CN105080463A - 用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器，包括釜体，所述釜体的上部/顶部设有气相物料出口，所述釜体的下部/底部设有液相物料出口，其特征在于所述釜体的上部/顶部还设有物料进口管道，所述物料进口管道在所述釜体内的开口的下方水平设有物料分布器，所述物料分布器下方水平设有一层或多层导流板。本发明工作时物料通过物料进口管道进入釜体内，通过物料分布器对物料进行匀布，使物料均匀分配至导流板上，物料由导流孔逐层向下流入釜体底部，在此过程中物料进行反应并蒸发，物料逐渐变的浓稠，过程中可根据实际需要通过夹套对釜体进行加热，改善反应器内的传热，加快物料的反应，更加快速的获得目标粘度的缩聚物。

Description

用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器

技术领域

本发明涉及一种用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器。

背景技术

现有的聚酯生产中，根据主流程不同，缩聚反应器一般设置1-3个。缩聚反应器多采用圆盘式、框架式、鼠笼式搅拌器，需采用外加电机来驱动，造成反应器结构复杂、能耗高。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器，该反应器不需电机驱动，从而使聚酯生产过程简洁化，降低能耗，减少生产成本，适用于聚酯生产，尤其适用于粘弹性聚合物生产。

本发明的技术方案是：

一种用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器，包括釜体，所述釜体的上部/顶部设有气相物料出口，所述釜体的下部/底部设有液相物料出口，其特征在于所述釜体的上部/顶部还设有物料进口管道，所述物料进口管道在所述釜体内的开口的下方水平设有物料分布器，所述物料分布器与所述物料进口管道在所述釜体内的开口相连接，所述物料分布器的下方水平设有导流板，所述导流板按一层或多层布置，每层上所述导流板的数量为多个且所述多个导流板之间设有用于物料穿过的空隙。

所述导流板优选设置多层，且每层导流板的设置范围覆盖所述缩聚反应器的整个截面。

每层导流板均可以焊接或可拆卸固定连接在所述釜体的内表面上，所述釜体的内表面与邻近的所述导流板之间设有或不设有空隙，每一层上所述空隙的空隙率（即所述空隙在水平面上所占的面积占釜体内横截面积的比例）优选为20-80%。

同层上的所述导流板优选按行列分布或者按多圈同心圆周分布。

同层导流板优选采用圆锥形导流板和屋脊形导流板中的一种或两种结构型式。

当全部的导流板都采用单一结构型式的导流板时，一层上的所述空隙与相邻层上的所述空隙在竖直方向上错开布置。

所述导流板上设置导流沟槽。

所述导流沟槽的宽度优选范围是10mm-100mm。

相邻两层所述导流板的间距与所述釜体的内径的比值优选为0.01-0.5。

对于前述任意一种所述缩聚反应器，所述釜体的外表面外侧还可以设有夹套，同时所述釜体上设有与所述夹套的内腔相通的加热介质的进口和出口。

所述夹套优选为双层夹套。

对于前述任意一种所述缩聚反应器，所述釜体优选为立式釜体。

对于前述任意一种所述缩聚反应器，所述物料分布器与所述物料进口相连接处位于所述釜体的中心线上。

本发明的有益效果为：

本发明操作简单、使用方便，相比传统的聚酯生产省去了电机的驱动，物料自导流板逐层向下流动，压降低，脱挥性好，更易于获得目标粘度的缩聚物，本发明适用于聚酯生产，尤其适用于粘弹性聚合物的生产，可生产出高品质聚酯，且粘度达到要求，性能稳定，加工适应性强，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的屋脊式单层（奇数层）导流板排布的结构示意图；

图3是本发明的屋脊式单层（偶数层）导流板排布的结构示意图；

图4是本发明的圆锥式单层（奇数层）导流板排布的结构示意图；

图5是本发明的圆锥式单层（偶数层）导流板排布的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明涉及一种用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器，图1至图5所示为其一个实施例，包括釜体1、夹套4、物料进口管道5、液相物料出口6和气相物料出口7。所述夹套位于所述釜体1的外表面外侧，所述夹套优选为双层夹套，所述釜体上设有与所述夹套的内腔相通的加热介质的进口和出口（图中未示出），通过所述加热介质的进、出口可以向夹套的内腔内通入加热介质，提高所述釜体内的温度，可以改善反应器内的传热。所述物料进口管道的进口位于所述釜体1的上部/顶部（“/”意为“或者”，下同），所述液相物料出口位于所述釜体1的下部/底部，所述气相物料出口位于所述釜体1的上部/顶部/侧上部/侧顶部，所述釜体内设有物料分布器2，所述物料分布器2位于所述物料进口管道在釜体内的开口的下方，所述物料分布器的进口与所述物料进口管道在所述釜体内的开口相连接，且连接处优选位于所述釜体的中心线上。

所述物料分布器2下方水平设有导流板3，所述导流板多层布置，每层上所述导流板的数量为多个且相互间隔设置。各个所述导流板与所述釜体的内表面相连接，或者，部分导流板与所述釜体的内壁连接，其余导流板则连接在上述部分导流板（例如其中的与所示其余导流板同层或邻层的导流板）上。既可以直接连接，也可以通过支撑件（如支腿、支杆等）连接。连接方式可以是焊接，也可以是可拆卸的固定连接。

通过在缩聚反应器中设置导流板，将物料分成众多的小股流束（包括小股流束连成的片状或网状的流束），使其在被引导状态下自由流动，相当于比表面积显著扩大，由于多层导流的持续引导，小股流束在流动中不断通过分离、合并形成新的小股流束，全部物料都可以在转换过程中与导流板形成有效的碰撞和冲击，同时改变流束的流动路径，流体的停留时间显著延长，小股流束的界面不断地得到更新，从而给反应产生的小分子的快速脱离提供了非常有利的条件，明显加快了缩聚反应的进程，同时由于采用锥形和/或屋脊形的导流板设计，不仅有利于减小阻力，并实现介质流沿导流板在相关各方向上的均匀分布，而且还利用物料的粘附性和粘滞性所形成的速度梯度，促进介质流的表面更新，源自相邻导流板的具有一定倾斜的介质流在导流板间隙处形成相互碰撞和冲击，进一步强化了混合、传质和传热效应，而小股流束自由下落过程中相互间的碰撞和混合同样也起到了良好的传质和传热作用，对于聚酯缩聚反应或类似特性的物料，采用这种导流设计，在无需外加电机驱动的情况下，依然能获得较好的缩聚反应效果，并且由于流束表面的存在且可以设置很大的比表面积，其脱除小分子的效果明显，有助于保证反应的顺利进行且提高产品质量。

同层上的所述导流板之间以及所述釜体的内表面与邻近的所述导流板之间存在空隙8（用作层间导流通道），空隙率优选为20-80%。经验证，将空隙率限制在这个范围不仅能比较顺畅地将反应中产生的气相及时导出，同时还能避免因气相流速过快而阻碍液相逐层向下流动的不利影响。所述空隙率可以根据流体的性质在上述范围内调整。针对同一种流体，也可以将不同层导流板的空隙率设置成不同值，例如靠上的层采用较大空隙率、靠下的层采用较小空隙率，以配合流体向下流动过程中粘度逐渐增大、而脱除蒸汽量逐渐减小的特点，可有效减少堵塞以及获得对应于期望的反应速度的适宜的流速。

同层所述导流板可以为圆锥形导流板或屋脊形导流板或其他结构型式导流板中的一种或多种相组合。单层所述导流板可以按行按列分布（参见图2、3）或者按多圈同心圆周分布（参见图4、5）。当同一层导流板全部采用某一种结构型式的导流板时，相邻层优选采用不同结构型式的导流板。即奇偶层采用不同结构型式的导流板。当全部的导流板都采用单一结构型式的导流板时，一层上的所述空隙应与相邻层上的所述空隙在竖直方向上错开布置。例如，当全部导流板都采用屋脊形导流板时，相邻层可分别采用图2、3所示的排布方式，当全部导流板都采用圆锥形导流板时，相邻层可分别采用图4、5所示的排布方式，以避免从上一层导流板下落的物料不经过相邻的下一层导流板导流就直接掉落。

所述导流板上还可以设置导流沟槽9。所述导流沟槽从导流板的中间向周边辐射，可以沿直线或曲线轨迹延伸。导流沟槽有助于流体聚拢形成小股流束，使得流体流动不因加工和安装精度等导致不均衡。所述导流沟槽的宽度范围优选为10mm～100mm。

相邻层导流板之间的间距与所述釜体的内径的比值优选为0.01-0.5。经验证，采用这一范围能够在导流板不过多占用釜体内空间的情况下，获得较优的流体流过路径的长度，特别是能够形成良好混合、传质和传热效应的路径长度，获得了适宜的停留时间。

工作时物料通过所述物料进口管道进入所述釜体1内，通过所述物料分布器2对物料进行均布，物料从物料分布器向下流动，均匀分配到第一层导流板上，物料主要经第一层导流板分布（例如经所述导流沟槽9流下）后继续流到第二层导流板，依此类推，逐层向下流动。在此过程中物料进行反应并蒸发出小分子，使物料逐渐变的浓稠，由于停留时间的差异，物料在不同层导流板上停留时间自上而下逐渐增加，其熔体特性粘数逐渐提高，相对应的反应速率也逐渐加快，气相物料经所述空隙最终由所述气相物料出口流出所述釜体，液相物料由所述液相物料出口流出所述釜体。在此过程中，可根据实际需要通过所述夹套对所述釜体进行加热，以提高所述釜体1内的温度，加快物料的反应，更加快速的获得目标粘度的缩聚物。

本发明所述反应器内的工作压力范围可以为0～150kPa，操作温度范围可以为100～300℃，反应停留时间可以为20～200min。

本发明中所述釜体优选为立式釜体。

本发明操作简单、使用方便，相比于传统的聚酯生产省去了电机的驱动，物料自导流板逐层向下流动，压降低，脱挥性好，更易于获得目标粘度的缩聚物，本发明适用于聚酯生产，尤其适用于粘弹性聚合物的生产，具有广阔的应用前景。

本发明不局限于上述具体实施方式，只要是聚酯生产中的缩聚反应器，不论其釜体形状是否为立式、导流板是否为屋脊式或圆锥式、相邻两层导流板排列方式是否交错间隔，只要采用了类似导流板的结构并达到相似的效果，均落在本发明的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种用于聚酯生产的连续或间歇生产装置中的缩聚反应器，包括釜体，所述釜体的上部/顶部设有气相物料出口，所述釜体的下部/底部设有液相物料出口，其特征在于所述釜体的上部/顶部还设有物料进口管道，所述物料进口管道在所述釜体内的开口的下方水平设有物料分布器，所述物料分布器与所述物料进口管道在所述釜体内的开口相连接，所述物料分布器的下方水平设有导流板，所述导流板按一层或多层布置，每层上所述导流板的数量为多个且所述多个导流板之间设有用于物料穿过的空隙。

2.如权利要求1所述的缩聚反应器，其特征在于所述釜体的内表面与邻近的所述导流板之间设有空隙，每一层上所述空隙的空隙率为20-80%。

3.如权利要求2所述的缩聚反应器，其特征在于同层上的所述导流板按行列分布或者按多圈同心圆周分布。

4.如权利要求2所述的缩聚反应器，其特征在于所述导流板采用圆锥形导流板和屋脊形导流板中的一种或两种。

5.如权利要求4所述的缩聚反应器，其特征在于当全部的导流板都采用单一结构型式的导流板时，一层上的所述空隙与相邻层上的所述空隙在竖直方向上错开布置。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的缩聚反应器，其特征在于所述导流板上设有导流沟槽，所述导流沟槽的宽度范围是10mm-100mm。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的缩聚反应器，其特征在于相邻层导流板的间距与所述釜体的内径的比值为0.01-0.5。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的缩聚反应器，其特征在于所述釜体为立式釜体。

9.如权利要求8所述的缩聚反应器，其特征在于所述釜体的外表面外侧设有夹套，所述釜体上设有与所述夹套的内腔相通的加热介质的进口和出口。