[实用新型]一种单元组合转子气相聚合反应器

说明书

本实用新型提出一种单元组合转子气相聚合反应器，由反应段和排出段组成，反应段包括热流体入口、热流体出口、列管式反应管、转轴、组合转子、固定件、限位件和支撑件，反应段为列管式结构，反应管外是壳层结构，反应气体流经管程，热流体流经壳程，反应段内，反应管迎水端与背水端都装有固定件进行支撑固定，转轴固定在固定件上，转轴穿过限位件、支撑件和组合转子轴孔将一定数量的转子组合在一起；排出段包括余气出口、生成物出口、液位槽、阀门和传感器，反应生成的高聚物经生成物出口进入液位槽，传感器检测到信息来控制阀门开度，排出的余气经过余气回流处理段，再次进入气体入口参与反应。组合转子的搅拌作用使质量交换更加频繁，反应更加彻底。

技术领域

本发明属于气相聚合生产领域，具体涉及一种清洁、高效的单元组合转子气相聚合反应器。

背景技术

当今社会飞速发展，高分子材料在我们日常生活中扮演着日益重要的角色，高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料等等。生产高分子材料主要采用聚合反应，所谓聚合反应就是指由单体合成聚合物的反应过程。

聚合反应按反应单体的状态可分为气相聚合、液相聚合和固相聚合。目前工业上多采用溶液聚合的方法生产高聚物。气相聚合法与溶液聚合法相比，工艺简单、操作条件温和，省去了溶剂回收和聚合物干燥等工序,避免了对环境造成污染。但气相法混合均一性比较差，催化剂在单体中分布不均匀，容易造成局部过热，固体颗粒在此聚集增长结块，阻塞分布板孔道和外部循环管路，影响稳定操作。

针对以上问题，很多人展开了不同的研究。中国发明专利201310418617.0提出了一种气相法制备高顺式聚异戊二烯的聚合体，提出一种气相聚合体系及其应用，理论上阐述了气相聚合的可行性，但是并没有投入工业化生产，不能从根本上解决以上问题。

MOFs材料又称为金属有机骨架材料，是一类新型多孔功能材料。这类材料一般具有多孔性、比表面积大、不饱和金属配位、结构多样性的特点。近年来MOFs材料因其优异性能，已经成为一个研究热点。在微孔材料研究领域，MOFs材料的使用范围非常普遍，例如用作吸附分离材料、催化剂载体、磁性材料、光学材料和固体储氢材料等，而且还在很多新功能材料，例如选择性催化、分子识别等新材料开发中显示了诱人的应用前景。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种单元组合转子气相聚合反应器，利用组合转子的剪切作用和搅拌作用促进气相之间反应，使反应更加均匀完全，避免生成物粘连、粘壁、缠结，同时MOFs等多孔材料制成的组合转子携带催化剂和分散剂，大大提高了催化剂、分散剂与反应物之间的接触面积，从而提高了反应速率，解决了气相聚合中存在的问题，实现气相聚合的工业化生产。

为实现上述功能，本发明采用的技术方案如下：一种单元组合转子气相聚合反应器，由反应段和排出段组成。反应段发生气相聚合反应，同时进行反应物料与热流体之间的热量交换。排出段为生成物出口和余气出口，生成物流经液位槽后接下一步工序，余气经经回流处理段后，再次进入气体入口。反应段包括：热流体入口、热流体出口、列管式反应管、转轴、组合转子、固定件、限位件和支撑件。反应段为列管式结构，反应管外是壳层结构，反应气体流经管程，热流体流经壳程，壳程流体与管程流体可采用逆流或顺流的流动方式。反应段内，反应管迎水端与背水端都装有固定件进行支撑固定。转轴固定在固定件上。转轴穿过限位件、支撑件和组合转子轴孔将一定数量的转子组合在一起。

组合转子由MOFs等多孔材料制成，可携带反应催化剂、分散剂，组合转子作为催化剂、分散剂的负载，其转动大大提高了催化剂、分散剂与反应气体的接触面积，从而提高反应速率。转轴可以是刚性圆棒，也可以是柔性的软绳。固定件、限位件、支撑件由高分子材料、高分子基复合材料、金属或陶瓷材料制成。

排出段包括：余气出口、生成物出口、液位槽、阀门和传感器。生成的高聚物经生成物出口进入液位槽，当液位到达一定高度，传感器检测到信息来控制阀门开度，使生成物进入下一步工序。排出的余气经过余气回流处理段，再次进入气体入口参与反应。