CN111423570B - 一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法及装置,针对现在行业中脂肪族/芳香族共聚酯的连续聚合生产工艺和反应器存在的缺点,本发明的特点在于酯化反应中催化剂添加量少,物料在各反应器中合计的总停留时间相比现有技术正常的反应时间短,保证了产品的色泽和品质;为达到上述目的,本发明提供一种连续化生产可降解聚酯的装置,包括:酯化反应器、预缩聚反应器、终缩聚反应釜、分离塔、酯化加热器。

Description

一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法及装置
技术领域
本发明属于高分子化工领域,尤其涉及一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法及装置。
背景技术
可降解聚酯,尤其是一种生物可降解的脂肪族/芳香族共聚酯,是以二元酸与二元醇为原料,所述二元酸由脂肪族二元酸和芳香族二元酸组成,所述芳香族二元酸为苯基二元酸,所述脂肪族二元酸为C3~C10的脂肪族二元酸;所述二元醇为C2~C6的脂肪族二元醇。
聚酯反应过程所用催化剂是主催化剂和协同催化剂组成的复合催化剂,所述主催化剂是钛系催化剂,协同催化剂选自镁、钙、锑、钴、锰、锌、钡或铝金属离子的醋酸盐、碳酸盐、草酸盐、氧化物或烷氧基化合物中的任一种。
制备共聚酯的工艺过程,分为酯化反应和缩聚反应,酯化反应需要在催化剂的存在下进行,生成的反应物,再进行预缩聚反应,然后进行终缩聚反应,得到高分子量的生物可降解共聚酯。
目前传统的脂肪族/芳香族共聚酯生产工艺中:
CN105524258 A公开了一种生物可降解的脂肪族/芳香族共聚酯的连续生产工艺,该工艺将芳香族二元酸、脂肪族二元酸与二元醇连续进料,先在酯化釜中在催化剂的存在下进行酯化反应,生成齐聚物,再进入预聚塔预聚,最后进入缩聚釜缩聚,通过连续出料生产得到高分子量的生物可降解聚酯。采用本发明的连续化生产工艺,过程停留时间可控,能有效降低操作成本,满足高能效柔性化生产需求,获得高品质的生物可降解聚酯成品。该发明是一种采用三个反应器生产共聚酯的方法,所得产物的重均分子量可达10.37万。
CN 102558515 B公开一种连续制备生物降解塑料的方法,其主要包括以下步骤:一种或几种二元酸和一种或几种二元醇配制成的浆料连续加入到第一酯化釜内进行酯化反应,得到均聚酯或共聚酯低聚物,所得的酯化物再经第二酯化釜进行进一步酯化反应,得到酯化物,所得的酯化物连续进入第一缩聚釜进行缩聚反应,在低真空的条件下脱出小分子得到预聚物,该预聚物连续送入高真空的第二缩聚釜中进行缩合聚合,脱出小分子,得到的聚合物再经一个增粘作用的终缩聚釜中进行连续增粘聚合,得到高分子量且熔融指数小于5的生物降解塑料切片。本发明连续制备物降解塑料切片的流程操作简便,流程自动化程度高,得到的生物降解塑料切片产品品质均一,无批次差别。该发明是一种采用5个反应器生产共聚酯的方法,所得产物的特性粘度可以达到1.62dl/g。
TW 201422663 A专利公布了一种采用5个反应器生产共聚酯的方法,所得产物的重均分子量可以达到12.0~17.0万,特性粘度可以达到1.4~1.9dl/g,熔融指数2.0g~4.0g/10分钟。
由于可降解聚酯产品后加工性能、拉伸强度、薄膜成型以及与其它聚合物混合的需要,只有较高的分子量(重均分子量15万以上、熔指4.0以下,特性粘度1.6dg/l以上)的聚合物才有市场用途,而这样高分子量共聚酯只有在连续工艺和卧式缩聚反应器中才可以合成。
然而,由于脂肪族/芳香族共聚酯连续生产的酯化工艺中,芳香族二元酸和脂肪族二元醇的反应需要在加入催化剂条件下进行,而酯化反应副产物水,很容易使催化剂水解失去活性,导致酯化工艺中加入过量的催化剂,而过量的催化剂对后续的缩聚反应是极为不利,它使聚合物容易热降解,颜色变差。
在脂肪族/芳香族共聚酯连续生产的缩聚工艺中,反应物分子量高,流动性差,熔体脱挥面积小,很容易造成在较高的反应温度下,需要较长的停留时间,影响了反应产物的色泽。
综上所述,脂肪族/芳香族共聚酯的连续聚合生产对酯化和缩聚工艺及反应器的要求与现在行业中用于芳香族均聚酯的反应器,例如:聚对苯二甲酸(PET),均有较大的区别。
因此,有针对性的对高分子化工领域提供一种在酯化反应中尽量少添加催化剂,在缩聚反应中尽量减少反应的停留时间的脂肪族/芳香族共聚酯的连续聚合生产工艺,是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法及装置,针对现在行业中脂肪族/芳香族共聚酯的连续聚合生产工艺和反应器存在的缺点,本发明的特点在于酯化反应中催化剂添加量少,物料在各反应器中合计的总停留时间相比现有技术正常的反应时间短,保证了产品的色泽和品质。
为达到上述目的,本发明提供一种连续化生产可降解聚酯的装置,包括:酯化反应器、预缩聚反应器、终缩聚反应釜、分离塔、酯化加热器;
所述酯化加热器和所述分离塔分别与所述酯化反应器连接,所述酯化加热器将原料加热后输送至所述酯化反应器,所述分离塔将所述酯化反应器产生的气相化合物分离;
所述酯化反应器、预缩聚反应器和终缩聚反应釜依次连接,将原料逐步加工。
进一步地,所述酯化反应塔包括:位于底部的第一釜式反应段,和位于所述第一釜式反应段上部的第一塔式反应段,和位于所述塔式反应段中的第一加热段,其中,所述第一釜式反应段的上部与所述第一塔式反应段的下部连接;
所述第一釜式反应段内部设置有嵌套式的第一反应腔室,包括,位于所述第一釜式反应段底部中心位置通过反应内室壁围成的第一环形导流筒,和罩于所述第一环形导流筒上部、通过第一反应外室壁围成的第一内室罩;其中,所述第一环形导流筒、所述第一内室罩以及所述第一釜式反应段的内部空间为连通状态,反应物料能够通过折流的方式在各腔室内部流动,所述第一环形导流筒底部设有第一出料口;所述第一塔式反应段包括连中心轴径向方向设置的若干层环流塔盘、位于中心轴的第一脱气管;所述第一脱气管的管体上设置有若干气孔,相邻的环流塔盘,一层固定于所述第一塔式反应段的内壁上,另一层固定于所述第一脱气管的外壁,所述第一塔式反应段头部侧壁设有第一进料口;所述第一塔式反应段顶部设有第一排气口,所述第一脱气管与所述第一排气口相连接,所述第一反应外室壁的顶部设有竖直向上的第一排气管,所述第一加热段内设有成排的竖直向下的加热管,所述第一加热段被有机热载体加热;。
进一步的,所述第一塔式反应段在所述第一加热段下方的侧壁上还设有补充进料口。
进一步地,所述缩聚反应塔包括:位于底部的第二釜式反应段,和位于所述第二釜式反应段上部的第二塔式反应段,和位于所述第二反应段中的第二加热段,其中,所述第二釜式反应段的上部与所述第二塔式反应段的下部连接;
所述第二釜式反应段内部设置有嵌套式的第二反应腔室,包括,位于所述第二釜式反应段底部中心位置通过反应内室壁围成的第二环形导流筒,和罩于所述第二环形导流筒上部、通过第二反应外室壁围成的第二内室罩;其中,所述第二环形导流筒、所述第二内室罩以及所述第二釜式反应段的内部空间为连通状态,反应物料能够通过折流的方式在各腔室内部流转,所述第二环形导流筒底部设有第二出料口;所述第二塔式反应段包括连中心轴径向方向设置的若干层环流塔盘、位于中心轴的第二脱气管;所述第二脱气管的管体上设置有若干气孔,相邻的环流塔盘,一层固定于所述第二塔式反应段的内壁上,另一层固定于所述第二脱气管的外壁,所述第一塔式反应段头部侧壁设有第二进料口;所述第二釜式反应段外壳的侧壁上设有第二排气口,所述第二反应外室壁的顶部设有弯曲的第二排气管,所述第二加热段内设有成排的竖直向下的加热管,所述第二加热段被有机热载体加热;
进一步地,所述终缩聚反应釜上设有第三进料口、第三出料口和第三排气口。
进一步地,所述酯化反应器还与分离塔连接,所述分离塔用于将所述酯化反应器中产生的副产物以及未完全反应的二元醇从所述酯化反应器的顶部引入到所述分离塔,进行分离,将其中的二元醇返回至多元醇供给***、或直接通入所述原料调配***,进行回收利用。
优选地,按照分离组分的分子量的分布,所述分离塔的上部通过真空气相管线连接真空***,通过真空***将水蒸气从所述分离塔的顶部抽出、冷凝后,将水回收到水收集***;所述分离塔的中部通过管路与所述调浆***和/或多元醇供给***连接,将回收的多元醇进行回收利用;所述分离塔的下部通过管路与***收集罐连接,将重组份的副产物排出、收集。
进一步地,所述酯化加热器通过管路与所述第一进料口或补充进料口连接,所述第一出料口与所述第二进料口通过带有第一输送泵的管路连接,所述第二出料口与所述第三进料口通过带有第二输送泵的管路连接,所述第三出料口处设有第三输送泵。
进一步地,所述第三输送泵还与熔体阀连接,所述熔体阀通过管线连接螺杆混合***和/或液相增粘***。
进一步地,所述螺杆混合***包括通过管线依次连接的熔体冷却器、螺杆混合器和第四输送泵,物料通过所述第四输送泵后进入切粒、干燥、包装工序,所述螺杆混合器还与添加剂喂料器连接。
进一步地,液相增粘***包括通过管线依次连接的增粘釜、螺杆出料泵和第五输送泵,物料通过所述第五输送泵后进入切粒、干燥、包装工序。
进一步地,本发明还设有喷淋冷却***,所述喷淋冷却***包括相互连接的预缩聚喷淋***、终缩聚喷淋***和增粘釜喷淋***,所述预缩聚喷淋***、终缩聚喷淋***和增粘釜喷淋***结构相同,都包括通过管线依次头尾相连的喷淋冷凝器、接收槽、输送泵、过滤器和冷凝器。
进一步地,所述预缩聚喷淋***与所述预缩聚反应器通过真空气相管线连接,所述终缩聚喷淋***与终缩聚反应釜通过真空气相管线连接,所述增粘釜喷淋***与增粘釜通过真空气相管线连接,所述终缩聚喷淋***和所述增粘釜喷淋***通过管路将物料流向所述预缩聚喷淋***,所述预缩聚喷淋***通过管路将物料流向所述分离塔,所述预缩聚喷淋***、终缩聚喷淋***和增粘釜喷淋***都通过真空气相管路与真空***连接。
本发明还提供一种采用前述装置进行连续化生产可降解聚酯的工艺方法,包括:
I、酯化反应:
以二元醇和二元酸为原料,按照醇酸比为1:1.1~1:4.0的比例,进行调浆,调浆后物料温度为80-120℃,然后再将调浆后的物料升温至160-200℃后,将物料送至酯化反应器,进行酯化反应;得到的位于所述酯化反应器底部的酯化产物的酯化离≥98.0%、酸值≤20.0mg KOH/g;
II、预缩聚反应:
将来自所述酯化反应器的底部的酯化产物通过管道引入所述预缩聚反应器,任选地,需要加入催化剂的情况下,管道上有催化剂加入的支管;物料在进入所述预缩聚反应器之前,先被升温再进入所述预缩聚反应器,以保证在所述预缩聚反应器中的反应温度在220-250℃,绝对压力为1.0-10.0KPa,停留时间为1.5-2.5h,进行预缩聚反应,在所述预缩聚反应器底部得到的预缩聚产物的酸值≤8mg KOH/g,重均分子量为8000-12000;
III、终缩聚反应:
来自预缩聚反应的产物,被输送到终缩聚反应釜,在温度240-260℃、绝对压力为60.0-200.0Pa、停留时间1.0-2.0h的条件下,进行终缩聚反应,终缩聚反应后在所述终缩聚釜底部的产物为酸值≤4mg KOH/g、重均分子量为50000-80000的聚酯;
IV、液相增粘反应:
终缩聚反应所得的共聚酯,进入到增粘釜,在温度240-260℃、绝对压力为60.0-200.0Pa、停留时间0.5-1.0h的条件下,得到反应产物的重均分子量为120000-170000、熔融指数为2.0-4.0g/10min(190℃)。
优选地,增粘釜为卧式双轴搅拌反应釜,液相增粘反应过程中,反应物料被双轴上的径向刮刀相切、混合,同时双轴上的轴向刮刀又能够对反应器的内壁形成自清洁作用。
进一步地,液相增粘所得产物进一步被后续加工成粒子,干燥后用于储存和输送。
本发明的另一个实施方式中,还提供一种采用前述装置进行连续化生产可降解聚酯的工艺方法,包括:
I、酯化反应:
以二元醇和二元酸为原料,按照醇酸比为1:1.1~1:4.0的比例,进行调浆,调浆后物料温度为80-120℃,然后再将调浆后的物料升温至160-200℃后,将物料送至酯化反应器,进行酯化反应;得到的位于所述酯化反应器底部的酯化产物的酯化离≥98.0%、酸值≤20.0mg KOH/g;
II、预缩聚反应:
将来自所述酯化反应器的底部的酯化产物通过管道引入所述预缩聚反应器,任选地,需要加入催化剂的情况下,管道上有催化剂加入的支管;物料在进入所述预缩聚反应器之前,先被升温再进入所述预缩聚反应器,以保证在所述预缩聚反应器中的反应温度在220-250℃,绝对压力为1.0-10.0KPa,停留时间为1.5-2.5h,进行预缩聚反应,在所述预缩聚反应器底部得到的预缩聚产物的酸值≤8mg KOH/g,重均分子量为8000-12000;
III、终缩聚反应:
来自预缩聚反应的产物,被输送到终缩聚反应釜,在温度220-260℃、绝对压力为60.0-200.0Pa、停留时间1.0-2.0h的条件下,进行终缩聚反应,所述终缩聚反应釜采用笼框式搅拌器,反应物被不锈钢编织的网盘带起,形成大的脱挥表面,便于其中二元醇分子的脱出,终缩聚反应后在所述终缩聚釜底部的产物为酸值≤4mg KOH/g、重均分子量为50000-80000的共聚酯;
IV、扩链反应:
终缩聚反应所得的共聚酯熔体,经过熔体冷却器冷却后,加入扩链剂后一起进入双螺杆反应器进行扩链反应,任选地,扩链反应中还加入聚乳酸(PLA)、碳酸钙或淀粉用于可降解聚酯改性,得到反应产物的重均分子量为120000-170000、熔融指数为2.0-4.0g/10min(190℃),直接进入后续的切粒工序。
进一步地,在酯化反应中,酯化反应器的第一塔式反应器内部的反应温度为180-220℃,反应压力为-30~-60KPa(相对压力);酯化反应器的第一釜式反应器内部的停留时间为2.0-4.0h。更优选地,所述酯化反应器的中部设置有加热器,用于维持其反应温度在设定的数值。
在一个优选地实施方式中,步骤III得到的共聚酯通过两路支管导出,分别连接双螺杆反应器和增粘釜,同时产出后续工序所需要的聚酯产品。
本发明的有益效果:
1、本发明的酯化反应器和预缩聚反应器,通过特殊设计的塔式反应段和釜式反应段相结合的方式,使得副产物移出快,反应效率高,可以大幅度的减少催化剂的加入量,提高产品的色泽品质。物料停留时间短,副反应少和副产物少,有利于提高产品质量。
2、本发明中的酯化反应器有利于不同醇酸原料在不同反应阶段、反应温度和不同的摩尔比进料,有利于精准的控制酯化反应。
3、本发明的酯化反应器和预缩聚反应器的塔式反应器部分都没有机械搅拌,降低了设备运行和维护费用,有利于相关技术和设备的工业化大规模使用。
附图说明
图1是本发明提供的一种连续化生产可降解聚酯的装置示意图;
图2是本发明提供的酯化反应器示意图;
图3是本发明提供的预缩聚反应器示意图;
图4是本发明提供的预缩聚喷淋***;
图5是本发明提供的第一种具体实施方式示意图;
图6是本发明提供的第二种具体实施方式示意图;
10-酯化反应器,101-第一排气口,102-第一进料口,103-第一脱气管,104-第一排气管,105-第一出料口,106-补充进料口,11-酯化加热器,12-分离塔,13-第一输送泵,20-预缩聚反应器,201-第二进料口,202-第二脱气管,203-第二排气管,204-第二排气口,205-第二出料口,21-第二输送泵,30-终缩聚反应釜,31-第三输送泵,32-熔体阀,40-螺杆混合器,41-添加剂喂料器,42-熔体冷却器,43-第四输送泵,50-增粘釜,51-螺杆出料泵,52-第五输送泵,60-预缩聚喷淋***,61-终缩聚喷淋***,62-增粘釜喷淋***,601-喷淋冷凝器,602-接收槽,603-输送泵,604-过滤器,605-冷凝器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图5所示,一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法,包括:
I、酯化反应:
以1,4-丁二醇(简称BDO)和丁二酸(简称SA)为原料,按照醇酸比为1:1.2的摩尔比例,进行混合制备原料,原料温度为100℃,然后用泵输送原料经过酯化加热器11升温至210℃后,从酯化反应器10的第一塔式反应器的上部进入所述酯化反应器10,反应压力-50KPa(表压)、停留时间为2.5h;
设置酯化反应器10的第一釜式反应器的反应温度为235℃、反应压力为压力-50KPa(表压)、停留时间为1.5h,两段停留时间合计为4.0h,在第一釜式反应器加入催化剂钛酸四丁酯,添加量以最终所得可降解聚酯产物中钛酸四丁酯的重量含量为80ppm计,达到酯化率≥98.0%、反应所得物料的酸值15.0mg KOH/g;
II、预缩聚反应:
将来自所述酯化反应器10的底部的酯化产物通过管道引入所述预缩聚反应器20的第二塔式反应器的上部,物料在进入所述预缩聚反应器20之前,先被升温再进入所述预缩聚反应器20,以保证在所述预缩聚反应器20中的反应温度240℃,反应压力为1000KPa(绝压),停留时间为1.5h,进行预缩聚反应,在所述预缩聚反应器20中,反应温度245℃,反应压力为100KPa(绝压),停留时间为1.0h,得到的预缩聚产物的酸值为6mg KOH/g,重均分子量为8000-12000;
反应废气从第二排气口排出后进入预缩聚喷淋***60,废气通过循环冷却后,气相通过真空***排出,液相通过管线回流至分离塔12;
III、终缩聚反应:
来自预缩聚反应的产物,被输送到终缩聚反应釜30,在温度245℃、反应压力为150.0Pa(绝压)、停留时间1.5h的条件下,进行终缩聚反应,终缩聚反应的产物为酸值3.0mgKOH/g、熔点为110℃、重均分子量为60000的均聚酯熔体;
反应废气从第三排气口排出后进入终缩聚喷淋***61,废气通过循环冷却后,气相通过真空***排出,液相通过管线进入预缩聚喷淋***60;
IV、液相增粘反应:
终缩聚反应所得的均聚酯熔体进入到增粘反应釜,反应温度为250℃、反应压力为60Pa(绝压)、停留时间为1.0h,得到反应产物的重均分子量为160000、熔点为114℃、熔融指数为3.0g/10min(190℃)的二元可降解聚酯产物。
反应废气从增粘反应釜排出后进入增粘釜喷淋***62,废气通过循环冷却后,气相通过真空***排出,液相通过管线进入预缩聚喷淋***60;
液相增粘后所得的产物进一步进行造粒,干燥后,便于储存和运输。
实施例2
如图6所示,一种进行连续化生产可降解聚酯的工艺方法,包括:
以己二酸、对苯二甲酸和1,4-丁二醇为原料生产可降解共聚酯,将己二酸(AA)与1,4-丁二醇(BDO)以醇酸摩尔比1:1.2制备原料,原料制备温度为100℃,经加热器升温至210℃,进入酯化反应器10的上部;
设置酯化反应器10的塔式反应段的反应温度为230℃、釜式反应段的反应温度为235℃、反应压力为相对压力-50KPa,在所述这酯化反应器10内合计的停留时间合计为3.5h,达到酯化率≥98.0%、反应所得物料的酸值15.0mg KOH/g;
II、预缩聚反应:
将来自所述酯化反应器10的底部的酯化产物通过管道引入所述预缩聚反应器20的塔式反应段的上部,物料在进入所述预缩聚反应器20之前,先被升温再进入所述预缩聚反应器20,以保证在所述预缩聚反应器20中的反应温度在240℃,反应压力为1000KPa(绝压),停留时间为1.5h,进行预缩聚反应,在所述预缩聚反应器20底部得到的预缩聚产物的酸值为6mg KOH/g,重均分子量为8000-12000;
反应废气从第二排气口排出后进入预缩聚喷淋***60,废气通过循环冷却后,气相通过真空***排出,液相通过管线回流至分离塔12;
III、终缩聚反应:
来自预缩聚反应的产物,被输送到终缩聚反应釜30,在温度245℃、反应压力为150.0Pa(绝压)、停留时间1.5h的条件下,进行终缩聚反应,终缩聚反应物的酸值3.0mgKOH/g、重均分子量为60000的共聚酯、熔点为110℃;
反应废气从第三排气口排出后进入终缩聚喷淋***61,废气通过循环冷却后,气相通过真空***排出,液相通过管线进入预缩聚喷淋***60;
IV、液相增粘反应:
终缩聚反应所得的共聚酯熔体,进入到增粘釜50,反应温度为250℃、反应压力为60Pa(绝压)、停留时间为1.0h,得到反应物的重均分子量为160000、熔点为114℃、熔融指数为3.0g/10min(190℃)。
反应废气从增粘反应釜排出后进入增粘釜喷淋***62,废气通过循环冷却后,气相通过真空***排出,液相通过管线进入预缩聚喷淋***60;
液相增粘后所得产物进一步进行造粒,干燥后,便于储存和运输。。
显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法,其特征在于,包括:
可降解聚酯的设备包括:酯化反应器(10)、预缩聚反应器(20)、终缩聚反应釜(30)、分离塔(12)、酯化加热器(11)、喷淋冷却***;
所述酯化加热器(11)和所述分离塔(12)分别与所述酯化反应器(10)连接,所述酯化加热器(11)将原料加热后输送至所述酯化反应器(10),所述分离塔(12)将所述酯化反应器(10)产生的气相化合物分离;
所述酯化反应器(10)、预缩聚反应器(20)和终缩聚反应釜(30)依次连接,将原料逐步加工成单体再合成聚合物;
所述酯化反应器(10)包括:位于底部的第一釜式反应段,和位于所述第一釜式反应段上部的第一塔式反应段,和位于所述塔式反应段中的第一加热段,其中,所述第一釜式反应段的上部与所述第一塔式反应段的下部连接;
所述第一釜式反应段内部设置有嵌套式的第一反应腔室,包括,位于所述第一釜式反应段底部中心位置通过反应内室壁围成的第一环形导流筒,和罩于所述第一环形导流筒上部、通过第一反应外室壁围成的第一内室罩;其中,所述第一环形导流筒、所述第一内室罩以及所述第一釜式反应段的内部空间为连通状态,反应物料能够通过折流的方式在各腔室内部流动,所述第一环形导流筒底部设有第一出料口(105);所述第一塔式反应段包括连中心轴径向方向设置的若干层环流塔盘、位于中心轴的第一脱气管(103);所述第一脱气管(103)的管体上设置有若干气孔,相邻的环流塔盘,一层固定于所述第一塔式反应段的内壁上,另一层固定于所述第一脱气管(103)的外壁,所述第一塔式反应段头部侧壁设有第一进料口(102);所述第一塔式反应段顶部设有第一排气口(101),所述第一脱气管(103)与所述第一排气口(101)相连接,所述第一反应外室壁的顶部设有竖直向上的第一排气管(104),所述第一加热段内设有成排的竖直向下的加热管,所述第一加热段被有机热载体加热;所述第一塔式反应段在所述第一加热段下方的侧壁上还设有补充进料口(106);
所述预缩聚反应器(20)包括:位于底部的第二釜式反应段,和位于所述第二釜式反应段上部的第二塔式反应段,和位于所述第二反应段中的第二加热段,其中,所述第二釜式反应段的上部与所述第二塔式反应段的下部连接;
所述第二釜式反应段内部设置有嵌套式的第二反应腔室,包括,位于所述第二釜式反应段底部中心位置通过反应内室壁围成的第二环形导流筒,和罩于所述第二环形导流筒上部、通过第二反应外室壁围成的第二内室罩;其中,所述第二环形导流筒、所述第二内室罩以及所述第二釜式反应段的内部空间为连通状态,反应物料能够通过折流的方式在各腔室内部流转,所述第二环形导流筒底部设有第二出料口(205);所述第二塔式反应段包括连中心轴径向方向设置的若干层环流塔盘、位于中心轴的第二脱气管(202);所述第二脱气管(202)的管体上设置有若干气孔,相邻的环流塔盘,一层固定于所述第二塔式反应段的内壁上,另一层固定于所述第二脱气管(202)的外壁,所述第一塔式反应段头部侧壁设有第二进料口(201);所述第二釜式反应段外壳的侧壁上设有第二排气口(204),所述第二反应外室壁的顶部设有弯曲的第二排气管(203),所述第二加热段内设有成排的竖直向下的加热管,所述第二加热段被有机热载体加热;
所述终缩聚反应釜(30)上设有第三进料口、第三出料口和第三排气口;所述第三出料口处设有第三输送泵(31),所述第三输送泵(31)还与熔体阀(32)连接,所述熔体阀(32)通过管线连接螺杆混合***和/或液相增粘***,液相增粘***包括通过管线依次连接的增粘釜(50)、螺杆挤出机(51)和第五输送泵(52),物料通过所述第五输送泵(52)后进入切粒、干燥、包装工序;
工艺方法包括:
I、酯化反应:
以二元醇和二元酸为原料,按照醇酸比为1:1.1~1:4.0的比例,进行调浆,调浆后物料温度为80-120℃,然后再将调浆后的物料升温至160-200℃后,将物料送至酯化反应器(10),进行酯化反应;得到的位于所述酯化反应器(10)底部的酯化产物的酯化离≥98.0%、酸值≤20.0mg KOH/g;
II、预缩聚反应:
将来自所述酯化反应器(10)的底部的酯化产物通过管道引入所述预缩聚反应器(20),任选地,需要加入催化剂的情况下,管道上有催化剂加入的支管;物料在进入所述预缩聚反应器(20)之前,先被升温再进入所述预缩聚反应器(20),以保证在所述预缩聚反应器(20)中的反应温度在220-250℃,绝对压力为1.0-10.0KPa,停留时间为1.5-2.5h,进行预缩聚反应,在所述预缩聚反应器(20)底部得到的预缩聚产物的酸值≤8mg KOH/g,重均分子量为8000-12000;
III、终缩聚反应:
来自预缩聚反应的产物,被输送到终缩聚反应釜(30),在温度240-260℃、绝对压力为60.0-200.0Pa、停留时间1.0-2.0h的条件下,进行终缩聚反应,终缩聚反应后在所述终缩聚釜底部的产物为酸值≤4mg KOH/g、重均分子量为50000-80000的聚酯;
IV、液相增粘反应:
终缩聚反应所得的共聚酯,进入到增粘釜(50),在温度240-260℃、绝对压力为60.0-200.0Pa、停留时间0.5-1.0h的条件下,得到反应产物的重均分子量为120000-170000、在190℃熔融指数为2.0-4.0g/10min。
2.根据权利要求1所述的一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法,其特征在于,液相增粘所得产物进一步被后续加工成粒子,干燥后用于储存和输送。
3.根据权利要求2所述的一种连续化生产可降解聚酯的工艺方法,其特征在于,在酯化反应中,酯化反应器(10)的第一塔式反应器内部的反应温度为180-220℃,反应压力为-30~-60KPa;酯化反应器(10)的第一釜式反应器内部的停留时间为2.0-4.0h;所述酯化反应器(10)的中部设置有加热器,用于维持其反应温度在设定的数值。
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