工藝過(guò)程 最初,經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量的對(duì)二酸和二醇被攪拌成漿料,經(jīng)密度計(jì)測(cè)量并按一定流量進(jìn)入一個(gè)裝有脫水旋流器的循環(huán)蒸發(fā)器。旋流器位于塔式反應(yīng)釜ESPREE最底部。在這里主要發(fā)生酯化反應(yīng),同時(shí)單分子開(kāi)始成鏈。形成的低聚物經(jīng)由反應(yīng)釜底部的再循環(huán)管道在壓力泵的作用下,被推入后續(xù)的靜態(tài)混合器。 在與被注入的二醇進(jìn)行混合,并經(jīng)過(guò)一定的停留時(shí)間后,被提升至反應(yīng)釜的頂部區(qū)域。反應(yīng)釜頂部區(qū)域的輸送管被設(shè)計(jì)呈盤(pán)管狀。此時(shí),聚合物處在較低壓力環(huán)境中,以有利于二醇和酸的進(jìn)一步反應(yīng)。 根據(jù)所采用的原料和生產(chǎn)不同產(chǎn)成品的需要,相應(yīng)的反應(yīng)由三至五個(gè)相互串聯(lián)的反應(yīng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此過(guò)程中,反應(yīng)壓力逐漸降低,同時(shí)反應(yīng)溫度則逐步提高。壓力的降低,一方面受浸沒(méi)在低聚物中的氣提管的影響。另一方面還可以通過(guò)向系統(tǒng)內(nèi)加入惰性氣體進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中的飽和氣體最后經(jīng)由最底層的反應(yīng)單元進(jìn)入冷凝系統(tǒng)或冷凝塔進(jìn)行冷凝。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體由底部通過(guò),除了起到強(qiáng)化混合效果之外,還有另一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn),也就是說(shuō)被蒸發(fā)和夾帶穿過(guò)低聚物低沸點(diǎn)的單酯、雙酯,又被強(qiáng)制重新參與反應(yīng),這樣就提高了原料的轉(zhuǎn)化率。 接著,預(yù)聚物被引入急驟蒸發(fā)區(qū)域。這里的工作原理與旋流器相似。通過(guò)中央信道,氣體被導(dǎo)入第二個(gè)反應(yīng)區(qū)域,兩個(gè)反應(yīng)區(qū)域的壓力差也因此產(chǎn)生。這個(gè)使得聚合物鏈能夠不斷延伸且避免了夾帶低聚合物現(xiàn)象的發(fā)生。 在接下來(lái)的垂掛薄膜反應(yīng)區(qū)里,縮聚進(jìn)程迅速加快。低聚合物被分布在管板上,依靠經(jīng)過(guò)獨(dú)特的設(shè)計(jì)的垂直圓柱管,實(shí)現(xiàn)了低聚物的均勻下料。低聚合物在溢入管內(nèi)壁形成往下流淌的垂掛薄膜,這樣就形成了一個(gè)大的反應(yīng)表面,同時(shí)管外壁又被加熱升溫,由此加快了二醇從低聚合物薄膜中的分離,進(jìn)而加速了縮聚進(jìn)程。 經(jīng)這一道縮聚后,低聚合物被積聚并引入第二個(gè)垂掛的圓形薄膜反應(yīng)區(qū)。接著,下面的預(yù)聚物被搜集并導(dǎo)入氣液分離器。蒸汽從氣液分離器上部,在真空動(dòng)力下進(jìn)入冷凝器。 最終,預(yù)聚物被收集后,由輸送泵輸往DISCAGE ?終縮釜。在那里按通常的方法形成高分子產(chǎn)品,經(jīng)卸料泵輸出,然后切片、直接紡絲或制成薄膜。 塔式反應(yīng)釜ESPREE -Tower 作為另一個(gè)可能的工藝方案,經(jīng)塔式反應(yīng)釜加工后的預(yù)聚物,其聚合度已經(jīng)達(dá)到40左右。這樣,也可以直接形成切片。在固態(tài)下,經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)固相后縮聚裝置處理,獲得所需的高黏度產(chǎn)品。 質(zhì)量 研究人員在進(jìn)行研發(fā)新工藝經(jīng)濟(jì)可行性的論證時(shí),也把產(chǎn)品質(zhì)量作為主要考慮的因素之一。眾所周知,有很多因素影響產(chǎn)品的質(zhì)量,下面列出其中幾個(gè):摩爾比、壓力、溫度、停留時(shí)間、反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)以及流動(dòng)形式、反應(yīng)物表面的更新程度、熱交換,主物料管線的設(shè)計(jì),原料的選擇,二醇的再利用,原料、催化劑和添加劑的純度。 設(shè)計(jì)的基本原則以最少的反應(yīng)時(shí)間,獲得接近一致的最終產(chǎn)品,同時(shí)在確保反應(yīng)的溫度下,力求反應(yīng)溫度盡可能地低。一般說(shuō)來(lái),常規(guī)工廠,從投料到出產(chǎn)品的時(shí)間介于5至10小時(shí)之間,而在新型工藝下,整個(gè)反應(yīng)時(shí)間降低到3到4小時(shí)。 如果采用固相增粘工藝,其反應(yīng)時(shí)間則僅僅只有1至1.5小時(shí)。這將意味著產(chǎn)品的熱負(fù)荷(受熱分解)將減少30%。而對(duì)有機(jī)聚和物來(lái)說(shuō),熱負(fù)荷被如此大量減輕,以致于幾乎不生成副產(chǎn)物,諸如羧基化合物和引發(fā)色澤差異的物質(zhì)。 另外,由于能迅速排除反應(yīng)產(chǎn)生的水和其它低沸點(diǎn)生成物,副反應(yīng)被相應(yīng)地抑制,也就是副產(chǎn)物即二甘醇(DEG)、乙醛(AA)或四氫呋喃(THF)的生成率被顯著降低。 二斧生產(chǎn)線能在高、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)之間輕松切換,并且能生產(chǎn)熔體黏度介于150帕/秒和1500 帕/秒之間的七種不同產(chǎn)品,這一切讓人感到驚喜。高科技二釜工藝,以其創(chuàng)新的工藝、不同尋常的塔式反應(yīng)釜ESPREE與終縮釜DISCAGE的組合,為聚酯發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。(文/伍德 伊文達(dá))
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