RU2446944C2

RU2446944C2 - Method and apparatus for crystallisation of polymer particles

Info

Publication number: RU2446944C2
Application number: RU2009145907/05A
Authority: RU
Inventors: Джеймс Ф. МакГИ (US); Джеймс Ф. МакГИ
Original assignee: Юоп Ллк
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2012-04-10
Also published as: RU2009145907A

Abstract

FIELD: manufacturing process.

SUBSTANCE: invention relates to apparatus for solid crystallised polymer particles. The apparatus includes a moulding device for obtaining molten polymer in a quench chamber with an inlet for cooling liquid for quench of the said molten polymer in the cooling liquid for obtaining solid polymer. Also, the apparatus comprises a device for removal the cooling liquid that is in communication through the fluid with a quench chamber, to remove a significant amount of cooling liquid from the solid polymer. The apparatus comprises a channel for transportation of solid polymer from the device of removal of the cooling liquid in a heated liquid into the riser with upward floorage. At that, the riser with upward floorage is designed to lift solid polymer and a heating fluid up of the system of solid-state polymerisation reactor.

EFFECT: reduced heat loss in implementation of the process of simultaneous forming and crystallisation of the polymer particles in liquid.

2 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к формованию и кристаллизации низкомолекулярных полимерных частиц. Говоря более конкретно, данное изобретение относится к способу и аппарату для экструдирования, резки и кристаллизации полимерных частиц в жидкой среде.The present invention relates to the molding and crystallization of low molecular weight polymer particles. More specifically, this invention relates to a method and apparatus for extruding, cutting and crystallizing polymer particles in a liquid medium.

Уровень техникиState of the art

Из полимерных смол формуют широкий ассортимент подходящих для использования продуктов. Подходящие для использования полимерные смолы включают ароматические сложные полиэфиры, примерами которых являются полиэтилентерефталат (ПЭТФ), политриметилентерефталат (ПТТФ), полибутилентерефталат (ПБТФ), политриметиленнафталат (ПТН), полициклогексилтерефталат (ПЦТФ) и полиэтиленнафталат (ПЭН). Смолы сложных полиэфиров, в частности, ПЭТФ, сополимеры терефталевой кислоты и более низких относительных количеств изофталевой кислоты и ПБТФ, используют при изготовлении контейнеров для напитков, пленок, волокон, упаковок и шинного корда.A wide range of products suitable for use are formed from polymer resins. Suitable polymer resins include aromatic polyesters, examples of which are polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate (PTTF), polybutylene terephthalate (PBTF), polytrimethylene naphthalate (PTN), polycyclohexyl terephthalate (PCTF) and polyethylene. Polyester resins, in particular PET, copolymers of terephthalic acid and lower relative amounts of isophthalic acid and PBTF, are used in the manufacture of beverage containers, films, fibers, packaging and tire cord.

Сложный полиэфир получают по способу полимеризации в фазе расплава (ПФР), имеющей относительно низкую молекулярную массу, непригодную для коммерческого использования. Молекулярная масса продукта способа ПФР должна быть модифицирована. Следовательно, продукт способа ПФР формуют в виде частиц и подвергают твердофазной поликонденсации (ТФП) для увеличения его молекулярной массы, выдерживая твердые полимерные частицы при температурах в диапазоне от температуры стеклования до температуры плавления при одновременном удалении продуктов реакции в ходе продувки инертным газом или под вакуумом.The polyester is prepared by a melt phase polymerization (PFR) process having a relatively low molecular weight unsuitable for commercial use. The molecular weight of the product of the method of PFR must be modified. Therefore, the product of the PFR method is formed in the form of particles and subjected to solid-phase polycondensation (TFP) to increase its molecular weight, keeping solid polymer particles at temperatures ranging from the glass transition temperature to the melting temperature while removing reaction products during inert gas purging or under vacuum.

Расплавленный сложный полиэфир способа ПФР обычно экструдируют под давлением и разрезают на мелкие частицы. В документе US 4,436,782 описывают машину для формования расплавленных гранул ПЭТФ и резкого охлаждения гранул в воде. В документе GB 1,143,182 описывают устройство для резки полимера на поверхности экструзионной головки, где поверхность экструзионной головки погружают в воду для немедленного резкого охлаждения гранул после формования. В документе WO 00/23497 А1 описывают экструдирование расплавленного полимера в виде прядей, резкое охлаждение прядей в охлаждающей жидкости и резку прядей на полимерные частицы.The molten polyester of the FIU process is typically extruded under pressure and cut into small particles. US Pat. No. 4,436,782 describes a machine for molding molten PET granules and quenching granules in water. GB 1,143,182 describes a device for cutting a polymer on the surface of an extrusion die, where the surface of the extrusion die is immersed in water to immediately abruptly cool the granules after molding. WO 00/23497 A1 describes the extrusion of molten polymer in the form of strands, the sharp cooling of strands in a coolant, and the cutting of strands into polymer particles.

В соответствии с документом US 4,064,112 тенденция частиц к агломерированию из-за клейкости во время проведения твердофазной поликонденсации (ТФП) может быть уменьшена и даже устранена в случае предшествования твердофазной полимеризации стадии кристаллизации, которая включает тепловую обработку. В способе, описанном в документе US 5,540,868, формуют частицы низкомолекулярного сложного полиэфира, характеризующиеся степенью кристалличности, большей, чем 15%, подходящей для использования в качестве исходного сырья для способа ТФП. В документе US 5,290,913 описывают кристаллизацию частиц ПЭТФ в перемешиваемой жидкой ванне и нагревание до температуры кристаллизации. В документах US 5,532,335 и WO 00/23497 A1 описывают кристаллизацию сложных полиэфиров в жидкости при более чем 100°С. В способах, описанных в документах US 6,740,733 В2, US 6,297,315 В1 и US 6,461,575 B1, отделяют относительно холодную воду, использующуюся при гранулировании, от гранул ПТФТ и кристаллизуют гранулы в относительно теплой воде при не более чем 100°С. В документе WO 00/23497 A1 описывают охлаждение ПЭТФ во время или после получения, а после этого кристаллизацию гранул ПЭТФ при более чем 100°С.In accordance with US Pat. No. 4,064,112, the tendency of particles to agglomerate due to stickiness during the solid phase polycondensation (TFP) can be reduced and even eliminated if solid phase polymerization is preceded by a crystallization step that involves heat treatment. In the method described in US Pat. No. 5,540,868, low molecular weight polyester particles are formed having a degree of crystallinity greater than 15% suitable for use as feedstock for the TFP process. US 5,290,913 describes the crystallization of PET particles in a stirred liquid bath and heating to a crystallization temperature. In the documents US 5,532,335 and WO 00/23497 A1 describe the crystallization of polyesters in a liquid at more than 100 ° C. In the methods described in documents US 6,740,733 B2, US 6,297,315 B1 and US 6,461,575 B1, the relatively cold water used in the granulation is separated from the PTFT granules and the granules crystallize in relatively warm water at not more than 100 ° C. WO 00/23497 A1 describes cooling of PET during or after preparation, and then crystallization of PET granules at more than 100 ° C.

Способ в документе WO 2004/033174 A1 включает гранулирование полимера в жидкой ванне или непосредственное введение гранулята в жидкую ванну при температуре, большей, чем 100°С. После кристаллизации смесь гранулят-жидкость охлаждают до приблизительно 60°С, перемешивают с жидким хладагентом и подвергают воздействию сбрасывания давления, после чего гранулят от жидкости отделяют.The method in WO 2004/033174 A1 involves granulating a polymer in a liquid bath or directly introducing the granulate into a liquid bath at a temperature greater than 100 ° C. After crystallization, the granulate-liquid mixture is cooled to approximately 60 ° C, mixed with liquid refrigerant and subjected to pressure relief, after which the granulate is separated from the liquid.

Как продемонстрировано в документе US 6,749,821, в типичном способе ТФП полимерные частицы подают в систему реактора ТФП через бункер загрузки в нагретый предварительный кристаллизатор с псевдоожиженным слоем, работающий для достижения определенной степени кристалличности. После этого полимерные частицы подают в первый кристаллизатор, а затем необязательно во второй кристаллизатор. Кристаллизаторы нагревают полимерные частицы при механическом перемешивании, доводя их до желательной температуры реакции и степени кристалличности, подходящей для использования в последующем реакторе ТФП. Сложные полиэфиры претерпевают выделение теплоты кристаллизации, если не будут закристаллизованы в достаточной степени. Продолжение процесса кристаллизации в реакторе ТФП приводит к возникновению проблем с тепловыделением и агломерированием или слипанием частиц, что приводит к неравномерному распределению газов и прерыванию течения твердых частиц. Впускное отверстие высокого реактора ТФП располагается высоко над землей, так что для введения в способ ТФП частицы до впускного отверстия необходимо будет поднимать. В промышленной практике обычно этого добиваются при использовании медленно движущегося пневматического транспортирования.As shown in US Pat. No. 6,749,821, in a typical TPP process, polymer particles are fed into the TPP reactor system through a feed hopper into a heated pre-crystallized fluidized bed precursor operating to achieve a certain degree of crystallinity. After that, the polymer particles are fed into the first crystallizer, and then optionally into the second crystallizer. The crystallizers heat the polymer particles with mechanical stirring, bringing them to the desired reaction temperature and crystallinity, suitable for use in the subsequent TFP reactor. Polyesters undergo crystallization if they are not crystallized sufficiently. Continuation of the crystallization process in the TFE reactor leads to problems with heat release and agglomeration or adhesion of particles, which leads to an uneven distribution of gases and interruption of the flow of solid particles. The inlet of the high DFT reactor is high above the ground, so that particles must be raised up to the inlet for introducing into the DFT method. In industrial practice, this is usually achieved by using slowly moving pneumatic conveying.

Температуру плавления T_m полимера предпочтительно определяют как максимум эндотермы плавления при первом нагревании согласно измерению по методу дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Температура стеклования (T_g) представляет собой точку перегиба связанного со стеклованием ступенчатого перехода на кривой ДСК для нагревания при 10°С/мин. Средней объемной температурой полимерной частицы являются средняя температура массы частицы или средняя температура в каждом месте частицы. Термин «измеренная или фактическая температура максимальной скорости кристаллизации (T_c)» представляет собой экспериментально устанавливаемое определение, известное на современном уровне техники. Определение значений T_g и T_m описывают в документе ASTM D-3419-99 «Standard Test Method for Transition Temperatures of Polymers by Differential Scanning Calorimetry».The melting temperature T _{m of the} polymer is preferably defined as the maximum of the melting endotherm upon first heating as measured by differential scanning calorimetry (DSC). The glass transition temperature (T _g ) is the inflection point of the step transition associated with glass transition on the DSC curve for heating at 10 ° C / min. The average volumetric temperature of the polymer particle is the average temperature of the mass of the particle or the average temperature at each location of the particle. The term “measured or actual temperature of maximum crystallization rate (T _c )” is an experimentally established definition known in the art. The determination of the T _g and T _m values is described in ASTM D-3419-99, “Standard Test Method for Transition Temperatures of Polymers by Differential Scanning Calorimetry”.

Температура максимальной скорости кристаллизации (T_c) может быть экспериментально определена несколькими методами. Один такой метод заключается в наблюдении первоначальной скорости роста сферолитных структур на тонком слое аморфного расплава по методу микроскопии в поляризованном свете, проведении на фотографии измерений и вычерчивании графической зависимости скорости от приложенной температуры. Данный и другие методы описываются в работе J.M.Schultz, «Polymer Crystallization: The Development of Crystalline Order in Thermoplastic Polymers», 2001 Oxford U. Press 127-139.The temperature of the maximum crystallization rate (T _c ) can be experimentally determined by several methods. One such method consists in observing the initial growth rate of spherulitic structures on a thin layer of amorphous melt by the method of microscopy in polarized light, taking measurements on a photograph and plotting a graphical dependence of the velocity on the applied temperature. This and other methods are described in JMSchultz, “Polymer Crystallization: The Development of Crystalline Order in Thermoplastic Polymers,” 2001 Oxford U. Press 127-139.

Значения Т_с могут быть найдены в литературе для широкого ассортимента полимеров. В соответствии с документом US 5,540,868 значение Т_с также можно оценить, рассчитав среднее арифметическое для температур стеклования и плавления при использовании формулы (1):T _c values can be found in the literature for a wide range of polymers. In accordance with the document US 5,540,868, the value of T _with can also be estimated by calculating the arithmetic mean for the glass transition and melting temperatures using the formula (1):

Для целей данного изобретения данное значение T_c представляет собой разумное приближение для истинной температуры максимальной скорости кристаллизации. В документе US 6,451,966 В1 приводят приблизительные значения T_g и T_m для некоторых подходящих для использования сложных полиэфиров, к которым в приведенной далее таблице добавлены расчетные значения T_c.For the purposes of this invention, this T _c value is a reasonable approximation for the true temperature of the maximum crystallization rate. US Pat. No. 6,451,966 B1 gives approximate T _g and T _m values for some suitable polyesters, to which the calculated T _c values are added in the table below.

T_g, °CT _g , ° C T_m, °СT _m , ° C Расчетное значение T_c, °СEstimated value of T _c , ° C ПЭТФPET 7070 260260 165165 ПЭНPEN 120120 270270 195195 ПБНPBN 8282 242242 162162 ПТТФPTTF 3535 227227 131131

Значения T_g, T_c и T_m в некоторой степени могут варьироваться, например, в зависимости от морфологии, термической предыстории, молекулярной массы, уровня влагосодержания и первоначальной степени кристалличности полимера. Например, ПЭТФ, характеризующийся низкой степенью полимеризации в диапазоне от 10 до 20, обычно демонстрирует значения T_m 250°С, T_g 60°С и T_c 155°С. В документе US 5,744,578 описывают кристаллизацию ПЭН в жидкости при температуре в диапазоне от температуры, на 20°С большей, чем температура стеклования (T_g), до температуры, на 10°С меньшей, чем температура плавления (T_m).The values of T _g , T _c and T _m can vary to some extent, for example, depending on morphology, thermal background, molecular weight, moisture content and initial crystallinity of the polymer. For example, PET, characterized by a low degree of polymerization in the range of 10 to 20, typically exhibits T _{m of} 250 ° C, T _{g of} 60 ° C and T _{c of} 155 ° C. No. 5,744,578 describes the crystallization of PEN in a liquid at a temperature ranging from a temperature 20 ° C higher than the glass transition temperature (T _g ) to a temperature 10 ° C lower than the melting temperature (T _m ).

Цель настоящего изобретения заключается в резком охлаждении свежеполученных расплавленных полимерных частиц в охлаждающей жидкости для отверждения внешней области полимерных частиц при одновременном все еще сохранении средней объемной температуры полимерных частиц в пределах диапазона, в котором они кристаллизуются с разумной скоростью.The purpose of the present invention is to quench the freshly obtained molten polymer particles in a coolant to solidify the outer region of the polymer particles while still maintaining the average volumetric temperature of the polymer particles within the range in which they crystallize at a reasonable rate.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в замещении вышеупомянутой охлаждающей жидкости, содержащей твердые полимерные частицы, обогревающей жидкостью, которая имеет температуру, равную или большую вышеупомянутой средней объемной температуры полимера.Another objective of the present invention is to replace the aforementioned cooling liquid containing solid polymer particles with a heating liquid that has a temperature equal to or greater than the aforementioned average bulk temperature of the polymer.

Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в транспортировании снизу вверх твердых полимерных частиц в жидкости в систему реактора ТФП.An additional objective of the present invention is to transport from bottom to top solid polymer particles in a liquid to the TFP reactor system.

Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в кристаллизации твердых полимеров в жидкости при одновременном транспортировании полимера в жидкости в систему реактора ТФП.An additional objective of the present invention is the crystallization of solid polymers in a liquid while transporting the polymer in a liquid to the TFP reactor system.

Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение представляет собой способ и аппарат для предотвращения потерь тепла при одновременном формовании и кристаллизации полимерных частиц в жидкости. Как обнаружили заявители, в результате регулирования температуры охлаждающей жидкости и продолжительности охлаждения в подходящем для использования аппарате средняя объемная температура полимерных частиц может быть уменьшена в степени, достаточной для эффективного формования твердых гранул в операции экструдирования и резки, но при сохранении средней объемной температуры частиц в пределах температурного диапазона, в котором протекает быстрая кристаллизация.The present invention is a method and apparatus for preventing heat loss while molding and crystallizing polymer particles in a liquid. According to the applicants, by controlling the temperature of the coolant and the duration of cooling in a suitable apparatus, the average volumetric temperature of the polymer particles can be reduced to a degree sufficient to efficiently form solid granules in an extrusion and cutting operation, but while maintaining the average volumetric temperature of the particles within temperature range in which fast crystallization occurs.

После замещения охлаждающей жидкости обогревающей жидкостью температура полимера попадает в пределы данного диапазона кристаллизации, и экзотермическая природа данной кристаллизации дополнительно нагревает частицы до более высокой температуры, что ускоряет скорость кристаллизации.After the cooling liquid is replaced by a heating liquid, the polymer temperature falls within a given crystallization range, and the exothermic nature of this crystallization additionally heats the particles to a higher temperature, which speeds up the crystallization rate.

В одном варианте реализации температура обогревающей жидкости никогда не опускается ниже средней объемной температуры полимера, так что обогревающая жидкость никогда не охлаждает полимер. Данное изобретение позволяет добиться меньшего непроизводительного расходования тепловой энергии горячего расплава вследствие его полного охлаждения, а после этого его нагревания вплоть до температуры кристаллизации. Кроме того, в одном варианте реализации основная часть кристаллизации протекает в обогревающей текучей среде, использующейся для транспортирования гранул в способ ТФП, что уменьшает необходимое технологическое время. Кроме того, исключается потребность в пневматическом транспортировании в способ ТФП горячей крошки пластика, что устраняет риск агломерирования вследствие трения и пыления горячей крошки.In one embodiment, the temperature of the heating fluid never drops below the average volumetric temperature of the polymer, so that the heating fluid never cools the polymer. This invention allows to achieve less unproductive expenditure of thermal energy of the hot melt due to its complete cooling, and then heating it up to the crystallization temperature. In addition, in one embodiment, the bulk of the crystallization takes place in a heating fluid used to transport the granules to the TFP process, which reduces the required process time. In addition, the need for pneumatic transportation of hot crumb of plastic to the TPP method is eliminated, which eliminates the risk of agglomeration due to friction and dusting of hot crumb.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фигура представляет собой схематическое изображение настоящего изобретения.The figure is a schematic representation of the present invention.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение может быть использовано для формования частиц из расплавленного полимера, если полимер необходимо будет охлаждать после его формования с приданием желательной формы. Полимером настоящего изобретения предпочтительно является кристаллизуемый термопластичный полимер. В особенности подходящим для использования в настоящем изобретении является сложный полиэфир, а предпочтительным является полимерный ПЭТФ. Подходящими для использования также являются сополимеры ПЭТФ и сложных полиэфиров.The present invention can be used to form particles from a molten polymer, if the polymer will need to be cooled after it is molded into the desired shape. The polymer of the present invention is preferably a crystallizable thermoplastic polymer. A polyester is particularly suitable for use in the present invention, and polymeric PET is preferred. Suitable copolymers are also copolymers of PET and polyesters.

Описание настоящего изобретения будет сделано в связи с фигурой. Настоящее изобретение включает систему формования частиц и резкого охлаждения 2, обслуживаемую охлаждающей жидкостью, секцию кристаллизации 4, обслуживаемую обогревающей жидкостью, и систему реактора ТФП 6. Система формования частиц и резкого охлаждения 2 включает формовочное устройство 10, которое принимает полимерную смолу из линии 12. Либо смола в линии 12 уже является расплавленной, либо формовочное устройство 10 нагревает ее до температуры, большей, чем температура плавления, переводя полимер в расплавленное состояние. Для формования из расплавленного полимера частиц может быть использован любой из нескольких способов. Однако, важно, чтобы полимерные частицы в жидкости резкого охлаждения проводили бы относительно небольшое время, и чтобы время между формованием частиц и их поступлением в обогревающую жидкость было бы сведено к минимуму. Однако, для сведения к минимуму охлаждения перед нагреванием предпочтительным является устройство для резки полимера на поверхности экструзионной головки из документа GB 1,143,182. В одном варианте реализации расплавленную полимерную смолу подают в работающую под давлением камеру 14 и экструдируют через фильерную пластину 16, поверхность которой обегает вращающееся устройство для резки. Экструдированный полимер подают в охлаждающую камеру 18 через отверстия фильеры и разрезают на полимерные частицы при одновременном резком охлаждении в подаваемой под давлением охлаждающей жидкости, подаваемой через впускное отверстие в камеру 18 по линии 20. Охлаждающая жидкость отверждает внешнюю область полимерных частиц при одновременном предпочтительном сохранении внутренней области расплавленной. Полимерные частицы в охлаждающей жидкости будут транспортировать из охлаждающей камеры 18 предпочтительно непосредственно на улавливающее сито 22. В улавливающем сите 22 наклонное сито 24 имеет размер перфораций, обеспечивающий прохождение полимерных частиц максимального размера и отвод частиц с размером, большим, чем максимальный, в линию 26 для повторного плавления. Хотя это и не показано, но линия 26 может подавать отведенные полимерные частицы в шлюзовой бункер с установленными последовательно запорными клапанами для недопущения потери давления системы. Смесь охлаждающей жидкости и полимерных частиц, которая проходит через наклонное сито 24, предпочтительно поступает непосредственно в устройство удаления охлаждающей жидкости 28. Устройство удаления охлаждающей жидкости 28 может включать сито с коленообразными профильными стержнями, обезвоживающий конус, центрифугу или гидроциклон, которые быстро удаляют полимерные частицы из существенного количества охлаждающей жидкости. В одном варианте реализации устройство удаления охлаждающей жидкости 28 представляет собой центрифугу с коническими перегородками в роторе, изготовленную в компании Alfa-Laval АВ. Альтернативную центрифугу изготавливают в компании Dorr-Oliver Eimco, Ltd. Центрифуга устройства удаления охлаждающей жидкости 28 вращается с высокой скоростью, разделяя охлаждающую жидкость, удаляемую через ее верх по линии 30, и полимерные твердые частицы, удаляемые по линии 32. Более высокая эффективность разделения в устройстве удаления охлаждающей жидкости 28 в результате будет приводить к более высокому уровню сохранения тепла в полимерных частицах. Центрифуги могут достигать 90%-ной эффективности отделения жидкости от твердых частиц, в то время как статические устройства могут быть эффективными только на 60%. Охлаждающая жидкость, остающаяся с твердыми полимерными частицами, используется для облегчения вытекания частиц из центрифуги в линию 32. Назначение охлаждающей жидкости в линии 20 будет заключаться в облегчении формования из полимера частиц, что потребует наличия пониженной температуры для отверждения внешней области частиц при одновременном не уменьшении средней объемной температуры полимера ниже минимальной температуры кристаллизации (T_cmin) для полимера. T_cmin для полимера представляет собой температуру, при которой скорость роста сферолитов является меньшей, чем 10% от максимальной скорости роста для полимера. Скорость роста сферолитов может быть измерена через рост диаметра в микронах за секунду в результате непосредственного визуального наблюдения кристаллизующегося полимерного образца в поляризованном свете при использовании микроскопа с нагревательным столиком, как это известно на современном уровне техники. При проведенном таким образом определении значение T_cmin для ПЭТФ составляет 120°С, что на 45°С меньше, чем значение T_c. В контексте настоящего изобретения значение T_cmin в 120°С в общем случае может быть использовано для всех сложных полиэфиров. Таким образом, комбинация температуры охлаждающей жидкости и времени пребывания полимерных частиц в охлаждающей жидкости в промежутке от охлаждающей камеры 18 до устройства удаления охлаждающей жидкости 28 должна действовать таким образом, чтобы средняя объемная температура полимера не опускалась бы ниже значения T_cmin. Температура расплавленного полимера перед резким охлаждением будет большей, чем 260°С, а предпочтительно равной, по меньшей мере, 270°С. Температура охлаждающей жидкости обычно будет не большей, чем 100°С, для ПЭТФ. Однако, при подходящим образом повышенных давлениях могут быть использованы и более высокие температуры при недопущении вскипания жидкости. Охлаждающая жидкость может быть выбрана из любого совместимого материала, предпочтительно того, который обладает совместимостью со смолой сложного полиэфира и вызывает минимальное разложение. Охлаждающая жидкость предпочтительно представляет собой воду и может включать добавки, такие как этиленгликоль, для увеличения температуры кипения. Однако, для целей, таких как содействие кристаллизации, могут быть добавлены и другие жидкости, такие как этиленгликоль или родственные гликоли. Зависимость между температурой полимера и степенью охлаждения, которому его подвергают под действием охлаждающей жидкости, продемонстрирована в формуле (2):A description of the present invention will be made in connection with the figure. The present invention includes a particle molding and quenching system 2 serviced by a cooling fluid, a crystallization section 4 serviced by a heating fluid, and a TPP reactor system 6. The particle shaping and quenching system 2 includes a molding apparatus 10 that receives a polymer resin from line 12. Either the resin in line 12 is already molten, or the molding device 10 heats it to a temperature greater than the melting temperature, placing the polymer in a molten state. For molding from the molten polymer particles, any of several methods can be used. However, it is important that the polymer particles in the quench liquid spend a relatively short time, and that the time between the formation of the particles and their entry into the heating fluid is minimized. However, in order to minimize cooling before heating, a device for cutting the polymer on the surface of the extrusion die from GB 1,143,182 is preferred. In one embodiment, the molten polymer resin is fed into a pressure chamber 14 and extruded through a die plate 16, the surface of which is surrounded by a rotary cutting device. The extruded polymer is fed into the cooling chamber 18 through the openings of the die and cut into polymer particles while cooling rapidly in a pressurized cooling liquid supplied through the inlet to the chamber 18 through line 20. The cooling liquid solidifies the outer region of the polymer particles while preserving the inner region molten. The polymer particles in the coolant will be transported from the cooling chamber 18, preferably directly to the capture sieve 22. In the capture sieve 22, the inclined sieve 24 has a perforation size that allows the passage of polymer particles to a maximum size and the removal of particles larger than the maximum into line 26 for re-melting. Although not shown, line 26 may feed discharged polymer particles into the airlock with sequentially mounted shutoff valves to prevent loss of system pressure. The mixture of coolant and polymer particles that passes through an inclined screen 24 preferably enters directly into the coolant removal device 28. The coolant removal device 28 may include a sieve with knee-shaped profile rods, a dewatering cone, a centrifuge or a hydrocyclone that quickly remove polymer particles from a significant amount of coolant. In one embodiment, the coolant removal device 28 is a centrifuge with conical baffles in the rotor manufactured by Alfa-Laval AB. An alternative centrifuge is manufactured by Dorr-Oliver Eimco, Ltd. The centrifuge of the coolant remover 28 rotates at a high speed, separating the coolant removed through its top through line 30 and the polymer solids removed through line 32. A higher separation efficiency in the coolant remover 28 will result in a higher the level of heat conservation in polymer particles. Centrifuges can achieve 90% efficiency in separating liquids from solids, while static devices can only be 60% efficient. Coolant remaining with solid polymer particles is used to facilitate the flow of particles from the centrifuge to line 32. The purpose of the coolant in line 20 will be to facilitate the formation of particles from the polymer, which will require a lower temperature to cure the outer region of the particles while not reducing the average the volumetric temperature of the polymer is below the minimum crystallization temperature (T _cmin ) for the polymer. T _cmin for the polymer is the temperature at which the spherulite growth rate is less than 10% of the maximum growth rate for the polymer. The growth rate of spherulites can be measured through an increase in diameter in microns per second as a result of direct visual observation of a crystallizing polymer sample in polarized light using a microscope with a heating table, as is known in the art. With this determination, the value of T _cmin for PET is 120 ° C, which is 45 ° C less than the value of T _c . In the context of the present invention, a T _cmin value of 120 ° C. can generally be used for all polyesters. Thus, the combination of the temperature of the coolant and the residence time of the polymer particles in the coolant in the interval from the coolant chamber 18 to the coolant removal device 28 should act so that the average volumetric temperature of the polymer does not fall below the value of T _cmin . The temperature of the molten polymer before quenching will be greater than 260 ° C, and preferably equal to at least 270 ° C. The temperature of the coolant will usually not be greater than 100 ° C for PET. However, at suitably elevated pressures, higher temperatures can also be used to prevent liquid boiling. The coolant may be selected from any compatible material, preferably one that is compatible with the polyester resin and causes minimal decomposition. The coolant is preferably water and may include additives, such as ethylene glycol, to increase the boiling point. However, for purposes such as promoting crystallization, other liquids, such as ethylene glycol or related glycols, may be added. The relationship between the temperature of the polymer and the degree of cooling to which it is subjected under the influence of a cooling liquid is demonstrated in formula (2):

где T_q представляет собой среднюю объемную температуру частицы смолы после ее удаления из охлаждающей жидкости и до ее погружения в обогревающую жидкость, m представляет собой массовый расход смолы, C_presin представляет собой среднюю теплоемкость смолы, Q_cooling представляет собой теплоту, теряемую во время стадии формования частиц и резкого охлаждения, a T_molten представляет собой температуру расплавленного полимера, покидающего способ получения в фазе расплава по линии 12 и поступающего в формовочное устройство 10. В одном варианте реализации желательно обеспечить неопускание значения T_q ниже значения T_cmin которое составляет 120°С для ПЭТФ. В одном варианте реализации формовочное устройство 10, улавливающее сито 22 и устройство удаления охлаждающей жидкости 28 секции формования частиц и резкого охлаждения интегрально объединяют друг с другом для сведения к минимуму времени охлаждения полимера и более простого выдерживания давления. Также предусматривается и возможность устранения улавливающего сита 22, в случае чего интегрально будут объединены формовочное устройство 10 и устройство удаления охлаждающей жидкости 28. Также предусматриваются и каналы, соединяющие устройства, но относительно длинные каналы будут увеличивать степень охлаждения, что нежелательно.where T _q is the average volumetric temperature of the resin particle after it is removed from the coolant and before it is immersed in the heating fluid, m is the mass flow rate of the resin, C _presin is the average heat capacity of the resin, Q _cooling is the heat lost during the molding step particles and quenching, a T _molten is the temperature of the molten polymer leaving the process for producing the melt phase via line 12 and entering the molding device 10. In one embodiment, it is preferable to ensure that the value of T _{q is not} lower than the value of T _cmin which is 120 ° C for PET. In one embodiment, a molding device 10 that traps a sieve 22 and a cooling liquid removal device 28 of the particle forming and quenching sections is integrally integrated with one another to minimize polymer cooling time and more easily withstand pressure. The possibility of eliminating the trap sieve 22 is also provided, in which case the molding device 10 and the cooling liquid removal device 28 will be integrated integrally. The channels connecting the devices are also provided, but relatively long channels will increase the degree of cooling, which is undesirable.

Охлаждающую жидкость в линии 30, покидающую устройство удаления охлаждающей жидкости 28, переводят в резервуар охлаждающей жидкости 40. Охлаждающую жидкость из резервуара охлаждающей жидкости 40 удаляют по линии 42 насосом 50, производящим выгрузку в линию 52, которая подает ее на фильтр 44, который удаляет полимерные частицы заниженного размера для дополнительной повторной переработки в линии 46. В одном варианте реализации фильтр может относиться к типу с промыванием обратным потоком. На линии 46 может быть использован шлюзовой бункер (не показан), что обеспечивает удаление частиц без сбрасывания давления в системе. Линия 48 подает охлаждающую жидкость в необязательный холодильник 54, из которого линия 20 по рециклу подает охлаждающую жидкость в формовочное устройство 10. Для выдерживания в ходе операции формования частиц температуры охлаждающей жидкости в оптимальном для резки температурном диапазоне может быть введен холодильник 54.The coolant in line 30 leaving the coolant removal device 28 is transferred to the coolant reservoir 40. The coolant from the coolant reservoir 40 is removed through line 42 by a pump 50 that discharges to line 52, which feeds it to a filter 44 that removes polymer undersized particles for additional recycling in line 46. In one embodiment, the filter may be of a backwash type. A line lock hopper (not shown) can be used on line 46, which allows particles to be removed without depressurizing the system. Line 48 supplies coolant to optional cooler 54, from which line 20 recycles coolant to molding device 10. In order to maintain the temperature of the coolant during the particle forming operation in the optimum temperature range for cutting, a refrigerator 54 may be introduced.

Секция кристаллизации 4 начинается с канала или линии 38, которые подают обогревающую жидкость для переноса полимера, покидающего устройство удаления охлаждающей жидкости 28 по линии 32. По линии 38 обогревающую жидкость предпочтительно подают в устройство удаления охлаждающей жидкости 28 или в позицию по ходу технологического потока после него. Обогревающая жидкость будет иметь более высокую температуру, чем охлаждающая жидкость. Однако, в одном варианте реализации обогревающая и охлаждающая жидкости будут находиться в сообщении через текучую среду и при одном и том же давлении системы для того, чтобы быстро замещать охлаждающую жидкость обогревающей жидкостью при покидании охлаждающей жидкостью устройства удаления охлаждающей жидкости. Таким образом, достигается цель в виде сведения к минимуму потерь тепла. Полимер, покидающий устройство удаления охлаждающей жидкости 28, все еще будет находиться в оптимальном температурном диапазоне, в котором будет протекать кристаллизация, который является большим или равным T_cmin. Внешняя область полимерной частицы должна быть твердой, в то время как внутренняя область частицы будет расплавлена, тем самым, стимулируется продолжение кристаллизации. Кристаллизующийся полимер будет отдавать теплоту кристаллизации, которая будет производить самообогрев полимерных частиц. Для использования данной теплоты кристаллизации температуру обогревающей жидкости, введенной в линию 38, важно выдерживать равной температуре, которая будет не меньшей, чем максимальная средняя объемная температура, которую достигает полимер при нахождении в контакте с обогревающей жидкостью. Среднюю объемную температуру кристаллизующегося полимера в обогревающей жидкости обозначают как T_w. В одном варианте реализации значение T_w будет, по меньшей мере, большим, чем значение T_cmin, которое составляет 120°С для ПЭТФ, а предпочтительно будет находиться в диапазоне от 150° до 180°С для ПЭТФ, который попадает в пределы плюс или минус 15°С от значения T_c, что представляет собой подходящий для использования температурный диапазон, который включает температуру, при которой достигается максимальная скорость кристаллизации. Подходящими для использования также могут быть и более высокие температуры. Формула (3) демонстрирует зависимость T_w от T_q:The crystallization section 4 begins with a channel or line 38 that feeds the heating fluid to transfer the polymer leaving the coolant removal device 28 through line 32. On line 38, the heating fluid is preferably supplied to the coolant removal device 28 or to a position downstream of the process stream . The heating fluid will have a higher temperature than the cooling fluid. However, in one embodiment, the heating and cooling fluids will be in communication through the fluid and at the same system pressure in order to quickly replace the cooling fluid with heating fluid when the cooling fluid leaves the coolant removal device. Thus, the goal is achieved in the form of minimizing heat loss. The polymer leaving the coolant removal device 28 will still be in the optimum temperature range in which crystallization will occur, which is greater than or equal to T _cmin . The outer region of the polymer particle must be solid, while the inner region of the particle will be melted, thereby continuing to crystallize. The crystallizing polymer will give off heat of crystallization, which will produce self-heating of the polymer particles. To use this heat of crystallization, the temperature of the heating fluid introduced into line 38 is important to maintain at a temperature that will not be less than the maximum average volumetric temperature that the polymer reaches when it is in contact with the heating fluid. The average volumetric temperature of the crystallizing polymer in the heating fluid is denoted as T _w . In one embodiment, the value of T _w will be at least greater than the value of T _cmin , which is 120 ° C for PET, and preferably will be in the range from 150 ° to 180 ° C for PET, which falls within plus or minus 15 ° C from the value of T _c , which is a suitable temperature range for use, which includes the temperature at which the maximum crystallization rate is achieved. Higher temperatures may also be suitable. Formula (3) shows the dependence of T _w on T _q :

где T_w представляет собой среднюю объемную температуру полимера на стадии кристаллизации, ΔX_f представляет собой разницу степени кристалличности, достигаемой на стадии кристаллизации, и степени кристалличности полимера после стадий формования частиц и резкого охлаждения, H_c представляет собой теплоту кристаллизации, которая обычно составляет 120 Дж/г для ПЭТФ. Предпочитается, чтобы значение T_w находилось бы в диапазоне максимальной скорости первичной кристаллизации, который для сложного полиэфира на основе ПЭТФ должен быть заключен в пределах от 150° до 180°С, но может быть и настолько же высоким, как и температура последующей переработки далее по ходу технологического потока, но меньшим, чем температура размягчения ПЭТФ. Диапазоном температуры размягчения типичного сополимерного ПЭТФ считается момент, в который материал начинает претерпевать необратимую пластическую деформацию под действием механического напряжения, обычно измеряемую при помощи термомеханического анализатора или аппарата для определения температуры прогиба под нагрузкой (ТППН). У типичной коммерческой смолы, имеющей температуру основного пика плавления 250°С согласно измерению по методу ДСК, диапазон температуры размягчения будет заключен в пределах от 230° до 250°С. В данном температурном диапазоне подвижность молекул будет настолько высока, что скорость кристаллизации будет значительно меньшей, чем при T_c.where T _w is the average volumetric temperature of the polymer in the crystallization step, ΔX _f is the difference in the crystallinity achieved in the crystallization step and the crystallinity of the polymer after the particle forming and quenching steps, H _c is the heat of crystallization, which is usually 120 J / g for PET. It is preferable that the value of T _w be in the range of the maximum primary crystallization rate, which for a polyester based on PET should be in the range from 150 ° to 180 ° C, but can be as high as the temperature of the subsequent processing further in the process flow, but less than the softening temperature of PET. The softening temperature range of a typical copolymer PET is considered to be the moment at which the material begins to undergo irreversible plastic deformation under the action of mechanical stress, usually measured using a thermomechanical analyzer or an apparatus for determining the temperature of deflection under load (TPPN). In a typical commercial resin having a main melting peak temperature of 250 ° C as measured by the DSC method, the softening temperature range will be in the range of 230 ° to 250 ° C. In this temperature range, the mobility of the molecules will be so high that the crystallization rate will be much lower than at T _c .

Линия 32 может переносить смесь полимерных частиц и обогревающей жидкости в необязательный сборный бак 34, в котором может быть реализовано время пребывания, достаточное для обеспечения кристаллизации полимерных частиц до желательного уровня. Желательный уровень степени кристалличности для полимера в связи с последующей твердофазной реакцией определяют как минимальную процентную степень кристалличности, которая будет достаточно высокой для того, чтобы последующее экзотермическое тепловыделение в реакторе твердофазной реакции было бы невозможным. Точный уровень может быть различным для различных смол. Процентную степень кристалличности обычно оценивают по плотности гранулы, используя ее плавучесть в колонке с градиентом плотности, в соответствии с документом ASTM D 1505-98 «Standard Test Method For The Density Of Plastics by Density-Gradient Technique» в предположении плотности 1,332 г/куб.см при 0%-ной степени кристалличности (полностью аморфная смола) и плотности 1,455 г/куб.см при 100%-ной степени кристалличности. Типичное значение степени кристалличности смолы, подходящей для использования в случае сополимерного ПЭТФ в расположенном по ходу технологического процесса далее процессе ТФП, находится в диапазоне от 15 до 35%. По каналу 36 смесь обогревающей жидкости и полимерных частиц подают на впускное отверстие стояка с восходящим потоком 60, который транспортирует обогревающую жидкость и полимерные частицы вверх вплоть до высоты вблизи от верха системы реактора ТФП при одновременном предоставлении полимерным частицам достаточного времени для кристаллизации. Стояк с восходящим потоком транспортирующей жидкости 60 работает в режиме идеального вытеснения и в одном варианте реализации при времени пребывания, равном, как минимум, одной минуте. В случае использования сборного бака 34 предусматриваются и более короткие времена пребывания. По линии 62 отходящий поток из выпускного отверстия стояка с восходящим потоком 60 подают в гидроциклон 64, такой как разделяющий гидроциклон, в котором производят грубое отделение обогревающей жидкости от полимерных частиц, которые согласно измерению плотности достигли степени кристалличности в диапазоне от 15 до 35%. Основной объем обогревающей жидкости из разделяющего гидроциклона 64 вытесняют через линию 66 и подают в резервуар обогревающей жидкости 68. Пополнение сжатой текучей среды, подаваемое в резервуар обогревающей жидкости 68 для всей системы через клапан регулирования давления 109, управляемый при помощи ПК контроля давления, будет выдерживать давление в системе большим, чем давление выпаривания обогревающей жидкости, для удержания обогревающей жидкости в жидком состоянии. Поскольку обогревающая жидкость будет иметь температуру в диапазоне от 120° до 230°С для ПЭТФ, манометрическое давление будет находиться в диапазоне от 131 кПа (19,1 фунт/дюйм² (изб.)) до 2731 кПа (136 фунт/дюйм² (изб.)) с учетом превышения давления в 35 кПа (5 фунт/дюйм² (изб.)), если обогревающей жидкостью будет вода. Например, если обогревающей водой будет вода, выдерживаемая при температуре 180°С, то тогда манометрическое давление в системе будет составлять 935,9 кПа (136 фунт/дюйм² (изб.)). В случае обогревающих жидкостей, имеющих более высокие температуры кипения, могут быть использованы более низкие давления. Полимерные частицы и остаточную обогревающую жидкость удаляют из гидроциклона 64 и перепускают через впускной клапан 70 в испарительную емкость 72. В испарительной емкости 72 давление стравливают для обеспечения выпаривания обогревающей жидкости при высокой температуре в виде пара из полимерных частиц. Выпаренные пары обогревающей жидкости удаляют из испарительной емкости 72 по линии 74. Пары выпаренной обогревающей жидкости могут быть выпущены в атмосферу или в другой компоновке сконденсированы в жидкое состояние и откачаны в циркулирующий запас обогревающей жидкости. Данная компоновка на фигуре не показана. Испарительная емкость 72 может включать двойной шлюзовой бункер, когда отходящий поток из гидроциклона 64 будет поступать через впускной клапан 70, который будет открыт, в то время как выпускной клапан 76 будет закрыт. После поступления во впускной клапан 70 партии влажных полимерных частиц впускной клапан 70 закрывают и открывают выпускной клапан 76, делая возможными быстрое уменьшение давления и выпаривание обогревающей жидкости по линии 74. При непрерывном выпаривании обогревающей жидкости из полимерных частиц введение влажных полимерных частиц из гидроциклона 64 в емкость пониженного давления делает возможным необязательная емкость (не показана) с регулированием на впускном отверстии при помощи шарового клана и клапана с зажимом для выдерживания давления технологического потока до емкости и отделения от пониженного давления технологического потока после емкости. Емкость пониженного давления может включать водоотделительное сито, из которого обогревающая жидкость сливается и выпаривается и транспортируется в линию 74, которая необязательно производит подачу в резервуар обогревающей жидкости 68, описанный в вышеизложенном описании. Однако, в варианте реализации, соответствующем фигуре, отходящий полимерный поток из испарительной емкости 72 в линии 78 имеет кристаллическую форму и пригоден для переработки по способу ТФП.Line 32 can transfer the mixture of polymer particles and heating fluid to an optional collection tank 34, in which a residence time sufficient to allow crystallization of the polymer particles to a desired level can be realized. The desired level of crystallinity for the polymer in connection with the subsequent solid state reaction is defined as the minimum percentage crystallinity that will be high enough so that subsequent exothermic heat generation in the solid state reaction reactor would be impossible. The exact level may vary for different resins. The percentage crystallinity is usually estimated by the density of the granule, using its buoyancy in a column with a density gradient, in accordance with ASTM D 1505-98 "Standard Test Method For The Density Of Plastics by Density-Gradient Technique" assuming a density of 1.322 g / cu. cm at 0% crystallinity (fully amorphous resin) and a density of 1.455 g / cc at 100% crystallinity. A typical value of the degree of crystallinity of the resin, suitable for use in the case of copolymer PET in the further process of DFT, is in the range from 15 to 35%. Through channel 36, a mixture of heating fluid and polymer particles is fed to the riser inlet with an upward flow 60, which conveys the heating fluid and polymer particles up to a height close to the top of the TFP reactor system while providing the polymer particles with sufficient time for crystallization. The riser with the upward flow of the transporting fluid 60 operates in a perfect displacement mode and in one embodiment, with a residence time of at least one minute. In the case of the use of the collection tank 34, shorter residence times are also provided. On line 62, the effluent from the outlet of the riser with the upward flow 60 is fed to a hydrocyclone 64, such as a separating hydrocyclone, in which coarse separation of the heating fluid from polymer particles is carried out, which, according to the density measurement, has reached a crystallinity of 15 to 35%. The main volume of heating fluid from the separation hydrocyclone 64 is forced out through line 66 and fed to the heating fluid reservoir 68. The replenishment of compressed fluid supplied to the heating fluid reservoir 68 for the entire system through the pressure control valve 109, controlled by a pressure control PC, will withstand pressure in a system greater than the pressure of evaporation of the heating fluid, to keep the heating fluid in a liquid state. Since the heating fluid will be at a temperature ranging from 120 ° to 230 ° C for PET, a pressure will be in the range of from 131 kPa (19.1 lb / ⁱⁿ² (g.)) To 2731 kPa (136 lb / ⁱⁿ² ( G.)) with the excess pressure of 35 kPa (5 lb / ⁱⁿ² (g.)) when a heating fluid is water. For example, if a heating water will be water, maintained at a temperature of 180 ° C, the pressure in the system will be 935.9 kPa (136 lb / ⁱⁿ² (g.)). In the case of heating liquids having higher boiling points, lower pressures may be used. The polymer particles and the residual heating fluid are removed from the hydrocyclone 64 and passed through the inlet valve 70 to the evaporation tank 72. In the evaporation tank 72, the pressure is vented to allow the heating fluid to evaporate at high temperature in the form of vapor from polymer particles. The evaporated heating fluid vapor is removed from the evaporation tank 72 via line 74. The vaporized heating fluid vapor can be vented to the atmosphere or condensed into a liquid state in another arrangement and pumped out to the circulating supply of heating fluid. This arrangement is not shown in the figure. Evaporation tank 72 may include a dual lock hopper when the effluent from the hydrocyclone 64 will enter through the inlet valve 70, which will be open, while the exhaust valve 76 will be closed. After the batch of wet polymer particles enters the inlet valve 70, the inlet valve 70 is closed and the exhaust valve 76 is opened, making it possible to rapidly decrease the pressure and evaporate the heating fluid through line 74. When continuously heating the heating fluid from the polymer particles, the wet polymer particles are introduced from the hydrocyclone 64 into the container low pressure makes it possible an optional container (not shown) with regulation at the inlet using a ball clan and a valve with a clip to withstand inventive process stream to the container and separation from the process stream after the container a reduced pressure. The reduced pressure vessel may include a water separator from which the heating liquid is drained and evaporated and transported to line 74, which optionally supplies heating liquid 68 to the reservoir, as described in the foregoing description. However, in the embodiment corresponding to the figure, the effluent polymer stream from the evaporation tank 72 in line 78 has a crystalline form and is suitable for processing by the TFP method.

Кристаллические полимерные частицы подают в систему реактора ТФП 6, которая в варианте реализации фигуры начинается с вибрирующего псевдоожиженного слоя 80. Газодувка 82 по распределительным линиям 84 вдувает в псевдоожиженный слой 80 горячий инертный газ. Горячий инертный газ барботируется через полимерные частицы с образованием кипящего слоя, обеспечивая дополнительное высушивание полимерных частиц и прохождение дополнительной кристаллизации. Инертный газ покидает псевдоожиженный слой 80 через линию 86, в то время как сухие полимерные частицы транспортируются через линию 88 и поступают в кристаллизатор 90. Полимерные частицы в кристаллизаторе 90 подвергают воздействию тепла и механического перемешивания лопастным ротором, перемещая полимерные частицы от края с впускным отверстием к краю с выпускным отверстием. Полимерные частицы, поступающие в систему реактора ТФП 6, имеют температуру в диапазоне от 180° до 200°С, а предпочтительно 190°С, что является предпочтительной входной температурой полимерных частиц, поступающих в реактор ТФП 94. Однако, подходящими для использования могут оказаться и другие температуры. Впускная линия 92 подает полимерные частицы из кристаллизатора 90 в реактор ТФП 94. Реактор ТФП 94 предпочтительно представляет собой реактор ТФП с нисходящим потоком, но подходящим для использования может оказаться и реактор ТФП периодического действия. В некоторых случаях потребуется дополнительный кристаллизатор. Однако, в некоторых условиях схема потоков фигуры может работать и без необходимости прибегать к использованию псевдоожиженного слоя 80, газодувки 82 и кристаллизатора 90 и подавать подвергнутые выпариванию полимерные частицы из испарительной емкости 72 непосредственно в реактор ТФП 94 после достижения достаточной степени кристалличности в стояке с восходящим потоком 60 перед поступлением в гидроциклон 64. Полимерные частицы в реакторе ТФП 94 перемещаются сверху вниз в противотоке по отношению к потолку горячего инертного газа, которым предпочтительно является азот, что обеспечивает модифицирование молекулярной массы до достижения степени полимеризации полимерных частиц. Инертный газ может поступать через линию 96 при одновременном покидании модифицированными полимерными частицами реактора ТФП 94 через линию отходящего потока 98. В резервуар обогревающей жидкости 68 через клапан регулирования давления 109, производящий подачу в линию 100, может быть введено пополнение обогревающей жидкости для пополнения потерь обогревающей жидкости. Обогревающая жидкость покидает резервуар обогревающей жидкости 68 через линию 102 и закачивается насосом 108 через линию 110 в фильтр 104. Обогревающую жидкость в фильтре 104 отфильтровывают от любых полимерных частиц, удаляя частицы заниженного размера, где данные частицы отводят через линию 106 для возможного проведения дополнительной переработки. На линии 106 может быть использован шлюзовой бункер (не показан), что делает возможным удаление частиц без сбрасывания давления в системе. Линия 111 производит подачу обогревающей жидкости в дополнительный нагреватель 112, где последняя становится обогревающей жидкостью в линии 38, которую вводят в полимерные частицы, покидающие устройство удаления охлаждающей жидкости 28, в секции кристаллизации 4.Crystalline polymer particles are fed into the TFP reactor system 6, which in the embodiment of the figure begins with a vibrating fluidized bed 80. A gas blower 82 through the distribution lines 84 blows hot inert gas into the fluidized bed 80. Hot inert gas is bubbled through the polymer particles to form a fluidized bed, providing additional drying of the polymer particles and the passage of additional crystallization. Inert gas leaves the fluidized bed 80 through line 86, while dry polymer particles are transported through line 88 and enter the mold 90. The polymer particles in the mold 90 are subjected to heat and mechanical mixing by a rotor blade, moving the polymer particles from the edge with the inlet to edge with outlet. The polymer particles entering the TPP reactor system 6 have a temperature in the range of 180 ° to 200 ° C, and preferably 190 ° C, which is the preferred input temperature of the polymer particles entering the TPP reactor 94. However, it may also be suitable for use other temperatures. The inlet line 92 feeds polymer particles from the crystallizer 90 to the TFP reactor 94. The TPP reactor 94 is preferably a downflow TPP reactor, but a batch TPP reactor may also be suitable. In some cases, an additional mold is required. However, under certain conditions, the flow pattern of a figure can work without the need to use a fluidized bed 80, a gas blower 82 and a mold 90 and feed the evaporated polymer particles from the evaporation tank 72 directly to the TFP reactor 94 after reaching a sufficient degree of crystallinity in the riser with an upward flow 60 before entering the hydrocyclone 64. The polymer particles in the TFP reactor 94 are moved from top to bottom in countercurrent with respect to the ceiling of the hot inert gas, which ochtitelno is nitrogen, which provides modifying the molecular weight to achieve the degree of polymerization of the polymer particles. Inert gas can flow through line 96 while simultaneously leaving the TFE reactor 94 with modified polymer particles through exhaust line 98. The heating fluid reservoir 68 can be replenished with a pressure control valve 109 supplying line 100 to replenish heating fluid to replenish heating fluid losses . The heating fluid leaves the heating fluid reservoir 68 via line 102 and is pumped by the pump 108 through line 110 to the filter 104. The heating fluid in the filter 104 is filtered off from any polymer particles, removing underestimated particles, where these particles are removed through line 106 for possible further processing. A line lock hopper (not shown) can be used on line 106, which makes it possible to remove particles without depressurizing the system. Line 111 delivers the heating fluid to the auxiliary heater 112, where the latter becomes the heating fluid in line 38, which is introduced into the polymer particles leaving the coolant removal device 28 in the crystallization section 4.

Схема потоков настоящего изобретения работает, обеспечивая сведение к минимуму времени контакта между вновь отвержденными полимерными частицами и охлаждающей жидкостью. Вновь отвержденные полимерные частицы и охлаждающую жидкость быстро транспортируют от формовочного устройства 10 в устройство удаления охлаждающей жидкости 28 для быстрого отделения охлаждающей жидкости от полимерных частиц и замещения охлаждающей жидкости обогревающей жидкостью. Сведение к минимуму охлаждения делает возможным отверждение внешней области полимерных частиц, обеспечивая формование частиц, в то время как расплавленная внутренняя область продолжает кристаллизоваться, поскольку средняя объемная температура частиц все еще будет находиться в оптимальном диапазоне для кристаллизации. Быстрое замещение охлаждающей жидкости и обогревающей жидкостью делает возможным прохождение кристаллизации при одновременном транспортировании частиц в реактор ТФП. В одном варианте реализации давление в системе при помощи клапана регулирования давления 109 выдерживают равным давлению, которое предотвращает переход обогревающей жидкости в паровую фазу до тех пор, пока транспортирование и кристаллизация полимерных частиц не достигнут желательного уровня.The flow pattern of the present invention works by minimizing the contact time between the newly cured polymer particles and the coolant. The newly cured polymer particles and the coolant are quickly transported from the molding device 10 to the coolant removal device 28 to quickly separate the coolant from the polymer particles and replace the coolant with a heating fluid. Minimization of cooling makes it possible to cure the outer region of the polymer particles, enabling the formation of particles, while the molten inner region continues to crystallize, since the average bulk temperature of the particles will still be in the optimal range for crystallization. The rapid replacement of the cooling fluid and the heating fluid makes crystallization possible while transporting particles to the TFE reactor. In one embodiment, the pressure in the system is maintained at a pressure control valve 109 equal to a pressure that prevents the heating fluid from transitioning to the vapor phase until the transport and crystallization of the polymer particles reaches the desired level.

Настоящее изобретение является выгодным, поскольку полимерные частицы отверждаются при технологических температурах, намного меньших, чем температура размягчения, которая составляет 250°С для ПЭТФ, так что сформованный полимер будет принимать хорошую форму. Полимерные частицы кристаллизуются в жидкости, когда экзотермическая теплота кристаллизации может легко в жидкости поглотиться, что более удобно для работы в сопоставлении с регулированием тепловыделения в сухой газовой среде, которая создает риск наплавления частицы на частицу и агломерирования частиц на трубах. Впускное отверстие системы реактора ТФП 6 расположено высоко на удалении от систем формования и кристаллизации способа. Стояк с восходящим жидкостным потоком 60 облегчает достаточно быстрое транспортирование от зоны кристаллизации в зону реакции ТТП, что предотвращает термическое разложение, которое может протекать в полимерных частицах. Между способом формования, который реализуют при высоких температурах, обычно больших, чем 270°С для ПЭТФ, и способом ТТП, обычно реализуемым выше 190°С для ПЭТФ, каких-либо избыточных тепловых потерь не возникает. В дополнение к этому, транспортирование в стояке с восходящим жидкостным потоком устраняет недостаток, заключающийся в необходимости охлаждения полимерных частиц во время транспортирования до температуры, меньшей, чем температура стеклования, которая составляет 70°С для ПЭТФ, что предотвращает возникновение клейкости, появляющейся в результате недостаточной кристаллизации, а после этого в необходимости нагревания полимерных частиц обратно вплоть до температуры реакции ТТП.The present invention is advantageous because the polymer particles cure at process temperatures much lower than the softening temperature, which is 250 ° C. for PET, so that the formed polymer will take a good shape. Polymer particles crystallize in a liquid when the exothermic heat of crystallization can easily be absorbed in the liquid, which is more convenient for work in comparison with the regulation of heat generation in a dry gas medium, which creates the risk of particle fusion on the particle and particle agglomeration on the pipes. The inlet of the TFP 6 reactor system is located high away from the molding and crystallization systems of the process. The riser with an upward fluid stream 60 facilitates a fairly quick transportation from the crystallization zone to the TTP reaction zone, which prevents thermal decomposition that can occur in polymer particles. Between the molding method, which is carried out at high temperatures, usually greater than 270 ° C for PET, and the TTP method, usually realized above 190 ° C for PET, no excessive heat loss occurs. In addition, transportation in a riser with an upward liquid flow eliminates the disadvantage of the need to cool polymer particles during transportation to a temperature lower than the glass transition temperature, which is 70 ° C for PET, which prevents the occurrence of stickiness resulting from insufficient crystallization, and after that the need to heat the polymer particles back up to the temperature of the TTP reaction.

Claims

1. The apparatus for producing solid crystallized polymer particles, which includes:
a molding device (10) for producing molten polymer in a quench chamber (18) with an inlet for a cooling liquid for quenching said molten polymer in a coolant to obtain a solid polymer;
a coolant removal device (28) in fluid communication with the quench chamber to remove a substantial amount of coolant from the solid polymer;
a channel (36) for transporting the solid polymer from the coolant removal device in the heating fluid to the riser with an upward flow (60) and
riser riser (60) for lifting solid polymer and heating fluid up the solid-state polymerization reactor (TPP) system (6).

2. The apparatus according to claim 1, which further includes a channel (38) for introducing a heating fluid into a solid polymer in a cooling liquid removal device or in a position along the process stream after it.