CN201809482U - 用于利用再生聚酯制造熔体的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于利用再生聚酯制造熔体的装置，包括螺杆挤出机(A)、第一过滤单元(B)、熔体输送泵(D)以及第二过滤单元(F)，其中，设有终缩聚反应器(C)，所述螺杆挤出机(A)、第一过滤单元(B)、终缩聚反应器(C)、熔体输送泵(D)以及第二过滤单元(F)依次连接，并且所述终缩聚反应器(C)还连接于喷淋冷凝器(E)，该喷淋冷凝器(E)的液相出口(10)连接于液封槽(L)，该液封槽(L)经由乙二醇循环泵(I)连接于所述喷淋冷凝器(E)的喷淋液进口(12)，所述喷淋冷凝器(E)的气相出口(11)连接于气液分离器(G)，该气液分离器(G)连接于过滤器(H)，该过滤器(H)进而连接于真空机组(J)。

Description

用于利用再生聚酯制造熔体的装置 

技术领域

本实用新型涉及一种用于利用再生聚酯制造熔体的装置。 

背景技术

再生聚酯主要是指各种形式的苯二甲酸乙二醇酯(PET)，随着PET的广泛使用，对其回收利用也极为重要，目前废旧聚酯的来源渠道很多，有PET瓶、聚酯薄膜生产过程中的边料、聚酯生产线的废料、等级较次的聚酯切片等，虽然目前利用废旧PET的工业化装置及工艺较多，但是这些生产装置与工艺在实际使用过程中均因设计不合理而存在再生聚酯品质差，无法用于生产高质量的产品等问题，其大多用于低档次的产品中，产品附加值不高。 

如上所述，目前，市场上的再生聚酯使用状况大多处于低档次产品的利用，即将再生聚酯通过清洗、干燥处理后，通过喂料机构送入螺杆挤出机，然后通过螺杆挤出机挤出熔体并经过滤后进入纺丝生产线。所谓“纺丝”为制造化学纤维的一道工序，即将某些高分子化合物制成胶体溶液或熔化成熔体后由喷丝头细孔压出形成化学纤维的过程。纺丝胶体溶液或熔体用计量泵向喷丝头输送，成形方法主要有溶液纺丝和熔体纺丝两大类。 

上述利用再生聚酯制造熔体的装置存在诸多不足之处：第一，由于再生聚酯用途不一，其质量指标参差不齐，对于购买厂家不可能对原材料进行筛选，尤其涉及到熔点、粘度等物性指标的要求，无法也不可能保证熔体的均匀性；第二，由于再生聚酯种类较多，很类似的行业均需要使用，但是现有装置无法保证质量的稳定；第三，对于一些再生聚酯品种，需要提高熔体的粘度或其它质量指标，但是现有装置无法实现。 

因此，需要一种新型的用于利用再生聚酯制造熔体的装置。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于利用再生聚酯制造熔体的装置，以克服现有技术的上述缺陷，该装置能够有效提高生产率、降低生产成本、提高产品质量，并且通过该装置形成的容器能够直接用于纺丝、拉膜。 

上述目的通过以下技术方案实现：用于利用再生聚酯制造熔体的装置，包括螺杆挤出机、第一过滤单元、熔体输送泵以及第二过滤单元，其中，所述装置还包括终缩聚反应器，所述螺杆挤出机、第一过滤单元、终缩聚反应器、熔体输送泵以及第二过滤单元依次连接，并且所述终缩聚反应器还连接于喷淋冷凝器，该喷淋冷凝器的液相出口连接于液封槽，该液封槽经由乙二醇循环泵连接于所述喷淋冷凝器的喷淋液进口，所述喷淋冷凝器的气相出口连接于气液分离器，该气液分离器连接于过滤器，该过滤器进而连接于真空机组。 

本实用新型的用于利用再生聚酯制造熔体的装置针对再生聚酯原料的特性以及市场的需求，在现有技术的基础之上，设计了终缩聚反应器，该终缩聚反应器可以直接加热、搅拌，并设计了独特的采用真空抽取杂质的系统，与现有装置相比，本实用新型的装置具有以下优点：第一，通过本实用新型的装置可以添加一些助剂直接参与反应，从而能够容易地控制聚酯的熔点、粘度等重要指标，并能够根据产品要求控制熔体的质量指标，改变了现有技术不能控制的缺点；第二，通过独特的真空抽除杂质系统，使熔体质量得到进一步提高；第三，设置了多套过滤单元，确保杂质能够过滤掉，保证了熔体的均匀性；第四，由于提高了品质，因此制造的熔体除了可以运用于纺丝装置，还可以用于直接拉膜装置，增加了再生聚酯的用途。也就是说，本实用新型中利用再生聚酯制造熔体装置采用缩聚前过滤单元和缩聚反应后再次过滤过程，使得整个装置制造的熔体质量得到提高，具有流程简洁、各项质量技术指标较高、真空系统不易堵塞、适合生产高品质产品等优点，其有效提高了产品品质，降低了生产成本，并且制造的熔体可以用于纺丝、直接拉膜等。

附图说明

图1是本实用新型的用于利用再生聚酯制造熔体的装置的结构框图，其中显示了利用该装置制造熔体的工艺流程，图中点划线方框中的表示本实用新型的装置的优选组成结构； 

图2是采用本实用新型的装置制造熔体的另一种工艺流程示意图； 

图3是本实用新型的终缩聚反应器的示意图； 

图4是本实用新型的喷淋冷凝器结构示意图。 

其中：A螺杆挤出机、B第一过滤单元、C终缩聚反应器、D熔体输送泵、E喷淋冷凝器、F第二过滤单元、G气液分离器、H过滤器、I乙二醇循环泵、J真空机组、L液封槽、1物料入口、2物料出口、3筒体、4、气体出口、5驱动轴、6搅拌盘片、7减速装置、8电机、9气相入口、10液相出口、11气相出口、12喷淋液进口。 

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。 

如图1和图2所示，本实用新型的利用再生聚酯制造熔体的装置包括依次连接的螺杆挤出机A、第一过滤单元B、终缩聚反应器C、熔体输送泵D以及第二过滤单元F，其中，终缩聚反应器C还连接于喷淋冷凝器E，该喷淋冷凝器E的液相出口10连接于液封槽L，该液封槽L经由乙二醇循环泵I连接于所述喷淋冷凝器E的喷淋液进口12，所述喷淋冷凝器E的气相出口11连接于气液分离器G，该气液分离器G连接于过滤器H，该过滤器H进而连接于真空机组J。 

优选地，螺杆挤出机A还连接于干燥系统(图1和图2)。此外，过滤器H可以是袋式过滤器。 

如图3所示，终缩聚反应器C包括有一密闭的横截面呈圆形或长圆形的筒体3，该筒体3呈卧式设置，并两端部(或其它部位)分别设置有一或多个物料入口1、物料出口2以及气体出口4，气体出口4利用气流快速带走乙二 醇和水分子，在筒体3两端部的端盖之间设有一根驱动轴5，该驱动轴5上安装搅拌盘片(多组圆孔板)6，一端延伸出筒体3与减速装置7联接，并由电机8驱动。显然地，物料入口1用于连接于第一过滤单元B，物料出口2用于连接于熔体输送泵D，气体出口4用于连接于喷淋冷凝器E的气相入口9。 

如图4所示，喷淋冷凝器E具有塔式结构，其包括立式长圆形的筒体结构，其设置有气相入口9、液相出口10、气相出口11以及喷淋液进口12，如上所述，喷淋冷凝器E的液相出口10用于连接于液封槽L，该液封槽L经由乙二醇循环泵I连接于所述喷淋冷凝器E的喷淋液进口12，所述喷淋冷凝器E的气相出口11用于连接于气液分离器G。 

此外，在终缩聚反应器C的前端和后端相应设置有粘度计，通过检测出的结果进行乙二醇调配并控制反应温度、真空度、转速，以在终缩聚反应器C的物料出口2获得高品质的聚酯熔体。 

在缩聚真空阶段，设置有高效喷淋系统，乙二醇可以循环使用，杜绝了真空系统堵塞的问题。在所述真空喷淋系统，独特设计的喷淋塔(即喷淋冷凝器E的结构)，直接采用喷淋，不设置列管，在重力和真空的双重作用下，低分子类杂质随喷淋的乙二醇(乙二醇)进入液封槽L中，通过过滤器过滤去除杂质。 

本实用新型的利用再生聚酯制造熔体的装置的生产过程如下： 

将原料如经过粉碎后(例如形成PET瓶片等)再生聚酯和乙二醇按一定摩尔比1∶0.0001-0.1配料，经过专门设计的螺杆挤出机A通过电加热熔融挤出，然后进入到第一过滤单元B，再从终缩聚反应器C底部的物料入口1加入，物料在搅拌盘片6的作用下，进行缩聚反应。在终缩聚反应器C内通过搅拌使物料形成膜状，有利于乙二醇及其它杂质从膜的不断更替过程中逸出，同时使缩聚反应向更深程度进行，由于在反应器内形成一种垂直于反应器内气流方向的膜(简称垂直膜)，和另一种平行于反应器内气流方向的膜(简称平行膜)， 从而增加了搅拌装置的作用空间携带物料液膜的量，使得反应器传质面积增大，乙二醇及其它杂质脱出的几率提高，并使熔体的分子量分布变窄。从液相脱出的乙二醇和其他小分子经过气相出口进入喷淋冷凝器E，与冷的液体乙二醇直接换热冷凝后，乙二醇及其它杂质进入液封槽L，部分不凝气体进入真空系统。根据在终缩聚反应器C的前后部设置的粘度计量装置测定物料的粘度变化，并控制终缩聚反应器内的温度、液位以及真空度，再由计算机控制系统判断反应已经达到预想设定值，这时通过终缩聚反应器得物料出口2的熔体输送泵D输送至第二过滤单元F，在第二过滤单元F的过滤下，这时合格的熔体制造完毕，可以根据需要进入纺丝设备或直接拉膜设备。在上述反应过程中，反应器加热的采用液相或气相热媒。 

利用上述装置可以实现生产适合不同用途的再生聚对苯二甲酸乙二醇酯的多种工艺，具体操作过程和工艺参数可以控制如下： 

第一，将再生聚酯原料(例如PET块状料，PET薄膜边料，PET瓶片等)通过粉碎进入干燥系统进行处理，经过干燥处理后的PET碎片含水率在30-50‰； 

第二，将干燥后的聚酯碎片通过强制喂料机构送入螺杆挤出机，螺杆挤出机的温度为270℃～290℃，停留时间为0.1小时，输出的熔体的粘度为0.50～0.65； 

第三，将由螺杆挤出机挤出的物料输入第一过滤和第二过滤单元，经增压泵输入到特殊设计的可形成垂直膜与平行膜的卧式缩聚反应器C中，在温度为260℃～290℃下反应0.2～3小时，其中在终缩聚反应器出口的聚合物的酯化率为99.8％，聚合度为90～130，出口粘度为0.55～0.85； 

第四，将终缩聚反应器C的物料出口的物料经熔体泵输入到熔体管道中，再经过过滤单元，经增压泵输入到纺丝装置或直接拉膜装置。 

此外，在终缩聚反应器内部，物料在搅拌装置作用下可形成多重膜，增加 了反应面积，并在温度为270～295℃、压力为0-2000Pa条件下，经1～4小时完成终缩聚反应，使输出物料的特性粘度提高到0.5～0.8，聚合度为80～120。 

下面分别列举不同的工艺实施例加以说明。 

如图1所示，生产再生聚对苯二甲酸乙二醇酯的具体工艺如下：将瓶片原料、块状料和乙二醇按摩尔比500-1000∶1混合，送入螺杆挤出机A，其螺杆温度分区控制在：第一区为275℃，第二区为278℃，第三区为283℃，第四区为283℃，第五区为283℃，第六区为283℃，物料被送到第一过滤单元B，经过滤被送到终缩聚反应器C的物料进口，物料液位控制在35％，在搅拌器的转速为2rpm的作用下，终缩聚反应器C内形成垂直膜与平行膜的，在温度为282℃下反应1.5小时，出口粘度为0.67。 

如图2所示，将瓶片原料和乙二醇按摩尔比500-1200∶1混合，送入螺杆挤出机A，其螺杆温度分区控制在：第一区为278℃，第二区为280℃，第三区为282℃，第四区为284℃，第五区为284℃，第六区为282℃，物料被送到第一过滤单元B，经过滤被送到终缩聚反应器C的物料进口，物料液位控制在30％，在搅拌器的转速为2.5rpm的作用下，终缩聚反应器内形成垂直膜与平行膜，在温度为285℃下反应0.85小时，出口粘度为0.667。 

本实用新型的用于利用再生聚酯制造熔体的装置针对再生聚酯原料的特性以及市场的需求，在现有技术的基础之上，设计了终缩聚反应器，该终缩聚反应器可以直接加热、搅拌，并设计了独特的采用真空抽取杂质的系统，与现有装置相比，本实用新型的装置具有以下优点：第一，通过本实用新型的装置可以添加一些助剂直接参与反应，从而能够容易地控制聚酯的熔点、粘度等重要指标，并能够根据产品要求控制熔体的质量指标，改变了现有技术不能控制的缺点；第二，通过独特的真空抽除杂质系统，使熔体质量得到进一步提高；第三，设置了多套过滤单元，确保杂质能够过滤掉，保证了熔体的均匀性；第 四，由于提高了品质，因此制造的熔体除了可以运用于纺丝装置，还可以用于直接拉膜装置，增加了再生聚酯的用途。也就是说，本实用新型中利用再生聚酯制造熔体装置采用缩聚前过滤单元和缩聚反应后再次过滤过程，使得整个装置制造的熔体质量得到提高，具有流程简洁、各项质量技术指标较高、真空系统不易堵塞、适合生产高品质产品等优点，其有效提高了产品品质，降低了生产成本，并且制造的熔体可以用于纺丝、直接拉膜等。 

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，可以通过任何合适的方式进行任意组合，其同样落入本实用新型所公开的范围之内。另外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围由权利要求限定。 

Claims (6)

1.用于利用再生聚酯制造熔体的装置，包括螺杆挤出机(A)、第一过滤单元(B)、熔体输送泵(D)以及第二过滤单元(F)，其特征在于，设有终缩聚反应器(C)，所述螺杆挤出机(A)、第一过滤单元(B)、终缩聚反应器(C)、熔体输送泵(D)以及第二过滤单元(F)依次连接，并且所述终缩聚反应器(C)还连接于喷淋冷凝器(E)，该喷淋冷凝器(E)的液相出口(10)连接于液封槽(L)，该液封槽(L)经由乙二醇循环泵(I)连接于所述喷淋冷凝器(E)的喷淋液进口(12)，所述喷淋冷凝器(E)的气相出口(11)连接于气液分离器(G)，该气液分离器(G)连接于过滤器(H)，该过滤器(H)进而连接于真空机组(J)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述螺杆挤出机(A)还连接于干燥系统。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过滤器(H)为袋式过滤器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述终缩聚反应器(C)包括筒体(3)，该筒体(3)内设置有驱动轴(5)，该驱动轴(5)上安装搅拌盘片(6)，所述驱动轴(5)的一端延伸出所述筒体(3)与减速装置(7)连接以通过电机(8)驱动；所述筒体(3)上设置有物料入口(1)、物料出口(2)以及气体出口(4)，所述物料入口(1)连接于所述第一过滤单元(B)，所述物料出口(2)连接于所述熔体输送泵(D)，所述气体出口(4)连接于所述喷淋冷凝器(E)的气相入口(9)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述终缩聚反应器(C)的前、后端分别设置有粘度计。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷淋冷凝器(E)具有塔式结构。

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