一種熔體直紡生產(chǎn)pbt彈性長絲的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置及方法，該裝置包括終聚反應(yīng)器（6），其特征在于所述的終聚反應(yīng)器（6）中部設(shè)置的低粘熔體出料口與熔體過濾器（7）相連通，熔體過濾器（7）通過熔體泵將低粘熔體沿保溫管道輸送至液相增粘反應(yīng)器（8），液相增粘反應(yīng)器（8）的出料口直接通過輸送管與直紡裝置（9）的進(jìn)料口相連通。該方法是將終聚反應(yīng)器中的低粘熔體輸送至液相增粘反應(yīng)器進(jìn)行增粘后直接送至直紡裝置進(jìn)行紡絲處理。本發(fā)明的PBT熔體直紡工藝和PBT切片紡工藝相比，能耗下降至切片紡工藝的38%，且大大縮短了工藝流程，同時(shí)直紡裝置和聚脂切片不會產(chǎn)生影響，提高了兩套裝置的操作柔性。
【專利說明】一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PBT彈性長絲的生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種低粘熔體長距離輸送、紡絲箱體前就近液相增粘、高粘熔體最短停留時(shí)間分配的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界上所有的PBT紡絲均采用切片紡工藝。主要是通過三釜流程將PTA與BDO聚合為特性粘度為1.0dl/g左右的聚酯熔體，經(jīng)過鑄帶、冷卻、切粒制成PBT聚脂切片。再將PBT聚脂切片進(jìn)行干燥、螺桿加熱再熔融擠出至紡絲箱體進(jìn)行POY長絲的生產(chǎn)。
[0003]切片紡工藝的不足之處是:PBT熔體必須經(jīng)過冷卻切粒一干燥除水一螺桿加熱再熔融工序，實(shí)際上是經(jīng)歷了一個(gè)降溫再升溫的重復(fù)過程。切片生產(chǎn)過種中需要大量循環(huán)水(冷凍水)帶走熱量，螺桿熔融過程又需要大量電力提供熱量，此重復(fù)過程浪費(fèi)了大量能源，產(chǎn)品能耗較高。而且，切片紡流程中僅切片干燥一道工序就需要8?IOhr的停留時(shí)間，工藝流程長、生產(chǎn)效率底。再者，切片干燥過程的熱空氣以及螺熔融過程的高剪切熱都會對PBT的色相及分子量分部產(chǎn)生不良影響，POY成品的穩(wěn)定性不好，不同批次產(chǎn)品物理性能的重復(fù)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對PBT切片紡技術(shù)中存在的能耗高、流程長、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，提供了一種低粘熔體長距離輸送、紡絲箱體前就近液相增粘、高粘熔體最短停留時(shí)間分配的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置及方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:
一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置，包括依次相連的漿料配制罐、酯化反應(yīng)器、預(yù)縮反應(yīng)器、預(yù)聚物過濾器、預(yù)聚物冷卻器和終聚反應(yīng)器，其特征在于所述的終聚反應(yīng)器中部設(shè)置的低粘熔體出料口與熔體過濾器相連通，熔體過濾器通過熔體泵將低粘熔體沿保溫管道輸送至液相增粘反應(yīng)器，液相增粘反應(yīng)器的出料口直接通過輸送管與直紡裝置的進(jìn)料口相連通。
[0006]所述液相增粘反應(yīng)器的進(jìn)料口和出料口處的輸送管道上皆設(shè)有在線粘度監(jiān)測計(jì)。
[0007]所述的保溫管道內(nèi)的溫度控制在220°C -250°C。
[0008]所述液相增粘反應(yīng)器和直紡裝置的氣相出口分別通過管道與液相增粘真空系統(tǒng)相連。
[0009]所述的液相增粘真空系統(tǒng)包括捕集汽相中易凝組份的汽相冷凝器與抽走汽相中不凝組份的羅茨風(fēng)機(jī)和液環(huán)泵，羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)口接2.5bar精氮以調(diào)節(jié)液相增粘真空系統(tǒng)
的真空度。
[0010]一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟:
a、將稱量好的原材料放入漿料配制罐進(jìn)行漿料配制，漿料配制好后放入酯化反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)；
b、接著將酯化物投入預(yù)縮反應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)縮反應(yīng)，制得的預(yù)聚物依次經(jīng)預(yù)聚物過濾器和預(yù)聚物冷卻器進(jìn)行過濾冷卻處理后輸送至終聚反應(yīng)器；
C、終聚反應(yīng)器中部的低粘熔體出料口將粘度為0.5?0.6dl/g的低粘熔體輸送至熔體過濾器過濾后通過熔體泵將低粘熔體沿保溫管道輸送至液相增粘反應(yīng)器；
d、低粘熔體在液相增粘反應(yīng)器中進(jìn)一步脫灰，生成紡絲目標(biāo)粘度為M±0.0ldl/g (Μ為紡絲目標(biāo)粘度中心值，可設(shè)定為0.8?1.ldl/g)的高粘熔體后有齒輪泵直接輸送至直紡裝置進(jìn)行紡絲，即可得到PBT彈性長絲。
[0011]所述步驟c中的保溫管道內(nèi)的溫度控制在225?245 °C且低粘熔體在保溫管道內(nèi)的輸送時(shí)間為0.5?0.7h。
[0012]所述步驟d中的液相增粘反應(yīng)器為臥式反應(yīng)器，且液相增粘反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為235?255°C、停留時(shí)間為0.5?1.3h、操作壓力為0.15?0.20KPa/a。
[0013]所述步驟d中的液相增粘反應(yīng)器的進(jìn)出料皆采用在線粘度監(jiān)測計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
[0014]所述步驟d中的液相增粘反應(yīng)器和直紡裝置的氣相出口分別通過管道與液相增粘真空系統(tǒng)相連，該液相增粘真空系統(tǒng)包括捕集汽相中易凝組份的汽相冷凝器與抽走汽相中不凝組份的羅茨風(fēng)機(jī)和液環(huán)泵，羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)口接2.5bar精氮以調(diào)節(jié)液相增粘真空系統(tǒng)的真空度。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明通過將終聚反應(yīng)器中的低粘熔體輸送至液相增粘反應(yīng)器進(jìn)行增粘后直接送至直紡裝置(紡絲箱體)，用于直紡裝置前的能耗將下降至切片紡工藝的38%，大大降低了產(chǎn)品的能耗；同時(shí)將紡絲原料由終聚反應(yīng)器至直紡裝置的時(shí)間縮短為切片紡的20%以下，且直紡裝置轉(zhuǎn)換品種將不再需要聚脂切片轉(zhuǎn)產(chǎn)，同樣聚酯切片轉(zhuǎn)產(chǎn)也不再影響直紡裝置運(yùn)行，兩套裝置操作柔性都得到極大提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中:1 一漿料配制罐；2—酯化反應(yīng)器；3—預(yù)縮反應(yīng)器；4一預(yù)聚物過濾器；5—預(yù)聚物冷卻器；6—終聚反應(yīng)器；7—熔體過濾器；8—液相增粘反應(yīng)器；9一直紡裝置；10—液相增粘真空系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖所示:一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置，包括依次相連的漿料配制罐
1、酯化反應(yīng)器2、預(yù)縮反應(yīng)器3、預(yù)聚物過濾器4、預(yù)聚物冷卻器5和終聚反應(yīng)器6，在終聚反應(yīng)器6中部設(shè)置的低粘熔體出料口與熔體過濾器7相連通以對出料進(jìn)行過濾得到低粘熔體，熔體過濾器7通過熔體泵將低粘熔體沿保溫管道輸送至液相增粘反應(yīng)器8，保溫管道內(nèi)的溫度控制在220°C _250°C，液相增粘反應(yīng)器8的出料口直接通過輸送管與直紡裝置9的進(jìn)料口相連通，液相增粘反應(yīng)器8的進(jìn)料口和出料口處的輸送管道上皆設(shè)有在線粘度監(jiān)測計(jì)以實(shí)現(xiàn)液相增粘反應(yīng)器8進(jìn)出料的串級控制；且液相增粘反應(yīng)器8和直紡裝置9的氣相出口分別通過管道與液相增粘真空系統(tǒng)10相連，受紡絲樓結(jié)構(gòu)的限制，位于紡絲樓頂部的液相增粘真空系統(tǒng)10采用占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、投資及運(yùn)行費(fèi)用較小的機(jī)械式真空系統(tǒng)，不采用傳統(tǒng)聚酯所使用的刮板冷凝器+噴射泵+液環(huán)泵的配置模式。因?yàn)?，傳統(tǒng)聚酯真空系統(tǒng)涉及到BD循環(huán)噴淋系統(tǒng)和動力蒸汽系統(tǒng)，特別是要牽扯到大氣腿的真空液封，該流程在設(shè)備的高差上存在硬性要求，很難實(shí)現(xiàn)在紡絲樓的合理布置，而且BD循環(huán)和動力蒸汽的能耗也較高?？紤]到在液相增粘反應(yīng)釜8中原料熔體和紡絲熔體的粘度升AIV只有
0.5dl/g左右，采用機(jī)械式真空系統(tǒng)完全可以滿足要求。該液相增粘真空系統(tǒng)10采用汽相冷凝器+羅茨風(fēng)機(jī)+液環(huán)泵的配制模式，用汽相冷凝器替代刮板冷凝器捕集汽相中大部分易凝組份，不凝組份由羅茨風(fēng)機(jī)及液環(huán)泵抽走，在羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)口接2.5bar精氮以調(diào)節(jié)系統(tǒng)真空度，汽相冷凝器的收集液和液環(huán)泵置換液根據(jù)組份情況送入聚合漿料配置系統(tǒng)或BDO精化系統(tǒng)參與酯化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)所有物料的全回用，液環(huán)泵尾氣接入聚合尾氣系統(tǒng)，處理后送熱媒爐焚燒，實(shí)現(xiàn)零排放。
[0020]一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的方法，該方法包括以下步驟:a、將稱量好的原材料放入漿料配制罐I進(jìn)行漿料配制，漿料配制好后放入酯化反應(yīng)器2中進(jìn)行酯化反應(yīng)；b、接著將酯化物投入預(yù)縮反應(yīng)器3中進(jìn)行預(yù)縮反應(yīng)，制得的預(yù)聚物依次經(jīng)預(yù)聚物過濾器4和預(yù)聚物冷卻器5進(jìn)行過濾冷卻處理后輸送至終聚反應(yīng)器6 ;c、終聚反應(yīng)器6中部的低粘熔體出料口將粘度為0.5?0.6dl/g的低粘熔體輸送至熔體過濾器7過濾后通過熔體泵將低粘熔體沿保溫管道輸送至液相增粘反應(yīng)器8，保溫管道內(nèi)的溫度控制在225?245°C且低粘熔體在保溫管道內(nèi)的輸送時(shí)間為0.5?0.7h ;d、液相增粘反應(yīng)器8為臥式反應(yīng)器，且液相增粘反應(yīng)器8內(nèi)的反應(yīng)溫度為235?255°C、停留時(shí)間為0.5?1.3h、操作壓力為0.15?
0.20KPa/a，低粘熔體在液相增粘反應(yīng)器8中進(jìn)一步脫灰，生成紡絲目標(biāo)粘度為M±0.0ldl/g (Μ為紡絲目標(biāo)粘度中心值，可設(shè)定為0.8?1.ldl/g)的高粘熔體后有齒輪泵直接輸送至直紡裝置9進(jìn)行紡絲，即可得到PBT彈性長絲。另外液相增粘反應(yīng)器8的進(jìn)出料皆采用在線粘度監(jiān)測計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；且液相增粘反應(yīng)器8和直紡裝置9的氣相出口分別通過管道與液相增粘真空系統(tǒng)10相連，該液相增粘真空系統(tǒng)10包括捕集汽相中易凝組份的汽相冷凝器與抽走汽相中不凝組份的羅茨風(fēng)機(jī)和液環(huán)泵，羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)口接2.5bar精氮以調(diào)節(jié)液相增粘真空系統(tǒng)10的真空度。
[0021]本發(fā)明通過在聚合工藝的終聚反應(yīng)器6中部的合適位置增加低粘熔體出料口，通過熔體泵將一定聚合度的PBT低粘熔體輸送至位于直紡裝置9上方的液相增粘反應(yīng)器8內(nèi)，在液相增粘反應(yīng)器8前的保溫管道上增加在線粘度監(jiān)測，將液相增粘反應(yīng)器原料熔體的粘度控制在0.5?0.6dl/g之間，粘度過高會加劇熔體長距離輸送的熱降解，過低則會超過液相增粘反應(yīng)器8的增粘能力，導(dǎo)致液相增粘反應(yīng)器8的出口熔體達(dá)不到紡絲所需的目標(biāo)粘度要求，該粘度可以通過調(diào)節(jié)聚合工藝終聚反應(yīng)器6的低粘端攪拌轉(zhuǎn)速和真空度穩(wěn)定控制；為將熔體輸送過程中的熱降解降至最低，保溫管道內(nèi)的熔體輸送溫度嚴(yán)格控制在225?245°C之內(nèi)，具體可通過調(diào)節(jié)熔體夾套管熱媒溫度和熔體冷卻器溫度實(shí)現(xiàn)。0.5?
0.6dl/g粘度的低粘熔體在液相增粘反應(yīng)器8中進(jìn)一步脫灰，生成聚合度更高的PBT熔體，液相增粘反應(yīng)器8設(shè)計(jì)為臥式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度為235?255°C、停留時(shí)間為0.5?1.3h、操作壓力為0.15?0.20KPa/a ;在液相增粘反應(yīng)器8的出料泵后設(shè)置在線粘度監(jiān)測，以確保紡絲目標(biāo)粘度為M±0.01dl/g (Μ為紡絲目標(biāo)粘度中心值，可在0.8?1.ldl/g之間任意設(shè)定)，液相增粘反應(yīng)器8的真空度與進(jìn)出料粘度在DCS上實(shí)現(xiàn)“串級”控制，保證用于紡絲的PBT熔體粘度的平穩(wěn)，增粘后的目標(biāo)熔體由齒輪泵直接送入直紡裝置9進(jìn)行紡絲。
[0022]本發(fā)明的PBT熔體直紡和PBT切片紡相比，大大降低了產(chǎn)品的能耗，下表是PBT切片紡和熔體直紡的能耗對比:
【權(quán)利要求】
1.一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置，包括依次相連的漿料配制罐(I)、酯化反應(yīng)器(2)、預(yù)縮反應(yīng)器(3)、預(yù)聚物過濾器(4)、預(yù)聚物冷卻器(5)和終聚反應(yīng)器(6)，其特征在于所述的終聚反應(yīng)器(6)中部設(shè)置的低粘熔體出料口與熔體過濾器(7)相連通，熔體過濾器(7)通過熔體泵將低粘熔體沿保溫管道輸送至液相增粘反應(yīng)器(8)，液相增粘反應(yīng)器(8)的出料口直接通過輸送管與直紡裝置(9)的進(jìn)料口相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置，其特征在于所述液相增粘反應(yīng)器(8 )的進(jìn)料口和出料口處的輸送管道上皆設(shè)有在線粘度監(jiān)測計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置，其特征在于所述的保溫管道內(nèi)的溫度控制在220°C -250°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置，其特征在于所述液相增粘反應(yīng)器(8)和直紡裝置(9)的氣相出口分別通過管道與液相增粘真空系統(tǒng)(10)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的裝置，其特征在于所述的液相增粘真空系統(tǒng)(10)包括捕集汽相中易凝組份的汽相冷凝器與抽走汽相中不凝組份的羅茨風(fēng)機(jī)和液環(huán)泵，羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)口接2.5bar精氮以調(diào)節(jié)液相增粘真空系統(tǒng)(10)的真空度。
6.一種熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟: a、將稱量好的原材料放入漿料配制罐進(jìn)行漿料配制，漿料配制好后放入酯化反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)； b、接著將酯化物投入預(yù)縮反應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)縮反應(yīng)，制得的預(yù)聚物依次經(jīng)預(yù)聚物過濾器和預(yù)聚物冷卻器進(jìn)行過濾冷卻處理后輸送至終聚反應(yīng)器； C、終聚反應(yīng)器中部的低粘熔體出料口將粘度為0.5?0.6dl/g的低粘熔體輸送至熔體過濾器過濾后通過熔體泵將低粘熔體沿保溫管道輸送至液相增粘反應(yīng)器； d、低粘熔體在液相增粘反應(yīng)器中進(jìn)一步脫灰，生成紡絲目標(biāo)粘度為M±0.01dl/g的高粘熔體后有齒輪泵直接輸送至直紡裝置進(jìn)行紡絲，即可得到PBT彈性長絲；其中M為紡絲目標(biāo)粘度中心值，可設(shè)定為0.8?1.ldl/go
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的方法，其特征在于所述步驟c中的保溫管道內(nèi)的溫度控制在225?245 °C且低粘熔體在保溫管道內(nèi)的輸送時(shí)間為0.5?0.7h。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的方法，其特征在于所述步驟d中的液相增粘反應(yīng)器為臥式反應(yīng)器，且液相增粘反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為235?255°C、停留時(shí)間為0.5?1.3h、操作壓力為0.15?0.20KPa/a。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的方法，其特征在于所述步驟d中的液相增粘反應(yīng)器的進(jìn)出料皆采用在線粘度監(jiān)測計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熔體直紡生產(chǎn)PBT彈性長絲的方法，其特征在于所述步驟d中的液相增粘反應(yīng)器和直紡裝置的氣相出口分別通過管道與液相增粘真空系統(tǒng)相連，該液相增粘真空系統(tǒng)包括捕集汽相中易凝組份的汽相冷凝器與抽走汽相中不凝組份的羅茨風(fēng)機(jī)和液環(huán)泵，羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)口接2.5bar精氮以調(diào)節(jié)液相增粘真空系統(tǒng)的真空度。
【文檔編號】D01F6/62GK103835013SQ201410080276
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】俞新樂, 馬健 申請人:無錫市興盛新材料科技有限公司