一种高效的可降解塑料生产系统的制作方法

1.本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种高效的可降解塑料生产系统。


背景技术：

2.目前可降解塑料类聚酯产品，基于脂肪族二羟酸或脂肪族和芳香族二羟酸，以及脂肪族二羟基化合物或聚交酯类产品，基于含羟基的脂肪族羧酸或脂肪族交酯的单体或脂肪族交酯的低聚物。
3.但是现有技术中可降解塑料行业工艺中酯化反应大多数采用全混流反应釜，因为全混流反应釜的低效率，导致酯化反应的低效率，以至整个生产系统设备数量多、能耗大、一次性投资大，而且酯化反应生成的小分子副产物后段仍需工艺塔进行下一步分离。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高效的可降解塑料生产系统，旨在解决现有技术中的可降解塑料行业工艺中酯化反应大多数采用全混流反应釜，因为全混流反应釜的低效率，导致酯化反应的低效率，以至整个生产系统设备数量多、能耗大、一次性投资大，而且酯化反应生成的小分子副产物后段仍需工艺塔进行下一步分离的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的一种高效的可降解塑料生产系统，包括进料机构、酯化机构、缩聚机构和真空机构，所述酯化机构设置于所述进料机构的一侧，且所述酯化机构与所述进料机构连通，所述缩聚机构设置于所述酯化机构的一侧，且所述缩聚机构与所述酯化机构连通，所述真空机构设置于所述缩聚机构的一侧，且所述真空机构与所述缩聚机构和所述酯化机构连通。
6.其中，所述进料机构包括脂肪族二羟酸料仓、脂肪族二羟酸计量装置、脂肪族二羟酸制浆釜、脂肪族或芳香族二羟酸料仓、脂肪族或芳香族二羟酸计量装置和脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜，所述脂肪族二羟酸计量装置设置于所述脂肪族二羟酸料仓的下方，并与所述脂肪族二羟酸料仓连通，所述脂肪族二羟酸制浆釜与所述脂肪族二羟酸料仓连通，并位于所述脂肪族二羟酸料仓的下方，所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓设置于所述脂肪族二羟酸料仓的一侧，所述脂肪族或芳香族二羟酸计量装置设置于所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓的下方，所述脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜设置于所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓的下方，且所述脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜与所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓连通。
7.其中，所述酯化机构包括酯化反应塔、再沸器、第一输送泵和第一冷凝器，所述酯化反应塔与所述脂肪族二羟酸制浆釜和所述脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜连通，所述再沸器与所述酯化反应塔连通，所述第一输送泵与所述再沸器和所述酯化反应塔连通，且所述第一输送泵与所述缩聚机构连通，所述第一冷凝器与所述酯化反应塔连通，并设置于所述酯化反应塔的上方，且所述第一冷凝器与所述真空机构连通。
8.其中，所述酯化反应塔包括反应塔本体、分离塔盘、反应塔盘和热源盘管，所述反应塔本体具有液相进料口，所述液相进料口设置于所述反应塔本体的外表壁，所述分离塔
盘设置在所述反应塔本体的内部，并位于所述液相进料口的上方，所述反应塔盘设置于所述反应塔本体的内部，并位于所述液相进料口的下方，所述热源盘管设置于所述反应塔本体的内部或所述反应塔本体的外表壁。
9.其中，所述缩聚机构包括预缩聚反应釜、第一齿轮泵、第一过滤器、终缩聚反应釜、第二齿轮泵、第二过滤器和水下切粒机，所述预缩聚反应釜与所述第一输送泵管道连通，所述预缩聚反应釜与所述真空机构管道连接，所述第一齿轮泵与所述预缩聚反应釜管道连接，所述第一过滤器与所述第一齿轮泵管道连接，所述终缩聚反应釜与所述第一过滤器管道连接，所述终缩聚反应釜与所述真空机构管道连接，所述第二齿轮泵与所述终缩聚反应釜管道连接，所述第二过滤器与所述第二齿轮泵管道连接，所述水下切粒机与所述第二过滤器管道连接。
10.其中，所述真空机构包括bdo液封罐、第四输送泵、第三换热器、真空组件、机械真空泵、第一刮板冷凝组件和第二刮板冷凝组件，所述第一刮板冷凝组件和所述第二刮板冷凝组件分别与所述真空组件管道连接，所述机械真空泵与所述真空组件管道连接，所述bdo液封罐与所述真空组件管道连接，所述第四输送泵与所述bdo液封罐管道连接，所述第三换热器与所述第四输送泵管道连接。
11.其中，所述第一刮板冷凝组件包括预缩聚刮板冷凝器、第一bdo液封槽、第二输送泵和第一换热器，所述预缩聚刮板冷凝器与所述预缩聚反应釜管道连接，所述预缩聚刮板冷凝器与所述真空机构管道连接所述第一bdo液封槽与所述预缩聚刮板冷凝器管道连接，所述第二输送泵与所述第一bdo液封槽管道连接，所述第一换热器与所述第二输送泵管道连接。
12.其中，所述第二刮板冷凝组件包括终缩聚刮板冷凝器、第二bdo液封槽、第三输送泵和第二换热器，所述终缩聚刮板冷凝器与所述终缩聚反应釜管道连接，所述终缩聚刮板冷凝器与所述真空机构管道连接，所述第二bdo液封槽与所述终缩聚刮板冷凝器管道连通，所述第三输送泵与所述第二bdo液封槽管道连接，所述第二换热器与所述第三输送泵管道连接。
13.本实用新型的一种高效的可降解塑料生产系统，通过所述进料机构对脂肪族二羟酸粉末和脂肪族或芳香族二羟酸粉末分别进行制浆，并将制得的浆液按一定比例加入至所述酯化机构之中，使得原料在所述酯化机构中进行酯化反应，并且通过所述真空机构可以使得在进行终缩聚时处于真空状态，并且通过真空机构可以将工艺生产过程中的不凝组分抽走，同时真空机构将可凝气和低聚物进行过滤去除，对bdo进行回收，使得脂肪族二羟酸和芳香族二羟酸的酯化率均不低于99.9％，以上系统的设置，运用更高效的控温式类平推流反应技术，提高酯化反应的效率，减少副产物的生成及后续处理设备的数量，从而减少整个生产系统的设置数量。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型的一种高效的可降解塑料生产系统的结构示意图。
16.图2是本实用新型的酯化反应塔的结构示意图。
17.1-脂肪族二羟酸料仓、2-脂肪族二羟酸计量装置、3-脂肪族二羟酸制浆釜、4-脂肪族或芳香族二羟酸料仓、5-脂肪族或芳香族二羟酸计量装置、6-脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜、7-酯化反应塔、8-再沸器、9-第一输送泵、10-第一冷凝器、11-预缩聚反应釜、12-第一齿轮泵、13-第一过滤器、14-终缩聚反应釜、15-第二齿轮泵、16-第二过滤器、17-水下切粒机、18-预缩聚刮板冷凝器、19-第一bdo液封槽、20-第二输送泵、21-第一换热器、22-终缩聚刮板冷凝器、23-第二bdo液封槽、24-第三输送泵、25-第二换热器、26-bdo液封罐、27-第四输送泵、28-第三换热器、29-真空组件、30-机械真空泵、31-反应塔本体、32-分离塔盘、33-反应塔盘、34-热源盘管、35-液相进料口。
具体实施方式
18.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
20.请参阅图1至图2，本实用新型提供了一种高效的可降解塑料生产系统，包括进料机构、酯化机构、缩聚机构和真空机构，所述酯化机构设置于所述进料机构的一侧，且所述酯化机构与所述进料机构连通，所述缩聚机构设置于所述酯化机构的一侧，且所述缩聚机构与所述酯化机构连通，所述真空机构设置于所述缩聚机构的一侧，且所述真空机构与所述缩聚机构和所述酯化机构连通。
21.进一步地，所述进料机构包括脂肪族二羟酸料仓1、脂肪族二羟酸计量装置2、脂肪族二羟酸制浆釜3、脂肪族或芳香族二羟酸料仓4、脂肪族或芳香族二羟酸计量装置5和脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜6，所述脂肪族二羟酸计量装置设置于所述脂肪族二羟酸料仓1的下方，并与所述脂肪族二羟酸料仓1连通，所述脂肪族二羟酸制浆釜3与所述脂肪族二羟酸料仓1连通，并位于所述脂肪族二羟酸料仓1的下方，所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓4设置于所述脂肪族二羟酸料仓1的一侧，所述脂肪族或芳香族二羟酸计量装置5设置于所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓4的下方，所述脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜6设置于所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓4的下方，且所述脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜6与所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓4连通。
22.进一步地，所述酯化机构包括酯化反应塔7、再沸器8、第一输送泵9和第一冷凝器10，所述酯化反应塔7与所述脂肪族二羟酸制浆釜3和所述脂肪族或芳香族二羟酸制浆釜6连通，所述再沸器8与所述酯化反应塔7连通，所述第一输送泵9与所述再沸器8和所述酯化
反应塔7连通，且所述第一输送泵9与所述缩聚机构连通，所述第一冷凝器10与所述酯化反应塔7连通，并设置于所述酯化反应塔7的上方，且所述第一冷凝器10与所述真空机构连通。
23.进一步地，所述酯化反应塔7包括反应塔本体31、分离塔盘32、反应塔盘33和热源盘管34，所述反应塔本体31具有液相进料口35，所述液相进料口35设置于所述反应塔本体31的外表壁，所述分离塔盘32设置在所述反应塔本体31的内部，并位于所述液相进料口35的上方，所述反应塔盘33设置于所述反应塔本体31的内部，并位于所述液相进料口35的下方，所述热源盘管34设置于所述反应塔本体31的内部或所述反应塔本体31的外表壁。
24.进一步地，所述缩聚机构包括预缩聚反应釜11、第一齿轮泵12、第一过滤器13、终缩聚反应釜14、第二齿轮泵15、第二过滤器16和水下切粒机17，所述预缩聚反应釜11与所述第一输送泵9管道连通，所述预缩聚反应釜11与所述真空机构管道连接，所述第一齿轮泵12与所述预缩聚反应釜11管道连接，所述第一过滤器13与所述第一齿轮泵12管道连接，所述终缩聚反应釜14与所述第一过滤器13管道连接，所述终缩聚反应釜14与所述真空机构管道连接，所述第二齿轮泵15与所述终缩聚反应釜14管道连接，所述第二过滤器16与所述第二齿轮泵15管道连接，所述水下切粒机17与所述第二过滤器16管道连接。
25.进一步地，所述真空机构包括bdo液封罐26、第四输送泵27、第三换热器28、真空组件29、机械真空泵30、第一刮板冷凝组件和第二刮板冷凝组件，所述第一刮板冷凝组件和所述第二刮板冷凝组件分别与所述真空组件29管道连接，所述机械真空泵30与所述真空组件29管道连接，所述bdo液封罐26与所述真空组件29管道连接，所述第四输送泵27与所述bdo液封罐26管道连接，所述第三换热器28与所述第四输送泵27管道连接。
26.进一步地，所述第一刮板冷凝组件包括预缩聚刮板冷凝器18、第一bdo液封槽19、第二输送泵20和第一换热器21，所述预缩聚刮板冷凝器18与所述预缩聚反应釜11管道连接，所述预缩聚刮板冷凝器18与所述真空机构管道连接所述第一bdo液封槽19与所述预缩聚刮板冷凝器18管道连接，所述第二输送泵20与所述第一bdo液封槽19管道连接，所述第一换热器21与所述第二输送泵20管道连接。
27.进一步地，所述第二刮板冷凝组件包括终缩聚刮板冷凝器22、第二bdo液封槽23、第三输送泵24和第二换热器25，所述终缩聚刮板冷凝器22与所述终缩聚反应釜14管道连接，所述终缩聚刮板冷凝器22与所述真空机构管道连接，所述第二bdo液封槽23与所述终缩聚刮板冷凝器22管道连通，所述第三输送泵24与所述第二bdo液封槽23管道连接，所述第二换热器25与所述第三输送泵24管道连接。
28.本实用新型的有益效果：
29.将脂肪族二羟酸添加至所述脂肪族二羟酸料仓之中，其中脂肪族二羟酸采用1,4-丁二酸(sa)粉末，将脂肪族或芳香族二羟酸添加至所述脂肪族或芳香族二羟酸料仓之中，其中脂肪族或芳香族二羟酸采用对苯二甲酸(pta)粉末，所述进料机构对sa粉末和pta粉末分别进行制浆，并将制得的浆液按一定比例加入至所述酯化机构之中，使得原料在所述酯化机构中进行酯化反应，并且通过所述真空机构可以使得在进行终缩聚时处于真空状态，并且通过真空机构可以将工艺生产过程中的不凝组分抽走，同时真空机构将可凝气和低聚物进行过滤去除，对1,4-丁二醇(bdo)进行回收，使得sa及pta的酯化率不低于99.9％；
30.pta浆料和sa浆料混合制成的混合浆料在所述酯化反应塔7中，在一定温度和压力下，pta和bdo发生酯化反应，生成聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)的低聚物和水，sa和bdo发生
酯化反应，生成聚丁二酸丁二醇酯(pbs)的低聚物和水，同时pbt低聚物和pbs低聚物发生酯交换反应，生成聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯(pbst)的低聚物和bdo，bdo在高温下环化生成的四氢呋喃(thf)和水，thf的沸点为66℃，水的沸点为100℃，以此thf和水沸腾气化成雾状，并通过所述第一冷凝器10进行冷凝回收；
31.所述反应塔盘33采用高溢流堰塔盘所述反应塔盘33的溢流堰高度在200毫米至800毫米之间；所述分离塔盘32的溢流堰高度在10毫米至100毫米之间，以此提高反应原料的停留时间，使得反应更充分，通过所述热源盘管34增加传热面积，保证塔盘中反应的顺利进行并提高反应效率，更高效脱出小分子产物，通过流量调节阀门对各个热源进口与热源出口的流量进行控制，精确控制各塔盘之间的温度，通过所述分离塔盘32分离上升的气相料与反应中脱出的小分子产物，可省去常规酯化反应后的工艺塔装置，从而实现减少酯化反应所需要使用的设备和能耗的消耗。
32.酯化反应后的物料通过重力流入至所述预缩聚反应釜11之中进行缩聚反应，在真空环境下进行搅拌，反应生成的小分子不断脱出，聚合度逐渐增长，预聚物最终由所述预缩聚反应釜11的底部出口排出，由所述第一齿轮泵12将预聚物通过所述第一过滤器13送往至所述终缩聚反应釜14之中，所述预缩聚反应釜11采用二次热媒循环系统加入，所述终缩聚反应釜14为圆盘结构，物料在内部圆盘上成膜，在高压真空条件下不断脱出小分子bdo，进一步发生缩聚反应，反应脱出的bdo蒸气被所述机械真空泵30抽走；
33.在所述预缩聚反应釜11和所述终缩聚反应釜14中反应时，所产生的工艺蒸气分别通过对应的所述预缩聚刮板冷凝器18、所述终缩聚刮板冷凝器22和真空组件29，可以对蒸气中的可凝气和低聚物进行去除，工艺尾气中的不凝组分由所述机械真空泵30抽走排出，以此来对所述机械真空泵30进行保护；
34.本系统采用的所述酯化反应塔7可以使得酯化效率大幅提高，让pta及sa的酯化率不低于99.9％，进而减少副产物的生成及后续处理设备的数量，从而减少整个生产系统的设备数量。
35.以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。