CN1470546A - 一种高粘度聚酯（pet）液相连续缩聚装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚生产装置，其特点在于：该装置是由釜顶的电机驱动用轴承固定在釜底和釜顶的转动轴，并在釜内装有行星轮与螺旋体组成的自洁搅拌系统、脱挥系统和抽真空口管道，外部靠联苯蒸气加热的均化增粘釜。可单独运行也可由若干个串联或并联起来运行，物料靠计量泵进出于各釜之间使用。该装置兼容目前聚酯(PET)连续生产终缩聚釜和间歇生产缩聚釜优点于一体。熔融态低粘度聚合体连续不断送入釜内，经过脱挥从釜壁传热面上刮下，混炼剪切形成局部微观的全混合，总体宏观上呈现平推形连续生产的塞式流动，全过程聚合体不断混合揉切，增粘反应结束后以非常均匀的形式连续送出釜外。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子聚合装置，特别是一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚装置。
背景技术
目前聚酯(PET)液相缩聚，一般只能生产特性粘度为0.65左右的低粘度产品。对于特性粘度要求0.75～0.85的瓶用原料，目前国内外既有采用固相缩聚进行生产，也有采用装有无中心轴笼式搅拌器的特殊结构终缩聚釜进行生产。
对特性粘度要求0.90以上，用于生产高强力、高模量、低收缩工业用丝和帘子线的PET，目前国内外都采用固相缩聚增粘进行生产。由于固相缩聚工艺的固有特性，使切片表面和切片中间的特性粘度的差别随着粘度的增高而增大，特别是固相缩聚过程产生的聚酯粉尘不能彻底清除，需要大幅度提高熔体温度才能进行正常纺丝，高的熔体温度加剧了聚合体的热降解和水解，使纤维频繁断头，使纱线外观和加工性能变差，严重影响产品质量的提高，此外，固相缩聚过程，加工成本远远高于液相缩聚过程，制约着产品成本的降低。
为解决这一长期困扰人们的问题，2000年第八届北京国际化纤会议上，德国鲁齐吉玛公司推出了一种用于生产高强力、低收缩帘子线的卧式反应器，称为高粘自洁反应器或高模低收缩反应器。据称该反应器最高熔体特性粘度为1.0，质量非常均匀，但单机产量较低。
我国“八五”、“九五”一直把生产均匀的高粘度聚酯列为主要任务和技术关键。一步法生产高模低缩涤纶工业丝装置及工艺的开发，被列为“十五”化纤行业科技发展项目，至今尚未完满解决。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，解决特性粘度要求在0.90以上的用于生产高强力、高模量和低收缩的工业用丝和帘子线PET的缩聚釜，提供一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚装置。
为了达到上述目的，该装置采用由法兰连接的釜体和釜盖、支撑釜体的支架、联苯加热的热媒接口及热媒夹套、还有设在釜体上部和下部的进出料口、料位计和真空接口。在该装置内的釜底和釜顶部由滚动轴承固定有搅拌轴，并由釜顶部的电机驱动。在该装置内的中上部搅拌轴上由滚动轴承连接有行星架。脱挥器连接在行星架和行星轮太阳轮之间上。在脱挥器的下面和锥形体的上面设有行星轮系。锥形体中的搅拌轴上开有牙嵌形槽并与螺旋体轴向联接。脱挥器、行星轮、太阳轮和螺旋体之间相连接并相连通。
所述的脱挥器是连接在行星架和行星轮太阳轮之间上的滚筒，且行星轮太阳轮的轮轴和滚筒的顶端与行星架相连接，滚筒间留有间隙，聚合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，聚合体瞬间被碾成薄膜状流下，完成物料脱挥。
所述的脱挥器也可以是连接在行星架、行星轮和太阳轮之间上的环行筒，环行筒内无行星轮和太阳轮的轮轴，且在环行筒的底部联接有环形孔板，物料进入釜内通过环形孔板形成液柱流下，完成物料脱挥。
所述的行星轮系是太阳轮和在太阳轮周围的多个行星轮在内齿圈内啮合转动，其内齿圈的外圆面与釜体连接或成为釜体的一部分。
其该装置的内壁是由钢板与硅酸盐合金构成的内衬或者是由精密抛光的不锈钢制造的内衬。
该装置采用上述措施达到了本发明的目的外，与现有技术相比主要还有如下的优点和效果：
(1)该装置内部装有行星齿轮与螺旋体组合的搅拌系统、脱挥系统和抽真空管道，外部靠联苯蒸气加热，可单独运行也可由若干个独立的均化增粘釜靠计量泵串联或并联起来运行，也可把若干个独立运行的均化增粘小釜组合在一台设备中，物料靠计量泵进出于小釜之间，完成物料脱挥。该装置兼容目前聚酯(PET)连续生产终缩聚釜和间歇生产缩聚釜优点于一体，熔融态聚合体连续不断送入釜内，经过脱挥从釜壁传热面上刮下，混炼剪切形成局部微观的全混合，总体宏观上又呈现平推形连续生产的塞式流动。全过程聚合体不断混合揉切，增粘反应结束后以非常均匀的形式连续送出釜外。
(2)该装置将行星齿轮系统和螺旋体结合装到缩聚釜内，釜外的电机通过轴带动釜内的行星齿轮系统，从而满足了聚酯缩聚反应后期对搅拌系统的特殊要求。该结构也可用于目前间隙式小聚酯改造成连续缩聚直接纺丝的装置，即使聚合车间和访丝车间相离较远，也能实现直接纺丝，不但可以降低生产成本，而且可以提高产品质量。既可生产常规产品，又可生产聚酯合金，纳米纤维及各种高粘度产品。充分发挥“小聚酯”的小批量多品种的优势，这是大聚酯所不能及的。
(3)普通粘度切片或低粘度切片与第三单体或第四单体或各种改性予分散母粒，经螺杆挤出机熔融共混后与该装置联用，可生产均匀的嵌段、接枝、无规、交联等共缩聚体，生产新的高质量的差别化纤维。
(4)用聚酯(PET)废瓶片纺短纤维，由于PET废瓶种类繁多，分子量差异特别悬殊，使生产工艺过程难以稳定控制，给纤维质量造成不可挽回的疵病。特别是中空三维卷曲短纤维和超细旦短纤维等高档产品，对原料特性粘度的要求很严格。该装置不但可以均化PET废瓶熔体分子量，而且可以按照工艺要求适当提高其特性粘度，增加纤维的中空率和膨松度，使之达到生产高档短纤维的要求。
(5)在高真空下，每一克聚合体都会连续形成不断更新的大的可以控制的蒸发面积，一克聚合体瞬间即可形成0.1～1.5dm2的蒸发面积。缩聚反应产生的低分子物能快速从反应体系中排除。因而可以很快形成高粘度聚合体。生产成本比传统的固相增粘过程低，产品质量比传统的固相增粘过程均匀。
(6)熔融态聚合体缩聚反应，控制非常精确，料位靠γ射线自动控制，工艺条件确定后，聚合体在熔融状态下停留时间波动只有±10秒左右，因此聚合体的分子量分布集中，反应后在较高温度下动态滞留的时间短，高粘度聚合体的降解量小。
(7)该装置所有与聚合体接触的表面，经过特殊处理的耐高温，耐磨擦的硅酸盐合金与钢板复合加工而成的内衬或者是由精密抛光的不锈钢制造的内衬。熔融态聚合体接触角很小，不会粘于釜璧。另一方面，搅拌系统运行时可以自洁。而且结构简单，造价低廉，操作方便。
附图说明
图1是该装置的整体结构示意图
图2是该装置的液膜流下结构示意图
图3是该装置的液柱流下结构示意图
图4是该装置的行星轮系的结构示意图
图中：热媒接口1 搅拌轴2 釜盖3 法兰4 进料口5 行星架6釜体7 脱挥器8 行星轮9 螺旋体10 热媒接口11 出料口12 料位计13 支架14 真空接口15 热媒接口16 太阳轮17 内齿圈18 热媒夹套19
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明：
按照化工容器的制作方法制造该装置，并由螺栓和法兰(4)连接釜体(7)和釜盖(3)，支架(14)焊接在釜体(7)上并支撑釜体(7)，釜体(7)外围的联苯加热是通过热媒接口(1)(11)(16)进入热媒夹套(19)，进出料口(5)(12)设在釜体的上部和下部，料位计(13)安装在锥形体的上部，真空接口(15)焊接在脱挥器的上部。在本装置的内部是将搅拌轴(2)及滚动轴承固定在釜体的底部和顶部，在釜顶设有电机驱动。在釜体内的中上部搅拌轴(2)上由滚动轴承连接有行星架(6)，脱挥器(8)连接在行星架(6)和行星轮(9)太阳轮(17)之间上，且行星轮(9)和太阳轮(17)的轮轴与行星架(6)也相连接。在脱挥器(8)的下面和锥形体的上面设有行星轮系。锥形体中的搅拌轴上开有牙嵌形槽并与螺旋体(10)轴向联接。脱挥器(8)、行星轮(9)和太阳轮(17)与螺旋体(10)相连接并相连通。
其中：脱挥器(8)是连接在行星架(6)和行星轮(9)太阳轮(17)之间上的滚筒，且行星轮太阳轮的轮轴和滚筒的顶端与行星架相连接，滚筒间留有间隙，聚合体通过进料口在行星轮(9)和太阳轮(17)的滚筒顶部流下，在旋转过程中，聚合体瞬间被碾成薄膜状而下，完成物料脱挥。
其脱挥器(8)也可以是连接在行星架(6)、行星轮(9)和太阳轮(17)之间上的环行筒，且环行筒内无行星轮(9)和太阳轮(17)的轮轴，并在环行筒的底部联接有环形孔板，物料进入釜内通过环形孔板形成液柱流下，完成物料脱挥。
其行星轮系是太阳轮(17)和在太阳轮(17)周围的1～6个行星轮(9)在内齿圈(18)内啮合转动，内齿圈(18)的外圆面与釜体(7)焊接连接或成为釜体(7)的一部分。
其装置的内壁是由钢板与硅酸盐合金复合加工而构成的内衬或者是由精密抛光的不锈钢制造的内衬。
Claims (5)
1.一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚装置，该装置包括由法兰(4)连接的釜体(7)和釜盖(3)、支撑釜体(7)的支架(14)、联苯加热的热媒接口(1)(11)(16)及热媒夹套(19)、还有设在釜体(7)上部和下部的进出料口(5)(12)、料位计(13)和真空接口(15)，其特征在于该装置的搅拌轴(2)是由釜底和釜顶部的滚动轴承固定，釜顶部设有电机驱动，在该装置内的中上部搅拌轴(2)上由滚动轴承连接有行星架(6)，脱挥器(8)连接在行星架(6)和行星轮(9)太阳轮(17)之间上，在脱挥器(8)的下面和锥形体的上面设有行星轮系，锥形体中的搅拌轴(2)上开有牙嵌形槽并与螺旋体(10)轴向联接，脱挥器(8)、行星轮(9)、太阳轮(17)和螺旋体(10)相连接并相连通。
2.权利要求1的一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚装置，其特征在于所述的脱挥器(8)是连接在行星架(6)和行星轮(9)太阳轮(17)之间上的滚筒，且行星轮(9)和太阳轮(17)的轮轴和滚筒的顶端与行星架(6)相连接，滚筒间留有间隙，聚合体通过进料口(5)在滚筒顶部流下，在旋转过程中，聚合体瞬间被碾成薄膜状流下，完成物料脱挥。
3.权利要求1的一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚装置，其特征在于所述的脱挥器(8)也可以是连接在行星架(6)、行星轮(9)和太阳轮(17)之间上的环行筒，且环行筒内无行星轮(9)和太阳轮(17)的轮轴，并在环行筒的底部联接有环形孔板，物料进入釜内通过环形孔板形成液柱流下，完成物料脱挥。
4.权利要求1的一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚装置，其特征在于所述的行星轮系是太阳轮(17)和其周围的1～6个行星轮(9)在内齿圈(18)内啮合转动，其内齿圈(18)的外圆面与釜体连接或为釜体的一部分。
5.权利要求1的一种高粘度聚酯(PET)液相连续缩聚装置，其特征在于该装置的内壁是由钢板与硅酸盐合金构成的内衬或者是由精密抛光的不锈钢制造的内衬。
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