專利名稱：連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統。
背景技術：
現有滌綸直接紡絲技術對溫度、壓力、牽伸度等工藝參數要求較高，而經過陽離子 改性后的聚酯物理化學性能、紡絲性能和使用性能都發生了一定變化，給直接紡絲帶來更 大的困難，因此，目前國內外在紡制陽離子聚酯纖維時一般采用間歇縮聚和切片紡絲。但 是，切片紡絲工藝流程長、基建投資費用大、能量消耗大、生產成本高，間歇式生產每一批溫 度、壓力、原料配比、控制條件等都會出現偏差，難以達到一致，導致產品質量不穩定。

發明內容為克服現有技術的缺陷，本實用新型提供了一種連續生產陽離子改性聚酯熔體并
直接紡聚酯纖維的系統，該系統可以包括依次相連的給料系統、酯化反應系統、縮聚反應系
統和紡絲系統，所述縮聚反應系統與所述紡絲系統的連接方式可以為所述縮聚反應系統的
熔體出口連接所述紡絲系統的熔體進口 ，所述給料系統可以包括漿料配制槽，所述漿料配
制槽可以通過管道分別與PTA計量系統、乙二醇計量系統和催化劑計量系統相連。 所述酯化反應系統通常包括依次連接的第一酯化反應器和第二酯化反應器，所述
第二酯化反應器可以是一個區別于常規聚酯生產所用立式反應器的三腔室的臥式反應器，
所述臥式反應器的三個腔室中的相鄰腔室一般采用隔板隔開，所述隔板上通常設有若干孔
洞，用于熔體可以從一室流入二室，進而從二室流入三室，所述三個腔室的頂面上可以分別
開有若干其他單體輸入口 ，所述三個腔室一般分別設有各自的熱媒加熱盤管，用于分別控
制相應腔室的溫度。 所述第二酯化反應器的所述三個腔室還可以分別設有各自的攪拌器，所述攪拌器 的上部可以安裝有攪拌槳，下部可以安裝有剪切輪和穩定軸承；所述熱媒加熱盤管通常采 用螺旋型盤管，可以使用液相熱媒加熱。 所述第二酯化反應器通常配有乙二醇氣體回收冷卻分離設備，所述回收冷卻分離 設備可以設有乙二醇進口 、輕組分出口和重組分出口 ，所述重組分出口通常通過管道連接 所述第二酯化反應器的乙二醇進口 。 所述縮聚反應設備至少可以包括依次連接的預縮聚反應設備和終縮聚反應設備， 所述預縮聚反應設備和/或終縮聚反應設備可以設有刮板冷凝器，所述回收冷卻分離設備 的乙二醇進口通常通過管道連接所述刮板冷凝器的乙二醇出口。 所述預縮聚反應設備通常采用立式全混反應器，所述立式全混反應器，一般為一
釜兩室結構，分上下室，并設有連通上室和下室的控制閥，下室設有機械攪拌。 所述預縮聚反應器和終縮聚反應器通常都配有真空設備，所述真空設備可以由相
互配套的乙二醇蒸汽噴射泵和液環真空泵組成。 所述紡絲系統通常設有依次連接的靜置混合器和紡絲箱體。[0011] 所述終縮聚反應器熔體出口與紡絲箱體熔體進口的管道上通常設有增壓泵。所述 終縮聚反應器熔體出口與紡絲箱體熔體進口的管道上還可以設有分配閥，所述分配閥可以 連接旁路管道，所述旁路管道通常連接切片生產系統。 本實用新型的有益效果是將陽離子改性聚酯的連續合成和陽離子改性聚酯纖維 的熔體直紡整合在一條生產線上，陽離子改性聚酯所需第三單體在第二步酯化反應中加 入，并通過對第二酯化反應器進行的獨特設計以及創新性引入對冷凝乙二醇進行精制除雜 的精制回收冷卻分離塔系統，使連續式熔體達到紡絲要求聚合度，從而順利解決了連續式 直接紡難以應用于陽離子聚酯纖維生產的困難，使聚酯在熔體狀態下進入紡絲系統直接進 行紡絲，由此大幅度簡化了整體的工藝過程，提高了陽離子改性聚酯纖維的生產效率，降低 生產成本的同時也穩定了產品質量；通過設置分配閥將紡紗系統冗余的熔體引入切片系 統，采用現有切片技術制成切片，可以有效地匹配各系統的產能，并且還可以在紡絲系統維 護等情況下將熔體制成切片。

圖1是本實用新型的流程示意圖。 圖2是本實用新型中的第二酯化反應器示意圖。 圖3是本實用新型的流程和系統實施例I的示意圖。 圖4是本實用新型的流程和系統實施例II的示意圖。
具體實施方式參見圖l-4，本實用新型提供了一種連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯
纖維的系統，順利解決了陽離子改性聚酯連續式熔體直接紡纖維的困難，提高了陽離子改
性聚酯熔體和纖維的生產效率，降低生產成本的同時也穩定了產品質量。 在酯化反應系統前一般設置與其配套的各種物料的貯存倉和漿料配制槽。PTA自
貯存倉可以通過回轉閥連續出料，出料后物料通常進入振動篩，篩去夾帶的異狀雜物，隨后
進入質量流量計，經過計量的PTA被連續送入漿料配制槽；原料乙二醇(MEG)自原料罐經輸
送泵、質量流量計計量后按比例連續送入漿料配制槽；同時，采用間歇調配方式調配的縮聚
反應用三醋酸銻或乙二醇銻催化劑溶液從供料槽經液體質量流量計計量后按聚合比例也
連續送入漿料配制槽。根據實際生產配料標準，可以調整和改變催化劑以及后續的各種其
他單體，這些調整可以依據現有技術和其他相關技術，不會妨礙本實用新型的實施。 漿料配置槽中通常設有攪拌器，原料PTA， MEG以及三醋酸銻或乙二醇銻催化劑通
常在攪拌器的作用下充分混合，配制成聚酯合成反應所需要的恒定摩爾比(MEG/PTA)的漿
料，隨后，漿料被漿料輸送泵連續送入酯化反應系統。 酯化反應系統至少包括依次相連的第一酯化反應器和第二酯化反應器，至少可以 實現前后的兩步酯化，在第一酯化反應器和第二酯化反應器之間也可以根據需要加入其它 酯化反應器，以實現更多步的酯化。所述第一酯化反應器和第二酯化反應器通常分別配備 對應的溫度控制設備和用于乙二醇廢氣回收利用的回收冷卻分離設備。調節所述溫度控制 設備，以達到聚酯酯化反應所需溫度；所述第二酯化反應器的所述回收冷卻分離設備一般 為精制分離設備，所述精制分離設備可以設有用于引入所述預縮聚反應和/或所述終縮聚
4反應刮板冷凝器冷凝乙二醇的乙二醇進口，實現乙二醇凝液的精制除雜分離。所述精制分 離設備可以采用現有技術下的分離塔。 送入第一酯化反應器的漿料在攪拌器的作用下，充分反應并連續送入第二酯化反 應器，當熔體進入第二酯化反應器后添加陽離子改性聚酯合成所需其他單體并繼續進行合 成反應。通過調節第一酯化反應器和第二酯化反應器的溫度、壓力和液位可以控制反應的 酯化率，第一步酯化的酯化率可以達到91%，第二步酯化的酯化率在96%以上。同時在分 離設備對第一酯化反應器乙二醇氣體進行回收、冷卻和分離，分離后的重組分乙二醇回流 到第一酯化反應器，輕組分冷凝后留在分離設備內作為回流液，其余作為酯化廢水送入處 理系統。 第二酯化反應器一般是一個三室的臥式反應器，三個腔室通常依次相連，相鄰腔 室間可以用隔板隔開，隔板上通常開有若干半圓形孔洞，熔體可以通過孔洞自一室流入二 室，進而流入三室；三個腔室頂部都開有若干個其他單體的輸入口 ；其他單體可以根據生 產的需要從輸入口添加到不同的第二步酯化反應的不同階段，各室一般設有獨立的熱媒內 加熱盤管，內加熱盤管通常采用螺旋型盤管，材質可以為0Crl8Ni9，可以采用液相熱媒加 熱；各室通常還設有獨立的攪拌器，攪拌槳可以安裝在攪拌器的上部、剪切輪和穩定軸承安 裝在攪拌器的下部，攪拌速度可調。 縮聚反應設備通常包括依次相連的預縮聚反應器和終縮聚反應器，所述預縮聚反
應器和終縮聚反應器通常都配有對應的真空設備、溫度控制設備、刮板冷凝器和液封槽，真
空設備可以包括乙二醇噴射泵和真空泵，所述預縮聚反應器、終縮聚反應器和對應的真空
設備之間通常連有刮板冷凝器，所述刮冷器可以通過管道與液封槽相連。 所述預縮聚反應可以采用立式全混反應器，所述立式全混反應器一般為包括上室
和下室的一釜兩室反應器，所述上室通常設有酯化物料入口 ，所述下室通常設有攪拌裝置，
在所述上室和下室的連接處通常設有物料流動控制閥，打開所述控制閥，上室的反應物料
可以流入下室，所述下室設有攪拌裝置，上室不設攪拌裝置，利用氣流攪拌，下室的攪拌裝
置可以為機械攪拌。 達到一定酯化率的熔體從第二酯化反應器出料后連續送入預縮聚反應器，調節預 縮聚反應器配備的的溫度控制設備，使溫度達到聚酯預縮聚反應所需溫度，送入預縮聚反 應器的熔體在真空條件和攪拌器的作用下充分反應，絕對操作壓力一般控制在8-20mbar 左右，同時，可以采用乙二醇噴淋捕集汽相中的乙二醇及夾帶物，以循環冷卻水作為冷卻介 質，收集的乙二醇氣體經刮板冷凝器冷凝后存放在液封槽中，通常采出送入第二酯化反應 的精制分離設備，進行除雜精制分離。 預縮聚反應器下部一般裝有夾套閥，熔體可以通過齒輪泵出料，送入終縮聚反應 器中。可以調節終縮聚反應器配備的溫度控制設備，以達到聚酯終縮聚反應所需溫度，送 入終縮聚反應器的熔體在真空條件和攪拌器的作用下充分反應，絕對操作壓力通常控制在 3mbar左右；終縮聚反應器可以通過乙二醇蒸汽噴射創造真空環境，用液環泵作為它的排 氣級，噴射乙二醇蒸汽的噴射泵連有乙二醇蒸發器，為噴射泵提供動力蒸汽，為控制終縮聚 系統真空度，采用冷凍水作為乙二醇噴淋液的冷卻介質，調節真空度使熔體的聚合度達到 紡絲要求。 具備紡絲所需聚合度的熔體通常通過 輪泵的作用，從終縮聚反應器中流出，在一定壓力下經終縮聚熔體過濾器過濾后，進入熔體夾套管并輸送至分配閥，通過分配閥的
熔體被均勻分配至各條紡絲箱體配備的靜態混合器以達到相同的紡絲溫度和粘度，然后進 入紡絲箱體進行紡絲，隨后完成絲條的牽伸、包裝、貯存和運輸。 為了滿足紡絲所需要的熔體壓力，在熔體輸送管道中通常設置有增壓泵，同時，為 了克服熔體經過增壓泵后所產生的溫升，保證熔體的質量，增壓泵后還可以設有熔體冷卻 器。 本裝置的陽離子聚酯酯化反應系統、縮聚系統和陽離子聚酯纖維紡絲系統所用熱 源均由熱媒站提供，熱媒循環泵將恒定溫度的熱媒(大約32(TC)送至陽離子聚酯酯化反應 系統、縮聚系統和陽離子聚酯纖維紡絲系統，使用后溫度降低的熱媒通過循環管路回到熱 媒站，即完成一次熱媒閉環系統。另一方面，為平衡熱媒溫度升高而產生的體積膨脹，在陽 離子聚酯酯化反應系統和縮聚反應系統組成的合成裝置的最高處設置熱媒膨脹槽以平衡 體積變化量，同時在熱媒站設置熱媒收集槽，在停車或遇到其他緊急情況時，接收聚酯裝置 排放的熱媒，送至合成裝置中每個供熱回路循環的熱媒即為二次熱媒。通過調節進入每個 二次回路的一次熱媒量，可以控制二次熱媒的溫度，實現工藝上對每個設備不同溫度的要 求。 所述終縮聚反應器的熔體出口通常連接熔體輸送管道，熔體輸送管道并通過分配 閥可以連接有旁路管道，所述旁路管道連接切片生產系統。 當紡絲裝置停止工作、改變產品品種或降低負荷時，完成終縮聚后的熔體可以送 入切片生產系統進行鑄帶切粒、包裝、貯存。因此，在終縮聚反應器后開設了一條切粒生產 線，配有換熱器冷卻循環系統，冷卻介質采用除鹽水。
權利要求一種連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其特征在于包括依次相連的給料系統、酯化反應系統、縮聚反應系統和紡絲系統，所述縮聚反應系統與所述紡絲系統的連接方式為所述縮聚反應系統的熔體出口連接所述紡絲系統的熔體進口，所述給料系統包括漿料配制槽，所述漿料配制槽通過管道分別與PTA計量系統、乙二醇計量系統和催化劑計量系統相連。
2. 根據權利要求1所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其特 征在于所述酯化反應系統包括依次連接的第一酯化反應器和第二酯化反應器，所述第二酯 化反應器是一個區別于常規聚酯生產所用立式反應器的三腔室的臥式反應器，所述臥式反 應器的三個腔室中的相鄰腔室采用隔板隔開，所述隔板上設有若干孔洞，用于熔體從一室 流入二室，進而從二室流入三室，所述三個腔室的頂面上分別開有若干其他單體輸入口 ，所 述三個腔室分別設有各自的熱媒加熱盤管，用于分別控制相應腔室的溫度。
3. 根據權利要求1或2所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統， 其特征在于所述第二酯化反應器的所述三個腔室還分別設有各自的攪拌器，所述攪拌器的 上部安裝有攪拌槳，下部安裝有剪切輪和穩定軸承；所述熱媒加熱盤管采用螺旋型盤管，使 用液相熱媒加熱。
4. 根據權利要求3所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其特 征在于所述第二酯化反應器配有乙二醇氣體回收冷卻分離設備，所述回收冷卻分離設備設 有乙二醇進口、輕組分出口和重組分出口，所述重組分出口通過管道連接所述第二酯化反 應器的乙二醇進口。
5. 根據權利要求4所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其特 征在于所述縮聚反應設備至少包括依次連接的預縮聚反應設備和終縮聚反應設備，所述預 縮聚反應設備和/或終縮聚反應設備設有刮板冷凝器，所述回收冷卻分離設備的乙二醇進 口通過管道連接所述刮板冷凝器的乙二醇出口 。
6. 根據權利要求5所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其特 征在于所述預縮聚反應設備采用立式全混反應器，所述立式全混反應器，為一釜兩室結構， 分上下室，并設有連通上室和下室的控制閥，下室設有機械攪拌。
7. 根據權利要求3、4、5或6所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系 統，其特征在于所述預縮聚反應器和終縮聚反應器都配有真空設備，所述真空設備由相互 配套的乙二醇蒸汽噴射泵和液環真空泵組成。
8. 根據權利要求7所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其特 征在于所述紡絲系統設有依次連接的靜置混合器和紡絲箱體。
9. 根據權利要求8所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其特 征在于所述終縮聚反應器熔體出口與紡絲箱體熔體進口的管道上設有增壓泵。
10. 根據權利要求9所述連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，其 特征在于所述終縮聚反應器熔體出口與紡絲箱體熔體進口的管道上還設有分配閥，并通過 所述分配閥連接旁路管道，所述旁路管道連接切片生產系統。
專利摘要本實用新型涉及一種連續生產陽離子改性聚酯熔體并直接紡聚酯纖維的系統，該系統包括依次相連的給料系統、酯化反應系統、縮聚反應系統和紡絲系統，所述縮聚反應系統與所述紡絲系統的連接方式為所述縮聚反應系統的熔體出口連接所述紡絲系統的熔體進口，所述給料系統包括漿料配制槽，所述漿料配制槽通過管道分別與PTA計量系統、乙二醇計量系統和催化劑計量系統相連，所述酯化反應系統至少包括第一酯化反應器和第二酯化反應器，其中第二酯化反應器采用針對陽離子聚酯生產特殊設計的臥式分室反應器。本實用新型可以實現陽離子改性聚酯連續式生產并實現熔體直接紡，提高了陽離子改性聚酯熔體和纖維的生產效率，有利于降低生產成本，穩定產品質量。
文檔編號D01D4/06GK201485548SQ20092017300
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月13日 優先權日2009年8月13日
發明者豐存禮, 周華堂, 王偉, 許賢文, 譚燕, 顧愛軍, 黃志恭 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國紡織工業設計院