[发明专利]一种新型的多层落条式缩聚反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层落条式缩聚反应器及其应用，特别涉及一种高比界面的落条缩聚塔及其应用。

背景技术

缩聚过程的特点是通过端基官能团之间的反应，逐步缩去小分子而使分子量逐步加长，聚合物分子量不断提高。对于整个聚合过程，聚合物在体系中的粘度随着聚合反应的进度不断的发生变化，多者有数百倍的增加，因此，缩聚过程是一个高粘基础上的变粘过程，粘度是影响聚合物生产加工最重要的特性，它决定了过程中熔体运动的特有方式，运动状态(层流、爬流)，从而对过程设备传热、传质性能提出了要求。

缩聚反应是聚合反应中的一大类，包括聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚硅氧烷等，各类聚酯的缩聚过程具有相似的反应脱挥工艺要求：在缩聚反应的后期，随着缩聚反应的进行，聚酯熔体粘度和聚合度上升，脱除小分子变得越来越困难，从而传质成为过程的控制因素，而缩聚反应设备的传递性能，也就成为缩聚反应是否可高效进行的关键因素。

现有缩聚反应主要设备类型有带不同搅拌器的立式反应釜、卧式反应釜(如垂直搅拌器、水平搅拌器、离心膜蒸发器等)以及不带搅拌的垂直下落型立式反应器。由于缩聚过程，物系粘度变化跨度大，可从开始时的数十毫帕秒，升至缩聚后期数千至数万、甚至数十万毫帕秒，但在如此宽的粘度范围内还能使混合和传热均保持高效的搅拌器则很少。目前工业应用反应器形式优化以及所开发的新型聚合器都是与改进流体流动的情况、提高传质传热性能和满足柔性化生产要求分不开的。现以应用最为广泛的PET缩聚过程为例进行说明。

目前，在工业上成功应用的PET缩聚反应器主要有两种基本类型：即圆盘式和笼式，两类均为卧式搅拌反应釜。釜内受熔体网架桥限制，圆盘或网片必须保持较大距离，致使单位体积熔体拥有的表面积不足；现行卧式釜都是依靠下部沉浸于熔体层内的盘或网旋转时将熔体带起成膜，超过50％的熔体处于反应釜底部，液位相当0.3～0.4倍反应釜半径，底部物料受静压头影响，对缩聚釜不利；由于搅拌器自重加之附着于盘或网上熔体质量，搅拌器产生相当挠度，盘或网外缘离釜内壁距离必须足够以避免机械事故，但该距离又导致釜底出现死区。特别是在应用于更高粘度(大于300000cp)的场合，其过多的死区、夹带、有限的成膜与表面更新以及过大停留时间造成的严重降解都限制了这两类反应器的应用。随着聚酯包装业近年来的迅速发展，全球对高分子量的PET聚酯的需求将越来越大，为了适应高粘聚酯迅速膨胀的需求空间，迫切需要一种适合于生产更高粘度的大型缩聚反应器。

发明内容

为了克服以上现有技术所属缺陷，本发明公开了一种多层落条式脱挥反应器，

本发明的技术方案为：

一种多层落条式脱挥反应器，包括设加热夹套的外塔和塔芯，外塔由设有物料进口以及挥发份出口的塔顶、塔体和设有物料出口的塔底组成，塔芯嵌套于外塔内，其特征在于：塔芯为多层开孔锥板。

所述塔顶设有捕沫器。

所述塔芯内构件截面为圆型，利用挂耳固定于方形支柱之间。

所述多层锥板中的相邻锥板锥角方向相反。

所述相邻锥板间的间距可调。

所述相邻锥板上的开孔不同心。

由塔顶至塔底方向，锥板间距逐渐增大。

所述锥板均设有用以持液的溢流堰。

所述溢流堰为高度可调的溢流堰。

由塔顶至塔底方向，每层锥板上所开小孔的孔径亦逐渐增大且开孔率各异。

所述锥板上的开孔可根据板厚开倒角。

塔芯正锥锥板的中心开孔。

塔芯倒锥锥板的半径小于溢流堰内径，锥板与溢流堰间连接方式为多点焊接。

塔内保持真空操作环境。

上述脱挥设备应用场合包括：聚合物缩聚过程、溶剂脱挥、需要脱除低分子生成物的化学反应、真空蒸发或解吸操作过程。