CN114682196A - 一种酯化反应釜及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酯化反应釜及其应用，所述酯化反应釜釜腔内平行设有加热盘管，所述加热盘管之间平行设有与之贯通的加热列管。反应釜运行时，热媒在加热盘管和加热列管中流动，反应物料在上述热媒管道外周流动，通过增加反应物料与热媒的接触面积，提高传热的均匀性以及反应效率，此外，配合搅拌，还有效防止了物料在釜腔内的堆积，提高物料的利用率以及避免堆积发生的副反应，也为反应釜的日常维护清洁提供了便利。

Description

一种酯化反应釜及其应用
技术领域
本发明涉及一种酯化反应釜及其应用，尤其涉及一种可提高传热均匀性的酯化反应釜及其应用。
背景技术
聚酯生产过程中，酯化釜一般大量热能，所需热能占整条线生产线供能的50％以上，酯化釜内的加热装置关系到反应釜对反应物料的传热效果，进而影响酯化釜的设计尺寸及运行周期。若加热不均匀，容易造成局部产生结焦物，一方面会影响熔体质量，另一方面也会降底反应釜的传热系数。传热系统降低到一定程度，整个反应装置就需要停车热清洗。特别是使用钛系催化剂时，由于催化剂水解产生具有粘性的二氧化钛，若传热不均匀，更会加剧结焦物的产生。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种酯化反应釜，第二目的是提供所述酯化反应釜的应用。
技术方案：本发明的酯化反应釜釜腔内平行设有加热盘管，所述加热盘管间平行设有与之贯通的加热列管。
进一步地，所述加热盘管为不同高度上水平设置的2～20套环状管路，加热盘管的水平间距为反应釜釜腔高度的1/5～1/2。
进一步地，所述加热列管的间距为1/500～1/30圆周，优选为1/500～1/50圆周，更优选为1/300～1/100圆周。
加热盘管与加热列管的间距设置既可以为热媒提供充分的容纳空间了，也不会阻碍反应物料在反应釜釜腔内的流动，使反应物料进行充分的热交换，加热均匀，提高反应效率。此外，配合搅拌，物料不易在釜腔内堆积，避免了物料损失，减少了堆积造成的副反应，同时更便于反应釜的日常维护清洁。
进一步地，所述加热盘管为一组或多组同心圆环管路，当所述加热盘管为多组时，加热盘管的平行间距为最中心处加热盘管半径的1/15～1/2。
更进一步地，所述加热盘管间设有1～8个贯通连接部。
多组加热盘管与加热列管的设置可以实现更优化的热传递效果，同时也可以满足不同反应物料，不同批量反应物料的需求，部件之间通过法兰、螺栓等机构连接，为可拆卸结构，设置形式灵活，提高反应釜的适用性。
进一步地，所述加热盘管的中心与搅拌装置的轴心处于同一条中心线上。
同中心的设计既可以满足反应物料的充分搅拌混合，也可以满足物料流动过程中与接触到上述加热管路不会产生乱流，有效防止传热不均匀。
进一步地，所述加热盘管与加热列管内流动的热媒为汽相热媒。
相比与液相热媒，汽相热媒加热更均匀，温度波动更小，加热效率更高，可在反应物料短时间停留时提供足够的热量。该酯化反应釜运行时，汽相热媒在加热列管和加热盘管中流动，物料在上述加热管道外流动，配合釜壁加热，反应物料得到充分地混合热交换，传热效率高，从而提高了反应效率。
更进一步地，所述汽相热媒的入口位于酯化反应釜的侧部，出口位于酯化反应釜的底部。
热媒的流向可以保证与流动的物料进行充分接触，同时还可以保证汽相热媒有效保留在加热盘管和加热列管中，降低热损失。
进一步地，所述酯化反应釜还设有前置加热器。
通过对反应物料进行高效预热，缩短了反应物料在反应釜中的反应时间，进一步提高反应效率，还可以有效避免产物的热降解副反应，提高产物得率。前置加热器的热媒可利用来自酯化反应釜排出的气相热媒，循环使用，进一步提升热能的利用率。
本发明的酯化反应釜可应用于聚酯制备工艺，涉及适用的聚酯不限于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚(对苯二甲酸丁二醇-共-已二酸丁二醇)酯(PBAT)、聚(对苯二甲酸丁二醇-共-丁二酸丁二醇)酯(PBST)、聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及热塑性聚酯弹性体(TPEE)。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)可以提高热媒与反应物料的传热效率，从而提高物料的反应效率；
(2)可以有效减少反应物料在反应釜釜腔内的堆积，降低热降解副反应，也为反应釜日常维护清洁提供了便利；
(3)反应釜应用范围广泛，部件为可拆卸组装方式，设置灵活，可满足不同产品工艺的要求。
附图说明
图1为本发明酯化反应釜的结构示意图；
图2为本发明酯化反应釜中加热盘管和加热列管的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施1：酯化反应釜
如图1所示，在本发明的酯化反应釜釜腔内部，在2个高度上，水平平行设有2套同心环状加热盘管1，也可以是多套，其设置套数可依据反应物料的种类及批量进行设置，每套加热盘管内设有不同半径组的加热盘管，并且通过1～8个贯通连接部3将同一套内不同半径组的加热盘管连接起来，上述每套加热盘管间还竖直向平行设有与之贯通的加热列管2，加热盘管1与加热列管2之间通过法兰、螺栓等机构可拆卸式连接。其中，每套加热盘管的平行间距为反应釜釜腔高度的1/5～1/2；同一半径加热盘管上的加热列管的间距为1/500～1/30圆周，优选为1/500～1/50圆周，更优选为1/300～1/100圆周；上述每套加热盘管内不同半径组的加热盘管的水平间距为最中心处加热盘管半径的1/15～1/2。
加热盘管与加热列管的间距设置既可以为热媒提供充分的容纳空间了，也不会阻碍反应物料在反应釜釜腔内的流动，使反应物料进行充分的热交换，加热均匀，提高反应效率。此外，配合搅拌，物料不易在釜腔内堆积，避免了物料损失，减少了堆积造成的副反应，同时更便于反应釜的日常维护清洁。
多组加热盘管与加热列管的设置可以实现更优化的热传递效果，同时也可以满足不同反应物料，不同批量反应物料的需求，部件之间通过法兰、螺栓等机构连接，为可拆卸结构，设置形式灵活，提高反应釜的适用性。
在所述反应釜顶部或底部还设置有搅拌装置4，所述加热盘管1的中心与搅拌装置4的轴心处于同一条中心线上。同中心的设计既可以满足反应物料的充分搅拌混合，也可以满足物料流动过程中与接触到上述加热管路不会产生乱流，有效防止传热不均匀。
所述加热盘管1与加热列管2内流动的热媒为汽相热媒，汽相热媒的入口5位于酯化反应釜的侧壁上部，出口6位于酯化反应釜的底部。
相比与液相热媒，汽相热媒加热更均匀，温度波动更小，加热效率更高，可在反应物料短时间停留时提供足够的热量。该酯化反应釜运行时，汽相热媒在加热列管和加热盘管中流动，物料在上述加热管道外流动，配合釜壁加热，反应物料得到充分地混合热交换，传热效率高，从而提高了反应效率。此外，热媒的流向可以保证与流动的物料进行充分接触，同时还可以保证汽相热媒有效保留在加热盘管和加热列管中，降低热损失。
所述酯化反应釜还设有前置加热器。通过对反应物料进行高效预热，缩短了反应物料在反应釜中的反应时间，进一步提高反应效率，还可以有效避免产物的热降解副反应，提高产物得率。
本发明的酯化反应釜可应用于聚酯制备工艺，涉及适用的聚酯不限于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚(对苯二甲酸丁二醇-共-已二酸丁二醇)酯(PBAT)、聚(对苯二甲酸丁二醇-共-丁二酸丁二醇)酯(PBST)、聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及热塑性聚酯弹性体(TPEE)。

Claims (10)

1.一种酯化反应釜，其特征在于，所述酯化反应釜釜腔内平行设有加热盘管(1)，所述加热盘管间平行设有与之贯通的加热列管(2)。
2.根据权利要求1所述的酯化反应釜，其特征在于，所述加热盘管(1)为不同高度上水平设置的2～20套环状管路，加热盘管(1)的平行间距为反应釜釜腔高度的1/5～1/2。
3.根据权利要求1所述的酯化反应釜，其特征在于，所述加热列管(2)的间距为1/500～1/30圆周。
4.根据权利要求1所述的酯化反应釜，其特征在于，所述加热盘管(1)为一组或多组同心圆环管路，当所述加热盘管(1)为多组时，加热盘管(1)的水平间距为最中心处加热盘管(1)半径的1/15～1/2。
5.根据权利要求4所述的酯化反应釜，其特征在于，所述加热盘管(1)间设有1～8个贯通连接部(3)。
6.根据权利要求1所述的酯化反应釜，其特征在于，所述加热盘管(1)的中心与搅拌装置(4)的轴心处于同一条中心线上。
7.根据权利要求1所述的酯化反应釜，其特征在于，所述加热盘管(1)与加热列管(2)内流动的热媒为汽相热媒。
8.根据权利要求7所述的酯化反应釜，其特征在于，所述汽相热媒的入口(5)位于酯化反应釜的侧部，汽相热媒的出口(6)位于酯化反应釜的底部。
9.根据权利要求1所述的酯化反应釜，其特征在于，所述酯化反应釜还设有前置加热器。
10.一种权利要求1-9任一所述的酯化反应釜在制备聚酯中的应用。
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