CN101146602A - 用于在反应产品物质完好地处理的情况下以反应技术的高的产品表面相对于体积的比例连续脱气和制造聚合预冷凝物的模块化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于羧酸或者多羧酸与多功能醇的反应产品连续脱气的模块化装置，该装置能够用于制造预冷凝物(或者还有预聚合物)，其中通过对模块化的底部的构造和设置达到反应技术的较高的产品表面与产品体积之比，它与反应产品固有的粘性(IV)0.2－0.35dl/g的产生成比例。该装置被标准化并设计为模块化的，包括至少3个模块，所述模块保证在产品物质和热载体介质之间低的温度梯度：1.产品流入，2.具有产品贮槽和加热设备的产品流入，3.余汽收集和余汽流出。为了后续增加反应器容量，能够加装扁平构造的扩展模块用于额外地生成产品表面。本装置保证一高的比产品表面，以便在同时排除冷凝和硬化的组成部分粘结在反应器外壳上的情况下，使来自于产品的低沸腾的组成部分的质量传递最大化。

Description

用于在反应产品物质完好地处理的情况下以反应技术的高的产品表面相对于体积的比例连续脱气和制造聚合预冷凝物的模块化装置
技术领域
本发明涉及一种按独立权利要求的前序部分中所述特征的、用于羧酸或者多羧酸与多功能醇的反应产品连续脱气的反应器(模块化装置)，该反应器能够用于制造预冷凝物(Vorkondensate)(或者还有预聚合物)，其中要达到产品表面相对于产品体积的、反应技术的较高的比例，它与产品的固有粘性(IV)0.2-0.35dl/g的产生成比例，并允许对该反应产品物质(Reaktionsproduktmasse)进行热和机械地完好地处理。
背景技术
已知设计为具有搅拌器的容器的反应器。然而，它们具有产品表面相对于体积的不良的比例。在此，只有一种确定的IV-结构是可能的。此外，在该反应器类型中，高的能量输入是必需的。加热设备的构造在此情况下很昂贵。通过搅拌器，用于产品脱气所需要的表面只不充分地产生。没有任何后续扩大反应空间以便提高反应器功率并由此提高设备和生产容量的可能性。
使用特殊搅拌器容器同样证明是不利的。用于产生必需的反应表面的必需的产品导引装置在制造技术上是复杂的，由此产生的特殊结构导致高的制造费用。额外用于产生尽可能大的表面的搅拌器具有上述的缺点。在该反应器中，高的能量输入也是必需的。其中加热设备的构造证明是很昂贵的。
由DE 10155419 A1已知“用于连续制造高分子聚酯的方法以及用于实施该方法的装置”。在上述塔式反应器中，反应和表面的产生借助一降膜式蒸发器(Fallfilmverdamper)进行。
使用一降膜式蒸发器在事故情况下会变得困难，因为降膜式蒸发器的管由于热分解材料会阻塞。此外，塔式反应器涉及复杂的并由此经济上昂贵的结构。
由US 005310955 A已知一种垂直反应器系统，其中反应器混合物从上到下穿过不同的圆筒形部分，并且通过搅拌器进行混合。
通过搅拌器轴相连的各个部分的密封变得很困难。通过搅拌器自身，一方面，反应材料的混合得到改进，反应表面仅仅以非常有限的量扩大。这里，也造成各个部分的不利的直径与高度之比。
由US 004289895(DE 2504258)已知一种用于制造齐聚物烯对苯二酸盐(Oligomere Alken Therephtalate)的方法。这里说明一装置，其中在多个圆柱形重叠设置的、部分搅拌的腔中完成反应。此外，每个腔具有一单独的加热设备。在上面的部分中，反应在过压中发生，而在下面部分中施加真空。
该装置也涉及在真空区域内直径相对于高度的不利的比例，其中与填充体积相比，产生少的反应表面。搅拌器也仅仅保证混合，却不产生所需要的反应表面。每个腔的单独的加热装置使该装置非常昂贵。
卧式反应器配有一用于产生表面的昂贵的搅拌器。由在运行中在轴贯穿处产生的用于密封的机械负荷随着时间造成泄漏，这能够导致空气氧对产品有害地进入到反应空间中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装置，借助它实现产品表面相对于产品体积的、反应技术上最优的较高的比例，它保证产品高的脱气。此外，过程能够在不使用一搅拌器情况下进行，这导致，反应器能够无需保养地运行。反应器应当模块化地构造，以便能够达到反应器的尽可能大的标准化。模块化结构和简单操作允许制造技术上高效的花费和廉价的实施。通过模块化结构，在大的反应器上-其运输质量超过现有条件-能够就地进行安装。同样，容量的扩展应当在没有新的装备情况下实现，因为安装的反应器通过使用其他模块扩大。
该目的通过权利要求1所述的特征实现。其他构造在权利要求2至6中说明(为此可参看图1)。
1.该装置或反应器由至少3个基本模块组成(1a、1b和1e，参看图1)。这些基本模块在反应器中分别仅仅出现一次和满足产品输入(1b)、具有产品输出的产品贮槽(1e)和余汽收集和余汽输出(1a)的功能。根据产品体积测量，产生一高的比产品表面。
扩展模块(1c和1d)用于额外的表面生成。当在反应器直径保持不变的情况下要实现一较高的设备生产量时，使用扩展模块。通过安装扩展模块，产生为此所需要的反应表面。在反应器的结构中，在基本模块(1b)之后是扩展模块(1c)。在扩展模块(1c)之后是扩展模块(1d)。如果多个扩展模块是必需的，那么扩展模块1c和1d的顺序总是交替进行，直到达到扩展模块的需要数量。
2.模块1b、1c和1d的底部设计为规定的拱形。产生的用于流入、溢流和流出的接管的穿孔如此设计和定位，使得避免流动技术上的死区。
3.在模块1b、1c和1d的底部的溢流管(6，12，13)如此确定尺寸，使得产品在从产品表面溢流到溢流管中之后在其内壁上形成一规定的完全构成的薄膜。由此，生成其他产品表面，通过在溢流管芯部腔中的余汽改进质量传递。
4.模块1b、1c和ld的底部设计为一个比具有直径D的反应器外壳更小的直径d。以这种方式在底部范围外产生一外围边缘区域，它用作余汽的流动管道。边缘区域如此确定尺寸，使得达到一足够高的余汽速度，该余汽速度导致反应器在反应器壁上产品附着物方面的自净化，或者通过夹带而清除形成的附着物。
5.模块1b、1c和1d的底部和具有用于余汽排出和产品排出的接管反应器外壳配置加热设备，它们在必要时能够单独调节。加热设备输入需要的过程能量。通过壁加热，在出现产品附着物的情况下阻止并结合高的余汽速度进行清除。
6.从前接的反应级进入到模块1b中的新的半成品(1)由一分配装置(16)横向于进入方向预先分配。该分配装置(16)根据进入的产品类型配有加热设备。分配装置(16)用于可靠的在下方的馈给和在模块1b中的反应开始和阻止半成品提前大量溢入余汽空间。
7.从底部模块1e流出的最终产品受一排挤装置(17)在流动技术上如此地影响，使得完成的产品熔液没有达到优选的芯部流出流，由此还实现从外部模块直径到中间流出点的足够的材料横向交换。
8.反应器的加热通过热载体蒸汽进行，它通过一个或者多个蒸汽进入接管(18)供给反应器的外壳。通过该外壳，热载体蒸汽能够供给位于内部的双层外壳构成的底部(9)。在热量转移过程中产生的冷凝物在模块1b上通过产品流入管(1)的双层外壳流走，在模块1c和1d上，这通过一从内向外引导的冷凝物回流管(21)实现。在底部1e中设置的排挤装置(17)的加热以及所属的加热蛇形管通过蒸汽进入管(20)实现。
热载体冷凝物通过与模块1e底部的加热外壳的连接流出，并通过一个或者多个冷凝物管接头(22)从加热外壳中流出。
本发明的优点在于：
1、反应器模块化地构造。这允许一标准化的有效的制造。同样在需要时，在安装好的反应器上通过使用模块1c和1d提高设备容量也是可能的。由此，经济上获得更有效的效果。
2、通过对模块1b，1c和1d底部的结构设计及其相互布置能够实现产品的高的混合，它根据产品体积的测量也在产品表面的高效生成中显示出来。产品的脱气由于由扩大的质量传递表面引起的较高的质量传递得到改进。
3、反应器的特点在于简单的构造和结构及其最小的加工成本。
4、用于沉积产品及产品熔液的沉积表面在各方面通过结构的构造和表面加热和余汽贯穿被阻止。反应器的一自净化效果得到保证。
5、反应器设计为没有搅拌设备。不会出现空气氧在轴贯穿处潜在的泄漏空气流和渗入。由此，排除由于氧化导致的产品损坏造成的潜在的质量损害。
附图说明
按本发明的装置在下述实施例中进一步说明。附图中示出细节。图1示出反应器的总图。
具体实施方式
对于缩聚过程的动力学至关重要的是产品的反应表面相比于在反应器中存在的真空。产品表面越大，加载有真空的层高越小，反应就会越有目的和更快地完成。出于这个原因，目标是在预缩聚和缩聚反应器中创造尽可能大的有效的即处于真空下的表面。
举例说明的预缩聚反应器由5个单独模块1a至1e制成。每个模块借助热油既在壁区域也在底部区域内加热到在对于反应所需的温度上。通过对整个反应器的均匀加热，阻止材料附着，如它们在相当冷的位置上会出现。
模块1具体是：
1.产品贮槽1e，在其中产生表面和停留时间，具有产品出口2，产品从该产品出口排入到后面的工序中，
2.两个底部段1c和1d，在其中产生其他表面，材料从所述底部段向下溢流，
3.一流入底部1b，产品通过该流入底部从前一工序进入反应器中，以及
4.余汽空间1a。
在余汽空间1a中收集余汽。所述余汽通过余汽管(3)离开反应器。在反应器产品空间中存在的真空由一后接的真空设备产生。反应器的产品空间与该真空设备通过余汽管(3)相连。通过余汽的以下更详细说明的气流运动产生反应器的自净化效果。
在余汽空间1a下方连接的产品流入底部(4)中，产品在下方或在下部居中地通过一加热的产品管(5)流入，并借助在产品流入底部(4)上的分配装置(16)进行分配。产品流入底部(4)在一规定的圆周上设置有溢流口(6)，通过所述溢流口产品流到下面的底部(7)上。溢流口(6)如此设计，使得产品有效地导引，避免死区(未通流的区域)。除了溢流口(6)以外，该底部还具有一最低点排空装置(8)，它同样将产品引向下面的底部(7)。产品流入底部(4)和其他所有底部一样具有比反应器外壳(10)更小的直径。由此在产品水平面上方产生自由的边缘区域(9)。通过这些自由的边缘区域(9)引导余汽，以便达到反应器的自净化效果。自由的边缘区域(9)的面积如此确定，使得余汽具有一速度，它避免材料在反应器外壳(10)上沉积即清除(带走)可能的沉积物。
下面的两个底部(7和11)原则上与产品流入底部(4)的结构类似。但与产品流入底部不同，它们只具有用于产品流向下一个底部或者进入反应器贮槽的溢流口(12和13)。这些底部同样具有一最低点排空装置(14和15)。与在产品流入底部(14)中相同，产品也如此地引导到下面的底部，使得从外部区域引导到底部(7)上居中设置的溢流口(12)然后再引导到在底部(11)确定的圆上的溢流口(13)(与产品流入底部4相似)。如在产品流入底部(4)上，在下面的底部(7和11)上，余汽也由自由的边缘区域(9)导入余汽空间中。在这些底部上，自由的边缘区域(9)的面积如此确定，使得余汽具有一如此高的速度，使得在反应器外壳(10)上不会有材料沉积，并且清除(带走)可能的沉积物。由此，在这里也保证自净化效果。
由产品贮槽1e，产品在中间通过接管(2)引出并供给下一工序。模块1e中的产品贮槽借助一被加热的排挤装置(17)实施最佳的流体横向分布，其引向和引出的热载体管用作支架，借助它，即使在故障情况下硬化的(凝结的)剩余材料在产品贮槽中也能够熔化。此外，在1e中的产品贮槽如此确定尺寸，使得它在一停机或故障情况下能够容纳位于反应器中的全部产品体积，而不会溢流到在其上方设置的模块中。

Claims (7)

1.用于连续脱气和制造聚合预冷凝物(羧酸或者多羧酸与多功能醇的反应产品)的模块化装置，在该装置中要达到反应技术的较高的、产品表面相对于产品体积的比例，它与产品的固有粘性(IV)0.2-0.35dl/g的产生成比例，并且这个过程在对该反应产品质量进行热和机械地完好地处理时进行，其特征在于，具有直径D的反应器由至少类型1a，1b和1e的模块以及有选择地由一个或者多个类型1c和/或1d的模块构成，类型1c和/或1d的扩展模块的数量按照所需要的设备容量确定，其中扩展模块1c借助于一中间的溢流管12以圆柱形或者圆锥形的形状构成，扩展模块1d设有外围溢流管13，并且按顺序依次设置，基本模块1b的底部4设有一个在下方设置的用于产品的流入接管5，并且以一确定的间距设有多个外围溢流管6，模块1b，1c和1d的底部4、7和11以拱形的形状如此设计，使得对于流动的产品不形成死区，它们配有底部排空装置8，14和15，这些底部排空装置避免产品不受控制的停留时间，并且在容量改变时使停留时间的改变最小化，余汽(过程废汽)不仅通过边缘区域9而且通过溢流管6，12和13流过反应器，并且从一在上方盖中设置的接管3逸出，反应器外壳10、底部4，7和11以及接管2和3设有加热设备，这些加热设备在必要时能够分开控制，以便提高在产品膜表面上的质量传递。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，为了增大计划的容量，类型1c和1d的其他模块能够后续地插入现存的反应器中。
3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，底部4，7和11具有一直径d，它的值为反应器外壳10的直径D的70％到90％，使得沿反应器外壳10形成一用于余汽流动的外围边缘区域9，该边缘区域本身如此确定尺寸，使得产生高的余汽速度，该余汽速度保证反应器的自净化效果。
4.按权利要求1所述的装置，其特征在于，溢流管6，12和13如此设计和确定尺寸，使得溢流的产品在其内部表面上形成一下降薄膜，其中央的气腔用于质量传递并且作为用于余汽的流动通道。
5.按权利要求1所述的装置，其特征在于，底部排空装置8，14和15分别在确定的横截面上布置，使得在反应器功率0，1％到10％的范围内从底部通过底部排空装置流出一定量的产品。
6.按权利要求1所述的装置，其特征在于，为了运行反应器，无需搅拌装置或者类似搅拌器的装置，使得空气氧在驱动轴贯穿处的潜在的泄漏流不存在，从而排除由氧化导致的产品损坏造成的可能的质量损害。
7.按权利要求1所述的装置，其特征在于，为了加热模块1b，1c和1d位于内部的底部4，7和11，所需要的热载体蒸汽(加热介质)通过反应器的外部的整个加热外壳10进入，以便使必要的加热介质系统管的数量最小化。
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