CN212560069U - 一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，包括卧式圆柱壳体，所述壳体设有进料口和产品出口，所述进料口连接进料管道，所述壳体内设有旋转筒体，所述旋转筒体前端设有入口，所述进料管道穿过入口插入旋转筒体内部；所述旋转筒体中心设置有驱动轴；所述旋转筒体内部前端靠近入口处设有进料圆盘、后端设有出料圆盘、中间设有支撑架和若干过料圆盘。本实用新型反应器运行时，预聚体熔体能够完全浸润筒体内表面和过料圆盘表面，增加苯酚脱除速率，增加反应速率，防止部分物料粘滞导致过度聚合或发生副反应，使得所有预聚体停留时间分布窄，最终获得分子量分布窄，杂质含量低的聚碳酸酯产品。

Description

一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器

技术领域

本实用新型涉及聚碳酸酯生产领域，具体涉及一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器。

背景技术

熔融酯交换法制备聚碳酸酯工艺的终缩聚反应为酯化反应，预缩聚熔体在高温高真空条件下，生成小分子产物苯酚和聚碳酸酯产品。反应过程中需要不断脱除苯酚，并且搅拌均匀，防止部分预聚物长时间停留，过度缩聚和黄变，促进缩聚反应完成。

终缩聚反应器一般为卧式圆盘反应器，在圆盘反应器内部，圆盘旋转形成熔体薄膜，增加挥发表面积，增加苯酚挥发速度，促进终缩聚反应朝增加分子量的方向进行。

但是在圆盘反应器中，圆盘与筒体之间有间隙，高粘度熔体容易残留在筒体内部侧面和上部，不能被圆盘刮出，传质传热困难，在高温环境中时间停留过长，部分缩聚体过度缩聚、发生副反应和结晶。过度缩聚导致聚碳酸酯产品分子量分布变宽，降低产品力学性能；副反应导致产品发黄出现黄点和或麻点，结晶会导致产品出现晶点，降低产品光学性能。

另一种降膜或重力流反应器没有搅拌器，不需要考虑动密封，真空度高，有利于苯酚挥发。但是在反应器内部聚碳酸酯预聚物熔体只能依靠重力沿着成型体往下流动，由于熔体粘度高，在部分表面滞留，流动不均匀，造成过度缩聚、结晶，进一步生成黄点和黑点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，解决了现有卧式圆盘反应器内部高粘度物料流动不均匀，物料长时间停留，易发生副反应的问题。

本实用新型的技术方案是：一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，包括卧式圆柱壳体，所述壳体设有进料口和产品出口，其特征在于：所述壳体进料端设有进料端封头、产品出口端设有驱动端封头，所述壳体内设有旋转筒体，所述壳体内在靠近进料端封头处设有支撑杆，所述旋转筒体前端设有入口，所述入口处连接支撑轴，所述支撑轴为中空轴，所述支撑轴外套接轴承，所述轴承外圈连接支撑杆顶部，所述进料口连接进料管道，所述进料管道穿过支撑轴插入旋转筒体内部；

所述旋转筒体中心设置有驱动轴，所述驱动轴后端穿过驱动端封头连接驱动电机；所述旋转筒体内部前端靠近入口处设有进料圆盘、后端设有出料圆盘、中间设有支撑架和若干过料圆盘，所述进料圆盘、出料圆盘和支撑架均是内壁连接驱动轴、外壁连接旋转筒体，所述过料圆盘在进料圆盘和出料圆盘之间均匀分布，所述过料圆盘外壁连接旋转筒体，所述过料圆盘内壁与驱动轴之间有间隙，所述过料圆盘内径从进料圆盘到出料圆盘逐渐增大，所述进料圆盘、出料圆盘和过料圆盘上均设有若干通孔，所述通孔按照不同直径的环状同心分布。

进一步地；所述驱动轴与驱动端封头之间通过密封轴承连接。

进一步地；所述壳体内部靠近驱动端封头端设有环形挡板，所述环形挡板内壁连接驱动轴、外壁与壳体之间有间隙，所述壳体的产品出口对应环形挡板与出料圆盘之间的空隙。

进一步地；所述旋转筒体后端外壁设有凸环。

进一步地；所述壳体设有真空接口和残液出口，所述残液出口靠近旋转筒体前端，所述壳体在产品出口处设有残液挡板。

进一步地；所述进料圆盘通孔和出料圆盘通孔同心分布的环数均为4。

进一步地；所述过料圆盘通孔同心分布的环数为3。

进一步地；所述壳体内壁设有导热油夹层，所述导热油夹层上设有导热油入口和导热油出口，所述壳体的进料口、产品出口、真空接口和残液出口均设有导热油夹套。

本实用新型的有益效果：本实用新型反应器运行时，在高温高真空条件下，预聚体熔体在旋转筒体内部，同时在径向和纵向流动，在旋转筒体内表面和过料圆盘上形成均匀薄膜，发生缩聚反应和脱除苯酚气相。预聚体熔体能够完全浸润筒体内表面和过料圆盘表面，增加苯酚脱除速率，增加反应速率，防止部分物料粘滞导致过度聚合或发生副反应，使得所有预聚体停留时间分布窄，最终获得分子量分布窄，杂质含量低的聚碳酸酯产品。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1中进料圆盘侧视图；

图3是图1中出料圆盘侧视图；

图4是图1中过料圆盘侧视图；

图5是图1中支撑架侧视图。

图中：1、进料口；2、进料管道；3、导热油入口；4、进料圆盘；5、壳体；6、旋转筒体；7、过料圆盘；8、真空接口；9、出料圆盘；10、驱动端封头；11、密封轴承；12、环形挡板；13、驱动电机；14、驱动轴；15、过料圆盘通孔；16、产品出口；17、残液挡板；18、出料圆盘通孔；19、导热油出口；20、支撑架；21、进料圆盘通孔；22、残液出口；23、支撑杆； 24、凸环；25、轴承；26、支撑轴；27、进料端封头。

具体实施方式

实施例：

如图1至图5所示，一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，包括卧式圆柱壳体5，所述壳体5设有进料口1和产品出口16，所述壳体5进料端设有进料端封头27、产品出口端设有驱动端封头10，所述进料端封头27和驱动端封头10均通过螺栓与壳体5连接，便于拆卸维修。所述进料端封头27和驱动端封头10与壳体5之间均设有密封垫片。

所述壳体5内设有旋转筒体6，所述壳体5内在靠近进料端封头27处设有支撑杆23，所述旋转筒体6前端设有入口，所述入口处连接支撑轴26，所述支撑轴26为中空轴，所述支撑轴26外套接轴承25，所述轴承25外圈连接支撑杆23顶部，所述支撑杆23用于支撑旋转筒体6，所述进料口1连接进料管道2，所述进料管道2穿过支撑轴26插入旋转筒体6内部；

所述旋转筒体6中心设置有驱动轴14，所述驱动轴14后端穿过驱动端封头10连接驱动电机13，所述驱动轴14与驱动端封头10之间通过密封轴承11连接；所述旋转筒体6内部前端靠近入口处设有进料圆盘4、后端设有出料圆盘9、中间设有两个环形支撑架20和若干过料圆盘7，所述进料圆盘4、出料圆盘9和支撑架20均是内壁螺栓连接驱动轴14、外壁螺栓连接旋转筒体6。所述支撑架20为旋转筒体6内部空间提供支撑。

所述过料圆盘7在进料圆盘4和出料圆盘9之间均匀分布，所述过料圆盘7外壁连接旋转筒体6，所述过料圆盘7内壁与驱动轴14之间有间隙，所述过料圆盘7内径从进料圆盘4到出料圆盘9逐渐增大，所述进料圆盘4上设有进料圆盘通孔21，所述出料圆盘9上设有出料圆盘通孔18，所述过料圆盘7上设有过料圆盘通孔15，所述进料圆盘通孔21、出料圆盘通孔18和过料圆盘通孔15均按照不同直径的环状同心分布。所述进料圆盘通孔21和出料圆盘通孔18同心分布的环数均为4，所述过料圆盘通孔15同心分布的环数为3。

所述壳体5内部靠近驱动端封头10端设有环形挡板12，所述环形挡板12内壁连接驱动轴14、外壁与壳体5之间有间隙，所述壳体5的产品出口16对应环形挡板12与出料圆盘9之间的空隙，所述旋转筒体6后端外壁设有凸环24。

所述壳体5设有真空接口8和残液出口22，所述真空接口8连接到真空系统。所述残液出口22靠近旋转筒体6前端，所述残液出口22用于回收从进料管道2与支撑轴26之间的间隙流出的微量熔体，所述壳体5在产品出口16处设有残液挡板17，可防止残液流入产品。

所述壳体5内壁设有导热油夹层，所述导热油夹层上设有导热油入口3和导热油出口19，所述壳体5的进料口1、产品出口16、真空接口8和残液出口22均设有导热油夹套，为熔体和气相提供热量，维持流动状态，防止熔体和气相凝固。

工作原理：预缩聚熔体从反应器进料口1进入，通过进口管道2流入旋转筒体6内部，旋转筒体6在驱动电机13驱动下以一定速率连续转动，预缩聚熔体具有粘性，下部熔体被带到上部，在重力作用下顺着旋转的进料圆盘4表面流下并穿过进料圆盘通孔21，实现同时在纵向和径向上流动，熔体充分浸润旋转筒体6内表面和过料圆盘7表面，在旋转筒体6内表面和过料圆盘7上形成均匀的薄膜。所述过料圆盘7上设置的过料圆盘通孔15，利于熔体成膜，增加挥发表面积，增加苯酚挥发速度，加速预缩聚反应进行。

随着缩聚反应进行，熔体粘度逐渐增加，流动速率逐渐减小，旋转筒体6旋转带到上部的熔体顺着过料圆盘7往下流动的速率减小，由于过料圆盘7内径从进料圆盘4到出料圆盘9逐渐增大，因此可随着缩聚反应进行缩短熔体流动路径，使熔体能够完全浸润过料圆盘7，防止出现流动死角。

产品熔体在旋转筒体6底部径向从出料圆盘通孔18流出，凸环24和环形挡板12引导产品熔体全部流入产品出口16，最终流出反应器。反应器内部熔体停留时间均匀，熔体能够充分浸润旋转筒体6内表面和过料圆盘7表面，反应区域无死角，防止部分预聚物过度缩聚，最终获得分子量分布窄，力学性能和光学性能高的聚碳酸酯产品。

缩聚反应生成的苯酚等小分子产物挥发到上部空间，通过出料圆盘通孔18流出旋转筒体6，通过真空接口8进入真空系统。

所述旋转筒体6内部驱动轴14上也会流过预缩聚熔体，由于旋转筒体6是旋转的，驱动轴14上的熔体连续流动，不会出现部分熔体长时间停留。

以上所述的实施例只是本实用新型较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，包括卧式圆柱壳体，所述壳体设有进料口和产品出口，其特征在于：所述壳体进料端设有进料端封头、产品出口端设有驱动端封头，所述壳体内设有旋转筒体，所述壳体内在靠近进料端封头处设有支撑杆，所述旋转筒体前端设有入口，所述入口处连接支撑轴，所述支撑轴为中空轴，所述支撑轴外套接轴承，所述轴承外圈连接支撑杆顶部，所述进料口连接进料管道，所述进料管道穿过支撑轴插入旋转筒体内部；

所述旋转筒体中心设置有驱动轴，所述驱动轴后端穿过驱动端封头连接驱动电机；所述旋转筒体内部前端靠近入口处设有进料圆盘、后端设有出料圆盘、中间设有支撑架和若干过料圆盘，所述进料圆盘、出料圆盘和支撑架均是内壁连接驱动轴、外壁连接旋转筒体，所述过料圆盘在进料圆盘和出料圆盘之间均匀分布，所述过料圆盘外壁连接旋转筒体，所述过料圆盘内壁与驱动轴之间有间隙，所述过料圆盘内径从进料圆盘到出料圆盘逐渐增大，所述进料圆盘、出料圆盘和过料圆盘上均设有若干通孔，所述通孔按照不同直径的环状同心分布。

2.根据权利要求1所述的制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，其特征在于：所述驱动轴与驱动端封头之间通过密封轴承连接。

3.根据权利要求1所述的制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，其特征在于：所述壳体内部靠近驱动端封头端设有环形挡板，所述环形挡板内壁连接驱动轴、外壁与壳体之间有间隙，所述壳体的产品出口对应环形挡板与出料圆盘之间的空隙。

4.根据权利要求1所述的制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，其特征在于：所述旋转筒体后端外壁设有凸环。

5.根据权利要求1所述的制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，其特征在于：所述壳体设有真空接口和残液出口，所述残液出口靠近旋转筒体前端，所述壳体在产品出口处设有残液挡板。

6.根据权利要求1所述的制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，其特征在于：所述进料圆盘通孔和出料圆盘通孔同心分布的环数均为4。

7.根据权利要求1所述的制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，其特征在于：所述过料圆盘通孔同心分布的环数为3。

8.根据权利要求1所述的制备聚碳酸酯的终缩聚反应器，其特征在于：所述壳体内壁设有导热油夹层，所述导热油夹层上设有导热油入口和导热油出口，所述壳体的进料口、产品出口、真空接口和残液出口均设有导热油夹套。

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