[发明专利]交换反应系统、包含其的改性聚酯生产系统及改性聚酯生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料合成技术领域，具体而言，涉及一种交换反应系统、包含其的改性聚酯生产系统及改性聚酯生产方法。

背景技术

聚酯作为最重要的化工合成材料之一，其在纤维、包装、工程塑料、医用材料等领域得到了广泛的应用。在技术进步与市场需求的推动下，全球聚酯工业在近年来得到了飞速发展，产品同质化竞争越来越激烈。面对国内外新的竞争形势和严峻环境，面对常规品种产能严重过剩的现状，积极探索行业可持续发展的道路，加快聚酯产品和技术转型升级是关键；开发差别化聚酯产品的生产工艺和装备是实现转型升级的主要途径。

开发差别化聚酯品种的技术途径主要包括化学改性和物理改性两种。化学改性是通过将功能改性剂引入到聚酯分子主链形成共聚物，而物理改性是将功能性改性剂与聚酯基体均匀混合形成共混物，从而赋予聚酯吸湿、阻燃、抗菌、导电或阳离子染料可染等物性。改性剂的高效分散和添加比例的精确控制是保障差别化聚酯生产的稳定性和产品结构均一性的关键。

目前，在缩聚工序前，改性剂在主物料中的混合分散主要是利用酯化釜的搅拌器和低聚物管道静态混合器，这两种设备均无法对物料进行破碎均化，难以实现主物料与不相容改性剂之间的均匀混合，最终导致改性聚酯结构的均一性较差，所纺制的纤维染色时易产生色差。因此，如何提高改性聚酯结构的均一性成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种交换反应系统、包含其的改性聚酯生产系统及改性聚酯生产方法，以提高改性聚酯结构的均一性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种交换反应系统，该交换反应系统包括：立式全混流反应釜和立式平推流反应釜，立式全混流反应釜，包括设置在其上的第一物料入口和第一物料出口；立式平推流反应釜，包括设置在其上的第二物料入口和第二物料出口；其中，立式全混流反应釜设置在立式平推流反应釜的顶壁上，且第一物料出口与第二物料入口相连通。

进一步地，立式全混流反应釜的底壁与立式平推流反应釜的顶壁至少部分共用，形成共用釜壁，第一物料出口和第二物料入口重叠，且设置在共用釜壁上。

进一步地，共用釜壁具有中部相对立式全混流反应釜向下凹陷的结构。

进一步地，立式全混流反应釜和立式平推流反应釜同轴设置，优选第一物料出口和第二物料入口重叠且位于立式全混流反应釜和立式平推流反应釜的轴线上。

进一步地，立式全混流反应釜的长径比为0.5～3，立式平推流反应釜的长径比为2～20，立式全混流反应釜的直径大于立式平推流反应釜的直径；更优选立式全混流反应釜的直径是立式平推流反应釜直径的1.05～5倍。

进一步地，交换反应系统进一步还包括液位串级控制系统，液位串级控制系统包括：液位变送器，用于感测立式全混流反应釜内部液面高度，并根据液面高度信息发送液面高度信号；电动调节阀，设置在立式全混流反应釜的第一物料出口与立式平推流反应釜的第一物料入口的连通管路上，用于接收液面高度信号，并根据液面高度信号调节电动调节阀开度。

进一步地，立式全混流反应釜包括第一釜体和搅拌器，搅拌器包括：搅拌杆，连接在第一釜体上，且一端延伸至第一釜体内部；多个搅拌桨，轴对称或辐射对称地设置在搅拌杆上；优选搅拌器包括多组沿搅拌杆延伸方向平行排布的搅拌桨组，各搅拌桨组包括设置在同一水平面上的多个搅拌桨，更优选搅拌桨组的组数为2～5组，更优选相邻两组搅拌桨组中各搅拌桨交错排布。

进一步地，立式全混流反应釜中还包括加热内盘管组件，加热内盘管组件设置在第一釜体内，且环绕搅拌器设置；优选加热内盘管组件包括以同心圆方式设置多组加热内盘管，各加热内盘管沿立式全混流反应釜的轴向螺旋设置。

进一步地，立式平推流反应釜包括第二釜体和设置在第二釜体中的降膜组件，降膜组件包含多层平行设置的降膜单元；优选降膜组件包含4～40层降膜单元。

进一步地，降膜单元包括：多孔盖板；溢流塔盘，沿物料流动方向设置在多孔盖板的下游，且溢流塔盘上设有溢流口；优选，多孔盖板具有中心朝上凸起的结构，且溢流塔盘的溢流口位于溢流塔盘的中心处，更优选多孔盖板为锥形伞板。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种改性聚酯生产系统，包括酯化系统、预缩聚系统和终缩聚系统，改性聚酯生产系统还包括按照物料流动顺序设置于酯化系统和预缩聚系统之间的改性剂在线添加系统和上述任一种交换反应系统。