CN202465574U - 搅拌预热与聚酯固相增粘一体化反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种搅拌预热与聚酯固相增粘一体化反应器，可以作为聚酯固相增粘反应器或反应器预热段。反应器包括插入式进料段、搅拌预热段、热风混合段、反应段和冷却段，搅拌预热段、热风混合段、反应段、冷却段自上而下依次连接。本实用新型的有益效果是该装置具有结构紧凑、预热速度快、受热均匀、反应稳定、不易结块、容积效率高、受环境因素影响小的特点。工艺上，不仅使反应产生的热量加以利用，还省去了传统装置中的切片冷却设备，节省了一次性的设备投资，降低了运行成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种搅拌预热与聚酯固相增粘一体化反应器，可以作为聚酯固相增粘反应器或反应器预热段。
背景技术
通过聚酯切片固相缩聚可以得到特性粘度高、大分子量的聚酯。目前聚酯固相增粘生产反应器多采用充填式和屋脊式。本实用新型属于填充式反应器。
对于单纯充填式反应器，如日本东丽、细川及美国Bepex公司的技术，在实际生产过程中，需要先将聚酯切片预热至反应温度后再进入充填式反应器中进行增粘。在预热器中，聚酯切片被逆行氮气加热，同时放出大量的热；受预热器高度的限制，聚酯切片气体的分布存在微小差异，加上切片承受的堆积压力，使在高温作用下切片易发生滞留结块现象，而影响产品质量和正常生产。
由于上述的设备技术缺陷，细川、Bepex均不得不采用复杂的机械破碎出料机构，用来解决切片结块、出料不畅的问题，由此不可避免会产生粉尘，影响产品质量。
实用新型内容
本实用新型提供了一种搅拌预热与聚酯固相增粘一体化反应器，该装置是一种结构合理紧凑、预热速度快、受热均匀的集预热、增粘于一体的PET固相增粘反应器。
本实用新型采用的技术方案如下：
搅拌预热与聚酯固相增粘一体化反应器，由上筒体和下筒体组成，上下两个筒体通过筒体法兰连接。反应器自上而下又划分为插入式进料段、搅拌预热段、热风混合段、反应段和冷却段，搅拌预热段、热风混合段、反应段、冷却 段等多个功能段，依次连接。
插入式进料段为直短管，位于上筒体，由搅拌预热段的顶部垂直插入，其下出口距搅拌器最上层搅拌桨100-150mm，自重下落的物料料位在此到达最高点，确保料位不会过高而造成切片被氮气吹出；出风口位于反应器顶部，整个反应器系统通入的氮气由出风口排出。
搅拌预热段位于上筒体顶部，其内部装有一个多层分布的搅拌桨，搅拌桨由安装于上筒体顶部中心的电机拖动；搅拌预热段的下部连接法兰，再与热风混合段相连；搅拌桨的旋转搅拌，使搅拌预热段内的物料顶端料位平整，改善了切片分布，同时防止切片结块。
热风混合段，位于下筒体上部，由锥型网、伞形分布器、脊型导管和进风口组成。锥型网为开有直径为1.6mm圆孔的多孔板加工而成，上口装有翻边环，通过上下筒体的连接法兰与下筒体固定在一起；锥型网的上口直径与筒体连接法兰内径相同，下口直径为400-700mm；锥型网下部中心的位置装有伞形分布器，由固定于锥型网下方均布的脊型进气导管支撑。脊型导管使伞形分布器的下腔与锥型网外壁相通。锥型网与下筒体内壁之间形成具有一定容积的腔室，在此腔室位置的筒体壁上沿切线方向开两个中性点对称的进风口。
热风混合段下面为反应段，此段位于下筒体中部，为圆形空筒，切片充于其中；该段筒壁外侧焊有半圆热媒保温盘管，可减小环境变化对反应温度的影响。此段的切片在高温氮气的保护下，进行固相缩聚增粘反应。自进风口切向进入的热风与从反应段上来的热风在锥型网、筒体及堆积切片形成的腔室内旋转混合。在混合腔室内的风部分由脊型导管进入伞形分布器的底部，再沿伞形分布器下边缘向上扩散至预热段中心区域的切片内；另一部分风由锥型网孔直接进入锥型网内，再向上扩散至预热段外围区域的切片内。
冷却段由锥型分布器、进风口组成，位于下筒体下部；锥型分布器位于反应器下筒体下端中心，其底向下。新风进风管从锥型分布器下方进入腔体中心位置，管口垂直向上。反应完毕的切片从出料口出料，进入下一工序。
本实用新型的有益效果是该装置具有结构紧凑、预热速度快、受热均匀、反应稳定、不易结块、容积效率高、受环境因素影响小的特点。工艺上，不仅使反应产生的热量加以利用，还省去了传统装置中的切片冷却设备，节省了一次性的设备投资，降低了运行成本。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型装置热风混合段俯视图。
图3是本实用新型装置搅拌预热段俯视图。
图中：1进料口；2直短管；3搅拌器 ；4出风口；5出风段；
6伞形分布器；7脊型导管；8搅拌预热段；9热风混合段；10进风口；
11锥型网；12热媒盘管；13反应段；14热媒管口；15冷却段；16进风口；
17出料口；18锥型分布器；
I-上筒体 ； II-下筒体； III- 筒体连接法兰。
具体实施方式
本实用新型为集结晶后的聚酯切片预热、固相缩聚反应为一体化立式反应器，包括搅拌预热段8、热风混合段9、反应段13及冷却段15。反应段13分段热媒加热保温。
结晶后的聚酯切片从进料口1经进料短管2进入堆满切片的搅拌预热段8；由于固体颗粒的堆积作用，料位会维持在进料短管2的出口位置，不再上涨，物料顶面在搅拌器3的搅拌作用下形成一个平面；200-230℃的氮气自进风口10 切向进入混合段，对切片进行均匀加热。搅拌器3在其顶部安装的传动装置（电机、减速机）的带动下旋转，对切片进行搅拌，阻止了切片结块现象的发生。切片在搅拌器的作用下，在搅拌预热段8与热氮气充分接触，完成预热。完成预热的切片通过伞形分布器6、脊型导管7及锥型网11后进入反应段。
锥型网11、筒壁和堆积切片之间形成了一个腔室（无切片区域）——热风混合段9；从腔室位置两个原点对称进风口10进入的热氮气沿切入方向在腔室内旋转，并与从反应段上来的气体充分混合均匀；在混合腔室内的风部分由脊型导管7进入伞形分布器6的底部，再沿伞形分布器6下边缘向上扩散至预热段8中心区域的切片内；另一部分风由锥型网孔直接进入锥型网11内，再向上扩散至预热段8外围区域的切片内，并在切片中均匀分布，使切片得以均匀受热。
预热后的切片靠自重进入反应段13。反应段13为立式筒体，其外壁由多段半圆形热媒盘管12加热保温，温度为200-230℃。每段热媒通过热媒管口14（连接热媒保温装置）进行循环。反应段13表面采用半管热媒加热保温的方式，避免了因外界环境温度的变化而造成反应器内部的温度变化，生产工况稳定，不受气候变化的影响。切片在反应器中进行固相缩聚，完成增粘。
完成增粘的切片经冷却段15处的锥型分布器18导流，由出料口17排出。特殊设计的锥型分布器18使进风口16进入反应器内的氮气在极短的时间内分布均匀，并保证切片按平推流的状态流动，使切片受热均匀，停留时间一致。
低于50℃的氮气由反应器下端进风口16经过锥型分布器18底部，通过锥型分布器下边缘均匀分布进入筒体向上流动；筒体内的切片在锥型分布器18导流作用下下行，消除了堆积切片的搭拱现象及漏斗现象，增加了反应器柱塞流效果。气体流动的方向与切片的方向相逆，与切片的接触充分，上升至热风混 合段9处与热氮气混合，最后由反应塔顶部的出风段5处的出风口4排出，进入封闭的氮气纯化系统处理后循环利用。聚酯的增粘反应不但要释放出一定量的反应热，它还要释放出一些反应产生的低分子物；该段通入新鲜氮气的主要目的是将反应产生的小分子和热量由反应器底部进来的纯净循环氮气带出，同时将到达反应器底部切片的温度降低至135℃以下，以终止反应，保证出料切片粘度的稳定。
实施例1：已用于聚酯固相增粘生产线的能力为120t/d的搅拌预热与聚酯固相增粘一体化反应器
切片：已结晶的聚酯切片，特性粘度0.65dl/g。
进料段及搅拌预热段：进气口10处氮气流量：80-100Nm3/min，温度210-230℃；出气口4处的氮气流量：124-155Nm3/min，温度：185-200℃。搅拌预热段切片停留时间为2-4小时。
切片经过热风混合段9、反应段13,热媒加热保温温度210-230℃，反应时间为22小时。冷却段15处通入44-65 Nm3/min氮气，氮气温度≤50℃，出料温度＜135℃。
切片总停留时间为28-30小时，切片特性粘度由0.65dl/g增粘至0.97-1.05dl/g。
Claims (1)
1.一种搅拌预热与聚酯固相增粘一体化反应器，其特征在于，反应器由上筒体和下筒体组成，上下两个筒体通过筒体法兰连接。包括插入式进料段、搅拌预热段、热风混合段、反应段和冷却段，搅拌预热段、热风混合段、反应段、冷却段自上而下依次连接；
插入式进料段为直短管，位于上筒体，由搅拌预热段的顶部垂直插入，其下出口距搅拌器最上层搅拌桨100-150mm；
搅拌预热段位于上筒体顶部，其内部装有一个多层分布的搅拌桨，搅拌桨由安装于其顶部中心的电机拖动；搅拌预热段的下部连接法兰，再与热风混合段相连；
热风混合段位于下筒体上部，由锥型网、伞形分布器、脊型导管和进风口组成，其顶部通过法兰与搅拌预热段的下部相连；锥型网为有直径为1.6mm圆孔的多孔板，通过上下筒体的连接法兰与下筒体固定在一起；其上口直径与反应器的筒体内径相同，下口直径为400-700mm；锥型网下部中心位置装有伞形分布器，由固定于锥型网下方均布的脊型进气导管支撑；脊型导管使伞形分布器的下腔与锥型网外壁相通；锥型网与下筒体内壁之间形成腔室，在此腔室位置的筒体壁上沿切线方向开两个中性点对称的进风口；
热风混合段下面为反应段，此段位于下筒体中部，为圆形空筒；该段筒壁外侧焊有半圆热媒保温盘管；
冷却段由锥型分布器、进风口组成，位于下筒体下部；锥型分布器位于反应器下筒体下端中心，其底向下；新风进风管从锥型分布器下方进入腔体中心位置，管口垂直向上。
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| CN109535399A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-03-29 | 浙江古纤道绿色纤维有限公司 | 一种填充反应器 |
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