CN105536663B - 一种立式无搅拌聚合反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式无搅拌聚合反应器，筒体内腔的上部设有布液盘，布液盘上设有布液孔，布液孔中设有降膜管，降膜管的内腔插接有热媒加热管，筒体的上部外壁设有进料口和抽真空口，筒体的底部设有出料螺旋和出料口，筒体的外周设有筒体夹套，进料口位于布液盘的下方，筒体的内壁与进料口相应的部位设有环状的布液槽，布液槽的下端与筒体内壁之间留有均匀的环状缝隙；筒体的下部内壁设有环状的集液槽，集液槽的上端开口且下端封闭；筒体的外壁上设有与集液槽的底部相通的中间熔体出口，中间熔体出口与输送泵的入口连接，输送泵的出口与中间熔体进口连接，中间熔体进口位于筒体外壁上且位于布液盘的上方。该反应器生产效率高，能耗低。

Description

一种立式无搅拌聚合反应器

技术领域

本发明涉及一种立式无搅拌聚合反应器，属于PET、PBT等聚酯生产制造设备技术领域。

背景技术

传统的立式无搅拌聚合反应器包括立式设置且两端封闭的筒体，筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的布液盘，布液盘上设有布液孔，布液孔中设有两端封闭的降膜管且两者之间的间隙均匀，降膜管竖直向下延伸且上端伸出筒体的顶部外，降膜管的内腔插接有热媒加热管，筒体的上部外壁设有进料口和抽真空口，筒体的下端设有锥形头，锥形头的下端设有出料螺旋，出料螺旋的下端设有出料口，筒体的外周设有筒体夹套，锥形头的外周设有锥形头夹套。

PET或PBT熔体进入筒体内腔后，落在布液盘上，从布液盘上的布液孔与降膜管之间的缝隙向下流出，在降膜管的外壁形成挂壁降膜，在降膜管内热媒介质的加热下，熔体完成聚合后，落在筒体底部，再从筒体底部的出料口流出。反应过程中，抽真空系统通过抽真空口使筒体内保持真空状态。

PET或PBT熔体进入筒体内腔后，受加热的面积比较小，而且只进行一次聚合反应，反应速度慢，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种立式无搅拌聚合反应器，生产效率高。

为解决以上技术问题，本发明的一种立式无搅拌聚合反应器，包括立式设置且两端封闭的筒体，筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的布液盘，所述布液盘上设有布液孔，所述布液孔中设有降膜管且两者共轴线，所述降膜管竖直向下延伸，所述降膜管的内腔插接有热媒加热管，所述筒体的上部外壁设有进料口和抽真空口，所述筒体的下端设有锥形头，所述锥形头的下端设有出料螺旋，所述出料螺旋的下端设有出料口，所述筒体的外周设有筒体夹套，所述锥形头的外周设有锥形头夹套，所述进料口位于所述布液盘的下方，所述筒体的内壁与所述进料口相应的部位设有环状的布液槽，所述布液槽的下端与筒体内壁之间留有均匀的环状缝隙；所述筒体的下部内壁设有环状的集液槽，所述集液槽的上端开口且下端封闭；所述筒体的外壁上设有与所述集液槽的底部相通的中间熔体出口，所述中间熔体出口与输送泵的入口连接，所述输送泵的出口与中间熔体进口连接，所述中间熔体进口位于筒体外壁上且位于所述布液盘的上方。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：熔体从进料口进入布液槽，随布液槽在筒体内壁的圆周上均匀分布，然后从布液槽下端的环状缝隙流出，在筒体内壁上形成均匀的降膜，在流动过程中，在夹套中热媒的加热下，熔体升温得以预聚合成为预聚合中间熔体，然后流入筒体内壁下部的集液槽中，然后从中间熔体出口流出，再由输送泵送入筒体上部的中间熔体进口， 从中间熔体进口进入筒体内腔后，落在布液盘上，从布液盘上的布液孔与降膜管之间的缝隙向下流出，在降膜管的外壁再次形成挂壁降膜，在降膜管内热媒介质的加热下，预聚合中间熔体进一步聚合完成，从筒体底部的出料口流出。该聚合反应器采用无搅拌结构，电耗及故障率低；在筒体内腔采用环状布液槽布液，形成的降膜均匀，且在筒体内腔进行了两次聚合，提高了反应效率；在反应及出料过程中，通过抽真空口抽气，筒体内腔始终保持在真空状态，不会造成熔体降解，产品品质稳定。

作为本发明的优选方案，所述布液孔为上大下小的漏斗形。布液孔的上端口较大，便于足够的物料流入布液孔中，布液孔的小端与降膜管的间隙控制降膜的厚度。

作为本发明的优选方案，所述中间熔体出口和所述中间熔体进口在筒体的圆周上均匀设置有一组、两组或三组以上。中间熔体出口和中间熔体进口的组数越多，越利于熔体在布液盘上均匀分配。

作为本发明的优选方案，所述布液盘上设有多个布液孔，各所述布液孔的中心分别设有所述降膜管。设置的降膜管越多，降膜加热的面积越大，产量越高。

作为本发明的优选方案，所述抽真空口位于所述布液盘的下方。

作为本发明的优选方案，所述筒体夹套的底部设有筒体夹套热媒进口，所述筒体夹套的顶部设有筒体夹套热媒出口。热媒从筒体夹套热媒进口进入筒体夹套内，然后从筒体夹套热媒出口流出。

作为本发明的优选方案，所述锥形头夹套的底部设有锥形头夹套热媒进口，所述锥形头夹套的上部设有锥形头夹套热媒出口。热媒从锥形头夹套热媒进口进入锥形头夹套内，然后从锥形头夹套热媒出口流出。

作为本发明的优选方案，所述布液盘的上方设有降膜管隔板，所述降膜管隔板的上方设有热媒加热管隔板，所述降膜管隔板和所述热媒加热管隔板分别将筒体横向隔断，所述热媒加热管隔板的上方设有筒体上封头；所述降膜管的上端口连接在所述降膜管隔板的管孔上，所述热媒加热管的上端口连接在所述热媒加热管隔板的管孔上；所述筒体上封头上连接有降膜管热媒进口，所述降膜管隔板与热媒加热管隔板之间的筒体壁上连接有降膜管热媒出口。热媒介质例如导热油从降膜管热媒进口进入筒体上封头与热媒加热管隔板之间的进油腔，然后沿热媒加热管直接下到热媒加热管底部，流出热媒加热管后向上进入降膜管与热媒加热管之间的环状空腔，沿该环状空腔上行，从降膜管的上端口进入降膜管隔板与热媒加热管隔板之间的出油腔，最后从降膜管热媒出口流出。物料刚进入布液孔时温度较低，形成降膜后沿降膜管向下流动，不断受到降膜管内热媒的加热，温度逐渐升高，到达降膜管底部时物料的温度达到最高。温度最高的热媒首先下到降膜管底部，因为热媒加热管的外周为返程的热媒，温度较高，沿热媒加热管下行的热媒热量损失很小；返程上行的热媒由于不断对物料降膜进行放热，温度逐渐下降。因此降膜管外物料的温度自上而下逐渐递增，降膜管内的热媒温度自下而上逐渐递减，温度最低的物料与温度较低的热媒进行换热，温度最高的物料与温度最高的热媒进行换热，换热双方始终保持较大的温差，换热效率高。

作为本发明进一步的优选方案，所述筒体内壁设有螺旋向下延伸的筒壁物料分配环，所述筒壁物料分配环的上端位于所述布液槽的出口下方，所述筒壁物料分配环的下端位于所述集液槽的上端口上方，所述筒壁物料分配环为半圆形截面且平面连接在所述筒体内壁上。熔体从布液槽下端的环状缝隙流出，沿筒体内壁向下流动形成降膜后，需要越过多道半圆形截面的筒壁物料分配环，在越过筒壁物料分配环时受到阻滞，使筒体内壁整个圆周方向及高度方向的降膜厚度更加均匀；半圆形截面表面光滑使得熔体流动非常均匀平缓，又不存在物料死角，避免物料停滞导致过热。

作为本发明进一步的优选方案，所述布液孔以下的降膜管外壁均匀设有至少一道降膜管物料分配环，所述降膜管物料分配环的截面呈两头小中间大的鼓形。中间熔体从布液盘上的布液孔与降膜管之间的缝隙向下流出，在降膜管的外壁再次形成挂壁降膜后，在向下流动过程中需要越过多道鼓形的降膜管物料分配环，在越过降膜管物料分配环时受到阻滞，使降膜管外壁整个圆周方向及高度方向的降膜厚度更加均匀；降膜管物料分配环的表面光滑弧形过渡使得熔体流动非常均匀平缓，又不存在物料死角，避免物料停滞导致过热。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明立式无搅拌聚合反应器的结构示意图。

图2为图1中A部位的放大图。

图中：1.筒体；1a.进料口；1b.抽真空口；1c.中间熔体进口；1d.中间熔体出口；1e.热媒加热管隔板；1f.降膜管隔板； 2.布液盘；2a.布液孔；3.降膜管；3a.降膜管物料分配环；4.布液槽；5.集液槽；6.输送泵；7.筒体夹套；7a.筒体夹套热媒进口；7b.筒体夹套热媒出口；8a.降膜管热媒进口；8b.降膜管热媒出口；9a.锥形头夹套热媒进口；9b.锥形头夹套热媒出口；10.出料螺旋；10a.出料口；11.热媒加热管；12.筒壁物料分配环；13.集液槽液位计接口；14.锥形头液位计接口。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的立式无搅拌聚合反应器包括立式设置且两端封闭的筒体1，筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的布液盘2，布液盘2上设有布液孔2a，布液孔2a中设有降膜管3且两者共轴线。布液孔2a为上大下小的漏斗形，便于足够的物料流入布液孔2a中，布液孔2a的小端与降膜管3的间隙控制降膜的厚度。降膜管3竖直向下延伸，降膜管3的内腔插接有热媒加热管11，筒体1的上部外壁设有进料口1a和抽真空口1b，筒体1的下端设有锥形头，锥形头的下端设有出料螺旋10，出料螺旋10的下端设有出料口10a。

筒体1的外周设有筒体夹套7，筒体夹套7的底部设有筒体夹套热媒进口7a，筒体夹套7的顶部设有筒体夹套热媒出口7b。热媒从筒体夹套热媒进口7a进入筒体夹套7内，然后从筒体夹套热媒出口7b流出。

锥形头的外周设有锥形头夹套，锥形头夹套的底部设有锥形头夹套热媒进口9a，锥形头夹套的上部设有锥形头夹套热媒出口9b。热媒从锥形头夹套热媒进口9a进入锥形头夹套内，然后从锥形头夹套热媒出口9b流出。

进料口1a位于布液盘2的下方，筒体1的内壁与进料口1a相应的部位设有环状的布液槽4，布液槽4的下端与筒体内壁之间留有均匀的环状缝隙；筒体1的下部内壁设有环状的集液槽5，集液槽5的上端开口且下端封闭；筒体1的外壁上设有与集液槽5的底部相通的中间熔体出口1d，中间熔体出口1d与输送泵6的入口连接，输送泵6的出口与中间熔体进口1c连接，中间熔体进口1c位于筒体外壁上且位于布液盘2的上方。

中间熔体出口1d和中间熔体进口1c在筒体1的圆周上可以均匀设置有一组、两组或三组以上。

布液盘2上可以设有多个布液孔2a，各布液孔2a的中心分别设有降膜管3。降膜管3至少设置一组，且每组均设有热媒加热管11。

布液盘2的上方设有降膜管隔板1f，降膜管隔板1f的上方设有热媒加热管隔板1e，热媒加热管隔板1e和降膜管隔板1f分别将筒体横向隔断，热媒加热管隔板1e的上方设有筒体上封头；降膜管3的上端口连接在降膜管隔板1f的管孔上，热媒加热管11的上端口连接在热媒加热管隔板1e的管孔上；筒体上封头上连接有降膜管热媒进口8a，降膜管隔板1f与热媒加热管隔板1e之间的筒体壁上连接有降膜管热媒出口8b。

抽真空口1b位于布液盘2的下方，在反应及出料过程中，通过抽真空口1b抽气，筒体内腔始终保持在真空状态。

筒体上与集液槽5的下端对应的部位设有集液槽液位计接口13，锥形头的下端设有锥形头液位计接口14，以便控制聚合反应器内部物料的液位。

熔体从进料口1a进入布液槽4，随布液槽4在筒体内壁的圆周上均匀分布，然后从布液槽4下端的环状缝隙流出，在筒体内壁上形成均匀的降膜，在流动过程中，在筒体夹套中热媒的加热下，熔体升温得以预聚合成为预聚合中间熔体，然后流入筒体内壁下部的集液槽5中，然后从中间熔体出口1d流出，再由输送泵6送入筒体上部的中间熔体进口1c， 从中间熔体进口1c进入筒体内腔后，落在布液盘2上，从布液盘2上的布液孔2a与降膜管3之间的缝隙向下流出，在降膜管3的外壁再次形成挂壁降膜，在降膜管3内热媒介质的再次加热下，预聚合中间熔体进一步聚合完成，从筒体底部的锥形头进入出料螺旋10，再从出料螺旋10下端的出料口10a排出。

热媒介质例如导热油从降膜管热媒进口8a进入筒体上封头与热媒加热管隔板1e之间的进油腔，然后沿热媒加热管11直接下到热媒加热管11底部，流出热媒加热管11后向上进入降膜管3与热媒加热管11之间的环状空腔，沿该环状空腔上行，从降膜管3的上端口进入降膜管隔板1f与热媒加热管隔板1e之间的出油腔，最后从降膜管热媒出口8b流出。

物料刚进入布液孔2a时温度较低，形成降膜后沿降膜管3向下流动，不断受到降膜管3内热媒的加热，温度继续升高，到达降膜管3底部时物料的温度达到最高。而温度最高的热媒首先下到降膜管3底部，因为热媒加热管11的外周为返程的热媒，温度较高，沿热媒加热管11下行的热媒热量损失很小；返程上行的热媒由于不断对物料降膜进行放热，温度逐渐下降。因此降膜管外物料的温度自上而下逐渐递增，降膜管内的热媒温度自下而上逐渐递减，温度较低的物料与温度较低的热媒进行换热，温度最高的物料与温度最高的热媒进行换热，换热双方始终保持较大的温差，换热效率高。该聚合反应器在筒体内腔采用环状布液槽4布液，在降膜管3外采用布液孔2a布液，形成的降膜都十分均匀，且在筒体内腔进行了两次聚合，增大了换热面积，提高了反应效率。

筒体内壁设有螺旋向下延伸的筒壁物料分配环12，筒壁物料分配环12的上端位于布液槽4的出口下方，筒壁物料分配环12的下端位于集液槽5的上端口上方，筒壁物料分配环12为半圆形截面且平面连接在筒体内壁上。熔体从布液槽4下端的环状缝隙流出，沿筒体内壁向下流动形成降膜后，需要越过多道半圆形截面的筒壁物料分配环12，在越过筒壁物料分配环12时受到阻滞，使筒体内壁整个圆周方向及高度方向的降膜厚度更加均匀；半圆形截面表面光滑使得熔体流动非常均匀平缓，又不存在物料死角，避免物料停滞导致过热。

布液孔以下的降膜管3外壁均匀设有至少一道降膜管物料分配环3a，降膜管物料分配环3a的截面呈两头小中间大的鼓形。中间熔体从布液盘2上的布液孔与降膜管3之间的缝隙向下流出，在降膜管3的外壁再次形成挂壁降膜后，在向下流动过程中需要越过多道鼓形的降膜管物料分配环3a，在越过降膜管物料分配环3a时受到阻滞，使降膜管外壁整个圆周方向及高度方向的降膜厚度更加均匀；降膜管物料分配环3a的表面光滑弧形过渡使得熔体流动非常均匀平缓，又不存在物料死角，避免物料停滞导致过热。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，例如热媒可以为导热油，也可以为其它热载体等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种立式无搅拌聚合反应器，包括立式设置且两端封闭的筒体，筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的布液盘，所述布液盘上设有布液孔，所述布液孔中设有降膜管且两者共轴线，所述降膜管竖直向下延伸，所述降膜管的内腔插接有热媒加热管，所述筒体的上部外壁设有进料口和抽真空口，所述筒体的下端设有锥形头，所述锥形头的下端设有出料螺旋，所述出料螺旋的下端设有出料口，所述筒体的外周设有筒体夹套，所述锥形头的外周设有锥形头夹套，其特征在于：所述进料口位于所述布液盘的下方，所述筒体的内壁与所述进料口相应的部位设有环状的布液槽，所述布液槽的下端与筒体内壁之间留有均匀的环状缝隙；所述筒体的下部内壁设有环状的集液槽，所述集液槽的上端开口且下端封闭；所述筒体的外壁上设有与所述集液槽的底部相通的中间熔体出口，所述中间熔体出口与输送泵的入口连接，所述输送泵的出口与中间熔体进口连接，所述中间熔体进口位于筒体外壁上且位于所述布液盘的上方。

2.根据权利要求1所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述布液孔为上大下小的漏斗形。

3.根据权利要求1所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述中间熔体出口和所述中间熔体进口在筒体的圆周上均匀设置有一组、两组或三组以上。

4.根据权利要求1所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述布液盘上设有多个布液孔，各所述布液孔的中心分别设有所述降膜管。

5.根据权利要求1所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述抽真空口位于所述布液盘的下方。

6.根据权利要求1所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述筒体夹套的底部设有筒体夹套热媒进口，所述筒体夹套的顶部设有筒体夹套热媒出口。

7.根据权利要求1所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述锥形头夹套的底部设有锥形头夹套热媒进口，所述锥形头夹套的上部设有锥形头夹套热媒出口。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述布液盘的上方设有降膜管隔板，所述降膜管隔板的上方设有热媒加热管隔板，所述降膜管隔板和所述热媒加热管隔板分别将筒体横向隔断， 所述热媒加热管隔板的上方设有筒体上封头；所述降膜管的上端口连接在所述降膜管隔板的管孔上，所述热媒加热管的上端口连接在所述热媒加热管隔板的管孔上；所述筒体上封头上连接有降膜管热媒进口，所述降膜管隔板与热媒加热管隔板之间的筒体壁上连接有降膜管热媒出口。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述筒体内壁设有螺旋向下延伸的筒壁物料分配环，所述筒壁物料分配环的上端位于所述布液槽的出口下方，所述筒壁物料分配环的下端位于所述集液槽的上端口上方，所述筒壁物料分配环为半圆形截面且平面连接在所述筒体内壁上。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的立式无搅拌聚合反应器，其特征在于：所述布液孔以下的降膜管外壁均匀设有至少一道降膜管物料分配环，所述降膜管物料分配环的截面呈两头小中间大的鼓形。