TW200800539A - Crystallizing conveyor - Google Patents

Description

200800539 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於使聚合物顆粒結晶之方法及系統 且更特定言之係關於使聚酯顆粒結晶之方法及系統。 【先前技術】 熱塑性樹脂使用於眾多商業應用中。詳

如？κ對笨二甲酸乙二酯（pet)、聚萘二甲酸乙二酯（pEN)以 及類似聚合物及共聚物）已成為大宗商品（其製品係熟知且 成熟的）。聚酯之應用包括食品、飲料及其他液體容器以 及合成纖維。諸如PET之若干聚靡可以非晶及半結晶形式 存在。非晶PET為透明的，而結晶PET為不透明的。 在白知PET製程中，藉由在反應容器中酯化對苯二甲醆 及乙二醇以形成預聚合混合物來形成PET。酯化不需加以 催化。可獨立地或組合地使用之典型酯交換觸媒包括烷氧 化鈦、錫（II)或（IV)酯、乙酸鋅或苯曱酸鋅、乙酸疑或苯甲 酸錳、乙酸鎭或苯甲酸鎮，及/或熟習此項技術者熟知之 其他此等觸媒材料。預聚合糊狀物隨後經加熱以促進聚 合。所得混合物㈣在存在適當之觸媒的情況下於高溫 (例如’ 285 C)下在溶融劑中經受聚縮合。將sn、Sb、 Ge、T!或其他元素之化合物用作聚縮合觸媒。聚合物直接 自聚縮合反應器擠壓為股線1該等較熱、擠出之股 :為顆粒之前與冷水接觸、魏且在結晶之前儲存在儲倉 在美國專利第5,31〇, 515號中揭示了製粒製程 其中在製 119982.doc 200800539 股線。習知知識指示至少顆粒之表面必須冷卻至 避免在儲存期間結塊。鳩終來自顆 之#乂熱内部之熱遍及該等顆粒而分布。因此，暖顆粒 (亦即，外部顯著高於20〇 、广 c之顆粒）可能在儲存期間

ί〉皿度平衡之後聚結。除藉由與水接觸而引起之溫度之減 卜可用冷工乱、氮乳或惰性氣體進一步將該等顆粒冷 部至所要溫度。儲存顆粒，且接著隨後將其再加熱至所要 結晶溫度。加熱、冷卻及再加熱之此等步驟引起已_ =製，中的顯著能量損失。較熱顆粒之結晶通常在一結晶 晨盪中凡成。固體成態用於提高固有黏度並移除乙醛。 參看圖1A、1BA1C，提供ρΕΤ製造設施之圖式。ρΕτ加 工設施ίο包括混合槽12，其中混合對苯二甲酸（"τρΑ")及 乙二醇（"EG”）以形成預聚合糊狀物。轉移此預聚合糊狀物 且將其在酯化反應器14中加熱以形成酯化單體。調節酯化 反應為14内之壓力以控制乙二醇之沸點並有助於將產物移 動至酯化反應器16。來自酯化反應器14之單體在酯化反應 态16中經受額外之加熱但此次為在與酯化反應器14中之壓 力相比而較小之壓力下。接著，將來自酯化反應器丨6之單 體引入至預聚物反應器1 8中。單體在真空下在位於預聚物 反應器1 8内時被加熱。在預聚物反應器i 8内，預聚物之固 有黏度開始增加。將在預聚物反應器18中形成之預聚物順 序地引入至聚縮合反應器2〇中且接著引入至聚縮合反應器 22中。在與預聚物反應器丨8中之真空相比而較大之真空 下，在聚縮合反應器20、22之每一者中加熱預聚物。在最 119982.doc 200800539 終聚縮合反應器之後’藉由泵24在壓力下移動ρΕτ聚合物 穿過過濾器26、28並穿過沖模3〇、32、34以形成ρΕτ股線 36、38、40(見圖 1Β)。 參看圖1Β，說明一種用於形成聚g旨顆粒的方法。隨著股 線自冲模30 32、34排出’藉由擠出之聚合物股線％、 38、40上之水喷霧流42、44、46來冷卻股線。在自沖模 3 0 32 34排出之後，在股線仍為較熱時由切割機54、 56、58將股線36、38、40切割為顆粒48、5〇、52。雖然以 此方式形成之聚醋顆粒傾向於具有圓柱形形狀，但可被修 改為立方形、狗骨形或其他形狀。此時，在製程中，聚酿 顆粒通㈣非晶的。聚s旨顆粒通f在運輸至消費者之前結 晶。此結晶允許在較高溫度下進行後續乾燥，使得聚西旨視 需要而被擠壓。通常藉由將顆粒再加熱至結晶溫度以上之 溫度來達成聚醋顆粒之結晶。在顆粒結晶時，由於結晶所 產生之熱而獲得額外之熱。此額外之熱傾向於使顆粒柔軟 且彼此黏著。因此，顆粒經攪拌以避免其由於軟化而黏附 在-起。在結晶之後’通常藉由使惰性氣體圍繞較熱顆粒 穿過來使該等顆粒固體成態以增加固有黏度。 '看圖1C，提供一種替代顆粒形成製程之示意圖。在此 义版中藉由模面切割機（die face cutter)80、82、Μ在水 :自冲拉66、68、70排出之股線6〇、62、64切割為顆粒 72、74、7< ». 。在此變體中，擠出之聚酯股線在退出沖模 68 7〇時完全浸沒在水下且在水下切割。由於當排出 至水中時熔融聚醋之表面張力’因此以此方式形成之顆粒 119982.doc 200800539 72、74、76傾向於具有球形形狀。最初，在切割之後，顆 粒n 76仍在内部中保持大量之熱。隨後，經由輸送 =㈣將顆粒/水組合發送至乾燥器9q。㈣之乾燥器之 貫例包括自水移除顆㈣^的向心乾燥^在退出 乾燥器90時，額外水由於在自乾燥器崎出時仍較高之顆 粒72、:74、76的熱含量而蒸發。若足夠快地將顆粒/水組 合傳运至乾燥器’則聚酯顆粒可保持足夠之埶以發生社 晶。接著將顆粒72、74、76轉移至結晶器94，其中顆粒滞 留歷時滞留時間（約2至20分鐘）以發生結晶。結晶器料亦提 供足夠之攪拌以抑制聚酯顆粒黏附在—起。 國際專利中請案第W〇2_/G33174號及美國專利申請宰 第薦(m咖號及第20㈣u侧號揭示了用於使聚合顆 粒結晶之方法。國際專利申請案第w⑽〇4/〇33174號揭示 了在高溫下在液體浴(例如，水浴)中處理聚合顆粒以誘發 結晶的方法。纟國專利申請案第2〇〇5〇ii〇i82號及第 娜〇u嶋號揭示了將空氣注入至圖ic之顆粒/水聚料中 以·便迅速地將顆粒傳送至乾燥器9α並穿過乾燥器％的方 法。 在結晶之後’藉由敏密相輸送系統96將顆粒％ 傳送至-或多個顆粒處㈣。此等緻密相輸送“利用* 氣來將顆粒自-位置移動至另—位置。舉例而言，該等顆 粒傳送至一摻合儲倉，其中可調節顆粒之平均特性。在此 等摻合儲倉中，聚g旨顆粒混合在—起以達成目標規格。此 規格可關於色彩、分子量、觸媒濃度、添加劑濃度、密度 119982.doc 200800539 及其類似特性。在又一實例φ，肱 μ λ例中’將顆粒輸送至一固體成熊 製程反應器中。應注意’因為稀釋相輪送系統可引起顆： 之表面溶融或具有較高衝擊速度既而形成非所要之流及細 眉，所以在此應用中敏密相輸送系統傾向於比稀釋相 系統適用。 儘管製造聚合顆粒及（詳言之）聚酉旨顆粒之此等方法及系 統良好地運作’但製造及維護設備傾向於昂貴。一典型 PET製造線可包括若干結晶器，料結晶器中之每一^利 用-，當大之馬達且佔用製造^中之較大佔據面積。此 結晶斋之初始資本投入可能容易地超過一百萬美元。 因此’存在對較不昂貴地安裝、操作及維護之聚合物加 工設備及方法的需要。 【發明内容】 本發明藉由在至少一實施例中提供結晶複數個聚合顆粒 之方法來克服-或多個問題。本實施例之方法包括在一入 口處將複數個聚合顆粒引入至一氣動輸送系統中的步驟。 為使結晶成為可能’必須由可結晶之-或多個聚合物形成 該等聚合顆粒”匕等可結晶之聚合物在特徵在於結晶溫度 及熔融溫度。此外’該複數個聚合顆粒之特徵在於平均顆 又乂初始平均溫度將該複數個聚合顆粒引入至氣動 輸送系統中。用輸送氣體將該複數個聚合顆粒自入口氣動 地轉私至出π。輸送氣體具有—溫度，該溫度足以將該複 數個顆粒維持在—溫度範圍内，使得複數個聚合顆粒之結 曰日大脰上在自氣動輸送系統之出口移除顆粒之前起始或完 119982.doc -10· 200800539 成0 本發明在聚合物顆粒氣動地輸送 進聚合物顆粒之結晶。為—^^士 本益吩有利地促 t # . ‘、η 成'π晶，顆粒在氣動輸送争统

中而要足夠⑻留時間。因為結晶速率隨 U 可藉由在較高溫度下社θ央&丨、# 而日加，所以 言，可在戰之二7在， 由調整用於傳送顆粒之輪送 ，月精

統中之結晶溫度…少二度：调…輪送系 士u 貝鞑例中，輸送氣體為空翕。 I地，本發明可消除使用結晶震盈器蓋板 引起大量成本節省。 ’猎此 之、欠體中，結晶輸送器系統直接 』々、 …〜上^ 1艾㈡軎丨J機將 该等顆粒载運至汽提器，藉此消除對結晶器/震盈器之需 要在另一變體中，結晶輸送器包括至少一向上傾斜區以 便於在結晶/汽提期間混合該等顆粒。可將具有在該系統 之溫度範圍内之沸點的液體或另一氣體添加至該輸送器系 統以有助於系統内之冷卻。 在本發明之變體中，所有或部分乙醛在顆粒滯留於氣動 輸送系統中時自該複數個聚合顆粒汽提。當最佳地執行汽 知：Β守’可消除結晶器/震盪器與用於氣提之獨立容器。因 此，在該結晶輸送器中採用之較熱輸送氣體可充當用於傳 送顆粒之流體、用於加速結晶之熱源及用於移除乙醛之汽 提氣體。可調節結晶輸送器中之輸送氣體/顆粒比及溫度 以微調滯留時間及/或汽提之程度。用於自聚合顆粒（且詳 言之PET顆粒）移除乙醛之適用溫度為150°C至200。〇。 119982.doc • 11 - 200800539 在本發明之另一每 晶的氣動於、关“/ 中’提供一種用於使聚合顆粒結 氣體來，：：、、。該氣動輸送系統包括-用於藉由輸送 礼動地傳送複數個聚合顆粒之管道。該管道 夠長度，使得冬卜，〜 k心道具有足 個取人 迗氣體之溫度在-預定範圍内時，複數 =顆粒之結晶大體上在自氣動輸送“移除該等顆粒 或完成。該氣動輸送系統進-步包括-用於將複 =:ΓΓ入至管道中之入口及-用於移除該複數個 策σ顆粒之出口。 亡：明之額外益處及實施例將自該描述而為明顯的，或 可猎由實踐本發明而雜头 + π # 中 又w。亦可猎由在隨附申請專利範圍 中特別私出之元件及組合來每 〇木貝現並獲得本發明之其他益 处。因此，應理解前述-般描述及以下詳細描述為本發明 之某^貫施例之例示及說明且不限制如所 【實施方式】 · 現將詳細引用本發明 # a 、、 + ^明之當刖較佳組合物、實施例及方 法’其構成實踐本發明去者 、 考田則已知之本發明的最佳模式。 圖式未必按比例繪製。铁而 _ 、 ^然而，應理解，所揭示之實施例僅 為可以各種形式及替代形式具體化之本發明的例示。因 此，本文所揭示之料細節不應解釋為限制性的，而僅為 本發明之任一態樣的代表性基礎及/或為用於教示熟習此 項技術者不同地採用本發明的代表性基礎。 除非在實例中或其他處明確地指示，否則在描述本發明 之最廣範柄在此描述巾^材料之量或反應及/或使用 之條件的所有數值量應理解為由詞”大約，，修改。在所陳述 119982.doc -12- 200800539 限制内的實踐通常為較佳的。同樣，除非明確地相 百分比、”份"及比值均為以重量計；術語 /:物包括”寡聚物"、"共聚物，，、，，三元共聚物”及其類 似物；適用於或較佳用於關於本發明之給定目的之 料或-類材料之描述暗示該組或該類之成員中之兩個或 ^上㈣合物為同樣適用或較佳的；成分在化學方面之 描述指在添加至此h、+、士〜 必排除-旦混合二二:之任何组合時的成分’且未 口 P在此s物之成分中發生的化學相互作 2字首語或其他縮寫之第一次定義適用於同一縮寫在本 所有後續使用且加以必要修改而適用於經初始定義 之縮寫2正=語法變化；及，除非明核地相反陳述，否則 特性之置測藉由與針對相 ^ ^ ^ ^ 同的技術來判定。门繼刖或稍後引用之技術相 亦應理解，因為特定組份及/或組合可（當然）變化’所以 本發明並非限制於下文所描述之特定實施例及方法。此 外，本文所使用之術語僅用於描述本發明之特定實施例的 目的且不意欲以任何方式加以限制。 亦應注意如在本說明書及隨附申請專利範圍中所使用， 除非上下文清楚地另外指明，否則單數形式，，—，，及”咳”包 :複數個引用物。舉例而言’以單數形式引用組件意： δ複數個組件。 j穿本申請案，在弓1用公開案時，以引用方式將此等公 開案之揭示内容以其全文併入本申請案以便較全面地描述 本發明所關於之技術狀態。 119982.doc -13- 200800539 如本文所使用之術語"聚合顆粒"意謂聚合 物體。此等聚合物體包括在任—方向上 物體之範圍的最大尺寸。聚合顆粒以大量形狀 形、圓柱形及並類似开^ (诸如球 徑。 屬屯狀)出現。球體之最大尺寸為直

如本文'所使用之術語 晶時釋放之熱的量。 如本文所使用之術語 始結晶時之溫度。 結晶熱"意謂當單位質量之物質結 結晶溫度”意謂至少部分之材料開 如本：所使用之術語"炫融温度”意謂至少部分 結晶狀恶轉化為液體時 ♦ ’、 此鐘士也、 田材枓在溫度範圍内經歷 值溫产二甬二達成本發明之目的’熔融溫度為此範圍之中 s虫〜I吊’非晶顆粒與結晶顆粒相比在較低溫度下熔 V +又所使用之術語

赵。户士* 日日/又忍萌眾合樣本Τ、咕日㈣日艾分 數社备明令’結晶度為聚合顆粒中之結晶的平均分 數。結晶度可# e J 77 使用，$百分比或體積百分比。如本文所 比。# 卜明確地陳述，否則結晶度表述為重量百分 2發明之實施财，提供—種使複數個聚合顆粒結晶 车缔Φ。根據本發明’將複數個聚合顆粒引入至氣動輪送 系統i中。i甬香 . ’艮據本發明，待結晶之複數個顆粒為非晶 =粒或具有小於所要結晶度之祕。在本實施例之-變體 、、°阳之珂，顆粒之結晶度小於3〇 wt%。在本實施 H9982.doc -14- 200800539 例之另一變體中，在結晶之前，顆粒之結晶度小於2〇 wt·%。在本實施例之又一變體中，在結晶之前，顆粒之結 晶度小於10 wt.°/〇。 在結SH之後’結晶度通常大於30 Wt·%。在其他變體 中’在結aa之後’結晶度大於40 wt·%。對於大部分應 用，在結晶之後，結晶度小於7〇 wt %。在其他變體中，

在結晶之後’結晶度小於6〇 wt· %。在又其他變體中，在 結晶之後’結晶度小於5 〇 wt. %。 有利地，待結晶之聚合顆粒包括任一可結晶之聚合物。 該等可結晶之聚合物之特徵在於結晶溫度及㈣溫度。政 等聚合物之實例包括（但不限於）聚醋、聚稀煙、聚苯乙 烯、耐論及聚酮。具有相對較高之結晶熱之聚合物為最这 用的。在-變體中，此等適用聚合物之結晶熱使得結晶韵 除以聚合物之熱容的所得值為 徂局主> 5 C。本實施例尤其適 用於使聚對苯二曱酸按-妒取人 τ夂烷一§曰聚合物（尤其為聚對苯二甲酸 乙二酯聚合物）結晶。 在本發明之變體中，純聚酯烺 曰‘蛐聚合物在連續製程中炫 融相聚合，所得熔融聚合物經 ^ aa ^ u化以形成與諸如水之液體 接觸的顆粒。該液體之至少一 Ψ. Η, Ρ刀與該專顆粒分離。接著 將該專顆粒引入至本發明之輸送 47，t二、，先中。在另一改進方法 T 連績地使液體盘顆物八缺、 U粒刀離以形成經部分乾焊之顆 流。隨後，連續地將此顆粒流引…丨刀“之顆粒 入口+ .^, /瓜引入至本發明之輸送系統之 入口中。在某些變體中，當引 呤堃郎4 θ丄 輸迗糸統之入口中時， 6亥4顆粒具有小於1 wt%之水分含旦 刀3里。在其他變體中，當 119982.doc -15- 200800539 引；至輪送系統之入口中時，該等顆粒具有小於0.2 wt% =分含量。舉例而言，退出熔融相聚合製程或引入至本 餐月之輸送系統中的聚對苯二甲酸院二醋聚合物具有至少 〇.5〇心，或至少〇.55扎/g ’或至少〇.6 dL/g，且尤 少請似g，或至W.72dL/g，或至少〇 74 以、

士 g $ 0.9 dL/gi It.v.。部分結晶之聚酯聚合物亦有利 地並非為經固態聚合的。因此，亦提供一實施例，其包含 -運輸容器’該容器含有未經固態聚合的具有至少魏之 結晶度及至少0.70 dL./g^ It v.的複數個經部分結晶之顆 粒。適當之運輸容器為適用於商業運輸之 少1立方公尺或更大，或2立方公尺或更大，或3立= 或更大，或8立方公尺或更大，或2〇立方公尺或更大的容 積）且包括蓋洛德箱（Gayl〇rd b〇x)、鐵路槽車（㈤Μ ⑽)、用於牵引拖車之拖車，及殼船。顆粒之化父可為高 於請dL/g之_L文所述之任一纟，且結晶度可為如上所述 之面於20%的任一值。 本發明之方法中所利用之顆粒由熟習此項技術者已知之 各種方法形成。此等顆粒形成製程之實例包括（但不限於） 圖ΙΑ、1B及1C中所描繪且上文所描述之製程。應瞭解本 务明提供（在至少一實施例中）對使用諸如結合圖⑴之描述 而描述之結晶器的結晶器之系統的改良。詳言《，本發明 允許消除結晶器及設備成本之同時顯著減少。 本實施例之方法用於使實際上任一形狀或大小之顆粒結 119982.doc -16- 200800539 晶。通常，該複數個聚合顆粒 … ^ ^ 部分為特徵在於小 於0.25英忖之最大尺寸的二唯物 7一、准物體。適用於本發明之實踐 中之顆粒形狀的實例包括（但不限於 ')求形顆粒、圓柱形顆 粒及具有矩形截面的顆粒。 、 參看圖2，提供本發明之眚綠彳 X力之男轭例的理想化示意性說明。 此實施例之方法包含經由顆粒入口 1〇4將複數個聚合顆粒 _引入至氣動輸送系統102中。在一變體中，以5，_ lb/hr至2〇〇，_祕Γ的量將複數個顆粒1〇〇引入至姓曰哭 中。在-變體中’可經由差壓分離I置1〇6將循環之：： 與聚合顆粒100一起引入至氣動輸送系統1〇2中。在此變體 中，可藉由變化循環顆粒之溫度來調節顆粒100之溫度。 在至少所說明之實施例中，藉由差壓分離裝置106將顆 粒100引入至顆粒入口104中。可用於差*分離裝置106之 裝置的實例包括（但不限於）旋轉氣鎖及吹風罐⑽w pot)。 當引入至輸送系統102中時，複數個聚合顆粒1〇〇具有初 始平均顆粒溫度。在本實施例之某些變體中，當顆粒1〇〇 滯留在輪送系統1〇2中時顆粒1〇〇處於 a 溫下。在至少某些實施例中（諸如，當顆㈣細^冋 高溫為135。〇至205r，且在其他實施例中為155。〇至 200 C。可以任一方式（包括在冷卻之後再加熱聚合顆粒的 製程）來提供聚合顆粒。此製程之實例包括如上文結合圖 1B之描述雨闡述之由股線切割機切割之pET股線。 氣動輸送系統102包括輸送管道1〇8。在本實施例之改進 方法中，輸送管道108之總長度為10英呎至1〇〇〇英呎。在 119982.doc 17 200800539 另一改進方法中，輸送管道1〇8之總長度為5〇英呎至wo英 吸。在又—改進方法中’輪送管道⑽之總長度為1〇〇英吸 至3 〇 0英呎。 輸送管道108包括大體上水平之管道區110。f道區11Q .之水平組態允許顆粒變得適於輸送。通常，在長产上，與 .道區110為5至20倍管經（亦即管道區之直徑）。氣⑽^ 道110視情況可包括向上傾斜區112。在進人向上傾斜區 • 112時，顆粒100經引導抵抗重力而在如由角度八,界定之向 上方向上移動。角度〜通常小於90。且大於0。。在一變體 中’ A,為25。至65。。在另—變體中，〜為35。至55。。最佳 地，A1為約45。。輸送管道1〇8視情況可包括額外之管道 區’諸如亦大體上水平之管道區116及一或多個垂直區(未 圖示）。 根據本實施例之方法’藉由輸送氣體（在119處示意性地 說明）將複數個聚合顆粒自入口 1Q4氣動地轉移至出口 鲁 1曰18。可措由&量控難置12〇來調節輸送氣體m之流 里L σ之抓里咎制裝置120的實例包括（但不限於）計量壓 縮機二流量計、質量流量控制器、閥門、孔口、擴張喷嘴 及其類似裝置。輪送韻辦1 1 Q Θ -4- 不直铷达乱版119具有一溫度，該溫度足以將 該複數個顆粒100維持在一溫度範圍内以使得複數個聚合 員赤⑽之、、、Ό 09大體上在自氣動輸送系統1G2移除顆粒之前 赵始或το成。在至少—實施例中，溫度範圍在聚合顆粒 〇〇之熔融/皿度以下。舉例而言，當由形成顆粒⑽ 時’此溫度範圍為135〇C至200°c。 I19982.doc 200800539 可藉由溫度調筘梦署〗0。τ、 居置122而視需要對實現顆粒之轉移的 輸送氣體119進行加埶赤、人” 丁力…、戍冷部。此外，當引入至輸送系統 中時輸送氣體溫度可大於或小於引入至該入口中的顆粒之 溫f在其他變體中，可由利用水、蒸汽，或其他熱轉移 介負之熱夾套來加熱或冷卻輸送管道1〇8之一或多個部 分。圖2說明正轉移至收集裝置126的顆粒⑽。最後，視 需要經由熱交換裝置m而回收輸送氣體ιΐ9，且在熱破壞 裝置132中可破壞揮發性有機化合物。視需要，可在μ 換裝置130之前或之後安置微粒移除裝置（未圖示）。在1他 變體中，可藉由沿輸送管制8之長度添加較熱或較ς氣 體來調節輸送氣體119之溫度。通常，在omc範圍内 之溫度下將輸送氣體引入至輸送系統中。 輸送系統102可為緻密相或稀釋相輸送系統。當輸送系 統m為緻密相輸送系統時，在至少一實施例中，在長产 上，輸送管道m之長度為5脑倍管徑，其切留時間為 30秒至20分鐘。在其他變體中，滯留時間為丨分鐘至财 鐘：在又一變體中，滞留時間為i分鐘至10分鐘。在當輸 送系統102為緻密相輸送系統時之一變體中，輸送速产在 每分鐘剛至圆英叹的範圍内，其中輸㈣力小於=等 於100腦。在當輸送系統102為緻密相輸送系統時之另 -變體中’輸送速度在每分鐘麵至3000英^尺的範圍内， 其中輸送壓力小於或等於100PSIG。在當輸送系統酬 緻密相輪送系統時之又—變體中，輸送速度為每分鐘50至 英叹，其中輸送麼力小於或等於15英对汞柱。當輸送 119982.doc -19- 200800539 系統102為稀釋相輸送系統時，在至少一實施例中， 度上’輸送管道1 〇 8之具疮& c , 、又為5至2〇倍管徑，其中滯留時間 為3 0秒至1 〇分鐘。在去私、， 长田輪廷系統102為稀釋相輸送系统時 ^ 一變體巾，輸送速度為每分鐘1._至4_英《，其中輸 送壓力小於或等於pvr j. A . m 、、， SK}e在當輸送系統102為稀釋相輸 达系柄之另-變體中，輸送速度大於或等於每分鐘約 彻〇英吸，其中輸送麼力小於或等於15psig。在告輸送 系統102為稀釋相輸送系統時之又一變體中，輸送速产為 每分鐘1000至4_英口尺，其中輸送塵力小於或等於^忖 水柱。在當輸送系統102為稀釋相輸送系統時之又一變體 中’輸送速度大於或等於每分鐘侧英叹，其中輸送遲力 小於或等於15英吋汞柱。 在本U之3 &體中，在一溫度下將顆粒⑽與流體 接觸’使得顆粒在於氣動輸送系、統1G2中傳送的同時冷 部在此义體之另-改進方法中，流體為具有低於位於盘 流體接觸之位置處之顆粒刚的平均溫度之沸點的液體:、 口此在此改進方法中流體在與顆粒接觸時沸騰。 ’看圖3提供向上傾斜區112(其中含有顆粒⑽)之示意 & '兒明°當I動輸送系統1G2包括向上傾斜區112時，對於 顆粒100中之一此，在古认壬人 、 二存在於重力下向下移動之趨勢，如由 方向d3指#。因為總體上存在顆粒在方向〜上向上之淨移 動因而此趨勢有利地允許顆粒之混合。因此，已結晶且 口自'、、。aa熱所產生之熱而傾向於為較熱的顆粒1 24與尚未 結晶之非晶顆粒100有效地混合。此情形允許自結晶顆粒 119982.doc -20- 200800539 124至非晶顆粒loo的埶轉蔣 …锝私而有助於非晶顆粒的結晶。 在本實施例之尤其適用之變體中，如上文結合㈣之描 述而闡述，由模面顆粒切割機來切割聚合顆粒ι〇〇。在此 變體中，顆粒1 〇 〇經由顆妹立私 田顆粒輸迗糸統92自模面顆粒切割機 轉移至乾燥器90。適用之乾烽哭 ^用之貫例包括自水移除顆粒 1〇0的向心乾燥器。應瞭解，在此情形下，乾燥器90為可 用於使顆粒與水分離的任—裝置。在退出乾燥器9叫，額 外之水可由於在自乾燥器9〇排出時仍相對較高之顆粒刚 的熱含量而蒸發。在使用模面顆粒切割機之此變體中，顆 粒100足前速地自㈣機轉移至乾燥H，使得難100佯 持大量之熱。通常’嫩乾燥器之聚合顆超 135°C之溫度。 應瞭解’顆粒1GG中之每—者通常具有相對非均一之溫 度分布’其中顆粒之内部比顆粒之外部熱。此情形係由於 用於模面切割機及顆粒輸送轉92中之水的冷卻效應及聚 T物之較低熱導率。此外，每—顆粒可能具有略微變化之 溫度輪廓。因此^將複數個顆粒描述為具有平均顆粒溫度 為合適的。 亦應瞭解，用於將顆粒⑽自模面切割機傳送至乾燥器 90之水可由具有優良或較合需要之熱轉移特性的其他輸送 流體取代。顆粒m之平均溫度亦可由用於將顆粒·自模 面切割機輸送至乾燥器90之水（或其他輸送流體）之溫度來 控制。舉例而言’輸送流體可經加熱以允許較高初始平均 顆粒溫度（引入至氣動輸送系統102)或經冷卻以允許較低初 I19982.doc -23 - 200800539 。均顆粒溫度。在典型聚s|形成製程中，自模面切割機 至乾燥器90之轉移時間為大約若干秒，其中含顆粒之聚料 在顆粒輸送系統92中相1()錢英物、之速度行進。 本貝施例之一變體中，聚合物顆粒1 進入具有高於 結晶之最佳溫度之平均溫度的氣動輪送系統ι〇2。在此變 $中，由輸送氣體來冷卻聚合物顆粒1〇〇,該氣體在此變 體中將具有低於顆粒100之平均溫度的溫度。本變體之方 法尤其適用於聚對苯二甲酸乙二酉旨顆粒之結晶，聚對苯二 甲西夂乙_ @日顆粒在MC之溫度下開始結晶且在2崎之严 度下溶融。當顆粒100具有擁有足夠之熱含量以發生結曰= 的區域時，隨著輸送顆粒1〇〇平均顆粒溫度增加。此溫产 :加為當顆粒結晶時來自顆粒⑽之結晶熱之釋放的結 果。 在本交體之-改進方法中，初始平均顆粒溫度（當引入 至氣動輸送系統1〇2中時）與結晶溫度之間的差小於在不存 在外部冷卻時由顆粒100之結晶誘發之溫度上升。因此， 在此改進方法中，經冷卻之輸送氣體用於氣動地輸送該等 顆粒亚在允許發生結晶的同時抑制顆粒之溶融或黏附。 ^發明之另-變體中，顆粒將含有足夠之内部熱以發 广。在本發明之其他變體中，顆粒敎 … 顆叔不含有足狗之熱以用於結晶的此變體 中，糟由與高溫下之輪详々触 ,,_ ，氧體接觸來調節平均顆粒溫度。 在本貫施例之又_轡鞅由 取人t A 體中，I合物顆粒100以太低而不 行至所要程度的平均溫度進人氣動輸送系統 119982.doc -22- 200800539 102。在此情況下，輸送氣體之溫度使得藉由與輸送氣體 接觸來加熱聚合顆粒100(亦即，輸送氣體之溫度高於顆粒 100之平均溫度）。 在本發明之又一變體中，輸送氣體119具有足夠之溫度 以自顆粒100汽提乙醛。為使乙醛汽提最有效，輸送氣體 119之溫度必須處於在氣動輸送系統J 〇2中所存在之溫度及 壓力下顆粒1〇〇中之乙醛之平衡濃度以下。輸送氣體119中 之乙駿應在顆粒100中之乙醛的蒸氣壓以下以允許乙醛擴 散至輸送氣體中。在一變體中，輸送氣體之溫度足以自聚 a顆粒將殘餘乙經減少至少4 ppm。在另一變體中，輸送 氣體之溫度足以自聚合顆粒將殘餘乙醛減少至少2叩瓜。 在又一變體中，輸送氣體之溫度足以自聚合顆粒將殘餘乙 醛減少至少1 ppm。此外，視需要，在收集裝置或容器 126(圖2)中藉由使額外之氣體經由管道134流過此裝置而完 成頜外之乙醛汽提。此額外之氣體經由管道136排出，其 中經汽提之乙醛在熱破壞裝置132中被破壞。在一變體 中，連續地將退出輸送器系統之出口 118的顆粒饋送至_ 、郎在"亥谷為中顆粒之殘餘乙酸含量減少。在此變體之 文進方去中’谷器為定向的，既而在適當位置處具有 口及出口’使得該容器内之聚酯聚合顆粒之流動型式為 土式級動。通常’該容器内乙醛含量之減少為至少4 ppm。 在/、他改進方法中，該容器内乙酸含量之減少為至少2 ppm。藉由使用知 ^ 相對較小之顆粒來進一步增強乙醛汽提。 參看圖4及5，裎征士〜 丄 捉仏本貫施例之變體。在獨4中，說明輪 119982.doc -23- 200800539

送管道108大體上與入口 104水平的變體。在此變體中，在 大體上水平之管道區110處，將複數個聚合顆粒100引入至 輸送管道1 08中。輸送管道L〇8可保持大體上水平直至下一 站或處理裝置（例如，收集裝置126)。管道區11〇在某一距 離内保持大體上水平。在一改進方法中，管道區u〇在至 少10英呎内為水平的。在另一改進方法中，管道區11〇在 至少50英呎之距離内為水平的。在又一改進方法中，管道 區110在至少100英呎之距離内為水平的。 亦應瞭解，輸送管道108之總長度為1〇英呎至ijOOg 呎。在另一改進方法中，輸送管道1〇8之總長度為5〇英呎 至500英呎《在又一改進方法中，輸送管道1〇8之總長度為 100英呎至300英呎。 — u 口 nr处不只视八口 1 之 域初始地成角的變體。輸送管道1〇8可保持大體上傾斜 至下一站或處理裝置（例如，收集裝置丨26)。 可將大體上不與顆粒100反應且並未不利地影塑顆粒 特性的任一類型之氣體（惰性氣體或反應性氣體^作輸 軋體119。適合之氣體包括(但不限於)空氣、氮氣、氬氣 二氧化碳、其組合及其類似氣體。在本實施例之—鐵 中，將流量控制裝置1ι2〇用於控制輸送氣體ιΐ9的流: 率。在另一變體中，可由 流量之正壓冷凝哭…礼體之逮度以控 是（诸如，旋轉葉片壓縮機） 體119之流動速率。 輸运 在本發明之另—眚始A丨& 貝鈿例中，提供實施本發明之方法的 119982.doc -24. 200800539 聚合顆粒結晶的氣動輸送系統。參看圖2,氣動輸送系統 102進一步包括：一入口 1〇4，其用於將複數個聚合顆粒 1〇〇引入至官道1〇8中；及一出口 ιι8，其用於移除該複數 個聚合物顆粒。在至少所說明之實施例中，藉由差壓分離 装置106而將顆粒1〇〇引入至顆粒入口 1〇4中。可用於差壓 /刀離裝置m之裝置的實例包括（但不限於）旋轉氣鎖及吹風 罐。氣動輸送系統1〇2包括輸送管道1〇8。其用於藉由輸送 氣肢119來氣動地傳送複數個聚合顆粒1 。 在本實施例之一改進方法中，輸送管道1〇8之總長度為 10英呎至1000英呎。在另一改進方法中，輸送管道108之 總長度為50英呎至500英呎。在又一改進方法中，輸送管 道之總長度為100英叹至3〇〇英呎。輸送管道1〇8包括大 體上水平之管道區11G。管道區U 〇之水平組態允許顆粒變 得適於輪送.通常，在長度上，管道區110為5至20倍管 徑。氣動輸送管道no視需要可包括向上傾斜區112，在上 文中闡述了向上傾斜區之細節。 輸送管道108視需要可包括額外之管道區，諸如亦大體 上水平的管道區116。根據本實施例之方法，#由輸送氣 體將複數個聚合顆粒自入口 1〇4氣動地轉移至出口 ιι8。可 藉由流量控制裝置辑調節輸送氣體119_。適合之 流量控制裝置12〇的實例包括（但不限於）計量壓縮機、流量 計、質量流量控制器、閥門及其類似裳置。輸送氣體119 具有-溫度’其足以將該複數個顆粒維持在—溫度範圍内 以使得複數個聚合顆粒之結晶大體上在自氣動輸送系統 I19982.doc -25- 200800539 102移除顆粒之前起始或完成。在至少一實施例中，溫度 範圍在聚合顆粒100之熔融溫度以下。 又 可藉由温度調節裝置122而視需要對實現顆粒之轉移的 輸送氣體119進行加熱或冷卻。圖2說明正轉移至收隼裝置 !26的顆粒·。最後’視需要經由熱交換裝置i3(J时 輸送氣體U9且可在熱破壞裝置132中破壞揮發性有機化合 物。 ， 口

圖4提供-示意性說明，其中管道區11〇在某一距離内水 平地延伸。在另-改進方法中，輸送管道刚可保持大體 上水平直至下一站或處理裝置（例如，收集裝置126)。在一 改進方法中，#道區11G在至少1()英叹内為水平的。在另 -改進方法中，管道區11(>在至少5〇英呎之距離内為水平 的。在又-改進方法中，管道區11〇在至少1〇〇英…離 内為水平的。亦應瞭解’輸送管道1〇8之總長度為英呎 至1000英呎。在另一改進方法中，輸送管道1〇8之總長度 為50英呎至500英呎。名又—并、任士、丄丄 在又改進方法中，輸送管道108之 總長度為100英呎至300英呎。 在圖5中，說明輸送管道1〇8自鄰近於顆粒入口 1〇4之區 域初始地成肖的變體。柄管道⑽可料大體上傾斜直 至下一站或處理裝置（例如，收集裝置126)。 雖然已說明並描述本發明之實施例，但此等實施例不意 欲說明並描述本發明之所有可能形式。相反，用於本說明 弓為描述之4而非限制之詞，且應理解在不背離本 發明之精神及範疇的情況下可進行各種改變。 119982.doc •26- 200800539 【圖式簡單說明】 圖1A為貫穿聚縮合反應器之聚酯製造線的示意性說明； 圖1B為展示在聚縮合反應器之後使用股線切割機來形成 聚酯顆粒之處理的聚酯製造線的示意性說明； • 圖1C為展示在聚縮合反應器之後使用模面切割機來形成 聚_顆粒之處理的聚酯製造線的示意性說明· 圖2為適用於本發明之方法之氣動铪、、 ^ ^ ?. 一 札勒輸迗系統的實施例的 ^ 示意性說明； 圖3為在傾斜管道區中混合顆粒的土 「思性說明； 圖4為具有延伸水平管道區之氣動蚣、、， 一 札勒輸迗系統之實施例的 示意性說明；及 圖5為具有初始延伸傾斜管道區之 / , 與# 一 乳動輪送系統之實施 例的示意性說明。 【主要元件符號說明】 10 PET加工設施 12 混合槽 14 酉旨化反應器 16 酯化反應器 18 預聚物反應器 20 聚縮合反應器 22 聚縮合反應器 24 泵 26 過濾器 28 過濾器 119982.doc -27- 200800539

30 沖模 32 沖模 3 4 沖模 36 PET股線/聚合物股線 38 PET股線/聚合物股線 40 PET股線/聚合物股線 42 水喷霧流 44 水喷霧流 46 水喷霧流 48 顆粒 50 顆粒 52 顆粒 54 切割機 56 切割機 5 8 切割機 60 股線 62 股線 64 股線 66 沖模 68 沖模 70 沖模 72 顆粒 74 •顆粒 76 顆粒 119982.doc -28- 200800539 80 模面切割機 82 模面切割機 84 模面切割機 90 乾燥器 92 顆粒輸送系統 94 結晶器 96 緻密相輸送系統 100 聚合顆粒/非晶顆粒/聚合物顆粒 102 氣動輸送系統 104 顆粒入口 106 差壓分離裝置 108 輸送管道 110 管道區/氣動輸送管道 112 向上傾斜區 116 管道區 118 出口 119 輸送氣體 120 流量控制裝置 122 溫度調節裝置 124 結晶顆粒 126 收集裝置/容器 130 熱交換裝置 132 熱破壞裝置 134 管道 I19982.doc -29- 200800539 136 管道 A1 角度 d3 方向 d4 方向

119982.doc -30

Claims (1)

1. 200800539 十、申請專利範圍： L -種使複數個聚合顆粒結晶之方法，該方法包含： a)在一入口處將該複數個聚合顆粒引入至一 ^中，該複數個聚合顆粒包含—可結晶之聚合物^ 有一結晶溫度及一熔融溫度；及 /、 :)藉由一輸送氣體將該複數個聚合顆粒自該入口氣動 .^ 鞠、孔體具有一溫度，其足以將該

   不旻數個聚合顆粒維持在一、、西 人郝 在/里度乾圍内以使得該複數個聚 合顆粒之結晶大體上在自該氣 乳勁輸迗糸統之一出口移除 该4顆粒之前起始或完成。 有球形形狀或圓柱形形狀 2·如請求項!之方法’其中該複數個聚合顆粒之一部分具 3·如睛求項1之方法，其中複數個顆粒之一部分具有矩子 截面。 月求項1之方法，其中該複數個聚合顆粒包含一選自 • 由以下各物組成之群之組份：聚酯、聚烯烴、聚苯乙 烯、耐綸及聚酮。 5. 如請求W之方法，其中該複數個聚合顆粒包含一聚 6. 如請求項5之方法，其中該聚酿為一聚對苯二甲酸乙二 ^ 1合物或共聚物。 7·如請求項1之方法，其中該複數個聚合顆粒在自該輸送 系統之該出口移除之後具有大於約3〇%的結晶度。 8·如凊求項1之方法，其中該複數個聚合顆粒在自該輸送 119982.doc 200800539 系統之該出口移除之後具有至少40%的結晶度。 9·如請求項丨之方法，其中引入至該輸送系統中之該等顆 粒的該結晶度增加至少10%。 ίο.如請求項丨之方法，其中引入至該輸送系統中之該等顆 粒的該結晶度增加至少20%。 11.如請求項丨之方法，其中引入至該輸送系統中之該等顆 粒的該結晶度係小於30%。 12·如明求項丨之方法，其中引入至該輸送系統中之該等顆 粒的該結晶度係小於20%。 13·如請求項丨之方法，其中該可結晶之聚合物包含ρΕτ且該 溫度範圍為約135°C至約200。(：。 14. 如請求項1之方法，其中該可結晶之聚合物包含一聚對 苯一甲酸烷二酯或聚萘二曱酸烷二酯聚合物或共聚物且 該溫度範圍為約135°c至約190°c。 15.

   月求項1之方法’其中该等顆粒在該輸送系統内的滞 留時間為30秒至20分鐘。 16.如請求項丨之方法，其中該氣動輸送系統為一緻密相輸 送系統。 月求項1之方法，其中該氣動輸送系統為一稀釋相輸 送系統。 】 月求項1之方法’其中該複數個聚合顆粒包含具有一 大於或等於該聚合物之該結晶溫度之溫度的區域。 19·如明求項i之方法，其中該輸送氣體係選自由以下各物 組成之群··空氣、氮氣、二氧化碳及氬氣。 119982.doc 200800539 2〇·如請求項丨之方法，其 内之声m m孔體係在〇至22〇。(：之範圍 円之/皿度下引入至該輸送系統中。 21·如請求項i之方法，其 逆 田 至δ亥輪送系統中時該輸 Μ =_小於引入至該入口中之該等顆粒之溫度。 '員1之方法’其中該複數個聚合顆粒係由一差壓 分離裝置引入至該氣動輸送系統之該入口中。 23 ·如請求項丨之方法，其一 入 /匕3連績地使一液體與該 ::砬刀離以形成一經部分乾燥之顆粒流，及連續地將 〜Μ部分乾燥之顆粒流引人至該輸送系統之該入口中。 ^項23之方法，其中當引人至該輸送系統之該入口 中時該等顆粒具有小於1 Wt%之水分含量。 25·如:求項23之方法，其中當引人至該輸送系統之該入口 中時該等顆粒具有小於〇·2 wt%之水分含量。 士明求項1之方法，其進一步包含在一連續製程中熔融 ㈣合純聚醋熔融聚合物，固化該熔融之聚合物以形成 與水接觸之顆粒，使該水之至少一部分與該等顆粒分 離，及將該等顆粒引入至該輸送系統中。 27· 士明求項26之方法，其中自該固化製程形成之該等聚酯 聚合物顆粒具有至少0.70 dL/g之It.V·。 " 28·如口月求項27之方法，其中nv.為至少〇·72 dL/g。 29·如°月求項27之方法，其中該It.V.為至少0.76 dL/g 〇 30·如明求項26之方法，其中退出該輪送器系統之該出口的 。亥等顆粒被連續地饋送至一容器，在該容器中該等顆粒 之殘餘乙駿含量經減少。 " 119982.doc 200800539 3 1.如請求項3〇之方法， 為至少4啊。，、中在〜内之該乙路含量減少 32.=乙求項3。之方法’其中在退出該容器時該等顆粒之該 殘餘乙备含量為小於2 ppm。 3 3 ·如請求項丨之方法，苴 、 ，、T 3虱動輸迗糸統包含一向上傾 ’該向上傾斜區具有—使得該複數個聚合顆粒在被 傳达過該向上傾斜區時向上行進的角度。 34. 如請求項33之方法，其 、/角度係足以引起進入該向上 =區之該複數個難之—部分向下掉落，藉此混合該 複數個聚合顆粒。 35. 如請求項34之方法，其中該角度為約^。至μ。。 月求項1冬方法，其中該複數個顆粒係以至 2〇〇,00〇 ib/以之量引入至結晶器中。 二求員1之方法’其中該輪送氣體之該溫度係足以自 该等聚合顆粒使該殘餘乙醛減少至少4卯㈤。 月长員1之方法，其中該輪送氣體之該溫度係足以自 該等聚合顆粒使該殘餘乙醛減少至少2卯m。 月求員1之方法，其中該輸送氣體之該溫度係足以自 該等聚合顆粒使該殘餘乙醛減少至ppm。 月*項.37之方法，其中該輸送氣體中之乙的濃度係 小於在該氣動輸送系統中所呈現之溫度及壓力下該複數 個顆粒中之乙醛的平衡濃度。 41,如.月求項！之方法，其進一步包含在該氣動輸送系統中 使該複數個聚合顆粒與—處於—足以冷卻該等聚合顆粒 119982.doc 200800539 之溫度下的流體接觸。 顆粒接 部分為 小於約 42.如請求項丨之方法，其中該流體為在與該複數個 觸時沸騰之液體。 43 ·如請求項42之方法，其中該液體包含水。 44.如請求項丨之方法，其中該複數個聚合顆粒之— 特徵在於一最大尺寸的三維物體，該最大尺寸係 〇·25 英吋。’ “

   45.如請求項1之方法 呎。 其中該輸送系統之長度為至少 50英 46〜如請求項丨之方法，其進一步包含將該等顆粒封裝至一 運輸容器中，其中該等顆粒未於固態中聚合。 47.如請求们之方法，其中該等顆粒係藉由切割炫融之取 酯聚合物而獲得。 4 48.如請求項丨之方法，其中該等顆粒係藉由 4 银面切割 機切割、熔融之聚酯聚合物而獲得。

   49. 一種使複數個PET顆粒結晶之方法，該方法包含： a)在一入口處將該複數個pET顆粒引入至— ^乳動輸送 糸統中，該複數個PET顆粒為可結晶的且具 姓曰、 ^ ^ 、乃、、、口晶溫 度及一、熔融溫度；及 )猎由一輸送氣體將該複數個ΡΕΊΓ顆粒自該入口氣 地轉移至一出口，該輸送氣體具有一溫度，其足以將 禝數個PET顆粒維持在一溫度範圍内以使得該複數 PET顆粒之結晶大體上在自該氣動輸送系统之該出口 除該等顆粒之前起始或完成。 I19982.doc 200800539 5 〇.種用於使聚合顆粒結晶之氣動輸送系統，該氣動輪送 糸統包含： 一官道’該管道用於藉由一輸送氣體來氣動地傳送複 數個聚合顆粒，該管道具有足夠長度，使得當該輪送氣 體之溫度在一預定範圍内時，該複數個聚合顆粒之結晶 大體上在自該氣動輸送系統移除該等顆粒之前起始或完 成； ^

   51. 一入口，該入口用於將該複數個聚合顆粒引入至該管 道中；及 ’該出口用於移除該複數個聚合顆粒。 如請求項50之氣動輸送系統，其中該管道包括一向上傾 斜區’遠向上傾斜區具有—使得該複數個聚合顆粒在被 傳送過該向上傾斜區時向上行進的角度。 52.如請求項51之氣動輪送系統，其中該角度係足以引起進

   入该向上傾斜區之該複數個顆粒之一部分向下掉落，藉 此混合該複數個顆粒。 53. 54. 55. 如請求項50之氣動輸送系統，其進—步包含—用於將該 複數個聚合顆粒引人至該人口中的差壓分離裝置。 如。月求項53之I動輸m其巾該差壓分 旋轉氣鎖或一吹風罐。 如請求項50之氣動輸送系統，其進-步包含—計量裝置 以控制該輸送氣體之流動速率。 5 6 ·如.请求項5 0之氣動輪 器以控制該輸送氣體 送系統，其進一步包含一 之該溫度。 溫度控制 119982.doc 200800539 57·如請求項50之氣動 〜 物顆粒連續地饋送至糸、洗〃中將經回收之聚酉旨聚合 殘餘乙搭含量經減^'容器’在該容器中該等顆粒中之 58.如請求項57之氣動輪送系統，其中在該 之 里減少為至少4 ppm。 SI =未項57之氣動輪送系統，其中在退出該容器時該等 顆粒之該殘餘乙醛含量小於2ppm。 60.如請求項57之氣動輸送系統，其中該容器為定向的且在 適當位置處具有-人π及1 π，使得該容器内之該等 聚酯聚合顆粒之流動型式為塞式流動。

   119982.doc