CN102527316A - 一种伞式降膜缩聚反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种伞式降膜缩聚反应器，该反应器包括外塔和嵌套于外塔内的塔芯，所述的外塔包括塔顶和塔体，塔顶设置在塔体上方，并通过法兰与塔体连接，所述的塔体垂直设置，所述的塔芯包括多层伞型锥板组件和塔芯外框，多层伞型锥板组件固定于塔芯外框上，多层伞型锥板组件上下串联。与现有技术相比，本发明利用物料自身重力作用在降膜元件上形成很大的反应界面，有利小分子脱挥，以加快反应速度，无动力损耗，反应能耗低，装置安全可靠性高，无反应死区。
Description
技术领域
本发明涉及一种多层伞型降膜反应器，特别涉及一种高比界面的降膜缩聚塔及其应用。
背景技术
现有缩聚反应主要设备类型有带不同搅拌器的立式反应釜、卧式反应釜(口垂直搅拌器、水平搅拌器、离心膜蒸发器等)以及不带搅拌的垂直下落型立式反应器(一种新型的多层落条式缩聚反应器及其应用，CN101524632A；一种缩聚反应塔，CN2741645Y；一种栅板式聚酯缩聚塔，CN1199651A)。由于缩聚过程，物系粘度变化跨度大，在如此宽的粘度范围内还能使混合和传热均保持高效的搅拌器则很少。目前工业应用反应器形式优化以及所开发的新型聚合器都是与改进流体流动的情况、提高传质传热性能和满足柔性化生产要求分不开的。
现有技术中，在工业上成功应用的缩聚反应器主要有两种基本类型：即圆盘式和笼式，两类均为卧式搅拌反应釜。釜内受熔体网架桥限制，圆盘或网片必须保持较大距离，致使单位体积熔体拥有的表面积不足；现行卧式釜都是依靠下部沉浸于熔体层内的盘或网旋转时将熔体带起成膜，需要利用桨叶进行搅拌和推进，能耗较大，另外转轴需伸出双层壳体外，其轴密封相对困难，可靠性差。由于搅拌器自重加之附着于盘或网上熔体质量，搅拌器产生相当挠度，盘或网外缘离釜内壁距离必须足够以避免机械事故，但该距离又导致釜底出现死区。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用物料自身重力作用在降膜元件上形成很大的反应界面，有利小分子脱挥，以加快反应速度，无动力损耗，反应能耗低，装置安全可靠性高，无反应死区的伞式降膜缩聚反应器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种伞式降膜缩聚反应器，该反应器包括外塔和嵌套于外塔内的塔芯，所述的外塔包括塔顶和塔体，塔顶设置在塔体上方，并通过法兰与塔体连接，所述的塔体垂直设置，其特征在于，所述的塔芯包括多层伞型锥板组件和塔芯外框，多层伞型锥板组件固定于塔芯外框上，多层伞型锥板组件上下串联。
所述的多层伞型锥板组件包括2-100层，第一层伞型锥板组件上方设有均布器，该均布器连接设置在塔体上方的物料入口，各层伞型锥板组件之间的距离从100-350mm由上至下依次渐增。
所述的各层伞型锥板组件包括多个降膜元件和水平支架，所述的多个降膜元件均匀排列于水平支架上；上下相邻层伞型锥板组件上的降膜元件轴向相互交错。
所述的多个降膜元件包括2-50个，各降膜元件间的间隙为漏料通道，漏料通道为5-30mm，各降膜元件由伞型锥板和伞型锥板下平行垂直设置的多根导流丝组成。
所述的伞型锥板的锥底直径为50-150mm，由塔顶至塔底方向，伞型锥板的锥度为3.5∶1～1∶2逐渐减小；所述的多根导流丝包括2-10根，各导流丝长度为50-500mm，导流丝间的间距为10-25mm。
所述的伞型锥板上开设有长形缝。
所述的伞型锥板的边缘设置有使其固定在水平支架上的对称卡槽。
所述的水平支架为由钢丝组成的网面，水平支架固定于塔芯外框上。
所述的水平支架为圆形或方形，所述的塔芯外框为方形或圆形。
与现有技术相比，本发明装置通过设置多层带导流丝伞型锥板，相邻两层的伞型锥板相互交错，可以保证良好的径向混合效果，同时使板上持液流体通过各伞型锥板边缘后沿导流丝进行成膜，进行降膜运动，过程类似于平推流，使反应器的内部无返混；且流体从边缘流出后均可以形成沿丝面降膜，不存在卧式反应器中存在的条件恶化时成膜性差的问题；再者，高粘流体在重力作用下降膜，速度较快，同时多层导流丝的设置可防止落条过早收缩，相互交叉可以强化流体再分配，以上两因素可使流体产生巨大的比表面积并获得理想的表面更新；最后，多层组件串联，耦合可调的层间距，不仅可以使流体在反应器内的停留时间均一，而且可控。该反应器结构简单，与传统的卧式终缩聚反应器如圆盘式和笼式反应器相比，立式的多层伞型降膜式脱挥反应器具有内部流动阻力小无死区、无返混、成膜性好、表面更新速率快；通量大、停留时间均一可控；抗干扰强，满足柔性化生产需求；无需外动力，节省能耗等一系列优点。
所述的组件外框可以是方或圆形，这两种结构加工方便，空间利用合理。
物料在向下流动过程中粘度逐渐增大，可以使上层组件的漏料通道面积小于下层组件上的通到面积，伞型元件的锥度、尺寸随粘度要求而增加，可以加大降膜速度避免物料堆积于组件上。
为了使组件固定良好，可以将每一层组件与塔芯外框固定连接在一起，在将整个塔芯悬挂于釜体内。
附图说明
图1为本发明的伞型降膜反应器的主视图；
图2为水平支架俯视图；
图3为图1中A-A向相邻两层断面图；
图4为伞型降膜元件侧视图。
其中，1-蒸汽抽出口，2-物料入口，3-第一热媒进口，4-连接件，5-伞型锥板，6-导流丝，7-水平支架，8-塔芯外框，9-夹套，10-第二热媒进口，11-均布器，12-出料口，13-第二热媒出口，14-塔顶法兰，15-第一热媒出口，16-卡槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-4所示，伞式降膜缩聚反应器，该反应器主要由外塔和嵌套于外塔内的塔芯两大部分组成。外塔由塔顶与塔体两部分通过连接件4和法兰14连接组成，塔顶与塔体分别设加热夹套9，且塔顶设有第一热媒进口3和第一热媒出口15，塔体设有第二热媒进口10和第二热媒出口13。外塔的顶部有蒸汽抽出口1，底部设有出料口12。物料入口2设置于塔顶下部并伸入塔内，物料进口段设置均布器11，有利将初始物料均匀分布在降膜元件上，塔芯包括多层伞型锥板组件和塔芯外框8，根据待反应物料的需要，塔体内可设置2-100层伞型锥板组件，多层伞型锥板组件固定于塔芯外框8上，多层伞型锥板组件上下串联，各层伞型锥板组件包括多个降膜元件和水平支架7，所述的多个降膜元件均匀排列并通过降膜元件的边缘卡槽16放置于圆形水平支架7上，再利用水平支架7固定于方形塔芯外框8之间，以调控高粘流体在伞型组件上的液位。上下相邻层伞型锥板组件上的降膜元件轴向相互交错，以避免流体通道短路，实现降膜后形成一定的径向混合，当夹带严重时塔顶部可以设置捕沫器。水平支架7也可为方向，当其为方形时，上下层水平支架上的降膜元件也需要轴向相互交错，以避免流体通道短路。
所述的多个降膜元件根据需要可设置2-50个，各降膜元件间的间隙为漏料通道，漏料通道为5-30mm，各降膜元件由伞型锥板5和伞型锥板5下平行垂直焊接一定数目不锈钢质导流丝6组成。所述的伞型锥板5的锥底直径为50-150mm，由塔顶至塔底方向，伞型锥板的锥度为3.5∶1～1∶2逐渐减小；所述的多根导流丝根据需要可设置2-10根，各导流丝长度为50-500mm，导流丝间的间距为10-25mm。
第一层伞型锥板组件上方为均布器11，该均布器11连接设置在塔体上方的物料入口2，各层伞型锥板组件之间的距离从100-350mm由上至下依次渐增，并且可通过垂直移动水平支架7调节。
首先用真空泵将塔内真空度调节至符合工艺要求，将夹套内热媒的温度调节至工艺设定值，然后将聚合物熔体通入反应器。
进入塔内的熔体，经均布器均布后首先留在伞型锥板顶部，同时通过伞型锥板的倾斜面流下，然后在伞型锥板边缘流出沿导流丝成膜。由第一层各降膜元件落下的物料在第二层降膜元件上相互交叉，同时再次成膜，以此类推……这样塔内每块降膜元件上都是既有熔体堆积又有熔体产生降膜。熔体通过开孔在重力的作用下沿导流丝稳定成膜，并在降膜过程中膜面不断更新表面，真空环境下小分子挥发分从汽液界面不断脱出，通过塔芯和外塔之间的间隙汇向塔顶，然后被抽出反应器。物料每经过一层组件，都有一定量的挥发分被脱除，因此粘度、分子量等物性不断增加，直至通过最后一层组件的熔体符合预定的物性要求则从塔底流出。过程中，沿塔的轴线方向，挥发分含量逐渐减少，粘度、分子量等物性相应变化，可通过改变各层水平支架之间的间距率等参数来实现各层的脱挥要求。此外，若有特别需要，可通过各层上设置的漏料间隙，强制调节各层组件上熔体成膜厚度以及流速，控制过程停留时间。
Claims (9)
1.一种伞式降膜缩聚反应器，该反应器包括外塔和嵌套于外塔内的塔芯，所述的外塔包括塔顶和塔体，塔顶设置在塔体上方，并通过法兰与塔体连接，所述的塔体垂直设置，其特征在于，所述的塔芯包括多层伞型锥板组件和塔芯外框，多层伞型锥板组件固定于塔芯外框上，多层伞型锥板组件上下串联。
2.根据权利要求1所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的多层伞型锥板组件包括2-100层，第一层伞型锥板组件上方设有均布器，该均布器连接设置在塔体上方的物料入口，各层伞型锥板组件之间的距离从100-350mm由上至下依次渐增。
3.根据权利要求2所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的各层伞型锥板组件包括多个降膜元件和水平支架，所述的多个降膜元件均匀排列于水平支架上；上下相邻层伞型锥板组件上的降膜元件轴向相互交错。
4.根据权利要求3所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的多个降膜元件包括2-50个，各降膜元件间的间隙为漏料通道，漏料通道为5-30mm，各降膜元件由伞型锥板和伞型锥板下平行垂直设置的多根导流丝组成。
5.根据权利要求4所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的伞型锥板的锥底直径为50-150mm，由塔顶至塔底方向，伞型锥板的锥度为3.5∶1～1∶2逐渐减小；所述的多根导流丝包括2-10根，各导流丝长度为50-500mm，导流丝间的间距为10-25mm。
6.根据权利要求4所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的伞型锥板上开设有长形缝。
7.根据权利要求4所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的伞型锥板的边缘设置有使其固定在水平支架上的对称卡槽。
8.根据权利要求3所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的水平支架为由钢丝组成的网面，水平支架固定于塔芯外框上。
9.根据权利要求8所述的一种伞式降膜缩聚反应器，其特征在于，所述的水平支架为圆形或方形，所述的塔芯外框为方形或圆形。
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