CN1687179A - 新型无搅拌双区聚酯酯化釜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无搅拌双区聚酯酯化釜，第一酯化区凭密度差自然循环，用酯化物溶解PTA粉末实现均相反应；第二酯化区物料沿导流螺旋板或多圈导流环板流动，实现平推流，充分利用反应推动力。出釜酯化率可达96.5～97％。

Description

新型无搅拌双区聚酯酯化釜
技术领域
本发明涉及一种聚酯酯化釜，更具体地说是一种新型无搅拌双区聚酯酯化釜。
技术背景
目前，PET聚酯装置采用的酯化反应器主要有两种形式，德国吉玛和瑞士伊文达等采用两台搅拌釜串联，酯化率96～97％，可满足后续预缩聚要求，但釜数多，制造及运行费用高。美国杜邦采用单台无搅拌外置自然循环酯化釜，酯化率仅92～94％，须在后续预缩聚过程注入大量EG补充酯化，能耗较高，预缩聚气相雾沫夹带较多。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种新型无搅拌双区聚酯酯化釜。
本发明提供的一种新型无搅拌双区聚酯酯化釜(简称新酯化釜)包括釜体、列管换热器、釜内区域分隔板及各区域内构件。
所述釜体含上封头1，外筒2，下封头3和夹套4。
所述列管换热器包含壳体5、环形上管板6、环形下管板7、多根换热列管8、内筒9、底部小封头(简称小封头)10和小封头中的内管11以及置于小封头和内管之间的环状静态混合器12，另外还有未标代号的连接法兰、壳程挡板、拉杆等通用构件；为提供静态混合器12的安装位置，底部小封头10通常带直立段。
所述区域分隔板包括圆筒隔板13和圆台隔板14；上封头1、外筒2上段、圆台隔板14、圆筒隔板13、换热器壳体5及底部小封头10围成第一酯化区；外筒2下段、下封头3、圆筒隔板13和圆台隔板14围成第二酯化区。
第一酯化区内构件包括导流内管15、导流圆台16、导流环状栅板17以及气相导流圈18和旋风分离器19。
第二酯化区内构件包含多圈(通常2～4圈)导流环板20或导流螺旋板21以及设在导流环板20或导流螺旋板21间的加热盘管22。
法兰将列管换热器固定在圆筒隔板13下端，亦可将列管换热器伸进釜体内直接和圆筒隔板13焊接固定。
第一酯化区设以下工艺管口：
小封头10下侧壁均布偶数个(通常为4或6个)浆料进口a1～an，半数运行，半数备用，运行口和备用口相间。
小封头10底部设第一酯化区酯化物出口b。
列管换热器壳体5设热媒进口c和出口d。
上封头设蒸汽出口e。
第二酯化区设以下工艺介质管口：
外筒2开酯化物进口f，下封头3和圆筒隔板13交接处设酯化产物出口g。外筒2和圆台隔板14交接处设蒸汽出口h，下封头3和外筒2开一对或多对与加热盘管22相连的热媒进口J1～Jn，出口k1～kn。釜体夹套设1组或多组热媒进口l1～ln，出口m1～mn。
此外，新酯化釜还须开设温度、压力、液位等仪表接口及入孔或其它必要的附加接口。
本发明提供的新酯化釜工作过程如下：
乙二醇(EG)和对苯二甲酸(TPA)摩尔比为1.6～2.0的浆料通过喷嘴从浆料进口a进入第一酯化区小封头10和内管11间环状空间下部，和从小封头内管11循环回流的酯化物汇合，经静态混合器12混匀后向上流动，经换热器环形下管板7进入诸换热列管8，在列管中被壳程热媒加热升温进行酯化，反应生成的水及浆料中过量的EG蒸发，气液混合物穿过环形上管板6沿以圆筒隔板13、圆台隔板14和外筒2为外缘，以导流内管15、导流圆台16、导流环状栅板17为内缘的通道继续上升至第一酯化区上部，液体穿过导流环状栅板栅缝从周边向中央汇聚，气体冲出液面后被气相导流圈18改变流动方向朝下冲，靠惯性除去雾沫夹带，再经旋风分离器19进一步除去雾沫后从e口离釜。脱除气体后，导流环状栅板17内侧酯化物熔体密度高于外侧气液混合物密度，被密度差驱使沿导流环状栅板17、导流圆台16、导流内管15、换热器内筒9、小封头内管11组成的内侧通道向下循环回流。绝大多数循环回流酯化物经小封头内管11和小封头10底部间环隙流向小封头内管11外侧，和通过a口送进的浆料混合，继续下一个循环。少部分酯化物从b口流出第一酯化区，通过连接管道进入第二酯化区f口。
从f口进入的酯化物在第二酯化区从外向内顺序流过各圈导流环板20或导流螺旋板21呈平推流动，从加热盘管22补充热量维持工艺设定温度，酯化产物从g口离釜。第二酯化区产生的蒸汽从h口离釜。
本发明提供的新型无搅拌双区聚酯酯化釜特点：
与现有酯化技术比较，本发明的无搅拌双区酯化釜有以下优点：
与两台搅拌釜串联比较：釜数少，无搅拌，制造、维修、运行成本低，厂房空间节省，第二酯化区更接近平推流。
与单台无搅拌外置循环酯化釜比较：酯化率高，后续预缩聚过程不必补增EG，能耗低，预缩聚蒸汽雾沫夹带少。小封头内静态混合器12和导流圆台16改善诸换热列管8内气相分布均匀性，传热及酯化效果更好。第一酯化区除雾沫效果好。
附图说明：
图1是新型无搅拌双区聚酯酯化釜结构及釜内物料流动示意图，图中“←”为液相流；“＜——”为气相流；“＜＝＝＝＝”为气、液混合流；
图2是第二酯化区采用两圈导流环板的物料流动示意图；
图3是第二酯化区采用导流螺旋板的物料流动示意图。
具体实施方式：
本发明用下列具体实施方案结合附图来进一步说明，但保护范围并不限于下列具体实施方案。
在本发明的无搅拌双区酯化釜中，EG和TPA摩尔比为1.8的浆料通过喷嘴从浆料进口a进入第一酯化区小封头10和内管11间环状空间下部，和从小封头内管11循环回流的酯化物汇合，经环状静态混合器12混匀后向上流动，经换热器环形下管板7进入诸换热列管8，在列管中被壳程热媒加热升温进行酯化，反应生成的水及浆料中过量的EG蒸发，气液混合物穿过环形上管板6沿以圆筒隔板13、圆台隔板14和外筒2为外缘，以导流内管15、导流圆台16、导流环状栅板17为内缘的通道继续上升至第一酯化区上部，液体穿过导流环状栅板栅缝从周边向中央汇聚，气体冲出液面后被气相导流圈18改变流动方向朝下冲，靠惯性除去雾沫夹带，再经旋风分离器19进一步除去雾沫后从e口离釜。脱除气体后，导流环状栅板17内侧酯化物熔体密度高于外侧气液混合物，被密度差驱使沿导流环状栅板17、导流圆台16、导流内管15、换热器内筒9、小封头内管11组成的内侧通道向下循环回流；绝大多数循环回流酯化物经小封头内管11和小封头10底部间空隙流向小封头内管11外侧，和通过a口送进的浆料混合，继续下一个循环。少部分酯化物从b口流出第一酯化区，通过连接管道进入第二酯化区f口。
从f口进入的酯化物在第二酯化区从外向内顺序流过由两圈导流环板20组成的三个环形通道呈平推流动，从加热盘管22补充热量维持工艺设定温度，酯化产物从g口离釜。第二酯化区产生的蒸汽从h口离釜。
第一酯化区温度262～263℃，压力0.15～0.20MPa，停留时间135～180分钟，酯化率91～92％；
第二酯化区温度263～267℃，压力0.11～0.12MPa，停留时间45～75分钟，酯化率96.5～97％。

Claims (3)

1、一种新型无搅拌双区聚酯酯化釜，包括釜体、列管换热器、区域分隔板及区域内构件，所述釜体包括上封头(1)，外筒(2)，下封头(3)和夹套(4)；所述列管换热器包含壳体(5)、环形上管板(6)、环形下管板(7)、多根换热列管(8)、内筒(9)、底部小封头(10)；其特征在于所述区域分隔板包括圆筒隔板(13)和圆台隔板(14)；上封头(1)、外筒(2)上段、圆台隔板(14)、圆筒隔板(13)、换热器壳体(5)及底部小封头(10)围成第一酯化区，第一酯化区内构件包括导流内管(15)、导流圆台(16)、导流环状栅板(17)以及气相导流圈(18)和旋风分离器(19)；外筒(2)下段、下封头(3)、圆筒隔板(13)和圆台隔板(14)围成第二酯化区，第二酯化区内构件包括多圈导流环板(20)或导流螺旋板(21)以及设在导流环板(20)或导流螺旋板(21)间的加热盘管(22)。
2、根据权利要求1的新型无搅拌双区酯化釜，其特征在于小封头(10)中设内管(11)，小封头和内管之间设环状静态混合器(12)。
3、根据权利要求1的新型无搅拌双区酯化釜，其特征在于所述多圈导流环板或导流螺旋板为2-4圈。
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