核心原理:强制成膜与表面更新
核心思路是:将高粘熔体拉成极薄的膜或分割成细小的单元,以最大化其表面积,从而:
- 让包裹在熔体内部的副产物乙二醇(EG) 能快速逸出。
- 使物料在反应器中向前推进的同时,自身被不断混合翻新,避免局部过热或反应不均。
关键设备与技术
工业上主要依靠以下几种特殊设计的反应器来实现:
| 技术类型 | 代表设备 | 工作原理 | 如何保证均匀性 |
|---|---|---|---|
| 圆盘反应器 | 卧式圆盘反应器 | 转轴上装有多层圆盘,在釜内缓慢旋转。 | 圆盘将熔体从反应器壁“刮下”,并使其在圆盘表面形成薄膜,同时被向前输送,实现纵向(轴向)混合。 |
| 笼式反应器 | 笼式搅拌预缩聚釜 | 一个高速旋转的“笼子”(由多根圆棒或叶片构成)。 | 高速旋转的笼子将熔体拉成细丝和薄膜,实现剧烈的表面更新和径向混合,特别适合中粘度阶段。 |
| 螺杆反应器 | 单螺杆或双螺杆终聚釜 | 如同挤出机,通过螺杆的旋转输送和剪切物料。 | 螺杆提供强大的强制输送和剪切力,能处理最高粘度的物料,混合最彻底,但结构复杂。 |
综合工程保障措施
除了核心反应器,整个系统还需配合以下措施:
- 精确的温度分区控制:反应器外壳分成多个独立的加热区,每个区用热媒(如联苯醚)精确控温,形成稳定的温度梯度,避免局部过热降解。
- 稳定的高真空系统:采用多级蒸汽喷射泵或“喷射泵+液环泵”组合,确保真空度极端稳定。真空波动会立即影响EG脱除速率和反应平衡,导致分子量不均。
- 可控的物料停留时间:通过调整反应器转速(如圆盘转速)或液位,精确控制物料从进料到出料的平均停留时间,确保所有物料都达到相同的反应程度。
- 先进的在线监测与反馈:实时监测熔体的特性粘度(IV) 或熔体压力,并将数据反馈至控制系统,自动微调温度、真空度或转速,实现闭环控制。
总结
在高温高真空下保证均匀,不是靠“搅拌”,而是靠 “成膜”与“表面更新” 。通过特殊机械设计(圆盘、笼子、螺杆)强制物料形成巨大且不断刷新的表面,并辅以精确的温度、真空和停留时间控制,才能生产出分子量分布均匀、品质稳定的高端PET产品。