[实用新型]一种PBT酯化反应系统

说明书

本实用新型涉及一种PBT酯化反应系统，包括催化剂罐、酯化反应釜、预缩聚反应釜和终缩聚反应釜，浆料成品罐的出料口与酯化釜浆料进口相连，酯化釜出料口与预缩釜进料口相连，预缩釜出料口与终缩釜进料口相连，酯化反应釜底部的催化剂入口安装有催化剂底注阀；催化剂桶内置的桶泵出口通过桶泵输出管与催化剂罐的进料口相连，催化剂罐顶部的进气口与氮气管相连，催化剂罐的出料口与催化剂计量泵的入口相连，催化剂计量泵的出口通过催化剂过滤器与催化剂加热器的物料入口相连，催化剂加热器的物料出口通过催化剂底注管与催化剂底注阀的入口相连。该系统的催化剂不需要与BDO混合配制，不容易水解或堵塞管道，可以保证连续生产。

技术领域

本实用新型涉及一种PBT生产系统，尤其涉及一种PBT酯化反应系统，属于聚酯生产设备技术领域。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯简称PBT，属于聚酯系列，是由1,4-丁二醇（BDO）与对苯二甲酸(PTA)在酯化反应器中反应生成对苯二甲酸双羟基丁酯（BHBT）和更高分子的低聚物和水及BDO在高温下环化生成的四氢呋喃（THF），然后再进入缩聚反应，缩聚反应包括预缩聚和终缩聚。

PBT聚合生产催化剂为钛酸四丁酯，它遇水容易水解，失去活性，同时生成钛的水合物，容易堵塞管道，影响催化剂的加入。钛酸四丁酯既是酯化反应催化剂，又是缩聚反应催化剂，所以一般从酯化反应阶段就要加入，但酯化反应会产生大量的水。现行催化剂配制方法为以一定量催化剂和新鲜1,4-丁二醇（BDO）在配制罐中混合配制，配制好后移送至成品罐，再由泵输送与工艺塔回用高温BDO混合后加入到酯化釜。这种方法可以防止配制好的催化剂溶液常温进入酯化釜，突然遇高温汽化，但新鲜BDO和高温回用BDO中都含水，催化剂使用时间长了容易水解，堵塞管道，影响生产。

传统的PBT酯化反应釜为夹套立式釜，内酯化釜外室结构，酯化釜内室进原料，酯化釜外室出料。内酯化釜外室间设有挡板，挡板上部设有出料缝，酯化物漫过出料缝最低点，绕酯化釜外室一周后出料。酯化釜内室的下部中心设有酯化釜内筒，酯化釜内筒中设有与酯化釜共轴线的搅拌桨叶，搅拌桨叶安装在搅拌轴的下端，搅拌轴的驱动端从酯化釜顶部中心的酯化釜搅拌口伸出。酯化釜内筒的外周设有酯化釜加热列管，提供酯化反应所需的热量。酯化反应为负压反应，酯化釜的顶部设有酯化釜气相口、酯化釜浆料进口和催化剂进口，由于酯化釜搅拌口占据了酯化釜的顶部中心较大的区域，酯化釜气相口和酯化釜浆料进口只能设置在偏离酯化釜顶部中心的位置。如果浆料直接从酯化釜浆料进口落下，部分浆料容易被酯化釜气相口处的负压带入分离塔中，无法进行反应；其余的浆料对准酯化釜加热列管所在的区域落下，部分会粘在酯化釜加热列管的壳体上，容易因过热而炭化，产生黑料。此外，如果浆料管从酯化釜浆料进口直接向下插入酯化釜内的液相空间中，生产一段时间后，浆料管容易堵塞，造成生产的中断。

从酯化反应器来的BHBT和更高分子的低聚物进入预缩聚反应釜，预缩聚反应釜的主要作用是在真空、高温环境下，进行初步缩聚反应。采用抽真空的方式，抽出物料中的生成的BDO、水和低聚物，进入预缩聚刮板冷凝器。结构为上下室，上室不设置搅拌，利用压力骤变，物料闪蒸特性，沸腾翻转，推动物料混合；下室设置搅拌器，通过搅拌使物料混合均匀。上下室均设置有热媒盘管，以保证物料反应需要的温度。预缩聚反应釜存在如下问题：1.上下筒径一样，搅拌占了大半空间，不利于脱出小分子生成物，以便反应向正方向进行。2.上下室气相空间独立，下室预缩釜气相口设置在上室，搅拌也经过上室，占用了大量上室空间。3.上下室分别对应一套刮板喷淋系统，配套设备多，系统复杂，投资大。

从预缩聚反应釜出来的物料连续送入终缩聚反应釜，终缩聚反应釜的操作条件为温度240～250℃，真空度1～2mbar，停留时间2～4小时。低聚物和反应生成的BDO、水及BDO在高温下环化生成的四氢呋喃，在真空状态下被抽出进入终缩聚刮板冷凝器。考虑到终缩后的物料粘度比较大，为避免搅拌转子的转动阻力过大，传统的终缩聚反应釜通常采用圆盘搅拌转子，对釜壁加热的物料进行更新并且使挥发分脱离。但是由于刚进入终缩聚反应釜的物料粘度还比较低，圆盘搅拌转子的搅拌强度低，对稀物料的脱挥效果差，使得终缩聚反应釜需要更大的容积和长度。