一种PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，包括微界面绕管式反应器、料仓、真空闪蒸罐，料仓的进料口用于与AA源、BDO源相连，料仓的排料口经进料泵、加热器，与反应器的物料通道进口相连，反应器的物料通道出口与真空闪蒸罐相连，物料通道进口设置微界面发生器，真空闪蒸罐的底部排液口用于对外排出BSA，真空闪蒸罐的顶部排汽口经冷凝器与真空分离器相连，冷凝器、真空分离器的不凝气出口均与负压源相连。本发明专利技术结构简单、操作方便、运行效率大幅提高，可低成本满足大规模生产PBAT的生产需求，不需要采用BDO过量的方式即可使酯化反应正向进行，可有效提高AA和BDO的酯化率，达到98.5％以上，还可有效避免物料返混，使BDO的循环量下降95％，大幅降低了能耗。大幅降低了能耗。大幅降低了能耗。
【技术实现步骤摘要】
一种PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置及方法
[0001]本专利技术涉及化工领域，特别涉及一种PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置及方法。
技术介绍
[0002]目前大量使用的塑料，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等都不具有生物自降解性，形成大量的白色垃圾，造成严重的环境污染。采用焚烧处理生成飞灰和二噁英等有害气体，严重污染大气，且对人体健康造成严重威胁。
[0003]2020年1月16日，国家发改委联合生态环境部发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，要求在2025年，完善塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度，对不可降解塑料逐渐禁止、限制使用。目前，已有多个省份相继发布了“地方版”禁塑令。可降解塑料对环境保护和可持续发展有巨大的现实意义，生产及使用生物基可降解塑料势在必行。
[0004]PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯)，是PTA(对苯二甲酸)、BDO(1,4丁二醇)、AA(已二酸)的共聚物，PBAT既有良好的延展性、断裂伸长、耐热性和抗冲击功能，又具有优良的生物降解性，是目前低碳环保、生物降解塑料之一。在可降解塑料中为数不多可拉膜的高性能可降解塑料，PBAT与PLA(聚乳酸)和PPC(二氧化碳基环丙树脂)共混改性后的可降解塑料相比，适用范围更大用途更广，如：包装薄膜、农用地膜、购物袋、垃圾袋、连卷袋、快递袋、外卖一次餐盒等。
[0005]通常，生产PBAT包括以下六个工序：
[0006](1)PTA/BDO酯化工序
[0007](2)AA/BDO酯化工序
[0008](3)PTA/BDO和AA/BDO酯化物全混酯化工序
[0009](4)酯化蒸汽分离工序
[0010](5)缩聚工序
[0011](6)后处理工序
[0012]目前，针对AA和BDO酯化工序，采用搅拌式酯化釜进行酯化反应。搅拌式酯化釜为间断式反应釜，导致AA和BDO的酯化效率较低，且需要加入过量的BDO保证酯化反应朝向正向进行，导致后续分离BDO的成本较高，此外，针对大规模生产PBAT的需求，釜式酯化釜生产能力受到搅拌器和换热面积限制，单台釜式酯化釜生产能力有限，只能通过增加搅拌式酯化釜数量的方式，还导致企业生产PBAT的投资成本较高。
[0013]因此，如何研发一种生产能力大、消耗低、三废少、投资低的PBAT的生产装置及工艺，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0014]本专利技术的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，其结构简单、操作方便、运行效率大幅提高，可低成本满足大规模生产PBAT的生
产需求。
[0015]本专利技术的目的之二是提供采用上述酯化装置酯化AA与BDO的方法，不需要采用BDO过量的方式即可使酯化反应正向进行，可有效提高AA和BDO的酯化率，达到98.5％以上，还可有效避免物料返混，使BDO的循环量下降95％，大幅降低了BDO精馏回收所需能耗。
[0016]实现本专利技术目的之一的技术方案是：一种PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，包括反应器、料仓、真空闪蒸罐，所述料仓中设有搅拌器，料仓的进料口用于与AA源、BDO源相连，料仓的排料口经进料泵、加热器，与反应器的物料通道进口相连，酯化反应器内设置微界面发生器，酯化反应器为绕管式反应器，反应器的物料通道出口与所述真空闪蒸罐相连，所述物料通道进口设置微界面发生器，所述真空闪蒸罐的底部排液口用于对外排出BSA，所述真空闪蒸罐的顶部排汽口经冷凝器与真空分离器相连，所述冷凝器、真空分离器的不凝气出口均与负压源相连。
[0017]所述反应器为微界面绕管式固定床反应器，包括封闭的壳体，所述壳体的绕管管内为物料通道，物料通道和壳体之间的空间为介质通道。
[0018]所述物料通道为管道，管道在壳体的内空呈往复折弯延伸，所述管道分为两段，两段管道分别呈往复折弯延伸形成第一绕管、第二绕管，且第二绕管相对第一绕管沿壳体的周向转动90
°
。
[0019]所述物料通道的数量为一个或多个，并排设置在壳体的内空。
[0020]所述介质通道使用联苯和联苯醚的混合物作为热媒介质，联苯和联苯醚的质量比1:3。
[0021]所述真空分离器的底部排液口经水泵对外排出含有BDO的酯化水，所述料仓由上部的圆筒段和下部的倒置锥形段连接构成整体。
[0022]实现本专利技术目的之二的技术方案是：采用任一上述酯化装置合成BSA的方法，包括以下步骤：
[0023]1)BDO和AA加入料仓，搅拌混匀，得到AA/BDO固液浆料，BDO和AA的摩尔比为1.05
‑
1.1：1；
[0024]2)AA/BDO固液浆料经加热器升温至160
‑
220℃，得到AA/BDO均相浆料，进入反应器微界面发生器后，进入反应器的物料通道，管内为物料，管间为热媒介质，进行酯化反应，酯化温度为190
‑
260℃，生成BSA和酯化水；
[0025]3)BSA和酯化水排至真空闪蒸罐，真空度为0.2bar(A)，其中的酯化水以汽态形式由顶部排汽口经冷凝器冷凝为液态，进入真空分离器气液分离，其中的BSA以液态形式从真空闪蒸罐的底部排液口排出。
[0026]优选的，步骤1)所述BDO和AA的摩尔比为1.1：1。
[0027]优选的，步骤1)AA/BDO浆料的温度为40
‑
60℃，步骤2)AA/BDO浆料升温至180℃，酯化温度为200℃，酯化时间为1h。
[0028]进一步的，步骤2)均相浆料与催化剂经微界面发生器进入反应器的物料通道，催化剂的添加量为0.1
‑
0.5kg/t PBAT，催化剂为钛酸四丁酯。
[0029]采用上述技术方案具有以下有益效果：
[0030]1、本专利技术酯化装置的反应器，其设置的物料通道为AA和BDO的酯化空间，可连续进行酯化反应，与传统搅拌酯化釜间歇式酯化反应相比，酯化效率大幅提高，且不存在物料返
混现象，使得物料，尤其是BDO的循环量大幅下降95％以上，有效降低了能耗。
[0031]2、本专利技术酯化装置的反应器，其物料通道为管道，且呈往复弯折延伸，通过在物料通道进口设置微界面发生器，使进入物料通道的均相浆料在微米级别发生界面酯化反应，且反应器设置绕管，强化处于微界面状态的物料扰动，可有效提高AA和BDO的酯化效率和酯化率，达到98.5％以上，AA和BDO的摩尔比可直接采用接近理论值的1.1：1(包括少量BOD自身脱水生成THF)，不需要采用BDO过量的方式即可使酯化反应向正方向进行，有效解决了传统搅拌酯化釜AA和BDO酯化不完全、酯化率低导致的未酯化BDO给下游工序带来分离负担的缺陷，且酯化时间缩短至1h。
[0032]3、本专利技术酯化装置的反应器，物料通道和壳体之间的空间为介质通道，通过增加物料通道的数量及长度，可提供足够的换热面积，大幅提高对物料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，其特征在于，包括反应器(1)、料仓(2)、真空闪蒸罐(3)，所述料仓(2)中设有搅拌器，料仓(2)的进料口用于与AA源、BDO源相连，料仓(2)的排料口经进料泵(4)、加热器(5)，与反应器(1)的物料通道进口相连，反应器(1)的物料通道出口与所述真空闪蒸罐(3)相连，所述物料通道进口设置微界面发生器，所述真空闪蒸罐(3)的底部排液口用于对外排出BSA，所述真空闪蒸罐(3)的顶部排汽口经冷凝器(6)与真空分离器(7)相连，所述冷凝器(6)、真空分离器(7)的不凝气出口均与负压源相连。2.根据权利要求1所述的PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，其特征在于：所述反应器(1)为微界面绕管式固定床反应器，包括封闭的壳体，所述壳体的绕管管内为物料通道，物料通道和壳体之间的空间为介质通道。3.根据权利要求2所述的PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，其特征在于：所述物料通道为管道，管道在壳体的内空呈往复折弯延伸，所述管道分为两段，两段管道分别呈往复折弯延伸形成第一绕管、第二绕管，且第二绕管相对第一绕管沿壳体的周向转动90
°
。4.根据权利要求2或3所述的PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，其特征在于：所述物料通道的数量为一个或多个，并排设置在壳体的内空。5.根据权利要求2所述的PBAT生产过程中AA和BDO的酯化装置，其特征在于：所述介质通道使用联苯和联苯醚的混合物作为热媒介质，联苯和联苯醚的质量比1:3。6.根据权利要求1所述的PBAT生产过...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜国新，孟启贵，陈发挥，刘丹青，张剑，
申请(专利权)人：华峰集团上海工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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