聚对苯二甲酸乙二酯固相缩聚工艺制造技术

本发明专利技术涉及熔融缩聚获得的ＰＥＴ聚合物进一步经过固相缩聚生成高粘聚酯的工艺方法。中粘度聚酯熔体首先在８０～９７℃温水中造粒，形成的聚酯粒子和水一道被输送到固液分离干燥设备使粒子与水分离，分离出来的水流入水箱再输送到切粒室循环使用，而粒子进入结晶设备，在惰性气体气氛下进行结晶，结晶后的粒子进入固相缩聚反应器进行反应，其特性粘度进一步提高，反应后的粒子进入冷却器冷却。该工艺流程短，可以省掉ＰＥＴ熔融聚合装置的切片料仓、固相缩聚装置的原料料仓及输送装置，固相缩聚阶段只需一次结晶；其节能效果十分显著，每公斤聚酯切片可节省冷却能量６９．１ｋｃａｌ、节省加热能量７５．２３ｋｃａｌ，经济效益十分显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚酯的生产方法，特别是熔融缩聚获得的聚酯聚合物进 一步经过固相縮聚生成高粘聚酯的工艺方法，属于聚酯合成
絲駄聚对苯二甲酸乙二酯(PET)在聚酯聚合物占据十分重要的地位， 因此，人们谈及"聚酯"总是自觉不自觉地系指PET。高粘聚酯广泛应 用于聚酯瓶、工业丝、片材等领域，固相縮聚法是生产高粘聚酯的主要 方法。目前，高粘聚酯生产方面国际上主要有三家专利商Sinco、Buhler 和Bepex,其固相縮聚工艺路线大体相同，均沿用纤维生产经验，艮P: 采用无定形基础切片为原料，经一次或多次升温结晶后，再进行固相缩 聚反应，冷却后得到高粘聚酯产品。如Buhler工艺中，无定形基础切片 先在预结晶器中从室温升至140 16(TC进行干燥和预结晶，再在结晶器 中180'C左右条件下进行二次结晶，结晶器出来的聚酯切片再在预热器 中继续升温到210°C,在升温的同时进行固相縮聚反应和再结晶，最后 在固相縮聚反应器中进一步反应，生成特性粘度(ti)在0.75 1.2dl/g 的高粘聚酯。现有的这些固相缩聚工艺存在几项不足其一，能量利用不合理。 28(TC左右的高温熔体在铸带头中挤出成条，采用冷冻水急冷到室温， 再切成近乎圆柱形的粒子，然后在固相縮聚过程中再进行升温结晶。一 方面需要冷冻水来急冷熔体，另一方面又需要热源来升温结晶，造成能 量的巨大浪费；其二，工艺流程长。由于采用急冷到室温再切粒技术， 得到是无定形基础切片，在进行固相縮聚反应前必须进行多次预结晶处理， 一般要在两次以上，造成工艺流程长；其三，由于采用无定形基础 切片为原料，原料切片不能直接在最佳的结晶温度区间(较高的温度) 内进行结晶，需在低温下预结晶后，才能在最佳结晶温度区间进行二次 结晶，二次结晶的过程并不有利于固相縮聚反应。因此，需要开发一种 能量消耗低、工艺流程短的固相縮聚新工艺。专利CN200480005368.1提出了一种对聚酯颗粒进行热处理以达到 部分结晶的方法，其特征在于将聚酯熔体输送给一水下造粒机中进行 造粒，将所获得的颗粒输送到一水固分离装置，经干燥后的颗粒以高于 10(TC的颗粒温度被输送到一运动装置，颗粒以超过8(TC的颗粒温度离 开此运动装置。该专利开发了聚酯在高于玻璃化温度下的热水中造粒工 艺，通过控制聚酯颗粒在热水中的停留时间，使得从固液分离设备中出 来的颗粒温度高于IO(TC,利用熔体热在一运动装置中进行结晶，从而 得到部分结晶的产品。据申请人所知，该项技术现已用于废聚酯的回收， 但尚未应用于固相縮聚工艺。M豨本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种聚对苯二甲酸 乙二酯固相縮聚新工艺。本专利技术的技术解决方案是聚对苯二甲酸乙二酯固相縮聚工艺，熔 融縮聚反应形成的特性粘度为0.4 0.8dl/g的中粘度聚酯熔体，经过水 下切粒、分离干燥、结晶、固相縮聚反应、冷却等工艺处理步骤，生成 特性粘度为0.75 1.2(11%的高粘聚酯，其特征在于所述中粘度聚酯熔 体首先在温水中造粒，形成的聚酯粒子和水一道被输送到固液分离干燥 设备使粒子与水分离，分离出来的水流入水箱再输送到切粒室循环使 用，而粒子进入结晶设备，在惰性气体气氛下进行结晶，结晶后的粒子进入固相縮聚反应器进行反应，其特性粘度进一步提高，反应后的粒子 进入冷却器，在冷的惰性气体气氛下冷却到6(TC以下包装外运。实现本专利技术目的的进一步的技术解决方案是上述的聚对苯二甲酸乙二酯固相縮聚工艺，其中所述中粘度聚酯熔体造粒时的水温为80 97°C，水的流速为1 10m/s，粒子在水中的总 的停留时间为1 5秒。更进一步地，上述的聚对苯二甲酸乙二酯固相縮聚工艺，其中固液分离之后，粒子的平均温度为160 200'C。更进一步地，上述的聚对苯二甲酸乙二酯固相縮聚工艺，其中粒 子在结晶设备中的停留时间为5 20分钟，出口结晶度大于30%。更进一步地，上述的聚对苯二酸甲乙二酯固相縮聚工艺，其中冷却器出来的气体经加热后进入反应器，充当反应载气，反应器出来的气 体进入结晶器中充当结晶用载气。再进一步地，上述的聚对苯二甲酸乙二酯固相縮聚工艺，其中结 晶器出来的气体大部分循环使用， 一部分进入分离干燥器中，用于干燥 颗粒表面的水分，其余部分和分离干燥器出来的气体合并后进入惰性气 体净化系统，净化后循环使用。本专利技术的技术效果主要体现在两个方面其一，工艺流程短。该工 艺可以省略掉PET熔融聚合装置的切片料仓、固相缩聚装置的原料料 仓，及其相互之间的输送装置；而且，固相縮聚阶段采用一次结晶即可 替代现有技术的二次结晶工艺。其二，节能效果十分显著。以lkg聚酯 切片计，本专利技术工艺路线比现有技术可节省冷却能量69.1kcal、节省加 热能量75.23 kcal，经济效益非常可观。附图说明图l是本专利技术工艺流程简图。具体实施方式本专利技术在对PET固相縮聚反应及结晶行为的研究基础之上，对热水造粒技术进行再创新，结合固相縮聚工艺的研究成果，进行集成创新， 从而开发形成一种聚酯固相縮聚新工艺。其主要工艺过程是一种固相縮聚生产高粘度对苯二甲酸乙二酯的新工艺，由水下切 粒、分离干燥、结晶、反应、冷却、气体净化等部分组成。其工艺特征为中粘度(0.4 0.8dl/g)聚酯熔体在温水(80 97°C)中造粒，聚酯粒 子和水一道被快速输送到固液分离干燥设备中，将粒子和水分离。分离 出来的水进入到水箱中，再输送到切粒室循环使用。水的流速控制在l 10m/s，粒子在水中的总停留时间一即粒子在切粒室中的停留时间、在管 道中的停留时间、在固液分离干燥设备中的停留时间的总和在1 5秒 内。通过控制熔体挤出的速度及切刀的转速，来调节粒子的大小。在确 定粒子大小后，通过调节粒子在水中的停留时间，使从固液分离设备中 出来的粒子平均温度在160 20(TC范围内。分离出来的粒子进入一个结 晶设备中，结晶设备可以是流化床、沸腾床或分室流化床。粒子在结晶 设备中的停留时间控制在5 20分钟，出口结晶度大于30%。从结晶器 出来的粒子进入固相縮聚反应器中，反应器可以为固定床、塔式移动床 或卧式流化床，根据产品特性粘度的要求控制停留时间。高的特性粘度 采取长的停留时间。从反应器出来的粒子进入冷却器中冷却，冷却器可 采用流化床构型的设备。冷却器采用冷的惰性气体(<50'C)冷却，冷 却器出来的气体经加热后进入到反应器中，充当反应载气，反应器出来 的气体进入结晶器中充当结晶用载气。结晶器出来的气体大部分循环使 用， 一部分进入分离干燥器中，用于干燥颗粒表面的水分，其余部分和 分离干燥器出来的气体进入氮气净化系统，在惰性气体净化系统中净 化，去除有机小分子。净化后的气体循环使用。反应器出来的粒子在冷 却器冷却到60'C以下包装外运。图1是本专利技术工艺流程简图。如图1所示，熔融聚合装置来的280°C 左右的高温熔体首先进入到水下切粒室中切粒，切下的粒子随水流被快速输送到分离干燥装置，进行固液分离。分离出来的水进入到水箱中， 经除杂换热后循环使用。来自流化床结晶器的一部分氮气通入分离干燥 器中，干燥颗粒表面的水分，出来的气体和流化床结晶器出来的气体一 起进入到氮气净化系统中。从氮气净化系统出来的低温氮气进入到冷却 器中冷却反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚对苯二甲酸乙二酯固相缩聚工艺，熔融缩聚反应形成的特性粘度为０．４～０．８ｄｌ／ｇ的中粘度聚酯熔体，经过水下切粒、分离干燥、结晶、固相缩聚反应、冷却等工艺处理步骤，生成特性粘度为０．７５～１．２ｄｌ／ｇ的高粘聚酯，其特征在于：所述中粘度聚酯熔体首先在温水中造粒，形成的聚酯粒子和水一道被输送到固液分离干燥设备使粒子与水分离，分离出来的水流入水箱再输送到切粒室循环使用，而粒子进入结晶设备，在惰性气体气氛下进行结晶，结晶后的粒子进入固相缩聚反应器进行反应，其特性粘度进一步提高，反应后的粒子进入冷却器，在冷的惰性气体气氛下冷却到６０℃以下包装外运。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈希军，张军，
申请(专利权)人：中国石化仪征化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[]