[实用新型]一种制备聚醚大单体的高效节能反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制备聚醚大单体的高效节能反应装置，属于精细化工生产设备技术领域。

背景技术

随着现代混凝土技术的发展，作为第三代混凝土外加剂的高性能聚羧酸减水剂在诸多国家重点基础设施建设工程中得到了广泛应用。聚醚大单体是高性能聚羧酸减水剂专用的核心原料，占其重量的80％以上，其品质直接影响聚羧酸减水剂的综合性能。聚醚大单体与传统聚醚(甲氧基聚醚、聚醚多元醇等)一样，都是采用起始剂与环氧乙烷(或/和环氧丙烷)在催化剂的作用下进行开环聚合而得，而最大的区别在于其分子结构中含有活性双键，该双键将用于后续聚羧酸的聚合反应，但双键容易受到高温破坏，丧失聚合活性。因此在生产制备过程中，需要及时控制反应放热，尽量缩短反应时间，从而提高聚醚大单体的双键保留率，因此，对生产设备的要求相对较高。

环氧乙烷的开环聚合反应放热约为92.5KJ/mol，在整个聚醚大单体的制备过程中，主要的反应为环氧乙烷的开环聚合，反应放热量极高。如何有效控制反应热，并能提高反应效率成为行业关注的热点。针对聚羧酸专用聚醚大单体的生产装置报道相当少，基本还是采用常规聚醚的生产装置。传统用于聚醚生产的设备主要是搅拌反应釜，其传质传热能力有限，难以达到最佳反应状态。如CN202829908报道了一种聚醚多元醇反应釜，釜内采用折叶式搅拌桨和板框式搅拌桨组合的方式进行物料搅拌混合；CN203030282报道的聚醚反应装置，其在搅拌反应釜外增加了两个循环回路，改善了体系换热效果，但反应效率有限；CN202081047公开了一种带外循环喷雾的搅拌反应釜，其在外循环管上增加了雾化器，可以有效提高反应效率，但采用内盘管换热方式，换热效果有限，容易造成温度波动大。循环喷雾反应器是目前逐渐发展起来的新型反应装置。CN2204197报道了一种单循环喷雾式反应器，其雾化器采用文丘里型喷射器，提高了气液接触面积和传质效率，但其雾化器量少而限制了反应效率。CN201855696公开了一种多雾化器的乙氧基化装置，大幅度提高了物料雾化效果，但是仅一个立式反应罐和外循环换热器，其物料增长比、反应效率和反应换热效率均较低。

基于此，从反应装置角度，如何既能大幅度提高环氧乙烷反应效率，提高反应均匀性，缩短反应耗时，又能及时将大量反应热移除体系，保证反应温度的平稳性，降低副产物，提高聚醚大单体双键保留率，成为聚羧酸专用聚醚大单体高品质生产急需解决的问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备聚醚大单体的高效节能反应装置。

技术方案：本实用新型提供的一种制备聚醚大单体的高效节能反应装置，包括环氧乙烷储罐、第一换热器以及依次连接成环的立式反应器、循环泵、第二换热器、卧式反应器、第三换热器，所述环氧乙烷储罐、第一换热器、立式反应器依次连接，循环泵、第二换热器之间设有出料口。环氧乙烷的进料采用氮气压料的方式，较采用泵输送的方式节能约20～30％，且进料平稳，设备安全性更高。进料管线上设置第一换热器，在环氧乙烷进入立式反应器中进行适当预热，能有效降低由于低温环氧乙烷(储罐中环氧乙烷温度-5～5℃)与高温反应体系(反应温度100～130℃)之间的温差带来反应体系温度的波动，提高反应的平稳性。由于环氧乙烷预热温度不需要太高，其热源来自于换热系统中换热器的热出水，从而将反应体系的化学反应热通过循环水转换为环氧乙烷加热的能量，实现热量的循环高效利用，大幅度降低装置的能耗。卧式反应器与立式反应器之间的第三换热器为列管式换热器，可实现气液反应后的均匀换热，降低体系温度波动，从而有效降低因高温导致的反应副产物的含量，提高产品质量。

作为改进，所述循环泵、第二换热器、卧式反应器、第三换热器的数量相同，均为1-2个；双卧式反应器的设置，能够较传统单卧式反应器的气液有效接触面增加了约1倍，提高了气液混合的均匀性和反应效率，大幅度缩短生产时间，提高了生产效率。

作为另一种改进，卧式反应器的中心轴与水平线呈15～20度夹角倾斜设置于立式反应器顶部；采用倾斜的方式布置卧式反应器于立式反应器顶部，能加快气液混合后物料下流速度，及时通过换热器进行降温，有效避免超温反应。