[发明专利]结晶输送机

说明书

1.发明领域

本发明大体上涉及使聚合物丸粒结晶的方法和系统，更具体涉及使聚酯丸粒结晶的方法和系统。

2.发明背景

热塑性树脂用在许多商业用途中。聚酯，如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和类似聚合物和共聚物特别已经成为常用商品，其制造是公知和成熟的。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可能以非晶态和半结晶形式存在。非晶态PET是透明的，而结晶PET是不透明的。

在传统PET法中，通过对苯二甲酸和乙二醇在反应器中酯化形成预聚混合物来形成PET。该酯化不需要催化。可以单独或结合使用的典型酯交换催化剂包括醇钛、锡(II)或(IV)酯、锌、乙酸或苯甲酸锰或镁，和/或本领域技术人员公知的其它这类催化剂材料。随后加热该预聚糊以促进聚合。然后使所得混合物在升高的温度，例如285℃下，在合适的催化剂存在下在熔体中缩聚。已经使用Sn、Sb、Ge、Ti或其它的化合物作为缩聚催化剂。该聚合物从缩聚反应器中直接挤出成线材。将热的挤出的线材在切成丸粒前与冷水接触，干燥并在结晶前存储到筒仓中。

在美国专利No.5,310,515中公开了在制丸之前拉伸线材的制丸法。传统看法规定，至少丸粒表面必须冷却至20℃至30℃以避免存储过程中烧结。在存储过程中，来自丸粒的较热内部的热分布到整个丸粒中。由此，温暖丸粒，即外部明显高于20℃至30℃的丸粒可能在温度平衡后的存储过程中附聚。除了与水接触引起的温度下降，可以用冷空气、氮气或惰性气体将丸粒进一步冷却至所需温度。将丸粒存储，然后再加热至所需结晶温度。这些加热、冷却和再加热步骤在已经消耗大量能量的方法中造成相当大的能量处罚(energy penalty)。热丸粒的结晶通常在结晶振动器中实现。使用固态化(solid stating)提高固有粘度和去除乙醛。

参照图1A、1B和1C，提供PET制造装置图。PET加工装置10包括混合槽12，在此将对苯二甲酸(“TPA”)和乙二醇(“EG”)混合形成预聚糊。转移该预聚糊并在酯化反应器14中加热形成酯化单体。调节酯化反应器14内的压力以控制乙二醇的沸点并帮助将产物转移到酯化反应器16中。来自酯化反应器14的单体在酯化反应器16中额外加热，但这次在比酯化反应器14中低的压力下进行。接着，将来自酯化反应器16的单体引入预聚物反应器18。单体在预聚物反应器18内在真空下加热以形成预聚物。该预聚物的固有粘度在预聚物反应器18内开始升高。将预聚物反应器18中形成的预聚物顺序引入缩聚反应器20和随后缩聚反应器22。将该预聚物在各缩聚反应器20，22中在比预聚物反应器18中大的真空下加热以提高聚合物链长和固有粘度。在最终缩聚反应器后，通过泵24使PET聚合物在压力下移过过滤器26、28和移过模头30、32、34，形成PET线材36、38、40(见图1B)。

参照图1B，显示了形成聚酯丸粒的方法。在线材离开模头30、32、34时将挤出的聚合物线材36、38、40用水喷雾42、44、46冷却到所述线材上。在离开模头30、32、34后，在线材仍然热的同时，用切割机54、56、58将线材36、38、40切成丸粒48、50、52。由此形成的聚酯丸粒往往具有柱形，但可以改成立方形、狗骨形或其它形状。在该方法中的此时，聚酯丸粒通常是非晶态的。聚酯丸粒通常在船运给客户之前结晶。这种结晶允许随后在较高温度下干燥以便可以按需挤出聚酯。聚酯丸粒的结晶通常通过将丸粒再加热至高于结晶温度的温度来实现。随着丸粒结晶，由于所生成的结晶热，产生附加热。这种附加热往往使丸粒变软并彼此粘着。因此，将丸粒搅动以避免它们因软化而粘在一次。在结晶后，丸粒通常在惰性气体从热丸粒周围穿过的同时固态化(solid stated)以提高固有粘度。