解挥发的气体吹入安装有过滤器的收集仓。

一种化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，利用上述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其方法如下：往聚丙烯的主料仓中，分批加入添加剂仓中的降解剂，在降解剂存在下，将熔融指数为10～15g/10min的聚丙烯于170～220℃下混炼2～3h后，保持混炼状态降温造粒；所述降解剂包括过氧化物。

进一步的，分批加入降解剂包括当每次熔指变化稳定、切粒机切粒正常后将降解剂的加入量以300-600ppm的速度增加，当熔指达到30-35g/10min后将降解剂加入量以100-300ppm的速度增加，每次增加需要等熔指不再上涨后，再进行下一次加量。

进一步的，分批加入降解剂包括当每次熔指变化稳定、切粒机切粒正常后将降解剂B101的加入量以500ppm的速度增加，当熔指达到33g/10min后将降解剂B101加入量以200ppm的速度增加，每次增加需要等熔指不再上涨后，再进行下一次加量。

进一步的，降解剂的加入量≤4000ppm。

本发明的有益效果：由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的一种化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，往聚丙烯的反应釜中，加入降解剂，在降解剂存在下，将熔融指数为10～15g/10min的聚丙烯于170～220℃下混炼2～3h后，保持混炼状态降温造粒；所述降解剂包括过氧化物，从而可有效提高聚丙烯降解效率，使得降解后的聚丙烯熔融指数增加，聚丙烯分子量分布改善，同时仍保持较好的机械性能，丰富了聚丙烯在口罩上的应用，提高了聚丙烯产品的竞争力。

附图说明

图1为本发明优选实施例中化学降解法生产聚丙烯纤维的装置结构示意图。

附图标记：1、主料仓；2、添加剂仓；3、混合仓；4、计量器；5、挤压机；6、螺旋杆；7、离心干燥机；8、分离筛；9、掺混仓；10；喂料器；11、切粒水箱；12、切粒水泵；13、粒料气流输送系统；1301、缓冲料斗；1302、粒料输送旋转阀；14、排气风机；15、收集仓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

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“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。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。

参照图1所示，本发明的优选实施例，一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，包括主料仓1、若干个添加剂仓2、若干个混合仓3，所述主料仓1、添加剂仓2分别与所述混合仓3相连通，所述混合仓3的出料口安装有控制物料流速的计量器4；所述混合仓3的下方连接挤压机5、用于切割聚丙烯的螺旋杆6，所述挤压机5下连接有离心干燥机7、分离筛8，所述分离筛8上连通有用于将聚丙烯粒料掺混的掺混仓9，所述掺混仓9的出料口连通有粒料气流输送系统13，所述粒料气流输送系统13的出口连通有包装料仓。由此，可使得降解后的聚丙烯熔融指数增加，聚丙烯分子量分布改善，同时仍保持较好的机械性能，丰富了聚丙烯在口罩上的应用，提高了聚丙烯产品的竞争力

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：主料仓1与所述计量器4间安装有粉料计量螺杆喂料器10。主料仓1上设有振动型低物位开关指示器、低低物位开关指示器、高物位开关指示器、高高物位开关指示器中的一种或多种；所述主料仓内设置有用于检测料仓内PP料粉含量信息的负荷传感器物位仪。

即主料仓1体积约为1000m³，聚合物自主料仓1自流入粉料计量螺杆喂料器，并继续进入聚合物计量器4。当下游装置出现短时故障时，主料仓1继续进料，通常低料位控制。主料仓1上设有振动型低物位和低低物位(LAL-28003和LALL-28004)及高物位和高高物位开关指示器(LAH-8002和LAHH-8001)。且在筒仓上的负荷传感器物位仪(WIA-8001)可给出料仓内部PP粉料含量信息。主料仓的正常运行压力约为0.002MPa。装在主料仓顶部的通气阀在压力达到0.01MPa以上时泄压，且在真空度超过-0.0005MPa时向主料仓输入空气。

添加剂仓2的聚合物被输送至混合仓(聚合物/添加剂混合器)。通常计量器4的流速可按配方以预设比率确定所有添加剂(固体添加剂、液体添加剂和过氧化物)的流速。添加剂配置单元直接排放到混合仓中，混合仓中制得的混合物被连续加入挤压机5的料斗中。

混合仓中接收以下物料：

1)通过计量器4从主料仓1排出的聚合物粉料和通过计量器4从添料仓2排出的添加剂纯料或混合料或母料。

2)低熔点固体添加剂通过计量器和旋转给料机直接加入挤压机料斗中。液体过氧化物及液体添加剂也入该料斗中。充氮来保护料斗，并确保氧气不进入挤压机。

本实施例中，离心干燥机7下方连接有切粒水箱11，所述切粒水箱11内设有切粒水过滤器，所述切粒水箱11的出水口连接有切粒水泵12，所述切粒水泵12另一端与所述挤压机5相连通。

具体地，在挤压机5中将混合好的聚丙烯粉料与加入的添加剂一起进一步均匀地混合，通过旋转螺杆对树脂的剪切作用，使机械能转化为热能将树脂充分挤压熔融，熔化的聚合物被推向模板，聚合物从模板孔洞中以丝条状出现后，旋转的刀件会立即将其切成颗粒。切下的颗粒由循环流动的切粒水(脱盐水)送入离心干燥机7，在这里颗粒被从水中分离出来并干燥，然后被送到分离筛8，将不合尺寸要求的细小颗粒和粗大颗粒分离出来。合格的粒料落入掺混仓9中，来自离心干燥机7的切粒水经切粒水过滤器回流至切粒水箱11，由混合仓的切粒水泵12，再次送到挤压机5的切粒部分循环使用。

本实施例中，粒料气流输送系统13包括缓冲料斗1301、粒料输送旋转阀1302，所述缓冲料斗1301与所述掺混仓9相连通；所述粒料输送旋转阀1302用于将缓冲料斗中的粒料送入气流输送系统的风送管道；所述粒料气流输送系统13用于将缓冲料斗1301下部出料口的PP粒料再次风送至缓冲料斗1301上部的进料口，使粒料在缓冲料斗1301内经过掺混管进行静态掺混。

缓冲料斗1301包括多个，多个所述缓冲料斗1301并列布置；所述掺缓冲料斗1301上设有排气风机14，所述排气风机14用于将产品在缓冲料斗1301中分解挥发的气体吹入安装有过滤器的收集仓15。

缓冲料斗1301中的粒料，经粒料输送旋转阀1302，均匀进入气流输送系统的风送管道，将PP粒料送入缓冲料斗1301。由于挤压机不可能保证每个瞬间与任意时刻所产生的同批颗粒产品在品质上绝对一样，为保证最终产品的相对统一性，而设置了掺混仓9和粒料气流输送系统13。此气流输送系统将掺混仓9下部出料口来的PP粒料再次风送至掺混仓上部进料口，使粒料在料仓内经过掺混管进行静态掺混。粒料气流输送系统送来的循环粒料及气流输送系统送来的粒料，由自控系统自动控制和选择目标料仓，使其不能同时进入同一缓冲料斗1301。

当生产加入了过氧化物的产品牌号时，掺混仓底部的吹扫线接通，料仓排气风机14送入的空气将产品在掺混料仓中分解挥发的气体吹入收集仓15过滤后，排入大气。

气流输送系统的另一个工作状态是通过换向阀将PP粒料送入包装料仓，当气流输送系统进入此工作状态时，掺混工作可以同时进行。为了提高成品质量，本风送系统在进入包装料仓之前设置了淘洗系统，将生产及输送过程中产生的粉料或拉丝料分离出去。

一种化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，利用上述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其方法如下：往聚丙烯的主料仓中，分批加入添加剂仓中的降解剂，在降解剂存在下，将熔融指数为10～15g/10min的聚丙烯于170～220℃下混炼2～3h后，保持混炼状态降温造粒；所述降解剂包括过氧化物，从而可有效提高聚丙烯降解效率，使得降解后的聚丙烯熔融指数增加，聚丙烯分子量分布改善，同时仍保持较好的机械性能，丰富了聚丙烯在口罩上的应用，提高了聚丙烯产品的竞争力。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：加入降解剂包括分批加入降解剂，该分批加入降解剂包括当每次熔指变化稳定、切粒机切粒正常后将降解剂的加入量以300-600ppm的速度增加，当熔指达到30-35g/10min后将降解剂加入量以100-300ppm的速度增加，每次增加需要等熔指不再上涨后，再进行下一次加量。

具体地，分批加入降解剂包括当每次熔指变化稳定、切粒机切粒正常后将降解剂B101的加入量以500ppm的速度增加，当熔指达到33g/10min后将降解剂B101加入量以200ppm的速度增加，每次增加需要等熔指不再上涨后，再进行下一次加量。

本实施例中，降解剂的加入量≤4000ppm。

本实施例中，过氧化物的分解温度≤300℃。

本实施例中，过氧化物为有机过氧化物，所述有机过氧化物包括2，5-二甲基-2，5(二叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基和过氧化苯甲酰中的一种或多种。

2，5-二甲基-2，5(二叔丁基过氧基)己烷(DHBP)在常温下为液体，分解温度为140～150℃，200℃的半衰期为1min，符合聚丙烯树脂的操作温度，其活性氧含量大于10％，作为氧化剂使得聚丙烯的降解效率高。2，5-二甲基-2，5(二叔丁基过氧基)己烷的分解产物为叔戊醇、叔丁醇及己烷等气味小，分解产物对制得的聚丙烯母料品质影响较小。

过氧化二异丙苯(DCP)在常温下为固体，分解温度为120～125℃，171℃的半衰期为1min，符合聚丙烯树脂的操作温度，其活性氧含量为5.92％，作为氧化剂使得聚丙烯的降解效率较高。过氧化二异丙苯的分解产物为异丙醇苯和苯乙酮，分解产物易燃且具有刺激性气味，会影响制得的聚丙烯母料品质。

过氧化二叔丁基(DTBP)在常温下为液体，179℃的半衰期为1min，符合聚丙烯树脂的操作温度，其活性氧含量为10.94％，作为氧化剂使得聚丙烯的降解效率较高，分解产物无味，对制得的聚丙烯母料品质影响较小。

过氧化苯甲酰(BPO)在常温下为固体，130℃的半衰期为1min，低于聚丙烯树脂的操作温度，作为氧化剂使得聚丙烯的降解效率较低。

由于过氧化二异丙苯(DCP)分解产物易燃且具有刺激性气味，会影响制得的聚丙烯母料品质，不是降解剂的最佳选择；过氧化苯甲酰(BPO)在130℃的半衰期为1min，低于聚丙烯树脂的操作温度，作为降解剂使得聚丙烯的降解效率较低，也不是降解剂的最佳选择。

优先地，有机过氧化物为2，5-二甲基-2，5(二叔丁基过氧基)己烷和/或过氧化二叔丁基。

本实施例中，过氧化物与所述聚丙烯的质量比为0.3-0.8:85-95。

本实施例中，保持混炼状态降温至210-230℃后造粒。

具体工艺：

将精制丙烯和催化剂放入反应釜中进行聚合，干燥，获得聚丙烯；接着将干燥后聚丙烯、抗氧剂和降解剂101放入造粒机中混合、熔融、水下切粒、脱水、干燥、掺混、包装。

其中1、加入降解剂B101前将筒体温度降至220℃，模板温度215℃，颗粒水温度降至47℃，关小开车阀、节流阀(以上操作参数根据实际工况进行微调)。

2、加入降解剂B101前将造粒机切至空仓。

3、过氧化物对树脂的融指调节影响较大，初次加入时先将加入量设定为500ppm，时刻关注筒体压力变化情况。及时根据现场粒子情况调节切粒机转速及切刀进刀压力，防止缠刀或垫刀。

4、当熔指达到36g/10min后产品切入合格仓。根据化验分析数据控制最终产品熔融指数在38±2g/10min。

5、将获得的聚丙烯进行物理性能检测，其检测结果如下：

因此，由上表可知，本申请获得的聚丙烯具有良好的熔融性，通过本申请的装置可提升聚丙烯的降解效率，使得降解后的聚丙烯熔融指数增加，聚丙烯分子量分布改善，同时仍保持较好的机械性能，丰富了聚丙烯在口罩上的应用，提高了聚丙烯产品的竞争力。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其特征在于：包括主料仓、若干个添加剂仓、若干个混合仓，所述主料仓、添加剂仓分别与所述混合仓相连通，所述混合仓的出料口安装有控制物料流速的计量器；所述混合仓的下方连接挤压机、用于切割聚丙烯的螺旋杆，所述挤压机下连接有离心干燥机、分离筛，所述分离筛上连通有用于将聚丙烯粒料掺混的掺混仓，所述掺混仓的出料口连通有粒料气流输送系统，所述粒料气流输送系统的出口连通有包装料仓。

2.根据权利要求1所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其特征在于：所述主料仓与所述计量器间安装有粉料计量螺杆喂料器。

3.根据权利要求2所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其特征在于：所述主料仓上设有振动型低物位开关指示器、低低物位开关指示器、高物位开关指示器、高高物位开关指示器中的一种或多种；所述主料仓内设置有用于检测料仓内PP料粉含量信息的负荷传感器物位仪。

4.根据权利要求1所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其特征在于：所述离心干燥机下方连接有切粒水箱，所述切粒水箱内设有切粒水过滤器，所述切粒水箱的出水口连接有切粒水泵，所述切粒水泵另一端与所述挤压机相连通。

5.根据权利要求1所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其特征在于：所述粒料气流输送系统包括缓冲料斗、粒料输送旋转阀，所述缓冲料斗与所述掺混仓相连通；所述粒料输送旋转阀用于将缓冲料斗中的粒料送入气流输送系统的风送管道；所述粒料气流输送系统用于将缓冲料斗下部出料口的PP粒料再次风送至缓冲料斗上部的进料口，使粒料在缓冲料斗内经过掺混管进行静态掺混。

6.根据权利要求5所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其特征在于：所述缓冲料斗包括多个，多个所述缓冲料斗并列布置；所述掺缓冲料斗上设有排气风机，所述排气风机用于将产品在缓冲料斗中分解挥发的气体吹入安装有过滤器的收集仓。

7.一种化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，其特征在于：利用权利要求1-6任一所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的装置，其方法如下：往聚丙烯的主料仓中，分批加入添加剂仓中的降解剂，在降解剂存在下，将熔融指数为10～15g/10min的聚丙烯于170～220℃下混炼2～3h后，保持混炼状态降温造粒；所述降解剂包括过氧化物。

8.根据权利要求7所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，其特征在于：所述分批加入降解剂包括当每次熔指变化稳定、切粒机切粒正常后将降解剂的加入量以300-600ppm的速度增加，当熔指达到30-35g/10min后将降解剂加入量以100-300ppm的速度增加，每次增加需要等熔指不再上涨后，再进行下一次加量。

9.根据权利要求8所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，其特征在于：所述分批加入降解剂包括当每次熔指变化稳定、切粒机切粒正常后将降解剂B101的加入量以500ppm的速度增加，当熔指达到33g/10min后将降解剂B101加入量以200ppm的速度增加，每次增加需要等熔指不再上涨后，再进行下一次加量。

10.根据权利要求7所述的化学降解法生产聚丙烯纤维的工艺，其特征在于：所述降解剂的加入量≤4000ppm。

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