[发明专利]采用流体控制的结晶器温度控制方法

说明书

发明领域

本发明一般性涉及使聚合物粒料结晶的方法和系统，更具体地说 涉及使聚酯粒料结晶的方法和系统。

发明背景

热塑性树脂用于许多的工业应用。聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和类似的聚合物和共聚物，尤其， 具有变成大宗商品，它们的制造方法是大家所熟知和成熟的。聚酯的 应用包括食品、饮料和其它液体容器以及合成纤维。几种聚酯如PET 能够以无定形和半结晶形式存在。无定形的PET是透明的，而结晶 PET是不透明的。

在常规的PET方法中，PET是通过在反应容器中对苯二甲酸和乙 二醇的酯化形成预聚合混合物来形成的。该酯化不必是催化的。该预 聚合糊料随后被加热以促进聚合反应。所得混合物然后在合适催化剂 存在下在升高的温度例如285℃下进行熔融缩聚。Sn、Sb、Ge、Ti或 其它元素的化合物已经用作缩聚催化剂。聚合物直接从缩聚反应器中 挤出成线料。热的、挤出条与冷水接触，然后被切成粒料，干燥，并 在料仓中贮存，然后进行结晶。

其中在制粒之前线料被拉伸的制粒方法已公开在美国专利No. 5,310,515中。一般看法表明，粒料的至少表面必须被冷却至20℃-30℃ 以避免在贮存过程中的熔结。在贮存过程中，来自粒料的较热内部的 热量被分布在整个粒料中。因此，温热的粒料，即，外部明显高于 20℃-30℃的粒料，会在温度平衡之后的贮存过程中发生团聚。除了由 与水接触所引起的温度的下降，该粒料能够进一步用冷的空气、氮气 或惰性气体冷却至所需温度。该粒料被贮存，然后再加热到所需的结 晶温度。加热、冷却和再加热的这些步骤会在已是耗能多的方法中导 致明显的能量负担。热的粒料的结晶能够在结晶用振荡器或流化床中 完成。固体固定化(stating)用来同时提高特性粘度和除去乙醛。

参考图1A、1B和1C，提供了PET生产装置的图解。PET处理 装置10包括混合罐12，在其中对苯二甲酸(“TPA”)和乙二醇(“EG”)被 混合形成预聚合糊料。该预聚合糊料被转移到酯化反应器1 4中并在 其中加热，形成酯化的单体。在酯化反应器14内的压力经过调节来 控制乙二醇的沸点并帮助产物移动至酯化反应器16。来自酯化反应器 14的单体在酯化反应器16中进行附加的加热，但这一次是在比酯化 反应器14中更低的压力下。接着，来自酯化反应器16的单体被引入 预聚物反应器18中。该单体在预聚物反应器18内时在真空下加热， 形成预聚物。预聚物的比浓对数粘度在预聚物反应器18内开始提高。 在预聚物反应器18中形成的预聚物顺序地被引入到缩聚反应器20中 和然后引入到缩聚反应器22。在比预聚物反应器18中更大的真空度 下，该预聚物在缩聚反应器20、22中的每一个中被加热，从而使聚 合物链长度和比浓对数粘度得到提高。在最终缩聚反应器之后，PET 聚合物通过泵24在压力下移动通过过滤器26、28和通过口模30、32、 34，形成PET线料36、38、40(参见图1B)。

参考图1B，举例说明形成聚酯粒料的方法。挤出的聚合物线料 36、38、40当线料从口模30、32、34中出来时被喷射到线料上的水 流42、44、46冷却。在从口模30、32、34中出来之后，在线料趁热 时，线料36、38、40被切刀54、56、5 8切成粒料48、50、52。以这 一方式形成的聚酯粒料倾向于具有圆柱形状，但是能够改变成立方体 形、八字形或其它形状。在该方法的这一点上，聚酯粒料通常是无定 形的。聚酯粒料典型地在运输到消费者之前进行结晶。该结晶允许在 更高的温度下的后续干燥，因此聚酯可以根据需要被挤出。聚酯粒料 的结晶典型地通过将粒料再加热到高于结晶温度的温度来实现。随着 该粒料结晶，由于结晶的所产生热量，引来了附加热量。这一附加热 量倾向于使得粒料变柔软并彼此粘附。因此，将该粒料加以搅动以避 免它们由于软化而粘附在一起。在结晶后，该粒料一般通过让惰性气 体通过热的粒料周围来进行固体固定化以提高比浓对数粘度。