高压下分离和干燥热塑性颗粒的方法

专利名称：高压下分离和干燥热塑性颗粒的方法
高压下分离和干燥热塑性颗粒的方法
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本申请要求2004年9月2日提出的美国临时申请60/606,729号 的权利，全文以引用的方式并入本文。
本发明技术领域 本发明涉及用于将含有聚酯颗粒等聚合物颗粒的浆料(slurry)与 水等液体分离，并将该颗粒干燥，同时将该颗粒上的压力维持在该 液体蒸气压以上的方法和装置。
本发明背景技术 热塑性合成聚合物颗粒，如聚酯(或共聚酯)颗粒(pellet)—般以半
晶型供给转化器。转化器希望处理半晶型的颗粒，而不是无定形的 颗粒，因为半晶型的颗粒可在较高温度下干燥而不附聚。提供结晶 颗粒的一般的工业方法包括，经熔融相聚合形成聚酯聚合物，使其 特性粘度(It.V.)达到约0.5至0.70以下，将熔融物挤塑成线料(strand), 使该线料骤冷，将冷却的聚合物线料切成固体无定形粒料，然后常 常储存该颗粒，使之进入第二相聚合，即固态聚合，从而进一步提 高粒料的It.V.,以适合最终应用。将该粒料重新加热至其Tg以上， 然后使之在热氮气流或热空气流下结晶，以防止该粒料在固态化聚 合反应器中粘连，接着，在氮气吹扫下(或真空下)进一步加热该固态 粒料至更高温度，以继续提高分子量或It.V.(即固态化)。因此，为 了避免粒料在固态化过程中或在将熔融物挤塑成瓶坯之前的干燥步 骤中附聚，必须使其结晶。我们发现使聚酯聚合物在流体下热结晶，而非在热气流中使颗 粒结晶，具有很多益处。使熔融小滴或球体形式或者固体粒料或球 体形式的聚酯聚合物(统称为"聚合物颗粒")在热水等热流体中结晶的 连续过程在满足以下条件的情况下可以获得该流体的温度足够高， 不仅能使聚合物颗粒在短暂的停留时间内结晶，而且能使聚合物颗 粒在足以防止颗粒在对挤塑设备加料的干燥器中彼此粘连的高温下 结晶。使颗粒结晶和防止颗粒在这些干燥器中粘连所需的温度大大
高于水在大气压之下的沸点， 一般为大约13(TC至18(TC。可使用其 它在更高温度下沸腾的流体，但使用这些流体，在流体与颗粒分离 之后，还需要洗涤颗粒的额外步骤，以除去留在颗粒表面的任何残 留流体。可使用其它不易粘附于颗粒表面的流体，但这些流体常常 具有较低的沸点，以致和水一样，上述所需的温度也超过了它们的 沸点。
因此，在压力下进行结晶过程，以防止液体完全气化，从而使 颗粒维持在液相中，这样颗粒容易转移并可在液体的温度下结晶。 颗粒在液体中热结晶将产生液体/颗粒混合物。在该过程的某些位置, 必须将颗粒与液体分离。分离应在不显著降低液体下结晶区压力的 情况下实现。如果降低结晶线路或分离区的压力，会产生几个缺点。 其中 一 个缺点是使为保持流体处于液相而连续加压结晶线路的能量 消耗增加。另一缺点是突然减压将使液体闪蒸成气相，导致流体损 失或者增加使蒸气重新冷凝的设备。对于水而言，由于水的气化热 高，减压将使水从颗粒的表面和表面以下闪蒸或气化，从而快速降 低颗粒的温度。
后 一缺点可能没什么影响，但我们发现使分离后颗粒的温度保 持与分离前颗粒的温度接近是非常理想的。分离期间 一旦降低颗粒 上的压力，颗粒上和/或颗粒内的水将快速气化，从而降低颗粒的温度。我们发现，在维持体系的压力将颗粒与液体分离，以及在不显 著降低颗粒温度的情况下直接干燥颗粒，都将是理想的。
本发明概述
本发明提供了 一种方法，所述方法包括在高于所述液体标准沸 点的液体温度下和等于或高于所述液体在该液体温度下的蒸气压的 压力下提供包含热塑性合成聚合物颗粒和液体的加压的浆料，将所 述加压的浆料进料至分离区，和在该分离区，在等于或高于该液体
蒸气压的高压之下
a) 分离液体和颗冲立，和
b) 干燥颗粒。
本发明还提供了 一种其中颗粒从分离区脱离(decouple)的方法，
压之前使颗粒上维持高于该液体蒸气压的高压。
所述颗粒优选为聚酯聚合物颗粒，优选在脱离前将颗粒干燥至 含湿量为0.5%重量或更少，所述液体优选为水，脱离后的压力理想 地降低至50psig以下，最优选降低至大气压。
另一优选实施方案中，浆料中液体的温度高于13CTC,脱离时颗 粒的温度高于IO(TC。
本发明方法中，通过在脱离前先干燥颗粒，可使颗粒的热能基 本保留在颗粒内，这是因为较少留在颗粒上或颗粒内的水在颗粒与 分离区脱离时因颗粒减压而气化。
本发明还提供了用以进行固体/液体分离，在压力下干燥，然后 脱离的设备的实施方案。
附图简单描述


图1是在等于或高于所述液体在该温度下的蒸气压的蒸气压力 下，使液体和聚合物颗粒彼此分离并干燥颗粒的工艺流程图。本发明详细描述 参照以下对本发明的详细描述，包括附图，以及其中提供的实 施例，可以更容易地理解本发明。应理解，本发明不限于所述的具 体方法和条件，处理这样的塑性物品的具体方法和/或处理条件当然 可以改变。
还必须指出，本说明书和所附权利要求中除非上下文有其它清 楚的规定，否则当提及某物时，表示该物质本身及其所属的一类物 质，或当提及某一条件时，则还包括该条件所属的某一范围内的诸 多条件。例如，当提到至少某一温度或某一压力时，包括该范围内 的任何温度和压力，可维持恒定数值，或者可随时间变化，只要至 少在部分时间内，数值处于所述范围内。提到含有某一成分或某一 聚合物的组合物，分别意指除了所提到的该成分或聚合物以外，还 包括其它成分或其它聚合物。
本文的范围可以表达为由"约"或"大约"一个特定值和/或至"约" 或"大约"另一个特定值。当这样的范围被表达时，另一实施方案包括 由所述一个特定值和/或至所表达的另一个特定值。另外，范围包括 该范围内的所有数值及其子集。
"包含"或"含有"是指至少所指出的化合物、构成元素、颗粒或方 法步骤等必须存在于所述组合物、物品或方法中，但不排除其它化 合物、材料、颗粒、方法步骤等的存在，即使所述其它这样的化合 物、材料、颗粒、方法步骤等具有与所述对象相同的功能。
还应理解，提到 一步或多步方法步骤不排除在组合的所述步骤 之前或之后还有其它步骤，或者在清楚确定的那些方法步骤之间还 穿插有其它方法步骤。
还应理解，试验方法或者方法或组合物所得以满足的等同方案 无论是否表达于权利要求中，都不必为鉴定所要求保护的发明是否 可实施而在具体的工业实践中实施。试验方法和等同方案是方便的
10衡量方法，必要时，可用来回答实施的发明是否属于权利要求的范 围这一问题。
贯穿于说明书的所述特性粘度值以dL/g为单位表示，由按照下 述计算方法，用60/40重量/重量的苯酚/四氯乙烷在25。C下测得的固 有粘度计算。
本发明提供了 一种方法，所述方法包括在高于所述液体标准沸 点的液体温度下和等于或高于所述液体在该液体温度下的蒸气压的 压力下提供包含热塑性合成聚合物颗粒和液体的加压的浆料，将所 述加压的浆料进料至分离区，和将液体上的压力维持在等于或高于 该液体在此液体温度下的蒸气压的水平的同时
a) 分离液体和颗粒，和
b) 干燥颗粒。
在进一步的实施方案中，所述颗粒经历脱离步骤，其中将干燥
加压的浆料包含热塑性合成聚合物颗粒和液体的组合，其中施 加于液体上的压力高于在液体温度下所述液体的蒸气压。该方式中， 防止所述液体沸腾。
颗粒的形状没有限制，可包括颗粒、球体、粒料、不连续纤维 或短切纤维、圓柱形、不规则形、菱形、星形、薄片形或任何其它 形状。优选实施方案中，所述颗粒基本为球形，在颗粒平均长径比 为.5或更小时，可由切割液体下熔融聚合物获得。颗粒的大小也无 限制，只要该方法能够执行所需的分离、干燥和减压功能。以颗粒 上最大的粒径衡量，适合的平均粒径的范围是0.1mm至25mm，优 选lmm至4mm。
浆料中聚合物的状态可以是熔融状态、半固体状态或固体状态， 条件是所述聚合物在液体中以颗粒形状存在。因此，本发明方法中 的浆料不限于固体/液体混合物，而是也包括熔融颗粒/液体混合物和 半固体/液体混合物。但是将颗粒与液体分离之前，如果以20。C/分钟的升温速率对聚合物进行DSC分析，能确定有低峰熔点存在，则液
体的温度优选在聚合物的低峰熔点以下；如果没有低峰熔点存在，
则液体的温度优选在聚合物的高峰熔点以下。更优选在颗粒结晶的 任何时刻的液体温度，和更优选加入分离区的液体的温度和/或在固
体/液体分离器液体出口处的与颗粒分离的液体的温度高于IO(TC, 或至少120。C，或至少130。C,或至少140。C,并且最高1卯。C，或 最高180。C。
在液体中制备颗粒浆料的方法不受限制。 一 种这样方法的是， 迫使熔融的聚合物流通过模具，当熔融的聚合物流被迫使通过模具 时，在液流下，在模具处连续地切割熔融的聚合物流，并让切割下 的聚合物夹带于液流中，从而产生聚合物颗粒和液体的浆料。或者， 可以仅获得原聚合物(virgin polymer)或PCR聚合物颗粒的供应，并 将它们与液体混合来获得浆料，这种混合可以在大气压下混合，然 后对浆料加压，也可以使提供的颗粒夹带于加压的液流中来实施。 另一个实施方案中，可在压力下迫使熔融的热塑性合成聚合物通过 模具进入液体浴中，形成线料，使该线料通过线内切割机或切粒机， 从而形成颗粒与液体的浆料。
所述热塑性合成聚合物是通过聚合单体得到且具有热塑性的任 何聚合物，热塑性使该聚合物能够转变成颗粒，然后变成有用的物 品，如纤维、模制品或可以加热成形的片材。所述聚合物优选不包 括熔融时获得规则结构的液晶聚合物。优选热塑性聚合物是通过缩 合单体，或通过缩合反应与加成反应相结合，从而聚合成的缩合聚 合物，以及聚合物骨架为缩合聚合物的接枝聚合物。
缩合聚合物的实例包括聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯及其共聚物和 接枝聚合物。希望聚合物的数均分子量为1000至500,000,—般为2000 至50,000。
聚酯聚合物含有酯连接基重复单元。聚酯聚合物可以是脂族的 或部分芳族的聚合物。优选聚酯聚合物含有至少60%摩尔的对苯二曱酸亚烷基酯重复单元或萘二曱酸亚烷基酯重复单元，基于聚合物 单元的总摩尔数计算。聚酯聚合物可任选这样分离。 更优选聚酯聚合物包含
(a) 羧酸组分，所述羧酸组分含有至少80%摩尔，或至少85%摩 尔，或至少90%摩尔，或至少96%摩尔的对苯二曱酸残基、对苯二 甲酸衍生物残基、萘-2,6-二曱酸残基、萘-2,6-二曱酸衍生物残基或其 混合物，和
(b) 羟基组分，所述羟基组分含有至少60%摩尔，或至少90%摩 尔，或至少96%摩尔的乙二醇残基或丙二醇残基，更优选乙二醇残 基，
其中的百分数基于聚酯聚合物中100%摩尔羧酸组分残基和 100%摩尔羟基组分残基计算。
产物中含羧酸基团的所有化合物或其衍生物包含"羧酸组分"。
产物中含羧酸基团的所有化合物或其衍生物的摩尔百分比总计100 。
产物中含羧酸基团的化合物或其衍生物的"残基"是指所述化合物与含 有羟基的化合物发生缩合反应后留在低聚物和/或聚合物链内的部分。
多种含羟基的化合物或其衍生物可成为聚酯聚合产物的部分。
比总计100。成为所述产物部分的羟基官能化合物或其衍生物的残基
是指所述化合物与含羧酸基团的化合物或其衍生物缩合，并进一步 与不同长度的聚酯聚合物链缩聚之后，仍留在所述产物中的所述化 合物的部分。
产物中羟基残基和羧酸残基的摩尔百分比可通过质子NMR确定。
聚酯聚合物制备过程中羧酸组分与羟基组分的反应不受所述摩 尔百分比的限制，因为如果需要，可以使用大大过量的羟基组分，例如相对于使用100%摩尔的羧酸组分，可使用大约最多为200%摩
尔的羟基组分。但是，反应制得的聚酯聚合物将含有所述量的芳族 二羧酸残基和乙二醇残基。
对苯二曱酸和萘二曱酸的衍生物包括对苯二曱酸二(C,-CJ烷基 酯和萘二甲酸二(C,-C4)烷基酯，例如对苯二曱酸二曱基酯和萘二曱酸 二甲基酯。
除了对苯二曱酸、对苯二曱酸衍生物、萘-2,6-二曱酸、萘-2,6-二曱酸衍生物或其混合物的二酸组分，本发明聚酯的羧酸组分可包 括一种或多种另外的改性剂羧酸化合物。这些另外的改性剂羧酸化 合物包括单羧酸化合物、二羧酸化合物和带有更多羧酸基团的化合 物。实例包括优选具有8至14个碳原子的芳族二羧酸、优选具有4 至12个碳原子的脂族二羧酸或优选具有8至12个碳原子的脂环族 二羧酸。用作酸性组分的改性剂二羧酸更具体的实例为邻苯二曱酸、 间苯二曱酸、萘-2,6-二曱酸、环己烷二曱酸、环己烷二乙酸、联苯-4,4'-二曱酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等，最优选间 苯二曱酸、萘-2，6-二曱酸和环己烷二曱酸。应理解，术语"羧酸"包括 这些酸相应的酸酐、酯和酰氯。也可以用三羧基化合物和带有更多 羧酸基团的化合物改性聚酯。
除了含乙二醇的羟基组分，所述聚酯的羟基组分可包括其它改 性剂单醇、二醇或带有更多羟基的化合物。改性剂羟基化合物的实 例包括优选具有6至20个碳原子的脂环族二醇和/或优选具有3至20 个碳原子的脂族二醇。这样的二醇更具体的实例包括二甘醇；三甘 醇；1,4-环己烷二甲醇；1,3-丙二醇；1,4-丁二醇；1,5-戊二醇；1,6-己 二醇；3-曱基戊二醇-(2,4); 2-曱基戊二醇-(l,4); 2,2,4-三曱基戊二醇-(1,3); 2>乙基己二醇-(1,3); 2,2-二乙基丙二醇-(l,3);己二醇-(l,3); 1,4-二(羟基乙氧基)-苯；2,2-二(4-羟基环己基)丙烷；2,4-二羟基-1,1,3,3-四曱基-环丁烷；2,2-二-(3-羟基乙氧基苯基)-丙烷;和2,2-二-(4-羟基丙 氧基苯基)-丙烷。聚酯聚合物可优选含有如间苯二曱酸、萘二甲酸、环己烷二曱 醇和二甘醇，作为改性剂。
聚酯颗粒组合物可包括聚对苯二曱酸亚烷基酯和/或聚萘二甲酸
亚烷基酯与其它热塑性聚合物(如聚碳酸酯(PC)和聚酰胺)的共混物。
优选所述聚酯组合物应包含大部分的聚酯聚合物，更优选至少80%
重量或至少95%重量的聚酯聚合物，最优选100%重量的聚酯聚合物, 其中的百分重量是基于所有热塑性聚合物的重量(除了填充剂、无机 化合物或颗粒、纤维、抗冲改性剂或其它可能形成间断相的聚合物) 计算。还优选聚酯聚合物不含任何填充剂、纤维或抗沖改性剂，或 其它形成间断相的聚合物。
聚酯组合物可通过本领域已知的足以完成酯化和缩聚的聚合方 法制备。聚酯熔融相生产工艺包括在酯化区使二羧酸与二醇直接缩 合，任选在酯化催化剂存在下进行，然后在预聚物区和完成区，在 缩聚催化剂存在下缩聚；或者在酯交换区进行酯交换，通常在酯转 移催化剂存在下进行；然后在缩聚催化剂存在下预聚合并完成，上 述两种工艺各自可以任选按已知方法被固态化。
生产缩聚物和热塑性加聚物的其它方法均为常规方法，并描述 于John Wiley & Sons的Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 。
热塑性合成聚合物适合的It.V.范围是0.55 dl/g至1.15 dl/g。但 是，该工艺的一个优点是可避免固态化步骤。固态化通常用于增加 固态颗粒的分子量(和It.V),通常增加至少0.05It.V.单位，更一般性 地增加O.l至0.5It.V.单位。因此，为了避免固态化步骤，聚合物在 熔融相获得的It.V.优选至少0.7 dL/g,或至少0.75 dL/g,最高约1.2 dL/g，或1.15dL/g。聚合物在熔融相的It.V.可通过对得自对熔融相 聚合物进行切粒的切粒机中的颗粒取样，方便地测定。
热塑性合成聚合物在熔融相聚合中一旦产生，就被固化。将由 炫融相工艺获得的热塑性合成聚合物固化的方法不受限制。例如，可使由熔融相获得的熔融的热塑性合成聚合物通过模具，或仅仅将 其切割，或使其通过模具后再切割熔融的聚合物。可用齿轮泵作为 动力，驱使熔融的热塑性合成聚合物通过模具。除了使用齿轮泵， 也可将熔融的热塑性合成聚合物加入单螺杆或双螺杆挤出机，并通 过模具挤出，任选在19(TC或更高温度下于挤出机喷嘴挤出。 一旦通 过模具，热塑性合成聚合物可被拉成线料，与冷却流体接触，并被 切成颗粒，或者聚合物可在模头部位被制成颗粒，任选在液下进行。 任选过滤热塑性合成聚合物熔融物，以在切割前除去超过规定粒度
括但不限于方粒切粒、线料切粒、线料(强制输送)切粒、切粒机、水 环切粒才几、热才莫面切粒4几、水浸切粒才几和离心切粒4几。水浸切粒才几
的实例在美国专利5059103、 6592350、 6332765、 5611983、 6551087、 5059103、 4728276、 4728275、 4500271、 4300877、 4251198、 4123207、 3753637和3749539号中被提出，以上全部以引用的方式并入本文。
浆料中所用聚合物的来源不受限制。上述为由制备原聚合物的 '溶融相工艺获得聚合物的方法。或者，熔融聚合物可由废边料或再 生(TCR")的聚合物获得。聚合物的历史不受限制，在将聚合物转变 成颗粒或将聚合物颗粒加入液体制成浆料之前，该聚合物可以经历 任何历史和任何状态。
将熔融的缩合物引入液体的方法不受限制。例如在 一 个实施方 案中，将由任何来源获得的、无论是原聚合物还是PCR聚合物的熔 融聚合物通过模具，或仅仅切割，或通过模具后再切割熔融的聚合 物。另一实施方案中，可用单螺杆或双螺杆挤出机通过模具将热塑 性合成聚合物熔融挤出，任选在190。C或更高温度下于挤出机喷嘴挤 出，并且切成颗粒或者挤出成线料或任何其它模具形状。在又一可 选的实施方案中，用齿轮泵将熔融的热塑性合成聚合物直接或间接 地从熔融相完成物容器(fimshervessel)泵出，迫使其通过模具，并将 其切成颗粒或塑塑成为线料、片状或其它的模具形状。具体所用的液体不受限制。应避免使用在所有操作条件下导致 It.V.产生不希望的高损失的液体组合物。本发明方法中适合使用的液
体的实例包括水；聚亚烷基二醇，如二甘醇和三甘醇；和乙醇。
一个实施方案中，颗粒在高温下与液体接触，使聚合物部分地 结晶。在此情况下，理想的是使用具有高热容的液体，从而以最短 的可能停留时间，对颗粒进行最佳的热传导。具有低蒸气压的液体 也有利于进一步降低设备成本，因为可使用较低压力等级的容器。 但是在液体选择中重要的，有时是首要的考虑因素是，液体与颗粒 分离的难易程度，液体由颗粒挥发的难易程度，还有和处理、加热 以及使分离的液体再循环与新加入的准备进入液体的颗粒接触相关 的成本。水的热容为1 cal/g/。C,是令人满意的，水与颗粒分离和由 颗粒挥发都非常容易。如果需要，可使用水和其它降低液体蒸气压 的物质(例如液体或盐)的混合物。例如，水可与其它二醇混合，其它 二醇的量不超过该二醇于液体区内操作条件下在水中的溶解度。优 选使用水溶性液体，以便剩余的液体可通过水洗从颗粒除去。
颗粒和液体形成的浆料所处的压力水平等于或超过该液体的蒸 气压。液体上的压力超过该液体的蒸气压，以确保该流体保持液态。 因此，含有浆料的管道或容器对浆料可能具有超过1个(l)大气压的 正压。例如当水性介质在IO(TC或超过IO(TC的液体温度下使用时会
所需的由液体施加于颗粒的温度。但是， 一个实施方案中，最低限 度，液体在1个大气压下的沸点低于与颗粒接触的该液体的温度。 反过来说，与颗粒接触的液体的温度高于该液体在1个大气压下的 沸点。
可通过加入增压的惰性气体产生压力，这些气体如氮气或空气 或其它任何适当的气体，或者通过将更多量的液体泵入液体区以产 生压力。或者可结合使用上述产生压力的方法。液体的蒸气压通常以试验方式，由液体和蒸气处于动态平4軒时 液体的蒸气所施加的压力确定。但是，在实践中，液体区内的液体 和蒸气可能不是在任何时间点或流体内的任何位置都处于平衡状 态，这是因为本领域技术人员公知的由体系微扰导致了压力变化，
例如管道、阀、堰(weir)等处的压力差异；还因为不均匀的加热产生 压力变化。结果，为防止液体沸腾所需要的施加于液体上的静压可 能会小于在动态平衡下的封闭系统内防止同样液体沸腾所需的静 压。因此，尽管液体区实际的静压可能稍微低于理论上为超过液体 的动态蒸气压所需的压力，但如果液体不沸腾，也就认为液体区的 压力等于或大于液体的蒸气压。
将含有颗粒浆料的液体区的压力设定为超过液体在该液体温度 下的蒸气压，所述液体区的压力连同流速是所需停留时间的函数。 以水为例，水在52psia的压力下的沸点是140。C，在69psia的压力 下的沸点是150"C,在115psia的压力下的沸点是170°C，在145psm
的压力下的沸点是i80°c。因此，可设定高压，以提高水的沸点并减
少热液体中颗粒的停留时间。认为超过25psi、超过50psi、或超过 75psi、或超过100psi、或超过150psi、或超过200psi、最高约300psi 的压力是适合大多数应用的。
该液体可以是静态的，以便使熔融的成形聚合物被牵拉通过该 液体(当聚合物为线料时)或者使颗粒下落通过该液体时具有所需的停 留时间，从而产生所需的结晶程度。或者该液体可以是流动的，以 将颗粒携带至所需终点，或者如果不携带颗粒，至少可以引起足够 的流动或护u动，以防止颗粒4皮此粘连。
优选该液体是流动的，并且设置的流速和流动类型能浸没颗粒。 具体的流速将取决于液体介质区容量和颗粒的进料速率。当液体包 围了整个颗粒时，即认为颗粒被该液体浸没。但是，尽管一些颗粒(不 是所有颗粒)在任何一个时间点暂时处于或高于该液体表面(在扰动环 境中可能出现此情况)，但如果在颗粒结晶期间的任何时刻，这些大量的颗粒都被包围在该流体中，则认为颗粒被浸没。优选在颗粒结
晶的基本所有时间内，颗粒被浸没。
希望颗粒为获得所需的结晶程度而停留的时间最好较短，以限
制循环时间，降低设备成本，并使it.v.损失最小化(如果这是所关心
的)。停留时间是指从颗粒被加入热液体中(聚合物的Tg以上)开始， 直至与液体分离之前热塑性合成聚合物的温度下降并停留在热塑性
合成聚合物的Tg以下之时，或者直至该热塑性合成聚合物离开液体
之时，该热塑性合成聚合物所经历的时间段，以较短的时间段计。 优选的实施方案中，伴随其它操作条件的停留时间的长短不是为了
显著增加或降低热塑性合成聚合物的It.V.(It.V.与聚合物的重均分子
以增加颗粒的It.V.,但更优选将停留时间减少至使聚合物的结晶达 到所需程度所必要的时间，如下文所述，使高It.V.的聚合物从熔融 物中结晶出来，可以完全避免固态化步骤。
颗粒在液体中的停留时间不受限制。但是，本发明方法的优点 允许将停留时间缩短至15分钟或更短，以使颗粒的结晶度达到20% 或更高，或者25%或更高、30%或更高，甚至高达40。/。或更高，所 产生的颗粒与液体分离后立即测定。对于多数应用，25%至45%的结 晶度是适合的。根据结晶温度，停留时间甚至可以短至O秒至IO分 钟。当温度为140。C至1S0。C,获得25%或更高，甚至30%或更高的 结晶度所需的结晶时间为5秒至大约8分钟，或者更短。
更优选的实施方案中，在液体区内没有旋转机械引起的搅动的 情况下结晶。已知水平充满液体的旋转桨搅动容器可提供必要的运 动，以防止颗粒在结晶期间附聚。但在本实施方案中，通过避免结 晶期间的旋转机械搅动同时也避免附聚，以减少资金和操作成本。 这可通过几种方式实现。将颗粒加入非水平向的充满或将近充满液 体的液体区，让所述颗粒通过液体向该容器的底部沉降，同时通过 向上流动的液体和/或通过控制颗粒与液体之间的密度差异，为颗粒
19和任选为产生的颗粒提供浮力和必要的停留时间。或者，可在液体 流动下将颗粒加入并通过作为液体区的管道，以维持颗粒移动通过 管道。理想的是，液体通过管道的流速和流动类型防止或有助于防 止颗粒附聚或粘附于管壁。
一个实施方案中，使颗粒在管道中结晶，可以避免使用昂贵的
额定压力结晶罐。使颗粒在液体中流过长径比L/D至少为15:1的管 道，可使颗粒在管道中结晶，其中所述颗粒在所述管道中于超过热 塑性合成聚合物Tg的液体温度下结晶。管道与 一般容器的区别在于, 管道的长度与直径长径比大于15:1，优选大于25:1,更优选大于50:1。 长径比至少为15:1的管道的长度包含通过联管节、弯头、U形连接 头、弯管接头等连接在一起的一系列管道。
管道设计中，液体温度适合为约9(TC或更高，优选10CTC或更 高，更优选1WC或更高，最优选140。C或更高。还希望以等于或高 于液体蒸气压的压力加压管道。
可以设计管道以提供部分或不完全的结晶，或完全结晶。管道 中赋予颗粒的结晶程度优选至少20%,更优选至少30%，最优选至 少40%。在停留时间为15分钟或更短，或10分钟或更短，甚至7 分钟或更短时，颗粒可结晶至25。/。或更高。 一个实施方案中，在10 分钟或更短，或5分钟或更短，或3分钟或更短的时间内，颗粒在 管道中结晶至30%或更高的结晶度；或者在10分钟或更短，或5分 钟或更短，或3分钟或更短的时间内，颗粒在管道中结晶至40%或 更高的结晶度。
管道优选没有内部装置，如机械旋转桨，更优选没有线内混合 器、溢流板或限流片，并且希望液体流动与颗粒流动在同一方向。 管道可以充满液体和颗粒的浆料。或者，管道可以充满蒸气、液体 和颗粒。管道可以是水平方向的；可以是斜向下的，使重力帮助颗 粒流动；可以是逆重力向上的，高压流体向上流动产生高度的扰动；或者可以是这些特征的组合。通过管道的流体将包括熔融和/或结晶 的聚合物、液体和任选蒸气或气流。
即使没有旋转机械搅动，使颗粒连续地流过管道，也能避免严 重的管道内颗粒间彼此粘连或颗粒与管道粘连。应调节液体的粘度， 以减少管道内的颗粒附聚。虽然管道内可能有散在的或少量的附聚， 但颗粒附聚的频率或数量不妨碍脱水设备，由这样的设备排除的颗 粒或颗粒是离散的。
1 ft/s或更高的液体流速适于在管道内产生连续的颗粒流，同时
降低颗粒大量地沿管道壁滚动和彼此粘连的趋势。停留时间为30秒
至20分钟时，管道长度可为30ft至9600 ft,直径可为1英寸至14 英寸，液体流速可为lft/s至8ft/s。其它的管道长度和直径也可适用， 最佳的管道设计将依赖于权衡例如以下各种因素管道基于其长度、 直径、构成材料和压力级别的成本；泵送液体所需的能量；用于在 所需温度下结晶的热能；聚合物IV损失；和所需的停留时间。
一旦颗粒已经结晶至所需程度，将颗粒或产生的颗粒从液体分 离。颗粒之所以可以这样从液体分离，是因为在IOO'C至180。C的温 度下，颗粒一旦结晶，具有足够的强度和硬度，并且处于足够的排 放压力下，以避免在分离期间或分离之后出现过度的分离设备堵塞 或颗粒彼此粘连现象。或者，在分离前，可让颗粒冷却至低于其粘 连点的温度，或冷却至形成颗粒的聚合物的Tg以下的温度，使液体 与聚合物的分离更容易。在分离前让聚合物冷却形成颗粒，可降叶氐 聚合物与分离设备粘连或与其它聚合物颗粒粘连的风险。
上述形成颗粒和结晶的方法仅仅是在等于或高于所述液体蒸气 压的压力下在液体中形成颗粒浆料的方法的几个非限定性实例。无 论选择什么工艺，在将颗粒与液体分离和干燥颗粒的阶段(为方便起 见，称为"分离区")，颗粒处于等于或高于所述液体蒸气压的蒸气压 之下。因此，本发明的方法在高于所述液体标准沸点的液体温度下热塑性合成聚合物颗粒和液体的加压的浆料，将所述加压的浆料加 入分离区，和在该分离区，在等于或高于该液体蒸气压的高压之下
a) 分离'液体和颗;粒，和
b) 干燥颗粒。
本发明方法中，在颗粒上的压力降至被分离液体的蒸气压水平
与液体分离并干燥。干燥过程是减少颗粒上或颗粒内残留的湿分。 仅仅减少颗粒浆料中的液体量不是干燥步骤。本发明方法中，当颗 粒未浸没于液体中时，和未存在于液体浴或液体池内或者颗粒间的 液体连续相内时，颗粒被干燥，颗粒上或颗粒内的含湿量减少。
优选实施方案中，在高压下将颗粒干燥至一定程度，使脱离前 颗粒的含湿量为5%重量或更低，或3%重量或更低，或2%重量或更 低，或1%重量或更低，或0.65%重量或更低，或0.5%重量或更低， 或0.4%重量或更低。脱离以前颗粒的含湿量不是直接测定的，因为 颗粒处于高压之下。但是，含湿量可与脱离前后的温度微分相关联。 颗粒的含湿量通过以下试验方法计算测定在脱离区前面或上游， 或者在用于使颗粒脱离分离设备的阀门的前面或上游的颗粒的温 度，和紧接脱离区后的颗粒的温度。颗粒脱离时温度的下降直接指 示颗粒上或颗粒内的最大含湿量。脱离前后颗粒的温度可通过常头见 方式测定，包括在气体/颗粒混合物中插入温度探头。温度下降与脱 离前颗粒的含湿量相关，可由以下等式说明
f隨=CpAT/AHvap
其中
fmaf脱离前颗粒内最大可能的液体分数 C,脱离前温度下聚合物的热容
AH^『脱离前温度下液体的气化热
△T =温度下降脱离前颗粒的温度减去脱离后颗粒的温度脱离后颗粒的含湿量对脱离前颗粒的含湿量没有指示作用，因 为脱离时，湿分从颗粒闪蒸，导致蒸发冷却。因此，在该优选实施 方案中，目的不仅是要在大气压下制出干燥的颗粒(例如含湿量低于 1%),而且要确保脱离前颗粒的含湿量足够低，以使颗粒脱离时的蒸 发冷却最小化，从而产生既热又干的颗粒流。
在分离区维持压力等于或高于液体的蒸气压。分离期间让压力 下降至液体蒸气压以下，需要相当量的能量对进入分离区的浆料重 新加压。维持分离期间颗粒上的压力而不维持干燥期间颗粒上的压 力，将导致颗粒上或颗粒内残留的湿分闪蒸或蒸发。让残留的液体 由颗粒蒸发或闪蒸，导致液体损失，或需要设备将闪蒸的蒸气重新 冷凝。因此，颗粒的分离和干燥都在压力下进行。
将颗粒与液体分离的方法不受限制。适当的方法包括使用离心
力，例如用离心干燥机；将浆料加入筛笼(screenedcage)，或者使浆 料在多孔屏障上经过或穿过多孔屏障，使液体流过该屏障，而颗粒 不能流过该屏障；或通过使用撞击力使液体从聚合物表面脱离。
干燥颗粒的方法也不受限制。适当的方法包括对颗粒使用离心 力；使用撞击力使液体从聚合物表面脱离；使气流或干燥气流流经 颗粒表面；或通过将湿分从颗粒中挤出来。
分离区包括分离和干燥颗粒的操作。液体和颗粒分离以及颗粒 的干燥可以发生在不连续的步骤中，实际上是同时发生的，或者是 在一个连续过程中，分离逐渐发展为千燥操作。可以在高压和高温 下将液体与颗粒分离并且干燥颗粒的任何容器都可适用。或者，分 别执行各自功能的一系列容器可以为流体相连的。如果需要，彼此 流体相连以共同执行一项功能(如分离)的 一 系列容器可以和共同执行 另一项功能(干燥)的第二个单独容器或容器系列相连。分离和干燥颗 粒的配制与设计不受限制，只要分离和干燥是在高于浆料中所用液 体蒸气压的压力之下进行。能够使颗粒与液体分离并干燥所得颗粒的容器的一个非限定性
实例是离心干燥器。离心干燥器的实例可参见美国专利3,458,045号; DE 1953741 Al; DE4330078A1 ; USP 4,218,323; USP 5,611 ，150; DE2819443A1 ; USP 4,565,015;和USP 5,265,347;各专利全文均以引
用的方式并入本文。 一种典型的离心干燥器中，转子在固定的圓柱 形筛的空间内旋转。但是，如果希望进一步减少颗粒上残留的湿分 含量，也可适用和优选其它设计。其它这样的容器例如包括各种离 心机，如卧式转筒或筛网转筒沉降式离心机，转子和篮在其中旋转； 立式篮式离心机，篮在其中旋转；和推料离心机；或者将液体排出
再用气刀干燥(气流法)；或者将液体排出再用带式挤压(挤压法)。优 选离心干燥器和离心机。
本发明一个优选实施方案中，包含热塑性合成颗粒和液体的加 压的浆料被加入离心干燥器中，在离心干燥器中，在等于或高于液 体蒸气压的高压下，使液体和颗粒分离并使颗粒干燥，其中在分离 和在干燥期间，对颗粒使用离心力和/或撞击力，优选至少使用离心 力。离心力和/或撞击力可在分离和千燥的部分期间使用，或在液体 与颗粒分离和颗粒在离心干燥器内被干燥的整个期间使用。如果需 要，可用以下进一步说明的其它机制促进干燥。
本发明另 一实施方案中，在分离区内被分离和干燥的颗粒的温 度接近进入分离区的浆料内液体的温度。该任选的实施方案中，我 们已经发现，可以有利地提供排放出的干燥热颗粒流，以降低接下 来的处理操作中重新加热颗粒的能量需求。相比而言，如果在干燥 期间让颗粒的温度显著下降，在接下来的操作中重新加热颗粒就需 要更多的能量。因此，如果不让颗粒中的热能逃逸到空气中，就可 以提供能量消耗费用降低的集成系统。为使颗粒温度的下降最小化， 干燥期间保持颗粒上的压力高于颗粒上或颗粒内液体的蒸气压。因 为很多液体具有高气化热，吸收很多颗粒中的热能，因此，保持颗蒸发并带走颗粒上或颗粒内储存的热能。本实施方案提供了在分离 和干燥期间维持颗粒上的压力高于液体蒸气压的另 一个原因。
预料到在分离区会损耗一 些热量，尤其是当气流直接经过颗粒 上时。但是，如果在分离和干燥期间允许颗粒上的压力下降，则这 样的温度下降会更加明显。本实施方案中，颗粒脱离时(压力刚刚降 至液体蒸气压以下)的温度与进入分离区的液体温度比较，在其80。C，
60°C， 40°C, 2(TC或10。C的幅值内，优选在浆料进入分离区时和脱 离时之间，不使用来自液体以外热源的热能。更优选的实施方案中， 加入分离区的浆料中液体的温度至少为120。C,且脱离时脱离颗粒的 温度至少70。C，或至少9(TC,或高于100。C，或至少110。C，在脱 离时测定。又一实施方案中，加入分离区的浆料中液体的温度至少 为14(TC,且脱离时脱离颗粒的温度至少8(TC,或高于100。C,至少 12(TC。这些实施方案的每个中，不考虑温度的下降，脱离时颗粒的 温度高于液体正常的沸点。
一旦干燥至所需的湿分程度，优选通过将颗粒的压力降低至低 于该液体温度下液体的蒸气压以下的低压，同时在减压之前使颗粒 上维持高于该液体温度下液体蒸气压的高压，使颗粒从分离区脱离。
干燥器(或分离区)内压力的波动是可以接受的，条件是分离或干燥期 间的压力没有连续地下降或维持低于该液体温度下液体的蒸气压。
压。但如以下进一步的解释，优选提供压力调节器和控制器，在方 便的位置将压缩空气注入体系，以便在分离区或干燥器内使压力维 持在液体蒸气压以上，并更优选使压力维持在+/- 20 psig的恒定值。 因此，提供了另一实施方案，其中使含有一定量液体湿分的热 塑性聚合物颗粒，优选聚酯聚合物颗粒在大于蒸气压的压力下和至 少130。C的温度下脱离，包括使颗粒的压力降低至50psig以下的低 压，其中脱离时的颗粒温度高于IO(TC，优选至少110。C。用已知的常规设备使由分离区排出的颗粒从分离区脱离，所述 设备可在区域的一侧维持高压，并降低区域另一侧的压力。例如， 干燥的颗粒可由分离区排放至槽内、容纳罐内、垂直管道内或任何 适当容器内，使颗粒积累到一定高度，之后，闸阀或球阀等一系列 阀门以测定的间隔打开，第 一个闸阀或球阀打开以便将干燥的颗粒 接收至气锁室内，同时下游的第二个闸阀保持关闭。 一旦气锁室被 填充至所需的高度，第 一个闸阀或J求阀关闭，而第二个闸阀或5求阀 打开，从而使颗粒从分离区脱离，同时保持分离区内颗粒的压力高 于蒸气压。其它适当的阀包括常规的线内旋转阀，运转时很像转门， 可将颗粒接收到一个象限内，该旋转阀旋转时与壁形成密封，继续 向管道的低压侧旋转，可释放颗粒。该旋转阀分成几个室，并且连 续地旋转，从而以相当于转子旋转的速度，快速而连续地将颗粒依 次接收、密封和释放。
优选使至少 一部分从分离区分离的液体直接或间接地再循环， 使颗粒被夹带于液体中，以生成浆料。再循环的液体加入时可以先 通过过滤器，以除去细粉和颗粒，可以再加热或冷却。
预料到密封周围或分离区内会因脱离结构而有一些压力损失和 压力泄漏，因而该结构的两侧都不会维持完全一样的压力。因此， 通过在任何位置对液体重新加压，可以使分离区内的压力维持相对 稳定，加压位置例如再循环线路、结晶区，按使颗粒进入液体所用 的方式加压，或者在分离区加压。在液体再循环线路上提供泵，是 对液体再加压的简便方法。或者，分离区内的气流也可作为加压气 流，从而提供对液体再加压的方式。但与在液体与颗粒分离前允许 加压的浆料与大气接通的方法相比，本发明方法只需要少得多的能 量就能维持分离区内液体的压力高于液体蒸气压。
被分离的液体的温度任选可以稍微再加热，完全不加热，或甚 至冷却。例如，如果迫使熔融物通过模具并在液下将溶融物切成颗 粒，从而使颗粒夹带于浆料，熔融物的温度可能大大超过所需的结
26晶温度。这种情况下，新加入到液下切割器中的液体的温度必须4氐 于熔融物的温度，以确保在液下切割的熔融的颗粒足以冷却至所需 的结晶温度。因此，整个体系的热损失使加入液下切割器的再循环 流体的温度降低，该热损失可能足够并适当地使熔融物冷却至所需 的结晶温度。或者，尽管有整个体系的热损失，再循环流体的温度 可能仍太高，考虑到液下切割并转移至液体的熔融聚合物的热转移， 需要将流体冷却。当需要使再循环的液体被冷却时，可提供热交换 器，将一些热量由再循环的流体转移，为车间环境中的其它过程提 供热能。
离心干燥器如图1所示。在高于液体蒸气压的压力之下的浆料 被通过管道1进料至离心干燥容器10。线路1中的浆料任选可转至 附聚体收集器线路，以除去缩聚物颗粒形成的大的附聚体或球体或 者其它大的颗粒物质。开始阶段，系统参数还没有达到稳定的操作 状态， 一些热塑性合成聚合物有可能附聚。附聚体收集器可以仅由 大孔隙筛网组成，只有大体积附聚体不能通过。浆料继续流回线路l, 并流至离心干燥器10。
如果浆料流量较大，优选分两个阶段使液体与颗粒分离，第一
个脱水阶段中，在不使用离心力的情况下使大量液体与颗粒分离； 第二个阶段中，至少使用离心力使残留的液体与颗粒分离。如图1 所示，提供了任选的第一阶段，大量的水在脱水区5通过重力作用 与颗粒分离。脱水区5是分离区的一部分并处于分离区内，因为脱 水区5颗粒上的压力维持在液体蒸气压以上。管道内的浆料流至脱 水区内，在脱水区，大量的液体6因重力而通过筛网7流至密封于 管道l的容器8内，从而让剩下的颗粒以及残留的水流至离心干燥 器10中。或者，无论浆料流量是否大，任选的脱水区可以完全免除， 全部浆料流可以被引入离心干燥器中，而不用先使一部分液体与颗 粒分离。将通过管路l流动的浆料由浆料入口 9加入干燥器，所述浆料 入口 9可方便地位于任何位置，与干燥器外壳12流体相连，干燥器
外壳12可以是垂直方向的，但如果需要，可以是水平方向的。本图 示中，浆料入口 9的位置接近底部，作为干燥器外壳12的侧入口。 或者，可将浆料由外壳底部的浆料入口 11加入，通过纵向的多孔转 子轴13的中心向上流，使浆料与转子轴相切并沿着中空转子轴的长 度方向分布。任何将浆料加入干燥器的常规方法都可以接受。
浆料进入干燥器外壳，干燥器装有纵向的转子13,连接在转子 13上的提升器14,和圓柱形筛网15,筛网15形成了内环区16和外 环区17,内环区16是转子13与筛网15之间的空间，而外环区17 是筛网15外面的空间。转子13和连接在转子上的提升器由滑轮或 槽轮18带动，高速旋转。可提供一个以上的筛网。
浆料以常规方式进入内环区16。通过转子13的高速旋转对浆料 施加离心力，并且提升器14将浆料投向圓柱形筛网15,而筛网15 具有一定大小的孔隙，能够保留颗粒，同时允许液体通过，上述离 心力以及提升器14的作用使液体与颗粒分离。转子可以200rpm至 4000rpm的转速旋转。由颗粒甩出的液体被迫使通过筛网进入外环 区，如箭头所示，排放到外壳12的底部，并通过任何一个或多个出 口9排出。任选在外壳内与颗粒分离的液体和在任选的脱水区5内 与颗粒分离的液体被合并成23,并被加到水罐32内。如果存在，优 选通过本领域公知的方式控制水罐内水的高度35。在水罐32和进入 外壳的气体入口 21之间提供压力均等化线路34。在外壳内与颗粒分 离的液体和在任选的脱水区5内与颗粒分离的液体被合并，并任选 被再循环，作为加入干燥器10的浆料中液体的来源。如果水罐32 存在，出口线路33任选再循环。
内环区内的颗粒以提升器14的设计所限定的流动型态上升至顶 部。提升器是叶状或片状，用以将颗粒向上提升， 一般当转子13旋 转时，以螺旋状形式提升颗粒。通常，颗粒在筛网和提升器之间被离心力来回投掷，并由配置的提升桨片施加向上的力。随着颗粒通 过内环区上升，它们通过颗粒出口20，由干燥器外壳12排出。
提升器14任选制成朝向转子的向内的形状，设计这些提升器的 方向和部位，以减少颗粒撞击筛网15的趋势，以便使颗粒倾向于彼
此撞击、撞击转子和撞击下一个连续的提升器桨片。作为替代，或 在上述基础上，可以在圆柱形筛网上面向内环区安置偏转条，反弹 颗粒，使颗粒离开筛网表面并回到提升器桨片上。
理想地通过气体入口 21向外壳中加入加压的空气或其它气体， 以维持压力。任何气体入口位置都适合。加入气体可维持外壳被加 压至所需的，优选稳定的，高于液体蒸气压的水平。容器内的压力 可通过容器内的探头监测，该容器通向开启压缩机25的控制器24, 以迫使气流通过管道21进入外壳12。由于外壳中需要高压环境，所
以优选外壳不具有排气扇或用于排放气体的出口。如果需要，可将 气体加入管道l、管道23或该闭环系统内的任何位置，再加压并维 持加压浆料上的压力高于该液体温度下液体的蒸气压，从而控制外 壳的压力。
为了容纳高压环境，常规的干燥器或相关的离心机安置在 ASME(或其它适当的压力容器规范)压力容器中。优选根据适用的压 力容器规范设计进入孔，用以清洗筛网，以及其它的维护或检查。 提供适当的轴密封机制，使加压干燥器内的高压环境与周围环境隔 离。气体润滑的机械密封可以是优选的设计，但许多密封装置可以 使用。发动机具有充足的动力以转动加压干燥器或离心机内的转子。
一旦颗粒由线路20从干燥器排放出来，如图l所示，它们通过 球阀气锁从分离区脱离。如上所述，任何常规的颗粒分配器，只要 能维持容器或管道侧的压力，并将颗粒排放到分配器另 一侧的低压 区，就可以使用。如图所示，加压的干燥颗粒被加至第一个球阀26, 球阀26具有通道27,通道27处于开放位置，让颗粒流过该通道， 进入气锁室29。当颗粒填充气锁室29时，第二个球阀30保持关闭位置，以防止干燥颗粒上的压力下降至在干燥器中分离的液体的蒸 气压以下。根据预定的高度、时间、密度、重量或任何其它测定结 果，第一个球阀26旋转并密封至关闭位置，停止颗粒进一步流入气
锁室，并维持第一个球阀26以前干燥颗粒上的压力高于千燥器中分 离的液体的蒸气压。第一个球阀26封闭后，第二个球阀打开，使气 锁室的内容物接通大气。此刻或之后，颗粒上的压力降低至干燥器 中分离的液体的蒸气压以下，颗粒有效地从分离区脱离。 一旦气锁 室的内容物被排空，将第二个球阀旋转至关闭位置，然后第一个球 阀26重新打开，让更多的颗粒填充气锁室29。该次序是连续的。
气锁室29中的颗粒高度不受限制，理想的状况是填充气锁室， 使高度超过气锁室高度的80%,以减少第二个球阀30打开时从体系 中逃逸出的气体量。
如果需要，可在颗粒出口 20与第一个任何类型的阀之间提供滞 留容器31，用来使颗粒积聚，向球阀提供连续的颗粒流，使颗粒流 不会猛增，并调节颗粒脱离的速度。
每次脱离步骤期间，颗粒被接收至气锁或气阀内并释放至大气， 会造成颗粒上损失一定量的压力。为弥补这一损失，上述对系统的 压力调节器确保了在系统的一些位置引入压缩气流，例如向线路23 引入气流，在干燥器0向线路1引入气流，或在任何适当的位置引 入气流。
当颗粒从分离区脱离时，预计颗粒上或颗粒内剩余的湿分会蒸 发或闪蒸，尤其是如果颗粒是热的更易出现这种情况。这种蒸发或 闪蒸是可以接受的，在至少一些实施方案中是可以预料的。与颗粒 只在压力下分离，在压力降低至液体蒸气压以下后干燥的方法不同， 减压期间，大量湿分留在了颗粒上，因而需要接下来的干燥步骤， 该步骤使用外部热能， 一般用热空气对流。另外，这样的方法中， 会有流体损失至大气中，或需要回收流体。并且如上所述，颗粒上
30闪蒸的湿分越多，颗粒本身的热损失越大，因而需要相当量的热能 施加于颗粒，以进行接下来的处理。
优选的实施方案中，分离区内颗粒的it.v.不增加。脱离后获得
的颗粒优选具有其最终的分子量。因此，提供了一个实施方案，该
方案中提供了加压的热塑性聚合物颗粒，在至少13(TC下，并且在高 于大气压的压力下，该聚合物颗粒结晶度至少为20yo,It.V.至少为0.70 dL/g,含有一定量液体湿分，通过将颗粒的压力降低至SOpsig以下， 使加压的颗粒脱离，将脱离的颗粒装入运输容器中，其中，颗粒在 被装入运输容器之前，在固体状态下不聚合。优选在熔融相中制备0.70 至1.15dL/g范围内的高It.V.热塑性聚合物，在足以使颗粒结晶的液 体温度下，在等于或高于液体蒸气压的压力下，以颗粒的形式与液 体接触一段时间。在分离区内，在所述压力下将液体与颗粒分离， 并将颗粒干燥，产生干燥的颗粒流。使干燥的颗粒从分离区脱离， 优选达到大约大气压。此后将运输容器运送给顾客或经销商。固态 聚合除外，颗粒可以在任何所述步骤之间经历许多其它的处理步骤， 例如在脱离步骤和将颗粒装入运输容器的步骤之间经历其它处理步 骤。
运输容器是用于在陆地上、海上或空中运输的容器。实例包括 有轨车、半容器、Gaylord盒和船体。
颗粒适合制造各种物品，包括纤维、管道、膜、片材和模制品， 例如瓶子和盘子，尤其是水罐充碳酸气饮料瓶。
实施例
进行了 一项试验，目的是将水和大约结晶至约34-37%的聚对苯 二曱酸乙二醇酯(PET)颗粒的混合物离心分离并干燥。PET-水混合物 含有0.75%体积的PET颗粒，在155psia的压力下将该混合物加热至 〗65°C 。 PET颗粒的形状接近球形，直径大约2.8 mm,特性粘度为0.80。设备由图1所示类型的垂直的离心干燥器组成，转子运转速度
为1750 rpm。在干燥器侧底部加入PET-水混合物。将水从干燥器经 管道排至与干燥器的底相连的罐内。罐的蒸气空间与干燥器的蒸气 空间用管道相连，以便使设备两部分之间的压力平衡。在该压力平 衡管道中注入高压空气，以便将系统的压力控制在155psia。干燥的 颗粒从干燥器的侧顶部出来，进入脱离器，降低压力。脱离器包括 回旋式气锁(RAL)。 PET颗粒由RAL释放到大气压下和室温下的筒 内。释放的球形颗粒的温度为132。C。假定颗粒的温度由165。C下降 至132。C都是由于未除去的水蒸发造成的，我们推断，脱离前颗粒上 水的百分比最多为2.15%。
权利要求
1. 一种方法，所述方法包括在高于所述液体标准沸点的液体温度下和等于或高于所述液体在该液体温度下的蒸气压的压力下，提供包含热塑性合成聚合物颗粒和液体的加压的浆料，将所述加压的浆料进料至分离区，和在该分离区，在等于或高于该液体蒸气压的高压之下a. 分离液体和颗粒，和b. 干燥颗粒。
2. 权利要求l的方法，其中所述颗粒包括缩合聚合物。
3. 权利要求2的方法，其中所述颗粒包括聚酯聚合物。
4. 权利要求3的方法，其中所述颗粒包括a. 羧酸组分，所述羧酸组分含有至少80。/。摩尔的对苯二曱酸残 基、对苯二曱酸衍生物残基、萘-2,6-二甲酸残基、萘-2,6-二曱酸衍生物残基或其混合物，和b. 羟基组分，所述羟基组分含有至少60%摩尔的乙二醇残基或 丙二醇残基，其中的百分数基于聚酯聚合物中100%摩尔羧酸组分残基和 100%摩尔羟基组分残基计算。
5. 权利要求4的方法，其中所述颗粒包括a. 羧酸组分，所述羧酸组分含有至少90。/。摩尔的对苯二曱酸残 基或对苯二曱酸衍生物残基，和b. 羟基组分，所述羟基组分含有至少90%摩尔的乙二醇残基， 其中的百分数基于聚酯聚合物中100%摩尔羧酸组分残基和100%摩尔羟基组分残基计算。
6. 权利要求3的方法，其中所述浆料包含结晶度至少20%的缩 合聚合物颗粒。
7. 权利要求6的方法，其中所述液体包括水。
8. 权利要求3的方法，其中所述液体包括水，且所述液体的温度至少为13(TC。
9. 权利要求l的方法，其中所述分离区包括离心干燥器或离心机。
10. 权利要求l的方法，其中所述分离区包括筛网沉降式离心 机或转筒沉降式离心机。
11. 权利要求10的方法，其中所述液体包括至少13(TC的水。
12. 权利要求l的方法，所述方法进一步包括通过将聚酯聚合物颗粒的压力降低至分离区内该液体温度下液体蒸气压以下的低 压，使聚酯聚合物颗粒从分离区脱离，同时在减压前使颗粒上维持 高于该液体温度下液体蒸气压的高压。
13. 权利要求12的方法，其中所述分离区包括离心干燥器或离心机。
14. 权利要求12的方法，其中所述颗粒在脱离前被干燥至5%重量或更低的含湿量。
15. 权利要求2的方法，其中所述颗粒在脱离前被干燥至2%重量或更低的含湿量。
16. 权利要求12的方法，其中所述颗粒在脱离前被干燥至1.0%重量或更低的含湿量。
17. 权利要求12的方法，其中所述颗粒在脱离前被干燥至0.65%重量或更低的含湿量。
18. 权利要求12的方法，其中所述颗粒通过阀从分离区脱离。
19. 权利要求18的方法，其中所述阀包括球阀、刀闸阀、杯形 阀、蝶形阀或旋转阀。
20. 权利要求12的方法，其中所述脱离后颗粒上的压力降低至 {氐于50 psig。
21. 权利要求12的方法，其中所述脱离时颗粒的温度与进入分 离区的液体的温度比较，在其60'C的幅值内。
22. 权利要求21的方法，其中所述脱离时颗粒的温度与进入分 离区的液体的温度比较，在其40。C的幅值内。
23. 权利要求22的方法，其中所述脱离时颗粒的温度与进入分 离区的液体的温度比较，在其2(TC的幅值内。
24. 权利要求12的方法，其中所述加入分离区的浆料中液体的 温度至少为12CTC,而脱离的颗粒的温度高于IO(TC。
25. 权利要求10的方法，其中所述加入分离区的浆料中液体的 温度至少为120°C,而脱离的颗粒的温度至少为ll(TC。
26. 权利要求10的方法，其中所述加入分离区的浆料中液体的 温度至少为14(TC,而脱离的颗粒的温度高于IO(TC。
27. 权利要求l的方法，其中至少在一部分分离期间和至少在 一部分干燥期间，对颗粒至少施加离心力。
28. 权利要求l的方法，其中至少一部分从颗粒分离的液体被
29. 权利要求28的方法，其中在所述再循环液体与颗粒接触形 成浆料之前，将再循环液体冷却。
30. 权利要求28的方法，其中颗粒被夹带进入液体期间，所述 液体的温度比颗粒的温度低。
31. 权利要求l的方法，其中所述将液体与颗粒分离的过程分 为第一个脱水阶段和第二个阶段两个阶段进行，第一个脱水阶段中， 在不使用离心力的情况下使大量液体与颗粒分离；第二个阶段中， 至少使用离心力使残留的液体与颗粒分离。
32. 权利要求31的方法，其中所述颗粒包括聚酯聚合物，且所 述液体包括水。
33. —种方法，所述方法包括在高于液体标准沸点的液体温度 下，将含有缩合聚合物颗粒和所述液体的加压的浆料进料至包括离 心干燥器或离心机的分离区；和在分离区内，在等于或高于该液体 温度下的液体蒸气压的压力之下，使液体与颗粒分离并干燥颗粒，其中，在分离期间和干燥期间，对颗粒施加离心力。
34. 权利要求33的方法，其中分离区包括垂直方向的离心干燥器。
35. 权利要求34的方法，其中所述离心干燥器装有纵向的转子、 连接于转子的提升器、圆柱形筛网，所述圆柱形筛网在转子轴和筛 网之间形成内环区，而在筛网外形成外环区。
36. 权利要求35的方法，其中所述与颗粒分离的液体通过筛网 流进外环区内，通过液体出口离开离心干燥器，与液体分离的颗粒 被提升至干燥器的顶部，并在至少一部分的提升期间被干燥。
37. 权利要求33的方法，所述方法进一步包括将压缩气体注入 所述方法过程。
38. 权利要求33的方法，其中所述颗粒被干燥至含湿量为0.5% 重量或更低。
39. 权利要求33的方法，所述方法进一步包括使干燥的颗粒从 高压脱离至低于该液体蒸气压的低压，同时维持脱离前颗粒的蒸气压等于或高于分离区内该液体温度下液体的蒸气压。
40. 权利要求39的方法，其中所述液体包括水。
41. 权利要求40的方法，其中所述低压低于50psig。
42. 权利要求39的方法，其中所述颗粒通过旋转阀、 一系列闸 阀或一系列球阀脱离。
43. 权利要求39的方法，其中所述脱离后颗粒的温度高于100。C。
44. 权利要求33的方法，所述方法包括将干燥的颗粒引入气锁室。
45. 权利要求33的方法，其中所述颗粒包括聚酯聚合物，且所 述液体包括水，所述颗粒的It.V至少为0.70 dL/g。
46. 权利要求45的方法，其中所述颗粒脱离至低于水的蒸气压 的低压，之后直接或间接地被装入运输容器，包装之前，颗粒不发生固态聚合。
47. 权利要求46的方法，其中所述颗粒脱离至大气压。
48. —种脱离方法，所述方法包括在高于大气压的压力下和至 少130。C的温度下，提供含有一定量液体湿分的热塑性聚合物颗粒； 和将颗粒的压力降低至50psig以下的低压，使颗粒脱离，其中所述 颗粒脱离时的温度高于IOO"C。
49. 权利要求48的方法，其中所述颗粒包括聚酯聚合物颗粒。
50. 权利要求49的方法，其中所述颗粒脱离后的温度至少为110。C。
51. —种生产包装颗粒的方法，所述方法包括在至少3CTC的温 度下和高于大气压的压力下，提供结晶度至少为20。/。，It.V.至少为0.70 dL/g,含有一定量液体湿分的加压的热塑性聚合物颗粒；通过将颗粒 的压力降低至50psig以下，使加压的颗粒脱离；将脱离的颗粒包装 在运输容器内，其中，所述颗粒在被装入运输容器之前，在固体状 态下不聚合。
52. 权利要求51的方法，其中所述颗粒包括聚酯聚合物颗粒。
53. 权利要求52的方法，其中所述聚酯聚合物具有在熔融相聚 合中获得的(U0至1.15 dL/g的It.V.,并且在等于或高于液体蒸气压 的压力下，使颗粒形式的聚酯聚合物与液体在一定液体温度及时间 内接触，使其产生至少20%结晶度。
54. 权利要求53的方法，其中在分离区，在所述压力下，所述 液体与颗粒分离并且所述颗粒被干燥，产生干燥的颗粒流，干燥的 颗粒,人分离区脱离。
55. 权利要求48的方法，其中所述颗粒处于至少50psig的压 力下。
56. 权利要求55的方法，其中所述颗粒处于至少75 psig的压 力下。
全文摘要
一种方法，用以在高于液体标准沸点的液体温度下和大于该液体温度下该液体的蒸气压的压力下，将聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物和共聚物等热塑性合成聚合物颗粒连同水等液体所形成的浆料进料至离心干燥器等分离区内，并且在分离区内，在等于或高于该液体蒸气压的高压之下a.将液体与颗粒分离，以及b.干燥颗粒。还提供了一种方法，用于使干燥的颗粒从分离区脱离至压力低于液体蒸气压的大气中，同时维持脱离前颗粒的蒸气压等于或高于该液体温度下液体的蒸气压。
文档编号F26B17/30GK101438116SQ200580038172
公开日2009年5月20日 申请日期2005年8月29日 优先权日2004年9月2日
发明者A·S·哈森, L·D·萨米蒂尔, M·P·埃卡特, R·伊萨克 申请人:伊士曼化工公司