CN1159959A

CN1159959A - 一种立式聚酯反应器

Info

Publication number: CN1159959A
Application number: CN 97100563
Authority: CN
Inventors: 刘兆彦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1997-09-24

Abstract

本发明涉及一种立式聚酯反应器，它包括一个反应筒体，其底部呈锥形，塔体上部有预缩聚物进口，锥底有缩聚产物出口和夹带物出口，塔顶有乙二醇蒸汽出口，塔内中央设有螺旋带，螺旋带与塔顶封头相连，螺旋带与塔体内壁之间设有螺旋滑道，螺旋滑道内缘固定在螺旋带上，螺旋滑道开有径向狭缝，狭缝中央垂直设有导流板(网)，其内侧和螺旋带相连，两侧和螺旋滑道间留有间隙，导流板(网)伸出螺旋滑道上方。该反应器可用于不同粘度的物料进行反应，并便于生成气(汽)体的排出。

Description

一种立式聚酯反应器

本发明涉及一种聚合物反应器，尤其是一种供聚对苯二甲酸乙二酯(简称聚酯)进行聚合反应的反应器。

作为民用纤维原料使用的聚酯，其聚合度约为100，其聚合过程一般采用2～3台反应器串联完成，最后一台反应器称为终聚斧。终聚釜的运行温度为270～300℃，釜内压力为0.5～2mmHg。

一台理想的终聚釜应满足以下要求：

a.釜内具有大的、不断更新的物料蒸发表面，以保证反应生成物乙二醇能够迅速的从粘稠物料中蒸去，否则会因反应时间过长而发生热降解，使设备生产能力降低，产品质量恶化。

b.釜内结构能使物料保持柱塞流，否则会产生物料返混而降低产品质量。

c.釜内的通道不能有死角，缩聚物长时间滞留在死角内会受热变质，混入产品内会使质量下降。

d.缩聚釜的搅拌轴在高温下要有可靠的真空密封结构，防治空气渗入，否则不但聚酯粘度提不高，缩聚物还会热氧化降解。另外，空气渗入釜内会造成真空系统堵塞，影响设备连续运转。

e.从缩聚釜蒸出的乙二醇夹带缩聚物量少，且不能积存在釜壁上。夹带量多会堵塞真空系统，积存在器壁上会因长期受热而结垢，落入产品内必然影响产品质量。

f.要合理解决在高温下搅拌轴、筒体等部件的热膨胀问题和轴承、轴封的冷却问题。

g.釜的结构既要满足反应要求，又要简单，便于制造、安装和维修。

(详见孙静珉等编著《聚酯工艺)》一书)。

目前经常使用的民用纤维聚酯生产线的终聚釜均为依靠搅拌拉膜的卧式釜，搅拌器有圆盘式和鼠笼式两类，圆盘式又分单轴型和双轴型两种。无论设计制作如何精巧，这些靠搅拌器拉膜的终聚釜总无法避免下述弊端：

1.搅拌器边缘与釜内壁间总留有间隙，釜底存在滞留边界层，该处物料在釜内停留时间长，甚至产生死角。

2.受强度和物料架桥限制，相邻圆盘(网)必须保持较大距离，限制了液膜的增大。

3.搅拌器圆盘(网)上的膜面有破损，膜面更新不彻底。

4.釜内存在径向温度梯度。

5.不易排空，停开车时排废量大。

6.机械密封处可能漏入空气。

7.安装、维修要求较高。

工业纤维聚酯的聚合度约160～200，饮料瓶聚酯的聚合度为120～140，醛含量要低于2ppm，由于聚合物粘度较大，两者均无法采用搅拌器拉膜的方式完成缩聚，需采用固相缩聚工艺进行后缩聚。

与熔体缩聚相比，固相缩聚投资多，能耗大，成本高。

本发明的目的在于提供一种立式聚酯反应釜，它可以克服现有技术中所存在的上述缺点，而且它适合于不同粘度的聚合反应，不仅可以用于生产民用纤维聚酯，还可以取代固相缩聚工艺用于工业纤维或饮料瓶等高聚合度聚酯的后缩聚。

本发明的目的是这样实现的：

设置一立式反应塔，其底部呈锥形，塔体上部有预缩聚物进口，锥底有缩聚产物出口和夹带物出口，塔顶有乙二醇蒸汽出口。塔内中央设有螺旋带，螺旋带与塔顶封头相连。螺旋带与塔体内壁之间设有螺旋滑道，螺旋滑道内缘固定在螺旋带上，外缘可在塔体内壁螺旋槽内滑动，螺旋滑道开有径向狭缝，缝宽可以由内向外渐次加大，狭缝中央垂直设有导流板(网)，其内侧和螺旋带相连，两侧和螺旋滑道留有间隙，导流板(网)伸出螺旋滑道上方，顶部可以呈由内向外渐次降低的曲线。螺旋带的螺距空缺处可以设捕沫器，螺旋带下方设收集盘并和排出口连通。

为了便于温度控制，塔体外部可包有夹套，夹套上开有一对或多对热媒进口，出口。塔体外壁可包复或涂刷绝热材料。

本发明用作民用纤维聚酯的终聚釜，比现有技术有如下改进：

1，不受强度及物料架桥的限制，螺旋滑道可密集开缝以增加导流板(网)数量，产生的液膜界面远高于现行终聚釜。本发明的塔内液膜完整，膜厚可控且均匀、连续，可快速更新，非现有终聚釜可比。

2，绝无混返。塔内物料反复在料层顶部和底部之间循环，任何质点在塔内遵循图10所示运动轨迹，料层不存在顶部和底部的流动差异。靠导流板(网)顶部曲线以及导流板(网)和螺旋滑道间隙变化补偿了不同回转半径处流速和路程的差异。塔内物料流动接近理想的活塞流。

3，塔内无水平构件，螺旋滑道上密集的狭缝有效的破坏滞留边界层，从根本上消除了死角。

4，无搅拌，杜绝了轴封处漏入空气的隐患。

5，塔体导热系数低，控制夹套内热媒温度与塔内物料温度一致，塔内处于绝热状态，径向温度梯度为零，塔内任何质点的温度经历相同。

6，乙二醇蒸汽流动途径合理，通道截面积大，流速低，阻力小，捕沫器大大减少了乙二醇蒸汽中夹带物料量。未捕获的少量夹带物沉降后单独排出，不混入产品，有利质量提高。

7，螺旋滑道可在塔体内壁螺旋槽内滑动，有效的解决了热胀冷缩引起的应力或位移问题。

8，结构简单，不需要轴承、轴封，省去了冷却系统，安装、维修方便。

9，停车时易排空，重新开车时排废量少。

10，单塔生产能力可比现有装置提高。

本发明取代固相缩聚用作后缩聚釜可大大节约投资，降低能耗和生产操作成本。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，附图中：

图1是现有技术中的圆盘式终聚釜；

图2是现有技术中的鼠笼式终聚釜；

图3是现有技术中的单轴型圆盘终聚釜；

图4是现有技术中的双轴型圆盘终聚釜；

图5是固相缩聚工艺流程图；

图6是本发明的立式反应塔；

图7是图6中的A向视图；

图8是图7中的B向视图；

图9是图8中I部的局部放大图；

图10是任何质点在塔内循环的运动轨迹展开图。

如图6所示，工作时，预聚物从塔体1的A口进入塔内，顺螺旋滑道3螺旋状下滑，料层底部物料流经螺旋滑道3和导流板(网)4之间的缝隙时沿导流板(网)4的表面呈膜状下降，缩聚产物由B泵出。缩聚反应产生的乙二醇蒸汽从相邻两片导流板(网)4之间的空间穿过，经捕沫器5(见图8)汇向塔体中央，从C口抽出。乙二醇蒸汽中夹带的物料在螺旋带2所围成的圆柱空间内沉降后，经收集盘6由D口排出塔外。图6中，标号7为夹套，F1，F2，E1，E2是热媒进出口。

所需反应时间确定后，该塔的生产能力取决于塔内物料的保存量，物料存量可以通过以下途径进行调节：

1，导流板(网)插入螺旋滑道上物料层的高度；

2，螺旋滑道和螺旋带的螺距；

3，导流板(网)和螺旋滑道之间的缝隙宽度。

螺旋滑道内侧螺旋线倾角大，物料螺旋下滑速度快，且螺旋线路程短，如无特殊措施，螺旋滑道内侧处物料在塔内停留时间将比外侧短。由于导流板(网)顶部由内向外渐次降低，即物料在塔内螺旋下滑的流动截面高度由内向外渐次加大；同时，因导流板(网)和螺旋滑道间缝隙宽度逐渐加大，物料垂直下落的流量也由内向外渐次加大，恰好补偿不同回转半径处流速和路程的差异。

为适应物料在塔内运动过程粘度渐增的变化，可由上而下逐渐降低导流板(网)插入螺旋滑道上物料层内的高度，和/或加大导流板(网)和螺旋滑道间缝隙宽度，亦可考虑逐渐加大螺旋滑道和螺旋带螺距。

实施例1：用作民用纤维聚酯终聚釜。

结构及工作原理如前述。

螺旋带和螺旋滑道螺距为塔体内径的0.2-0.4倍。

导流板(网)和螺旋滑道间隙为0.75-2毫米。

实施例2：取代固相缩聚，用作工业纤维或饮料瓶等高聚合度聚酯的后缩聚釜。

结构及工作原理如实施例1。

螺旋带和螺旋滑道螺距为塔体内径的0.25-0.75倍，并可采用双头或多头螺旋。

导流板(网)和螺旋滑道间间隙为1.5-4毫米。

本发明的立式反应器除了作为聚酯聚合釜使用之外，还可以用作其他反应釜或薄膜蒸发器使用，本发明的反应器可以提供较大的反应(蒸发)表面，并可以顺利的将生成的气(汽)体介质排除，使反应顺利进行。

Claims

1.一种立式聚酯反应器，它包括一个反应筒体，其特征在于该反应器底部呈锥形，塔体上部有预缩聚物进口，锥底有缩聚产物出口和夹带物出口，塔顶有乙二醇蒸汽出口，塔内中央设有螺旋带，螺旋带与塔顶封头相连，螺旋带与塔体内壁之间设有螺旋滑道，螺旋滑道内缘固定在螺旋带上，外缘可在塔体内壁螺旋槽内滑动，螺旋滑道开有径向狭缝，狭缝中央垂直设有导流板(网)，其内侧和螺旋带相连，两侧和螺旋滑道间留有间隙，导流板(网)伸出螺旋滑道上方，螺旋带下方设收集盘并和排出口连通。

2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于塔体外部包有夹套，夹套上开有一对或多对热媒进口，出口，塔体外壁包复或涂刷绝热材料。

3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于在螺旋带的螺距之间设有捕沫器。

4.如权利要求1所述的反应器，其特征在于导流板(网)的上部边缘为内高外低的曲线。

5.如权利要求1所述的反应器，其特征在于导流板(网)与螺旋滑道之间的缝隙宽度由内向外逐渐增大。

6.如权利要求1所述的反应器，其特征在于由上至下导流板(网)插入螺旋滑道上物料层内的高度逐渐降低，和/或导流板(网)和螺旋滑道间缝隙宽度逐渐增大。

7.如权利要求1或6所述的反应器，其特征在于由上至下螺旋滑道和螺旋带的螺距逐渐增大。

8.如权利要求7所述的反应器，其特征在于该反应器为聚酯终聚釜，螺旋带和螺旋滑道螺距为塔体内径的0.2-0.4倍，导流板(网)和螺旋滑道间隙为0.75-2毫米。

9.如权利要求7所述的反应器，其特征在于该反应器为聚酯后缩聚釜，其螺旋带和螺旋滑道螺距为塔体内径的0.25-0.75倍，采用双头或多头螺旋，导流板(网)和螺旋滑道间间隙为1.5-4毫米。