專利名稱：一種高粘度聚酯(pet)液相連續(xù)縮聚裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子聚合裝置，特別是一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚裝置。
背景技術(shù)：
目前聚酯(PET)液相縮聚，一般只能生產(chǎn)特性粘度為0.65左右的低粘度產(chǎn)品。對(duì)于特性粘度要求0.75～0.85的瓶用原料，目前國內(nèi)外既有采用固相縮聚進(jìn)行生產(chǎn)，也有采用裝有無中心軸籠式攪拌器的特殊結(jié)構(gòu)終縮聚釜進(jìn)行生產(chǎn)。
對(duì)特性粘度要求0.90以上，用于生產(chǎn)高強(qiáng)力、高模量、低收縮工業(yè)用絲和簾子線的PET，目前國內(nèi)外都采用固相縮聚增粘進(jìn)行生產(chǎn)。由于固相縮聚工藝的固有特性，使切片表面和切片中間的特性粘度的差別隨著粘度的增高而增大，特別是固相縮聚過程產(chǎn)生的聚酯粉塵不能徹底清除，需要大幅度提高熔體溫度才能進(jìn)行正常紡絲，高的熔體溫度加劇了聚合體的熱降解和水解，使纖維頻繁斷頭，使紗線外觀和加工性能變差，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的提高，此外，固相縮聚過程，加工成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液相縮聚過程，制約著產(chǎn)品成本的降低。
為解決這一長期困擾人們的問題，2000年第八屆北京國際化纖會(huì)議上，德國魯齊吉瑪公司推出了一種用于生產(chǎn)高強(qiáng)力、低收縮簾子線的臥式反應(yīng)器，稱為高粘自潔反應(yīng)器或高模低收縮反應(yīng)器。據(jù)稱該反應(yīng)器最高熔體特性粘度為1.0，質(zhì)量非常均勻，但單機(jī)產(chǎn)量較低。
我國“八五”、“九五”一直把生產(chǎn)均勻的高粘度聚酯列為主要任務(wù)和技術(shù)關(guān)鍵。一步法生產(chǎn)高模低縮滌綸工業(yè)絲裝置及工藝的開發(fā)，被列為“十五”化纖行業(yè)科技發(fā)展項(xiàng)目，至今尚未完滿解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述存在的問題，解決特性粘度要求在0.90以上的用于生產(chǎn)高強(qiáng)力、高模量和低收縮的工業(yè)用絲和簾子線PET的縮聚釜，提供一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚裝置。
為了達(dá)到上述目的，該裝置采用由法蘭連接的釜體和釜蓋、支撐釜體的支架、聯(lián)苯加熱的熱媒接口及熱媒夾套、還有設(shè)在釜體上部和下部的進(jìn)出料口、料位計(jì)和真空接口。在該裝置內(nèi)的釜底和釜頂部由滾動(dòng)軸承固定有攪拌軸，并由釜頂部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在該裝置內(nèi)的中上部攪拌軸上由滾動(dòng)軸承連接有行星架。脫揮器連接在行星架和行星輪太陽輪之間上。在脫揮器的下面和錐形體的上面設(shè)有行星輪系。錐形體中的攪拌軸上開有牙嵌形槽并與螺旋體軸向聯(lián)接。脫揮器、行星輪、太陽輪和螺旋體之間相連接并相連通。
所述的脫揮器是連接在行星架和行星輪太陽輪之間上的滾筒，且行星輪太陽輪的輪軸和滾筒的頂端與行星架相連接，滾筒間留有間隙，聚合體通過進(jìn)料口在太陽輪和行星輪滾筒的頂部流下，在旋轉(zhuǎn)過程中，聚合體瞬間被碾成薄膜狀流下，完成物料脫揮。
所述的脫揮器也可以是連接在行星架、行星輪和太陽輪之間上的環(huán)行筒，環(huán)行筒內(nèi)無行星輪和太陽輪的輪軸，且在環(huán)行筒的底部聯(lián)接有環(huán)形孔板，物料進(jìn)入釜內(nèi)通過環(huán)形孔板形成液柱流下，完成物料脫揮。
所述的行星輪系是太陽輪和在太陽輪周圍的多個(gè)行星輪在內(nèi)齒圈內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)齒圈的外圓面與釜體連接或成為釜體的一部分。
其該裝置的內(nèi)壁是由鋼板與硅酸鹽合金構(gòu)成的內(nèi)襯或者是由精密拋光的不銹鋼制造的內(nèi)襯。
該裝置采用上述措施達(dá)到了本發(fā)明的目的外，與現(xiàn)有技術(shù)相比主要還有如下的優(yōu)點(diǎn)和效果(1)該裝置內(nèi)部裝有行星齒輪與螺旋體組合的攪拌系統(tǒng)、脫揮系統(tǒng)和抽真空管道，外部靠聯(lián)苯蒸氣加熱，可單獨(dú)運(yùn)行也可由若干個(gè)獨(dú)立的均化增粘釜靠計(jì)量泵串聯(lián)或并聯(lián)起來運(yùn)行，也可把若干個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的均化增粘小釜組合在一臺(tái)設(shè)備中，物料靠計(jì)量泵進(jìn)出于小釜之間，完成物料脫揮。該裝置兼容目前聚酯(PET)連續(xù)生產(chǎn)終縮聚釜和間歇生產(chǎn)縮聚釜優(yōu)點(diǎn)于一體，熔融態(tài)聚合體連續(xù)不斷送入釜內(nèi)，經(jīng)過脫揮從釜壁傳熱面上刮下，混煉剪切形成局部微觀的全混合，總體宏觀上又呈現(xiàn)平推形連續(xù)生產(chǎn)的塞式流動(dòng)。全過程聚合體不斷混合揉切，增粘反應(yīng)結(jié)束后以非常均勻的形式連續(xù)送出釜外。
(2)該裝置將行星齒輪系統(tǒng)和螺旋體結(jié)合裝到縮聚釜內(nèi)，釜外的電機(jī)通過軸帶動(dòng)釜內(nèi)的行星齒輪系統(tǒng)，從而滿足了聚酯縮聚反應(yīng)后期對(duì)攪拌系統(tǒng)的特殊要求。該結(jié)構(gòu)也可用于目前間隙式小聚酯改造成連續(xù)縮聚直接紡絲的裝置，即使聚合車間和訪絲車間相離較遠(yuǎn)，也能實(shí)現(xiàn)直接紡絲，不但可以降低生產(chǎn)成本，而且可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。既可生產(chǎn)常規(guī)產(chǎn)品，又可生產(chǎn)聚酯合金，納米纖維及各種高粘度產(chǎn)品。充分發(fā)揮“小聚酯”的小批量多品種的優(yōu)勢(shì)，這是大聚酯所不能及的。
(3)普通粘度切片或低粘度切片與第三單體或第四單體或各種改性予分散母粒，經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融共混后與該裝置聯(lián)用，可生產(chǎn)均勻的嵌段、接枝、無規(guī)、交聯(lián)等共縮聚體，生產(chǎn)新的高質(zhì)量的差別化纖維。
(4)用聚酯(PET)廢瓶片紡短纖維，由于PET廢瓶種類繁多，分子量差異特別懸殊，使生產(chǎn)工藝過程難以穩(wěn)定控制，給纖維質(zhì)量造成不可挽回的疵病。特別是中空三維卷曲短纖維和超細(xì)旦短纖維等高檔產(chǎn)品，對(duì)原料特性粘度的要求很嚴(yán)格。該裝置不但可以均化PET廢瓶熔體分子量，而且可以按照工藝要求適當(dāng)提高其特性粘度，增加纖維的中空率和膨松度，使之達(dá)到生產(chǎn)高檔短纖維的要求。
(5)在高真空下，每一克聚合體都會(huì)連續(xù)形成不斷更新的大的可以控制的蒸發(fā)面積，一克聚合體瞬間即可形成0.1～1.5dm2的蒸發(fā)面積?？s聚反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物能快速從反應(yīng)體系中排除。因而可以很快形成高粘度聚合體。生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)的固相增粘過程低，產(chǎn)品質(zhì)量比傳統(tǒng)的固相增粘過程均勻。
(6)熔融態(tài)聚合體縮聚反應(yīng)，控制非常精確，料位靠γ射線自動(dòng)控制，工藝條件確定后，聚合體在熔融狀態(tài)下停留時(shí)間波動(dòng)只有±10秒左右，因此聚合體的分子量分布集中，反應(yīng)后在較高溫度下動(dòng)態(tài)滯留的時(shí)間短，高粘度聚合體的降解量小。
(7)該裝置所有與聚合體接觸的表面，經(jīng)過特殊處理的耐高溫，耐磨擦的硅酸鹽合金與鋼板復(fù)合加工而成的內(nèi)襯或者是由精密拋光的不銹鋼制造的內(nèi)襯。熔融態(tài)聚合體接觸角很小，不會(huì)粘于釜璧。另一方面，攪拌系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以自潔。而且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，操作方便。


圖1是該裝置的整體結(jié)構(gòu)示意2是該裝置的液膜流下結(jié)構(gòu)示意3是該裝置的液柱流下結(jié)構(gòu)示意4是該裝置的行星輪系的結(jié)構(gòu)示意中熱媒接口1 攪拌軸2 釜蓋3 法蘭4 進(jìn)料口5 行星架6釜體7 脫揮器8 行星輪9 螺旋體10 熱媒接口11 出料口12 料位計(jì)13 支架14 真空接口15 熱媒接口16 太陽輪17 內(nèi)齒圈18 熱媒夾套19具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明按照化工容器的制作方法制造該裝置，并由螺栓和法蘭(4)連接釜體(7)和釜蓋(3)，支架(14)焊接在釜體(7)上并支撐釜體(7)，釜體(7)外圍的聯(lián)苯加熱是通過熱媒接口(1)(11)(16)進(jìn)入熱媒夾套(19)，進(jìn)出料口(5)(12)設(shè)在釜體的上部和下部，料位計(jì)(13)安裝在錐形體的上部，真空接口(15)焊接在脫揮器的上部。在本裝置的內(nèi)部是將攪拌軸(2)及滾動(dòng)軸承固定在釜體的底部和頂部，在釜頂設(shè)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在釜體內(nèi)的中上部攪拌軸(2)上由滾動(dòng)軸承連接有行星架(6)，脫揮器(8)連接在行星架(6)和行星輪(9)太陽輪(17)之間上，且行星輪(9)和太陽輪(17)的輪軸與行星架(6)也相連接。在脫揮器(8)的下面和錐形體的上面設(shè)有行星輪系。錐形體中的攪拌軸上開有牙嵌形槽并與螺旋體(10)軸向聯(lián)接。脫揮器(8)、行星輪(9)和太陽輪(17)與螺旋體(10)相連接并相連通。
其中脫揮器(8)是連接在行星架(6)和行星輪(9)太陽輪(17)之間上的滾筒，且行星輪太陽輪的輪軸和滾筒的頂端與行星架相連接，滾筒間留有間隙，聚合體通過進(jìn)料口在行星輪(9)和太陽輪(17)的滾筒頂部流下，在旋轉(zhuǎn)過程中，聚合體瞬間被碾成薄膜狀而下，完成物料脫揮。
其脫揮器(8)也可以是連接在行星架(6)、行星輪(9)和太陽輪(17)之間上的環(huán)行筒，且環(huán)行筒內(nèi)無行星輪(9)和太陽輪(17)的輪軸，并在環(huán)行筒的底部聯(lián)接有環(huán)形孔板，物料進(jìn)入釜內(nèi)通過環(huán)形孔板形成液柱流下，完成物料脫揮。
其行星輪系是太陽輪(17)和在太陽輪(17)周圍的1～6個(gè)行星輪(9)在內(nèi)齒圈(18)內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒圈(18)的外圓面與釜體(7)焊接連接或成為釜體(7)的一部分。
其裝置的內(nèi)壁是由鋼板與硅酸鹽合金復(fù)合加工而構(gòu)成的內(nèi)襯或者是由精密拋光的不銹鋼制造的內(nèi)襯。
權(quán)利要求
1.一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚裝置，該裝置包括由法蘭(4)連接的釜體(7)和釜蓋(3)、支撐釜體(7)的支架(14)、聯(lián)苯加熱的熱媒接口(1)(11)(16)及熱媒夾套(19)、還有設(shè)在釜體(7)上部和下部的進(jìn)出料口(5)(12)、料位計(jì)(13)和真空接口(15)，其特征在于該裝置的攪拌軸(2)是由釜底和釜頂部的滾動(dòng)軸承固定，釜頂部設(shè)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在該裝置內(nèi)的中上部攪拌軸(2)上由滾動(dòng)軸承連接有行星架(6)，脫揮器(8)連接在行星架(6)和行星輪(9)太陽輪(17)之間上，在脫揮器(8)的下面和錐形體的上面設(shè)有行星輪系，錐形體中的攪拌軸(2)上開有牙嵌形槽并與螺旋體(10)軸向聯(lián)接，脫揮器(8)、行星輪(9)、太陽輪(17)和螺旋體(10)相連接并相連通。
2.權(quán)利要求1的一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚裝置，其特征在于所述的脫揮器(8)是連接在行星架(6)和行星輪(9)太陽輪(17)之間上的滾筒，且行星輪(9)和太陽輪(17)的輪軸和滾筒的頂端與行星架(6)相連接，滾筒間留有間隙，聚合體通過進(jìn)料口(5)在滾筒頂部流下，在旋轉(zhuǎn)過程中，聚合體瞬間被碾成薄膜狀流下，完成物料脫揮。
3.權(quán)利要求1的一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚裝置，其特征在于所述的脫揮器(8)也可以是連接在行星架(6)、行星輪(9)和太陽輪(17)之間上的環(huán)行筒，且環(huán)行筒內(nèi)無行星輪(9)和太陽輪(17)的輪軸，并在環(huán)行筒的底部聯(lián)接有環(huán)形孔板，物料進(jìn)入釜內(nèi)通過環(huán)形孔板形成液柱流下，完成物料脫揮。
4.權(quán)利要求1的一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚裝置，其特征在于所述的行星輪系是太陽輪(17)和其周圍的1～6個(gè)行星輪(9)在內(nèi)齒圈(18)內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)齒圈(18)的外圓面與釜體連接或?yàn)楦w的一部分。
5.權(quán)利要求1的一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚裝置，其特征在于該裝置的內(nèi)壁是由鋼板與硅酸鹽合金構(gòu)成的內(nèi)襯或者是由精密拋光的不銹鋼制造的內(nèi)襯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高粘度聚酯(PET)液相連續(xù)縮聚生產(chǎn)裝置，其特點(diǎn)在于該裝置是由釜頂?shù)碾姍C(jī)驅(qū)動(dòng)用軸承固定在釜底和釜頂?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)軸，并在釜內(nèi)裝有行星輪與螺旋體組成的自潔攪拌系統(tǒng)、脫揮系統(tǒng)和抽真空口管道，外部靠聯(lián)苯蒸氣加熱的均化增粘釜?？蓡为?dú)運(yùn)行也可由若干個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)起來運(yùn)行，物料靠計(jì)量泵進(jìn)出于各釜之間使用。該裝置兼容目前聚酯(PET)連續(xù)生產(chǎn)終縮聚釜和間歇生產(chǎn)縮聚釜優(yōu)點(diǎn)于一體。熔融態(tài)低粘度聚合體連續(xù)不斷送入釜內(nèi)，經(jīng)過脫揮從釜壁傳熱面上刮下，混煉剪切形成局部微觀的全混合，總體宏觀上呈現(xiàn)平推形連續(xù)生產(chǎn)的塞式流動(dòng)，全過程聚合體不斷混合揉切，增粘反應(yīng)結(jié)束后以非常均勻的形式連續(xù)送出釜外。
文檔編號(hào)C08G63/00GK1470546SQ0311254
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月15日
發(fā)明者王澤新 申請(qǐng)人:王澤新