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美国开发用于生产涤纶工业丝的新型SSP系统

发布时间:2009-12-29 15:31:51

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聚酯长丝和短纤的生产在原料、设备和工艺技术等方面持续出现了新的进展，聚酯工业丝不算是新品种，但在过去十年里，在质量、性能和价格等方面都有了巨大的进步；在造纸业滤网、汽车业气囊、座位带和轮胎帘线等行业中广泛应用。在各产业和汽车业的应用中，要求聚酯长丝具有高强模量和低热收缩的性能，同时还要求其聚合物为均质物，而且质量稳定，价格低廉。但在采用纺丝级聚酯切片制作高强模量长丝时，却显得分子量不足，需要提高。令纺丝级聚酯切片在保持固态、并在高温和惰性气体下，即可提高分子量，此即固相缩聚，即SSP。

几十年前，SSP为批量工艺，其干燥过程采用带夹套的双锥体旋转式真空干燥器，其日产能力在5-15吨之间；后来又发展为半连续工艺，日产能力提高到10-25吨之间；由于工业丝的需求增长，便出现了连续工艺，日产能力提高到40吨；目前，连续SSP装置的日产能力已超过150吨。美国Bepex公司致力于开发、生产连续SSP装置的设备和技术。

现将此系统中主要设备的特点和功能介绍如下：

Solidaire结晶器

Bepex的Solidaire结晶器是卧式的带有机械螺旋浆的圆筒形设备，它可将聚酯切片连续加热和结晶，外壳设有传热夹套，可用蒸汽和热媒加热，并在低于或高于大气压力下操作。搅拌轴上装了狭窄的、扁平的、可调节螺距的浆叶；这些浆叶的外缘紧贴圆筒内壁，间隙很小，这就可使物料从进口到出口都沿着设备内壁螺旋式地前行，并使物料表面持续更新，粘接物料受到击碎。在调节螺旋浆的螺距和转速时，即可调节物料的停留时间，从数秒钟到20分钟不等。传热系数在100-500kcal/hr/m²/℃之间。

与流化床不同的是：Solidaire结晶器是紧凑的、节能的、维修工作量少，物料在其中停留时间狭窄。

Torusdisc预热器

Bepex 的Torusdisc预热器是间接加热的换热器，它也是卧式容器，其中设有搅拌器械，以输送固态物料。容器中设有管式转子，并垂直地安装了双壁盘，这些盘与转动轴连同夹套的内壁共提供的传热面积高达560 m²。在运行时，转动盘与物料间的相对速度提供的传热系数为40-80 kcal/hr/m²/℃。转子的转速可根据优化的传热和均匀的混合来设定。用来加热的热媒可流经转动轴、管式转子、安装在转子上的双壁盘以及容器夹套。固定在转子上的“犁（plow）”(或称刮刀)设在各盘之间，可使物料混合均匀，防止物料在传热面积上粘结。物料轴向地在环状空间里输送至排料口。调节固定在双壁盘外缘上的叶片，即可控制输送量。

此预热器的特点是：

所需的空间小，可减少厂房面积，因为容器中物料持有量高达60-90％；能效高由于传热面积大，传热速率高，一般可降低能耗75％，代替多台批量加热器；维修工作少，这是由于搅拌转速慢（5-20rpm），无须复杂的密封；借助于出口端溢流堰高度的调节，即可将物料在容器中的停留时间在数分钟到数小时之间调节。

吹扫螺旋式热处理器

Bepex的吹扫螺旋式热处理器是间接/直接加热的换热器，也是卧式设备，其中配备了温和的、含有较长刮板的螺旋搅拌器械；物料在其中以近乎活塞流的方式连续流动，其刮板与容器内壁的间隙极小。间接加热由热媒通过夹套加热，而直接加热则是由热气体加热；此热气体由设在容器底部的管口导入。热处理器中的物料经螺旋而缓慢移动，除可使物料流动具有活塞流的特性外，还可使停留时间分布的差异极小。

机械出料器

Bepex的机械出料器是固态物料计量设施，装在“料斗（hopper）”反应器的底部，它的上面设了一个圆形盘，在圆形盘中心垂直安装由轴承支撑的轴，轴上安装了双臂犁，可使物料在整个料斗截面上进行圆周运动，物料从圆形盘的边缘上降至下面的锥形料斗中，此锥形料斗底部设了旋转阀，将物料送至下一过程。

驱动此出料器的轴是带有齿轮变速器和变速电机。

与标准料斗出料器比较，它有以下优点：

物料出口的设置，可防止架桥；可保证整个圆周上的物料都在均匀地向下流动；可击碎可能存在的物料结块；可将出料的切片正确计量，并控制料斗中的床层料面。

Bepex SSP系统的优越性：

物料在结晶器、热处理器和料斗反应器中均为近乎活塞流的方式连续流动；

反应器可采用较高的温度，不致使过程失常；

开车时产生的废料较少；

较短的开车时间；

在上游过程失常时，物料仍能连续输送；

在加工PEN、PTT和高IPA共聚酯时，装置的生产能力下降很少；

产品质量稳定。