CN219518832U - 一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于制备装置技术领域，具体涉及一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置。该装置包括预聚装置，预聚装置的出口d分别与缩聚装置入口a、裂解装置入口a相连通；所述裂解装置出口与精制装置入口连通，所述精制装置出口与开环聚合装置入口连通，所述开环聚合装置出口和缩聚装置出口同时与生产造粒装置入口连通，所述生产造粒装置出口与固相聚合装置入口连通；在预聚装置的出口d通道特别设有三通开关阀，分别与缩聚装置入口和裂解装置入口相连通。该装置兼具现有技术生产装置优点，能够得到不同产品质量梯度的PGA，可根据生产实际需求选择最优成本路线的生产方法，降低PGA的成本，能适应高中低不同的市场应用场景。

Description

一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置

技术领域

本实用新型属于制备装置技术领域，具体涉及一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置。

背景技术

对于可降解塑料，目前大多存在降解条件限制，且性能与传统塑料相比有明显差距。而PGA（聚乙醇酸）作为一种全生物降解材料，具有降解条件温和、降解速度快且无需特殊降解条件，在自然环境中可实现快速降解，降低塑料垃圾集中处理的难度，最终降解为二氧化碳和水。此外，PGA还能在海水中降解，具有优异的机械强度、阻隔性、耐热性以及生物相容性，在油气开采、农业生产、食品包装和医疗等领域也有很好的应用前景。

目前PGA的生产主要有两种方式，直接缩聚法和开环聚合法。现有技术中直接缩聚法的生产装置主要是包括聚合装置，通过该装置加入脱水剂对原料进行直接缩合；其不足之处在于反应后期，随着温度的升高，容易出现断链裂解，使得产品力学性能下降，所得PGA的聚合度较低，其生产的PGA产品质量相对较低，产品质量上限低，难以与开环聚合的产品形成全质量梯度的产品序列，且目前鲜见有此方法的生产装置；开环聚合法是目前国内外主流生产采用的方法，可生产平均分子量较高的PGA，其生产装置主要包括：脱水、预聚、缩聚、裂解、精馏、熔融结晶、开环聚合等多釜多塔装置，其不足之处在于：所需原料乙交酯制备过程复杂、成本高、生产流程长，基于此，较难实现大规模量产，其生产的PGA产品一般应用于对产品品质需求较高的场景中。

在实际应用中，不同的市场场景对PGA的产品质量要求不同。若采用开环聚合法生产装置生产质量需求相对较低的PAG产品，未免太过浪费能源及其耗材。所以目前市场需要一种能够同时生产高中低各种PGA产品质量的生产装置，覆盖PGA全质量序列。

因此，需要针对上述的背景，发明一种能够兼容两种PGA生产路线的模试生产装置，既提高了直接聚合的PGA产品质量，又兼容PGA的两种不同生产路线。

发明内容

基于此，本实用新型提供了一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置。该生产装置兼具直接缩聚法和开环聚合法的生产优势，能够得到不同产品质量梯度的PGA，厂家可根据产品质量需求，选择最优成本的制备方案，增加PGA的产品质量梯度范围，降低生产较低梯度质量的PGA产品时的成本，能适应高中低不同的市场场景；对于可降解塑料PGA的推广和应用具有重要意义。

本实用新型所提供的一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置，包括预聚装置，所述预聚装置的出口d分别与缩聚装置入口a、裂解装置入口a相连通，预聚装置出口c与换热器入口a相连通；所述裂解装置出口与精制装置入口连通，所述精制装置出口与开环聚合装置入口连通，所述开环聚合装置出口、缩聚装置出口均与生产造粒装置入口相连通；所述生产造粒装置出口与固相聚合装置入口连通；所述换热器出口b与真空装置入口相连通；换热器出口c与冷凝液储罐相连通。

作为本实用新型的改进，将预聚装置通向缩聚装置、裂解装置的出口d通道设置有开关阀，该开关阀是一个三通开关阀，分别与缩聚装置入口和裂解装置连通入口相连通。

其中，所述的预聚装置包括预热罐、预聚釜、溶剂回流罐；所述预热罐的入口a连通进料控制系统，所述预热罐的入口b与所述预聚釜的入口a相连通，所述溶剂回流罐的入口a、出口b分别与所述预聚釜的出口b、入口c相连通，形成回流模式，所述溶剂回流罐的出口c与换热器入口a连通。

所述的裂解装置包括裂解釜、粗品收集罐，所述的缩聚装置包括缩聚釜、增粘釜。

作为本实用新型的改进，该装置还包括高低温控制系统，该控制系统分别与所述预聚装置、缩聚装置和裂解装置的相连通；具体的，该控制系统分别与预聚斧、裂解釜、缩聚釜相连通；此外，所述的高低温控制系统是设置在所述预聚装置、缩聚装置和裂解装置的外侧，而不是将其设置在预聚装置、缩聚装置、裂解装置内部，如此一来，可以有效避免冷、热温相互影响，有效的降低了预聚反应、缩聚反应、裂解反应时对生产设备造成的损耗。

上述生产装置具备现有技术中直接缩聚法和开环聚合法两种生产路线的优点，可根据产品质量需求，选择最优成本的制备方法。

作为本实用新型的改进，具体的是将预聚装置中所述预聚釜的出口d通过三通开关阀分别与缩聚装置中的缩聚釜的入口a和裂解釜的入口a连通。

通过添加三通开关阀这一步改进之后，经过预聚釜后的物料从预聚釜的d出口出来后，可根据生产需求来操作三通开关阀，若是对于生产的产品质量要求不高，可打开三通开关阀通将物料通向缩聚装置中的缩聚釜入口a进行后续生产；若是对于生产的产品质量要求很高，可打开三通开关阀通将物料通向所述裂解装置中的裂解釜的入口a进行后续生产。

所述裂解釜的出口b与换热器入口相连通，所述裂解釜出口c与粗品收集罐入口连通，所述粗品收集罐出口与精制装置连通。

所述缩聚釜出口b与换热器入口a连通，所述缩聚釜出口c与增粘釜入口连通，所述增粘釜出口与双螺杆挤出机入口连通；所述双螺杆挤出机是生产造粒装置的一部分。

所述生产造粒装置包含双螺杆挤出机、造粒机、料仓，所述双螺杆挤出机入口分别与增粘釜出口和开环聚合装置出口连通，所述双螺杆挤出机出口与所述造粒机入口连通，所述造粒机出口与所述料仓入口连通，所述料仓出口与所述固相聚合装置入口连通。

所述的真空装置包括包含旋风分离罐、缓冲罐、真空泵，所述旋风分离罐入口与换热器的出口b连通，所述旋风分离罐的出口与所述缓冲罐入口连通，所述缓冲罐的出口与真空泵入口连通。

本实用新型中所涉及到的电机、及其它未经描述的阀门等装置是本领域技术人员所公知的，在此不进行一一赘述。

在本实用新型装置下可以进行3种生产路线：

1.预聚装置-裂解装置-精制装置-开环聚合装置-生产造粒装置-固相聚合装置；实现高分子量PGA类型生产；

2. 预聚装置-缩聚装置 -生产造粒装置-固相聚合装置；实现中低分子量PGA类型生产；

3.路线1、2同时进行，通过双螺杆挤出机实现高分子量PGA对中低分子量PGA的自增强生产，实现自增强PGA类型产品的生产；

据此，可以生产出不同质量梯度的PGA产品。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型通过对PGA不同制备路线的分析，寻找并筛选其共同点与不同点：进料控制系统、高低温控制系统、预聚装置、生产造粒装置、固相聚合装置、真空控制装置为两种PGA生产路线的共有设备；进一步创新提出在预聚装置与缩聚装置、裂解装置通道间安装一个三通开关阀；

克服了现有装置中不同生产路线采用单独生产装置造成的投资大、能源及人力、物力浪费的弊端；

2.本实用新型是一种兼容两种生产路线的模试生产装置，（1）能够得到不同产品质量梯度的PGA，极大地满足了不同的生产需求；（2）可以根据PGA产品质量的实际需求，选择最优成本路线的生产方法，降低PGA的成本，适应高中低不同的市场场景，对于可降解塑料PGA的推广和应用具有重要意义；

3. 本实用新型还可以通过双螺杆挤出机实现高分子量PGA对中低分子量PGA的自增强生产，实现乙交酯、中低分子量PGA、高分子量PGA、自增强PGA四种类型产品的生产。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图。

图中：预热罐11、预聚釜12、溶剂回流罐13、缩聚釜21、增粘釜22、裂解釜31、粗品收集罐32、精制装置33、开环聚合装置34、双螺杆挤出机41、造粒机42、料仓43、固相聚合装置44、换热器51、冷凝液储罐52、旋风分离罐53、缓冲罐54、真空泵55、三通开关阀6。

具体实施方式

本实用新型提供的一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置，包括预聚装置，所述预聚装置的出口d分别与缩聚装置入口a、裂解装置入口a相连通，预聚装置出口c与换热器51入口a相连通；所述裂解装置出口与精制装置33入口连通，所述精制装置33出口与开环聚合装置34入口连通，所述开环聚合装置34出口、缩聚装置出口均与生产造粒装置入口相连通；所述生产造粒装置出口与固相聚合装置44入口连通；所述换热器51出口b与真空装置入口相连通，换热器51出口c与冷凝液储罐52相连通。

所述预聚装置的通向缩聚装置、裂解装置的出口d通道设置有一个三通开关阀6，分别与缩聚装置入口和裂解装置入口相连通。

所述预聚装置包括预热罐11、预聚釜12、溶剂回流罐13；预热罐11的入口a连通进料控制系统；预热罐11的入口b与所述预聚釜的入口a相连通，溶剂回流罐13的入口a、出口b分别与所述预聚釜12的出口b、入口c相连通，形成回流模式。

所述的裂解装置包括裂解釜31、粗品收集罐32；缩聚装置包括缩聚釜21、增粘釜22；所述溶剂回流罐13的出口c与换热器51入口连通；预聚釜12的出口d通过三通开关阀6分别与所述缩聚釜21的入口a和裂解釜31的入口a通过连通。

实用新型装置还包括高低温控制系统，该控制系统分别与所述预聚装置、缩聚装置和裂解装置相连通。

所述裂解釜31的出口b与换热器51入口相连通，所述裂解釜31出口c与粗品收集罐32入口连通，所述粗品收集罐32出口与精制装置33连通。

所述缩聚釜21出口b与换热器51入口连通，所述缩聚釜21出口c与增粘釜22入口连通，所述增粘釜22出口与双螺杆挤出机41入口连通；所述双螺杆挤出机41是生产造粒装置的一部分。

所述生产造粒装置包含双螺杆挤出机41、造粒机42、料仓43，所述双螺杆挤出机41入口分别与增粘釜22出口和开环聚合装置34出口连通，所述双螺杆挤出机41出口与所述造粒机42入口连通，所述造粒机42出口与所述料仓43入口连通，所述料仓43出口与所述固相聚合装置44入口连通。

所述的真空装置包括包含旋风分离罐53、缓冲罐54、真空泵55，所述旋风分离罐53入口与换热器51的出口b连通，所述旋风分离罐53的出口与所述缓冲罐54入口连通，所述缓冲罐54出口与真空泵55入口连通。

上述实用新型装置在生产过程中可以分为以下三种运作方式：

1.生产中低分子量PGA

在进料控制系统的辅助下，物料从预热罐11中进入到预聚釜12中进入预聚釜12中，再从预聚釜12出口d中出来，通过三通开关阀6运转通向缩聚釜21中，再进入到增粘釜22中，再依次进入到生产造粒装置、固相聚合装置44，获得产品。

2.生产高分子量PGA

在进料控制系统的辅助下，物料从预热罐11中进入到预聚釜12中进入预聚釜12中，再从预聚釜12出口d中出来，通过三通开关阀6运转通向裂解装置中，再依次通向精制装置33、开环聚合装置34、生产造粒装置、固相聚合装置44中，获得产品。

3.生产自增强PGA

实现高分子量PGA对中低分子量PGA的自增强生产，上述两种路线中物料分别从缩聚装置和开环聚合装置34出来后，进入到生产造粒装置中，再经过固相聚合装置44，获得产品。

Claims (9)

1.一种生产路线兼容的可降解材料模试生产装置，包括预聚装置，所述预聚装置的出口d分别与缩聚装置入口a、裂解装置入口a相连通，预聚装置出口c与换热器（51）入口a相连通；所述裂解装置出口与精制装置（33）入口连通，所述精制装置（33）出口与开环聚合装置（34）入口连通，所述开环聚合装置（34）出口、缩聚装置出口均与生产造粒装置入口相连通；所述生产造粒装置出口与固相聚合装置（44）入口连通；所述换热器（51）出口b与真空装置入口相连通；其特征在于，所述预聚装置的通向缩聚装置、裂解装置的出口d通道设置有开关阀（6），该开关阀（6）是一个三通开关阀，分别与缩聚装置入口和裂解装置入口相连通。

2.如权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述的预聚装置包括预热罐（11）、预聚釜（12）、溶剂回流罐（13）；所述预热罐（11）的入口a连通进料控制系统，所述预热罐（11）的入口b与所述预聚釜的入口a相连通，所述溶剂回流罐（13）的入口a、出口b分别与所述预聚釜（12）的出口b、入口c相连通，形成回流模式。

3.如权利要求2所述的生产装置，其特征在于，所述的裂解装置包括裂解釜（31）、粗品收集罐（32），所述的缩聚装置包括缩聚釜（21）、增粘釜（22）；所述溶剂回流罐（13）的出口c与换热器（51）入口连通；所述预聚釜（12）的出口d通过三通开关阀（6）分别与所述缩聚釜（21）的入口a和裂解釜（31）的入口a通过连通。

4.如权利要求1所述的生产装置，其特征在于，换热器（51）出口c与冷凝液储罐（52）相连通。

5.如权利要求1所述的生产装置，其特征在于，该装置还包括高低温控制系统，该控制系统分别与所述预聚装置、缩聚装置和裂解装置相连通。

6.如权利要求3所述的生产装置，其特征在于，所述裂解釜（31）的出口b与换热器（51）入口相连通，所述裂解釜（31）出口c与粗品收集罐（32）入口连通，所述粗品收集罐（32）出口与精制装置（33）连通。

7.如权利要求3所述的生产装置，其特征在于，所述缩聚釜（21）出口b与换热器（51）入口连通，所述缩聚釜（21）出口c与增粘釜（22）入口连通，所述增粘釜（22）出口与双螺杆挤出机（41）入口连通。

8.如权利要求7所述的生产装置，其特征在于，所述生产造粒装置包含双螺杆挤出机（41）、造粒机（42）、料仓（43），所述双螺杆挤出机（41）入口分别与增粘釜（22）出口和开环聚合装置（34）出口连通，所述双螺杆挤出机（41）出口与所述造粒机（42）入口连通，所述造粒机（42）出口与所述料仓（43）入口连通，所述料仓（43）出口与所述固相聚合装置（44）入口连通。

9.如权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述的真空装置包括包含旋风分离罐（53）、缓冲罐（54）、真空泵（55），所述旋风分离罐（53）入口与换热器（51）的出口b连通，所述旋风分离罐（53）的出口与所述缓冲罐（54）入口连通，所述缓冲罐（54）的出口与真空泵（55）入口连通。