預縮聚反應器的製作方法
2023-05-15 21:03:31
專利名稱：預縮聚反應器的製作方法
技術領域：
預縮聚反應器技術領域[0001]本實用新型涉及一種化工反應裝置，尤其涉及一種生產聚對苯二甲酸乙二醇脂 (PET)預聚物熔體的預縮聚反應器。
背景技術：
[0002]聚酯生產的四釜流程，包括第一酯化反應器、第二酯化反應器、預縮聚反應器和終 縮聚反應器，其中預縮聚反應器通常作為酯化反應向縮聚反應的過渡設備，不僅要保證物 料的酯化反應率，更需要達到一定的聚合率要求，因此，物料在預縮聚反應器中的反應時間 和反應效率顯得尤為重要。[0003]通常的預縮聚反應器包括上腔室和下腔室，對應於聚酯反應區和聚合反應區，分 別用於酯化反應和預縮聚反應的進行，該種結構的設置的不足之處在於物料在聚合反應區 的流道過短，物料在聚合反應區的穿流時間較短，且存在較嚴重的物料返混問題，往往不能 滿足聚合反應的要求，尤其是對於大型化設備而言更是如此，為了保證需要的聚合率，通常 需要延長總反應時間或者增大聚合反應區的面積，即使如此也往往無法滿足要求，還容易 因面積過大導致加熱困難，且不利於物料的均勻，攪拌難度較大，不利於進一步擴大預縮聚 反應器的規模。實用新型內容[0004]為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型的目的在於提供一種預縮聚反應器， 通過結構的改進，將聚合空間分成不同的區域，並在不同的區域內採用不同的加熱和新型 攪拌，達到最佳的反應效果。[0005]本實用新型採用的技術方案為一種預縮聚反應器，包括殼體，所述殼體內設有上 下兩層隔板，所述上下兩層隔板將所述殼體分隔為上腔室、中腔室和下腔室，所述上層隔板 的中部為向上延伸的隔離筒體，所述隔離筒體的上部設有連通所述上腔室和中腔室的引導 閥門，所述弓I導閥門包括設置在所述隔離筒體側壁上的豎向狹縫和可用於調節所述狹縫大 小的調節閥，所述調節閥包括可上下移動的閥塞，所述閥塞下部為可與所述狹縫構成密封 副的光杆，上部為螺杆，所述螺杆延伸至所述殼體外，所述殼體上可供所述螺杆穿過的位置 設有與所述螺杆相配合的螺紋，所述螺杆的頂端設有用於旋轉所述螺杆的把手，所述下腔 室通過同心設置的若干個環形隔板分隔成多個環形分區，同心設置的若干個所述環形隔板 的中心線與所述殼體的中心線重合，所述環形隔板上設有連通其兩側的所述環形分區的通 道孔，每個環形分區內均設有加熱盤管。[0006]所述隔離筒體的下部或所述上層隔板的主體上優選設有連通所述上腔室和中腔 室的管道，所述管道上可以設有節流閥。[0007]所述下層隔板上優選設有連通所述中腔室和下腔室的溢流孔，軸向位置可以位於 所述下腔室的最內側的所述環形分區的上方，徑向位置可以位於所述管道與所述中腔室連 通的進料口的對面。[0008]所述下腔室內的最內側的所述環形隔板的通道孔的徑向位置優選位於所述溢流 孔的對面，其餘的所述環形隔板的通道孔的徑向位置優選均位於其內側的所述環形隔板的 通道孔的對面。[0009]所述隔離筒體上的所述狹縫處可以設有向所述中腔室內部延伸的導流板，所述導 流板優選呈彎弧形，所述彎弧形導流板與所述隔離筒體使連通所述上腔室與中腔室的通道 呈彎曲旋流通道。[0010]所述下腔室內可以設有由外力驅動的攪拌裝置，所述攪拌裝置優選為耙式攪拌 器，可以通過驅動軸和設置在所述殼體頂部的驅動裝置驅動，優選地，所述驅動軸與所述殼 體的中心線重合，所述耙式攪拌器的耙齒插入所述環形分區，每個所述環形分區內至少包 括一個所述耙齒。[0011]所述上腔室的側壁上可以設有物料進口，所述中腔室的上部可以設有延伸出所述 殼體外的排氣通道，所述下腔室的最外側環形分區的底部可以設有物料出口。[0012]優選地，所述上腔室和中腔室內均設有加熱盤管。[0013]所述殼體的側壁上可以開設有若干熱媒介質輸入管道的進口和熱媒介質輸出管 道的出口，若干所述熱媒介質輸入管道與熱媒介質輸出管道分別連接所述上腔室、中腔室 和下腔室內的加熱盤管，所有所述熱媒介質輸入管道可以在所述殼體外通過組件相連匯成 一條管道後或各自與熱媒源相連，所有所述熱媒介質輸出管道可以在所述殼體外通過組件 相連匯成一條管道後或各自與熱媒源相連。[0014]所述殼體的外側可以包覆有具有保溫功能的夾套。[0015]本實用新型的有益效果為由於本實用新型的預縮聚反應器的聚合反應區採用了 多分區串聯的結構，使得聚合反應區被狹長化，有效延長了聚合反應區的流道長度，尤其是 狹長的反應槽的設置更有助於流道長度的延長，在同等流速條件下，物料在聚合反應區的 流動時間延長，在不增加生產的時間成本和預縮聚反應器直徑的情況下，有效延長了聚合 反應的總反應時間，顯著提高了最終產物的聚合度；[0016]同時，由於各區的流道變得狹長，使得對介質的加熱和攪拌變得容易，有效降低了 能耗，另外，各分區之間的物料幾乎無返混，相對於各處物料特性一致的單一反應區域而 言，聚合反應的進行使得各分區內的物料的聚合度逐漸提高，並且，隨著聚合度的提高，各 分區內的物料的粘度逐漸提高，可以根據反應的需要設置相應的加熱裝置和攪拌裝置，以 提供最佳的反應條件，提高了最終產物的聚合度，同時也在一定程度上降低了能耗，並且， 物料流動時間的延長和攪拌效果的優化，不僅有利於聚合反應的進行，還有利於物料中雜 質的脫除，即使物料的有效液位較高時，其中的反應副產物也有較高的脫除效率；[0017]另外，將整個聚合反應區劃分為多個分區使得預縮聚反應器的內部空間得到了更 充分的利用，在不增大預縮聚反應器直徑的情況下，提高了反應效率和產品質量，即相當於 減小了預縮聚反應器的體積，同時，上、中、下三個腔室的設計還有利於反應器規模的擴大。
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖；[0019]圖2為本實用新型的上腔室的剖面圖；[0020]圖3為本實用新型的中腔室的剖面圖；[0021]圖4為本實用新型的下腔室的剖面圖。
具體實施方式
[0022]參見圖1、圖2、圖3和圖4，本實用新型提供了一種預縮聚反應器，包括殼體1，所 述殼體內設有上下兩層隔板，所述上下兩層隔板將所述殼體分隔為上腔室2、中腔室3和下 腔室4，所述上層隔板11的中部為向上延伸的隔離筒體12，所述隔離筒體的上部優選設有 連通所述上腔室和中腔室的引導閥門，所述引導閥門可以包括設置在所述隔離筒體側壁上 的豎向狹縫13和可用於調節所述狹縫大小的調節閥14，所述調節閥包括可上下移動的閥 塞，所述閥塞下部為可與所述狹縫構成密封副的光杆，上部為螺杆，所述螺杆延伸至所述殼 體外，所述殼體上可供所述螺杆穿過的位置設有與所述螺杆相配合的螺紋，所述螺杆的頂 端設有用於旋轉所述螺杆的把手，當旋轉所述把手時，所述閥塞會上下移動，從而調節所述 狹縫的大小。所述下腔室通過同心設置的若干個環形隔板5分隔成多個環形分區，同心設 置的若干個所述環形隔板的中心線與所述殼體的中心線重合，所述環形隔板上設有連通其 兩側的所述環形分區的通道孔6，每個環形分區內均設有加熱盤管7。[0023]所述上腔室的側壁上可以設有物料進口 8，通過管道與聚酯酯化反應器連通，所述 中腔室的上部可以設有延伸出所述殼體外的排氣通道9，所述上腔室、中腔室和下腔室中反 應產生的氣體通過所述排氣通道輸入到尾氣處理裝置中，所述下腔室的最外側環形分區的 底部可以設有物料出口 10，通過管道與終縮聚反應器相連接。[0024]優選所述環形隔板的數量為2個，將所述下腔室分隔為3個所述環形分區。所述 下腔室採用此結構設計，相當於將物料聚合空間進行了分區劃分處理，物料在多個串聯的 狹長流道內流動的過程中完成聚合反應，物料的粘度逐漸增加，利用此多分區串聯的反應 空間可以使物料在分區間產生粘度梯度。[0025]所述隔離筒體的所述狹縫處可以設有向所述中腔室內部延伸的導流板15，所述導 流板優選呈彎弧形，所述彎弧形導流板與所述隔離筒體使連通所述上腔室與中腔室的通道 呈彎曲旋流通道，利用所述導流板可以使上腔室內部的氣體沿給定方向流動，並進入彎曲 旋流通道內逐步進入中腔室，氣相物料在空間突然擴大、流速減小的情況下進行氣液分離， 利用該導流板與彎曲旋流通道的設置，可以有效增強氣相與液相的分離，使氣相通過所述 排氣通道排入尾氣處理裝置，而液相則落入中腔室中進行縮聚反應。[0026]所述隔離筒體的下部或所述上層隔板的主體上優選設有連通所述上腔室和中腔 室的管道16，所述上腔室連接所述管道的出口的徑向位置優選設置在所述物料進口的對 面，所述上腔室下部的液相通過所述管道進入所述中腔室，所述管道上可以設有節流閥17， 用於控制從所述上腔室流入所述中腔室的物料的流量，從而控制所述上腔室和中腔室中的 液位差，使反應器生產平衡。[0027]所述下層隔板18上優選設有連通所述中腔室和下腔室的溢流孔19，所述溢流孔 的軸向位置可以位於所述下腔室的最內側的所述環形分區的上方，徑向位置可以位於所述 管道與所述中腔室連通的進料口的對面，所述軸向位置和徑向位置是指在所述殼體的軸向 方向上的位置和所述殼體的徑向方向上的位置。所述溢流孔的具體位置的設計，使從所述 中腔室流入所述下腔室的物料均能首先進入所述下腔室的最內側的所述環形分區內，且物 料在進入所述下腔室前在所述中腔室內可以流動形成對稱環流。[0028]所述下腔室內的最內側的所述環形隔板的通道孔的徑向位置優選位於所述溢流 孔的對面，其餘的所述環形隔板的通道孔的徑向位置優選均位於其內側的所述環形隔板的 通道孔的對面，優選地，所述下腔室的物料出口設置在其內側的所述環形隔板上的通道孔 的對面。所述通道孔的位置的設計，使得物料從最內側的所述環形分區向外側的所述環形 分區流動時，在各環形分區內均可以流動形成對稱環流，由此可以增加物料在所述下腔室 內的流動長度，有利於聚合反應的完成。[0029]所述下腔室內可以設有由外力驅動的攪拌裝置，所述攪拌裝置的設置可以增加反 應速度、提高聚合度，所述攪拌裝置優選為耙式攪拌器，可以通過驅動軸20和設置在所述 殼體頂部的驅動裝置21驅動，所述驅動軸與所述殼體的連接處為密封連接，優選地，所述 驅動軸與所述殼體的中心線重合，所述耙式攪拌器的耙齒22插入所述環形分區，每個所述 環形分區內至少包括一個所述耙齒，優選地，所述耙齒的數量為所述環形分區的倍數，每個 所述環形分區內對稱插入四個所述耙齒。由於所述耙式攪拌器的各耙齒距離驅動軸的距離 不一樣，因此各耙齒在攪拌時的線速度也不同，距離所述驅動軸較遠的耙齒的線速度相對 於距離所述驅動軸較近的耙齒的線速度要大，恰好符合物料由所述下腔室最內側的環形分 區向外側的環形分區流動時粘度越來越大的特性，實現隨著聚合反應的進行，物料粘度不 斷增大，攪拌速度不斷增加的目的。[0030]優選地，所述上腔室和中腔室內均設有加熱盤管，由於物料在所述中腔室內是聚 合反應的開始，粘度不大，有很好的流動性，有利於熱傳導和反應的進行，因此，優選所述中 腔室的加熱盤管的數量少於所述下腔室內的加熱盤管的數量，由於物料在所述下腔室內的 各環形分區中的狀態是位於外側的所述環形分區內的物料的粘度大於位於內側的所述環 形分區內的物料的粘度，因此，優選所述下腔室內的位於外側的所述環形分區的加熱盤管 的數量多於位於內側的所述環形分區的加熱盤管的數量，以此來實現隨著聚合反應的進 行，物料粘度不斷增大，加熱面積逐漸增加的目的。[0031]所述殼體的側壁上可以開設有若干熱媒介質輸入管道23的進口和熱媒介質輸出 管道24的出口，若干所述熱媒介質輸入管道與熱媒介質輸出管道分別連接所述上腔室、中 腔室和下腔室內的加熱盤管，所有所述熱媒介質輸入管道可以在所述殼體外通過組件相連 匯成一條管道後或各自與熱媒源相連，所有所述熱媒介質輸出管道可以在所述殼體外通過 組件相連匯成一條管道後或各自與熱媒源相連。[0032]所述殼體的外側可以包覆有具有保溫功能的夾套。[0033]本實用新型中所述預縮聚反應器的具體工作流程如下[0034]首先將來自酯化反應器的酯化產物憑藉壓力差通過所述物料進口送入所述上腔 室，物料在所述上腔室內由所述上腔室內的加熱盤管加熱，並且由於反應器逐漸減壓的條 件下設計，使物料進入所述上腔室內後呈沸騰狀態，靠物料自身沸騰進行混合，此時酯化產 物中的乙二醇被氣化，產生液相物料與氣相物料，其中液相物料通過所述管道流入所述中 腔室，而氣化後的氣相物料藉助於所述上腔室與中腔室之間的壓力差的作用以極高的速度 經所述引導閥門的狹縫進入所述中腔室，所述狹縫的大小可以更具實際生產的需要進行調 節，氣相物料部分變為液體滴入所述中腔室內的液相物料中，一起經所述中腔室內的加熱 盤管加熱並在所述中腔室內流動形成對稱環流後，通過所述溢流孔流入所述下腔室的最內 側的環形分區內，物料在所述下腔室的最內側的環形分區內流動形成對稱環流後通過環形隔板上的通道孔流入外側的所述環形分區內，並在該環形分區內流動形成對稱環流後流入 該環形分區外側的環形分區內，直至在最外側的環形分區內流動形成對稱環流後通過所述物料出口排出所述反應器，反應中，所述上腔室、中腔室和下腔室內縮聚反應產生的乙二醇蒸汽和水蒸氣及其他氣體從所述中腔室的排氣通道一同排入尾氣處理裝置。
權利要求1.一種預縮聚反應器，包括殼體，其特徵在於所述殼體內設有上下兩層隔板，所述上下兩層隔板將所述殼體分隔為上腔室、中腔室和下腔室，所述上層隔板的中部為向上延伸的隔離筒體，所述隔離筒體的上部設有連通所述上腔室和中腔室的引導閥門，所述引導閥門包括設置在所述隔離筒體側壁上的豎向狹縫和可用於調節所述狹縫大小的調節閥，所述調節閥包括可上下移動的閥塞，所述閥塞下部為可與所述狹縫構成密封副的光杆，上部為螺杆，所述螺杆延伸至所述殼體外，所述殼體上可供所述螺杆穿過的位置設有與所述螺杆相配合的螺紋，所述螺杆的頂端設有用於旋轉所述螺杆的把手，所述下腔室通過同心設置的若干個環形隔板分隔成多個環形分區，同心設置的若干個所述環形隔板的中心線與所述殼體的中心線重合，所述環形隔板上設有連通其兩側的所述環形分區的通道孔，每個環形分區內均設有加熱盤管。
2.如權利要求1所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述隔離筒體的下部或所述上層隔板的主體上設有連通所述上腔室和中腔室的管道，所述管道上設有節流閥。
3.如權利要求2所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述下層隔板上設有連通所述中腔室和下腔室的溢流孔，軸向位置位於所述下腔室的最內側的所述環形分區的上方，徑向位置位於所述管道與所述中腔室連通的進料口的對面。
4.如權利要求3所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述下腔室內的最內側的所述環形隔板的通道孔的徑向位置位於所述溢流孔的對面，其餘的所述環形隔板的通道孔的徑向位置均位於其內側的所述環形隔板的通道孔的對面。
5.如權利要求4所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述隔離筒體上的所述狹縫處設有向所述中腔室內部延伸的導流板，所述導流板呈彎弧形，所述彎弧形導流板與所述隔離筒體使連通所述上腔室與中腔室的通道呈彎曲旋流通道。
6.如權利要求1、2、3、4或5所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述下腔室內設有由外力驅動的攪拌裝置，所述攪拌裝置為耙式攪拌器，通過驅動軸和設置在所述殼體頂部的驅動裝置驅動，所述驅動軸與所述殼體的中心線重合，所述耙式攪拌器的耙齒插入所述環形分區，每個所述環形分區內至少包括一個所述耙齒。
7.如權利要求6所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述上腔室的側壁上設有物料進口，所述中腔室的上部設有延伸出所述殼體外的排氣通道，所述下腔室的最外側環形分區的底部設有物料出口。
8.如權利要求7所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述上腔室和中腔室內均設有加熱盤管。
9.如權利要求8所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述殼體的側壁上開設有若干熱媒介質輸入管道的進口和熱媒介質輸出管道的出口，若干所述熱媒介質輸入管道與熱媒介質輸出管道分別連接所述上腔室、中腔室和下腔室內的加熱盤管，所有所述熱媒介質輸入管道在所述殼體外通過組件相連匯成一條管道後或各自與熱媒源相連，所有所述熱媒介質輸出管道在所述殼體外通過組件相連匯成一條管道後或各自與熱媒源相連。
10.如權利要求9所述的預縮聚反應器，其特徵在於所述殼體的外側包覆有具有保溫功能的夾套。
專利摘要本實用新型涉及一種預縮聚反應器，包括殼體，所述殼體內設有上下兩層隔板，所述上下兩層隔板將所述殼體分隔為上腔室、中腔室和下腔室，所述上層隔板的中部為向上延伸的隔離筒體，所述下腔室通過同心設置的若干個環形隔板分隔成多個環形分區，同心設置的若干個所述環形隔板的中心線與所述殼體的中心線重合，所述環形隔板上設有連通其兩側的所述環形分區的通道孔，每個環形分區內均設有加熱盤管。由於本實用新型的聚合反應區採用了多分區串聯的結構，使得聚合反應區被狹長化，在同等流速條件下，物料在聚合反應區的流動時間延長，在不增加生產的時間成本和預縮聚反應器直徑的情況下，有效延長了聚合反應的總反應時間，顯著提高了最終產物的聚合度。
文檔編號C08G63/183GK202823364SQ20122043677
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者周華堂, 許賢文, 張慧書, 鄭寶山, 史豔華, 李夢強, 王延軍, 劉哲 申請人:中國崑崙工程公司, 中國紡織工業設計院