CN102181047B - Pet酯化反应釜 - Google Patents
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Abstract
一种PET酯化反应釜，包括釜体，其特征在于所述的釜体包括下端部的小腔体及上端部的大腔体，对应前述的小腔体和大腔体的下端部分别设置有下加热盘管和上加热盘管，并且，所述釜体外侧设有一循环管路，该循环管路位于上部的进料端口与前述的大腔体连通，位于下部的出料端口与前述的小腔体连通，该循环管路上还设置有浆料注入口及与浆料注入口间隔设置的酯化出料口。与现有技术相比，本发明的优点在于：采用外循环管线的设计来代替搅拌器，达到节能降耗的目的；减小了传统酯化反应釜的搅拌器设备及配套设施的资金投入，降低了生产运行成本，减少了生产过程中的设备维护工作和简化了生产控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种酯化反应釜，尤其涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)酯化反应釜。
背景技术
目前，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)生产装置公知的酯化反应釜设计是在反应釜上设置一台“上置”式或“下置”式搅拌器，以推进反应物混合、流动速率，加快物料反应，这类的公开文献可以参考专利号为ZL00259656.3的中国实用新型专利《新型高效酯化反应器》(授权公告号CN2444948Y)，还可以参考ZL200720002654.3的中国实用新型《多级搅拌喷淋式酯化反应釜》(授权公告号CN201002005Y)，类似的还可以参考CN201695019U，公开的这类酯化反应釜虽然反应物混合更加均匀，但也存在很多缺点：
首先，存在搅拌器的投入，以年产20万吨PET生产装置酯化反应釜一套搅拌器(含电机、减速箱、机械封、冷却系统、润滑油、搅拌器等)市价约在100万元人民币左右，企业投资成本较大；目前虽然也有少量无搅拌器的酯化反应器，但是加热器与酯化分离空间占用较大，设备制造成本很高；其次，公知的有搅拌器酯化反应釜在生产过程中长期持续存在电能的消耗，定期存在润滑油、机械密封、轴承等的正常耗损，形成较高的运行成本；再次，酯化反应釜搅拌器在使用过程中存在异常机械磨损等原因的生产事故隐患；最后，由于结构复杂，存在大量的设备和工艺维护工作。
作为改进，现有技术中又公开了几种无机械搅拌的酯化反应釜，如申请号为200910085293.7的中国发明专利申请公开《混合式聚酯酯化反应器》(公开号CN101613467A)，该申请包括加热反应罐和蒸发反应罐，还包括动力混合段，所述加热反应罐出口与蒸发反应罐入口连通，所述动力混合段设有文丘里管和与所述文丘里管配套的动力泵，动力混合段的入口和出口分别连接所述蒸发反应罐出口和所述加热反应罐入口，由此物料的形成循环通道，所述文丘里管上设有吸入口，用于引入新浆料。该申请利用了文丘里管在吸入浆料同时进行料浆的混合，有效地提高了混合效果，同时将动力泵和加热动力相结合，有效地形成料浆的循环，使反应器的整体结构更为简单，操作更为简便，物料混合更加均匀，更有利于酯化反应；另外降低了搅拌成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种能降低生产运行成本及减少设备维护工作的PET酯化反应釜。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种PET酯化反应釜，包括釜体，其特征在于所述的釜体包括下端部的小腔体及上端部的大腔体，对应前述的小腔体和大腔体的下端部分别设置有下加热盘管和上加热盘管，并且，所述釜体外侧设有一循环管路，该循环管路位于上部的进料端口与前述的大腔体连通，位于下部的出料端口与前述的小腔体连通，该循环管路上还设置有浆料注入口及与浆料注入口间隔设置的酯化出料口。
PTA与EG为主要成分的混合浆料(温度约85℃)自反应釜底部进料注入阀注入反应釜的小腔体，经过下加热盘管对物料进行加热至约255℃，在加热过程中物料随着温度的升高，物料利用热流体学原理自下而上流动为酯化物提供循环动力，经过上加热盘管加热物料温度达到约265℃，经上加热盘管加热的物料到达反应釜的大腔体内，在较大蒸发面积条件下提高副产物水、乙醛等低沸点副产物的析出速率，有效除去物料在酯交换反应中产生的副产物水和乙醛等。同时一定反应程度物料通过釜体连接的循环管路回流至釜体底部汇同新进料混合进入釜内再次反应，并为新进物料提供上行热动能，再次通过下、上加热盘管加热进行反应至循环管路。通过这个物料循环和反应过程PTA/EG酯化率可达到95％±2，达到额定程度的物料通过循环管路上的出料管线进行出料进入下一阶段反应。
进一步，所述的下加热盘管内具有加热的热媒且设有控制热媒流量的第一调节阀，所述的小腔体内设有一与前述第一调节阀连锁的第一温度传感器；
所述的上加热盘管内具有加热的热媒且设有控制热媒流量的第二调节阀，所述的大腔体内设有一与前述第二调节阀连锁的第二温度传感器。
为进一步提高混合效果，所述的小腔体和大腔体内均设有给予浆料增加流动阻力的扰流板。作为优选，所述的扰流板呈圆锥状并纵向设置。
进一步，所述的釜体顶部设有用于水液分离的工艺塔，该工艺塔内设有一喷淋管及第三温度传感器，该喷淋管外接一工艺水管，该工艺水管上设有一第一压力变送器及与第一压力变送器和第三温度传感器均连锁的第三调节阀，该工艺塔顶部连接有一出气管，该出气管上设有第二压力变送器及与第二压力变送器连锁的第四调节阀。
进一步，该酯化反应釜还连接有乙二醇供应管路和乙二醇回流管路，乙二醇回流管路与所述工艺塔内的乙二醇收集盘相连通。
所述的乙二醇供应管路上设有双联泵并具有并联的第一支路和第二支路，前述的第一支路通到前述的工艺塔内并与乙二醇回流管路形成循环管路，前述的第二支路通到所述的大腔体内提供反应原料。
所述的乙二醇回流管路的出料口设有一第五调节阀，所述的工艺塔上设有一与所述双联泵和第五调节阀均连锁的液位计，所述的第二支路上设有流量计及与流量计连锁的第六调节阀。
所述的乙二醇收集盘内设有热媒加热盘管。为后续的精馏提供热动能。
作为优选，所述的浆料注入口靠近循环管路的下端口，小腔体的轴向长度大于大腔体的轴向长度。轴向较长的小腔体有利于增加物料的混合效果
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用小腔体和大腔体结合下、上加热盘管的设置，利用液态物体热流体学机理，分导物料流向，使物料混合均匀，近而达到反应程度的均衡性，达到了搅拌的目的；由于采用无搅拌器设计，采用外循环管线的设计来代替搅拌器，达到节能降耗的目的；减小了传统酯化反应釜的搅拌器设备及配套设施的资金投入，降低了生产运行成本，减少了生产过程中的设备维护工作和简化了生产控制。
附图说明
图1为实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的PET酯化反应釜包括釜体1、工艺塔14及循环管路2，釜体1包括下端部的小腔体11及上端部的大腔体12，小腔体11的内径小于大腔体12的内径，小腔体11的轴向长度大于大腔体12的轴向长度，小腔体11和大腔体12内均设有给予浆料增加流动阻力的扰流板13，扰流板13呈圆锥状并纵向设置。对应小腔体11和大腔体12的下端部分别设置有下加热盘管31和上加热盘管32。
循环管路2设于釜体1外侧，循环管路1位于上部的进料端口与大腔体12连通，位于下部的出料端口与小腔体11连通，该循环管路2上间隔设置有浆料注入口21、酯化出料口22及取样口23。其中，浆料注入口21靠近循环管路2的下端口。
下加热盘管31内具有加热的热媒且设有控制热媒流量的第一调节阀41，小腔体11内设有一与第一调节阀41连锁的第一温度传感器51；上加热盘管32内具有加热的热媒且设有控制热媒流量的第二调节阀42，大腔体12内设有一与第二调节阀42连锁的第二温度传感器52。
工艺塔14设于釜体1顶部并与釜体1相通，工艺塔14内设有一喷淋管1a、液位计71及第三温度传感器53，喷淋管1a外接工艺水管1b，工艺水管1b上设有第一压力变送器61及与第一压力变送器61和第三温度传感器53均连锁的第三调节阀43，工艺塔14顶部连接有一出气管1c，该出气管1c上设有第二压力变送器62及与第二压力变送器62连锁的第四调节阀44。
酯化反应釜还连接有乙二醇供应管路和乙二醇回流管路，乙二醇回流管路的出料口设有第五调节阀45，乙二醇回流管路与工艺塔14内的乙二醇收集盘15相连通，乙二醇收集盘15内设有热媒加热盘管33，为后续的精馏提供热动能。乙二醇供应管路上设有双联泵8并具有并联的第一支路和第二支路，第一支路通到工艺塔14内并与乙二醇回流管路形成循环管路，第二支路通到大腔体12内提供反应原料。第二支路上设有流量计63及与流量计63连锁的第六调节阀46。双联泵8和第五调节阀45均液位计71连锁。
其中，第一温度传感器51与第一调节阀41构成一个PID自动控制回路，第二温度传感器52与第二调节阀42构成一个PID自动控制回路，第一压力变送器61与第三温度传感器53及第三调节阀43构成一个PID自动控制回路，第二压力变送器62与第四调节阀44构成一个PID自动控制回路，双联泵8、第五调节阀45与液位计71构成一个PID自动控制回路，流量计63与第六调节阀46构成一个PID自动控制回路。工艺塔14利用乙二醇、水的沸点温差用来分离从物料中蒸发出的乙二醇中夹带的反应产生的副产物水，以便得到含水量较低的乙二醇。
PTA与EG为主要成分的混合浆料(温度约85℃)自反应釜底部进料注入阀注入反应釜的小腔体，经过下加热盘管对物料进行加热至约255℃，在加热过程中物料随着温度的升高，物料利用热流体学原理自下而上流动为酯化物提供循环动力，经过上加热盘管加热物料温度达到约265℃，经上加热盘管加热的物料到达反应釜的大腔体内，在较大蒸发面积条件下提高副产物水、乙醛等低沸点副产物的析出速率，有效除去物料在酯交换反应中产生的副产物水和乙醛等。同时一定反应程度物料通过釜体连接的循环管路回流至釜体底部汇同新进料混合进入釜内再次反应，并为新进物料提供上行热动能，再次通过下、上加热盘管加热进行反应至循环管路。通过这个物料循环和反应过程PTA/EG酯化率可达到95％±2，达到额定程度的物料通过循环管路上的出料管线进行出料进入下一阶段反应。
采用小腔体和大腔体结合下、上加热盘管的设置，利用液态物体热流体学机理，分导物料流向，使物料混合均匀，近而达到反应程度的均衡性，达到了搅拌的目的；由于采用无搅拌器设计，塔、釜及加热器相连结构使设备更紧凑；采用外循环管线的设计来代替搅拌器，达到节能降耗的目的；减小了传统酯化反应釜的搅拌器设备及配套设施的资金投入，降低了生产运行成本，减少了生产过程中的设备维护工作和简化了生产控制。
Claims (10)
1.一种PET酯化反应釜，包括釜体，其特征在于所述的釜体包括下端部的小腔体及上端部的大腔体，对应前述的小腔体和大腔体的下端部分别设置有下加热盘管和上加热盘管，并且，所述釜体外侧设有一循环管路，该循环管路位于上部的进料端口与前述的大腔体连通，位于下部的出料端口与前述的小腔体连通，该循环管路上还设置有浆料注入口及与浆料注入口间隔设置的酯化出料口。
2.根据权利要求1所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的下加热盘管内具有加热的热媒且设有控制热媒流量的第一调节阀，所述的小腔体内设有一与前述第一调节阀连锁的第一温度传感器；
所述的上加热盘管内具有加热的热媒且设有控制热媒流量的第二调节阀，所述的大腔体内设有一与前述第二调节阀连锁的第二温度传感器。
3.根据权利要求1或2所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的小腔体和大腔体内均设有给予浆料增加流动阻力的扰流板。
4.根据权利要求3所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的扰流板呈圆锥状并纵向设置。
5.根据权利要求1或2所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的釜体顶部设有用于水液分离的工艺塔，该工艺塔内设有一喷淋管及第三温度传感器，该喷淋管外接一工艺水管，该工艺水管上设有一第一压力变送器及与第一压力变送器和第三温度传感器均连锁的第三调节阀，该工艺塔顶部连接有一出气管，该出气管上设有第二压力变送器及与第二压力变送器连锁的第四调节阀。
6.根据权利要求5所述的PET酯化反应釜，其特征在于该酯化反应釜还连接有乙二醇供应管路和乙二醇回流管路，乙二醇回流管路与所述工艺塔内的乙二醇收集盘相连通。
7.根据权利要求6所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的乙二醇供应管路上设有双联泵并具有并联的第一支路和第二支路，前述的第一支路通到前述的工艺塔内并与乙二醇回流管路形成循环管路，前述的第二支路通到所述的大腔体内提供反应原料。
8.根据权利要求7所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的乙二醇回流管路的出料口设有一第五调节阀，所述的工艺塔上设有一与所述双联泵和第五调节阀均连锁的液位计，所述的第二支路上设有流量计及与流量计连锁的第六调节阀。
9.根据权利要求6所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的乙二醇收集盘内设有热媒加热盘管。
10.根据权利要求1所述的PET酯化反应釜，其特征在于所述的浆料注入口靠近循环管路的下端口，并且，所述小腔体的轴向长度大于大腔体的轴向长度，
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