[其他]高分子量聚酯的生产工艺及其装置

说明书

本发明涉及聚对苯二甲酯乙酯、聚对苯二甲酸丁酯，以及它们的共聚物等一类高分子聚酯的生产工艺和实施该工艺所用的装置。在此工艺中，先制取一种可泵的浆料，特别是由对苯二酸与碱性二醇制取可泵浆料，然后在两级或多级反应器系统中酯化，随后在至少一个真空反应器中，在真空下进行缩聚。此工艺的特点在于，上述至少一个真空反应器的真空是利用酯化反应器系统的余热而产生的。也就是说，该余热以工艺蒸汽的形态，作为动力流，供给蒸汽喷射真空系统，以产生真空。此工艺蒸汽在真空装置中冷凝成工艺水，又可作为冷却水，循环供给真空装置，再次供工艺蒸汽冷凝用。

一种以对苯二酸和乙二醇为原料的连续生产聚对苯二甲酸乙酯（PETP）的已知工艺，将参照图1的装置加以叙述。把对苯二酸和乙二醇，以适合于酯化反应的比例，加入混合槽1中，用泵2将它泵入酯化反应器3中，在温度为240～280℃，压力0.1-8巴的条件下，有80～90%转化为对苯二甲酸双（2-羟乙基）酯。该反应动力学地产生的水，以水蒸汽的形态，和放出的乙二醇蒸汽一起进入分离塔4，在塔4的顶部引出纯的水蒸汽，并在冷凝器6中冷凝。冷凝液收集在容器7中，并通过泵把一部分冷凝液再返回分离塔4，作为回流液，同时，反应水从容器7排出。反应产物送入下一台反应器8，在此基本上完成酯化反应。将反应水蒸汽和放出的乙二醇全部冷凝，并送入回收装置。酯化产物进入第一台真空反应器9，它做成脱气容器的结构，其中有加热盘管，用于补偿予缩合物的热损以及因乙二醇、齐聚物和剩余水在蒸发过程中蒸发时造成的热焓损失。予缩合作用在第二台真空反应器10中继续进行，其搅拌叶栅对聚合物的生成以及反应物乙二醇的排出有良好的作用。

最终的缩合反应发生在第三真空反应器11中，它可以做成一台转盘式反应器。最终的熔融聚酯产物通过该反应器出口的泵12排出，并送到纺丝装置中。反应器9、10、11分别接以一套真空装置12、13、14，以产生100至0.1毫巴的不同真空度。真空装置12、13做成例如乙二醇-液体泵，乙二醇15离开喷射泵12、13，同时流入管道回路，而且不断聚集于回收装置中。在真空反应器9、10、11与真空装置12、13、14之间，装置有喷雾冷凝器16，从各真空反应器放出的乙二醇蒸汽和齐聚物即凝聚于此。冷却液是乙二醇，它藉喷嘴喷出。凝聚下来的乙二醇也集中到收集容器中。使最终缩合反应器11产生真空的真空装置14是多级式结构，也就是说，喷射泵17与喷雾冷凝器16相连，而17也可以是多级式结构，而且最好将它做成蒸汽喷射泵，17与直接接触冷凝器18相连，18的出口接到第二喷射泵19，19又再一次导入第二直接接触冷凝器20，20的出口则接到第三喷射泵21。对喷射泵17、19、20供以直接蒸汽22，而接触冷凝器18、20则用冷却水23操作，23部分来自冷凝器18、20和喷射泵21的冷凝水，但必须供应一部分淡水，以避免冷却水在回路中浓缩。冷凝液收集于容器24中，并用泵25送到热交换器26或类似设备中。富集有乙二醇、醛和其它分解产品的冷凝液从气压容器24溢流出去，通入废水系统。

其它装置，如带有旋转泵或乙二醇蒸汽与液体的喷射泵的机械真空泵也可以用作真空装置，只要它们考虑到产品的特殊需要即可。还可以为了冷凝和分离反应蒸汽和齐聚物而正确地设置上游的装置。

各已知工艺的特征特别在于，其热效率较低，约为30%，此外，在已知工艺中还发生相当大程度不希望有的支流，这会导致废水污染，或增加回收设备或废水处理的污物。另外，所有已知的真空装置都必须从外部藉外加的能源进行操作，而且维修费和基本费用很高。

本发明的中心问题是要改进已知的高分子量聚酯的生产工艺，在本发明中，总的效率得以提高，也就是说，由于减少了初用能源的使用，工厂设备便可更经济地操作。此外，废水的污染必须减至最低限度，且操作的可靠性也需改善。此问题可藉本发明的装置加以创造性的解决。本发明装置乃高分子量聚酯连续生产用的装置。它包括至少一套酯化反应用的两级反应器系统，特别是对苯二酸与碱性二醇的酯化反应系统;和至少一台缩聚用的真空反应器;此外还装备有一套真空装置，用以在至少一个真空反应器中产生真空。该装置的特征在于，真空装置（14、28、29）采取多级式结构，它有至少一台蒸汽泵（30、32、33、35、37、17、19、21），它们经蒸汽供气管（38）与反应器系统（3、4.8）相连。正是本发明装置的这一特征创造性地解决上述问题。