CN2537445Y - 常压聚合反应装置 - Google Patents

Abstract

一种常压聚合反应装置，包括聚合反应段10与气体冷凝段20两部分构成统一的塔体。聚合反应段10由若干块导向用塔板14组成，塔板上的聚合物从进口堰向出口堰方向均匀流动并进行缩聚反应，逐级而下，达到预期的聚合度后从塔底聚合物出口15排出。气体冷凝段20也由若干块塔板21组成。气液两相在塔板上直接接触冷凝。冷却后的冷凝液经过滤和冷却后作为冷凝剂循环使用。氮气从塔底氮气进口16进入，从塔顶逸出后经分离器28可重新处理循环使用。本装置不需要搅拌装置，不需要稳定的EG及其加热汽化器，不需要喷射冷凝器，不存在管道被堵塞的隐患。本装置结构简单，造价低廉，冷凝剂EG循环用量少，能耗低。

Description

常压聚合反应装置

技术领域

本实用新型涉及化工反应装置，更具体地说，涉及常压聚合反应装置。

技术背景

由乙二醇(缩写为EG)与对苯二甲酸(缩写为PTA)通过酯化反应生成对苯二甲酸乙二醇酯(缩写为BHET)，酯化反应在酯化反应器内完成。其后，通过缩聚反应聚合成聚对苯二甲酸乙二醇酯(缩写为PET，俗称为聚酯)。在缩聚反应的前期，反应熔体的粘度较低，反应中所生成的小分子(以EG为代表)容易脱出，传质比较容易，此时的聚合过程受反应速率控制。随着聚合度的增加，熔体的粘度增大，传质越来越困难。此时的聚合过程受传质速率控制。其工艺过程是本领域的技术人员所熟悉的。PET的聚合反应装置由预缩聚反应装置和终缩聚反应装置所组成，前者用于反应速率控制阶段，后者用于传质速率控制阶段。本实用新型仅适用于反应速率控制阶段，即属于预缩聚反应装置。

目前，PET的预缩聚反应装置均采用降压操作，其设备主要有两种类型：一种是带搅拌的釜式反应器，它通常是两釜串联，属全混型反应器，其中大型机械搅拌器的设计和制造都比较困难，且传动机械系统的投资费用大。另一种是升液式塔式减压聚合反应装置，它是利用乙二醇蒸汽使物料逐级由下向上流动，虽然不用机械搅拌器，但反应物在进入反应器之前需加入为反应物进料量30％左右的乙二醇(俗称为稳定乙二醇)，并使其气化，除需要增加一台加热气化装置外，还增大了塔顶气体冷凝器的负荷，能耗增加。

另外，上述两种类型的反应器均需要配备喷射冷凝器，用来冷凝从反应器逸出的气体，它虽然阻力小，保证了反应器所需要的真空度，但冷凝效率很低，作为冷凝剂的乙二醇液体耗量很大。且由于气体中带有聚合物和其它高沸点组分，因此要求在喷射冷凝器内设置既能作旋转运动，又能作往复移动的刮刀，以除去冷凝器器壁上的固体结垢，从而增大了设备投资，同时仍隐藏着管道被堵塞的隐患。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种适用于PET等的常压聚合反应装置，它是名称为“一种非均相酯化反应精馏装置”在先实用新型专利申请(专利申请号01264461.7)所涉及的装置的后续配套装置。

本实用新型采用下述技术方案：

1、一种常压聚合反应装置，该装置包括聚合反应段和气体冷其中，

聚合反应段和气体冷凝段共同构成一个统一的塔体，在聚合反应段的外围有保温加热夹套；

在聚合反应段中，有若干块导向用塔板，酯化物单体从反应装置中部的反应物入口进入塔内，流向导向塔板并在塔板上进行缩聚反应，逐级而下，达到预期的聚合度后从塔底聚合物出口排出，塔板同时起导向作用，推动塔板上的聚合物从进口堰向出口堰方向均匀流动；

在气体冷凝段中也有若干块导向用塔板，作为冷凝剂的EG液体分两股分别经上部EG进口和中部EG进口进入塔体，作为气相的氮气从塔底氮气进口进入反应装置并经气体通道进入气体冷凝段，与由上面来的液相在导向用塔板上直接接触，被冷凝下来的冷凝液与冷凝剂混合后，从上部混合物出口和中部混合物出口流出，由中部混合物出口出来的冷凝剂EG经过滤器后再进入冷凝剂EG的冷却系统，由上部混合物出口出来的冷凝剂EG则直接进入冷凝剂EG的冷却系统，所有被冷却的冷凝剂EG循环使用，带有微量小分子组分的氮气从塔顶部的氮气出口排出，经分离器分离搜集未被冷凝的小分子组分后进入其它系统。

2、上述第1项所述的常压聚合反应装置，其中，在聚合体反应段与气体冷凝之间有一个使气液分离的除沫器。

与现有的技术相比，本实用新型的有利效果如下：

(1)不须使用大型搅拌器和稳定EG所需的加热气化装置，使用设备成本和运行费用低廉，不须使用带有既能旋转又能作往复移动刮刀的喷淋冷凝器，装置结构简单，投资低廉；

(2)聚合反应段塔板采用导向用塔板，可以推动塔板上的聚合物从进口堰向出口堰方向均匀流动，并且在塔板上不会形成死区，同时可以提高预缩聚阶段反应物的聚合度，从而降低终缩聚装置的负荷；

(3)采用塔板直接冷凝代替喷射冷凝器，不仅投资下降，而且使作为冷凝剂的EG用量大幅度下降，减轻了EG冷却系统的负荷，同时也消除了管道被堵塞的隐患；

本实用新型可以连续操作，不受生产规模的限制，装置结构简单，能耗低。

对附图的简略说明

下面结合附图进一步解释本实用新型。

在附图中，各参考符号的定义如下：

10聚合反应段

20气体冷凝段

在聚合反应段10中：

11加热保温夹套

12反应物入口

13挡板

14导向用塔板

15聚合物出口

16氮气入口

17除沫器

18气体通道

19a热媒进口

19b热媒出口

在气体冷凝段20中

21导向用塔板

22上部EG进口

22中部EG进口

24上部混合物出口

25中部混合物出口

26过滤器

26氮气出口

28分离器

下面对本实用新型进行详细描述。

在统一塔体中，聚合反应段(10)与气体冷凝段(20)的划分如下：带有加热保温夹套(11)部分为聚合反应段(10)，不带有加热保温夹套(11)部分为气体冷凝段(20)。

来自酯化反应装置的酯化物单体从反应装置中部的反应物入口(12)进入塔内，经过挡板(13)，流入缩聚反应段的顶板。聚合反应段有若干导向用塔板(14)，反应物自上而下逐级流动，在板上保持足够的持液量，进行缩聚反应。当达到预期的聚合度后，聚合物从聚合反应段的下部经聚合物出口(15)排出塔外，去终缩聚装置。氮气从聚合反应段的底部的氮气入口(16)进入塔体，通过导向用塔板上的导向孔，推动塔板上的聚合物从进口堰向出口堰方向均匀流动，并与各塔板上的缩聚反应中所产生的，以EG为代表的小分子组分混合，自下而上流动。经除沫器(17)和气体通道(18)进入气体冷凝段(20)。

气体冷凝段(20)也是由若干块塔板(21)组成。冷凝剂是经冷却后的EG液体，从上部EG进口(22)与中部EG进口(23)分别进入塔体，其流量比例约1∶10～1∶100，从上往下流动。来自聚合反应段(10)含EG的氮气从下往上流动。气液两相在塔板直接接触，氮气中所含有的以EG为代表的小分子被冷凝，气体中所夹带的聚合物被洗涤。冷凝液与冷凝剂混合在一起，经上部混合物出口(24)和中部混合物出口(25)分别流出塔体。由上部混合物出口(24)出来的冷凝剂EG直接进入冷凝剂EG冷却系统。由中部混合物出口(25)出来的冷凝剂EG经过滤器(26)后再进入冷凝剂EG的冷却系统。所有被冷却的冷凝剂EG重新经由(24)循环使用。带有微量小分子有机组分的氮气从塔顶部的氮气出口(27)排出，经分离器(28)除去未被冷凝的小分子组分后进入其它系统，如终缩聚系统。

具体实施方式

下面举出实施例来说明本实用新型，但本实用新型不受该实施例的限定。

实施例

使用图1所示装置，聚合反应段(10)与气体冷凝段(20)共同构成一个立式反应塔。以年产1万吨聚酯的装置为例，聚合反应段(10)直径为800mm，高6000mm，塔板数14，氮气体积流量为2420立方米/小时(1大气压，285℃)，聚合物出口聚合度达30。气体冷凝段(20)直径800mm，高2500mm，塔板数6块，冷凝剂消耗量为3210公斤/小时，与现有技术的喷射冷凝器的冷凝液消耗量相比，仅为1/10。

本实用新型与另一实用新型专利申请(专利申请号01264461.7)配套使用，很适合作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(包括改性聚酯)生产中的酯化反应器与预缩聚反应器。

Claims (2)

1、一种常压聚合反应装置，该装置包括聚合反应段(10)和气体冷凝段(20)，其特征在于，

聚合反应段(10)和气体冷凝段(20)共同构成一个统一的塔体，在聚合反应段的外围有保温加热夹套(11)；

在聚合反应段(10)中，有若干块导向用塔板(14)，酯化物单体从反应装置中部的反应物入口(12)进入塔内，流向导向塔板(14)并在塔板(14)上进行缩聚反应，逐级而下，达到预期的聚合度后从塔底聚合物出口(15)排出，塔板(14)同时起导向作用，推动塔板上的聚合物从进口堰向出口堰方向均匀流动；

在气体冷凝段(20)中也有若干块导向用塔板(21)，作为冷凝剂的EG液体分两股分别经上部EG进口(22)和中部EG进口(23)进入塔体，作为气相的氮气从塔底氮气进口(16)进入反应装置并经气体通道(18)进入气体冷凝段(20)，与由上面来的液相在导向用塔板(21)上直接接触，被冷凝下来的冷凝液与冷凝剂混合后，从上部混合物出口(24)和中部混合物出口(25)流出，由中部混合物出口(25)出来的冷凝剂EG经过滤器(26)后再进入冷凝剂EG的冷却系统，由上部混合物出口(24)出来的冷凝剂EG则直接进入冷凝剂EG的冷却系统，所有被冷却的冷凝剂EG循环使用，带有微量小分子组分的氮气从塔顶部的氮气出口(27)排出，经分离器(28)分离搜集未被冷凝的小分子组分后进入其它系统。

2、如权利要求1所述的常压聚合反应装置，其特征在于，在聚合反应段(10)与气体冷凝段(20)之间有一个使气液分离的除沫器(17)。

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