[发明专利]用于竖向分级的缩聚反应器的分流反应器塔板

说明书

发明的技术领域

本发明涉及一种竖置的聚合反应器，这种反应器有一组基本为圆形的塔板组件；每个塔板组件有一个中心开放式的蒸汽通道和两条分流路径，每一分流路径包括一个逆流路径，其中，借助基本上为半圆形的换向区使液态聚合物流反向；该塔板设有一个液态聚合物的塔板入口和一个液态聚合物的塔板出口，用于借助液压梯度引导液态聚合物的流动；每个塔板组件的上面是开放的，以使来自液态聚合物流的蒸汽排入中心开放式蒸汽通道；而且该塔板布置上下垂直排列。

本发明的技术背景

用于竖直取向的聚合反应器的塔板设计通常利用重力和垂直落差而不用复杂的机械搅拌来达到所希望的聚合程度。在这样的塔板设计中，聚合物熔体沿反应器内垂直长度的内部阶流式下降。在反应器中装有挡板或塔板以滞留聚合物熔体，从而增加液体在反应器内的滞留时间和增加液体处于反应条件下的时间。所需的液体滞留时间是要使聚合动力学有足够的时间跟上由于气-液表面积的增加和气-液表面更新的增强所达到的副产品释放速度的增加。

美国专利4,196,168、3,841,836、3,509,203、3,359,074、和3,787,479以及英国专利1,320,769公开了反应介质靠液压梯度流动的反应器。美国专利4,196,168公开了一种竖式聚合反应器，这种反应器有一组向下倾斜的矩形塔板，这些塔板用于引导液态聚合物按照一种下降路径流动。美国专利3,841,836公开了一种竖式缩聚反应器，这种反应器有一组向下倾斜的可调矩形塔板和一种用于连续检测聚合物粘度的装置。使用矩形塔板的缺点是对于大型塔板来说难以实现聚合物在矩形塔板的整个宽度范围内均匀分布，而且与圆形塔板相比，反应器的横截面积损失多达30％。相反，在装配到反应器中的圆形塔板上的普通的横向流动会导致在从入口以出口的定向流线外侧的塔板的周边上形成大的滞流区域。在滞流区域中的液态聚合物有操作过度、达到高粘度、交联和/或变质的趋势。

美国专利3,509,203公开了一种竖式反应器，这种反应器有一组阶流式布置的水平构件，这些构件有多个在各塔板中的环形通道，这些通道用于液态聚合物在其中横向流动，这些构件还有一个用于向下输送液态聚合物并与各水平构件中心相连的连接管。在美国专利3,509,203中公开的这种反应器的缺点是对于高粘度物料来说流动路径太长，流动路径中的拐角是滞流区的成因，顶板阻止了蒸汽的输送并增加了不必要的结构复杂性，而且用于塔板之间流动的管子妨碍了增加蒸汽释放的膜的自由流动。

美国专利3,359,074公开了一种竖式缩聚反应器，这种反应器有一组圆形塔板，该塔板有基本等间距的弦向延伸狭缝。该狭缝用于使经过其中的较粘的流体介质产生所需的表面更新。在美国专利3,359,074中公开的这种反应器的缺点在于塔板上没有强制性的持液量，滞留时间受流体粘度和流速的控制，而且必须针对特定的液体流速和液体物理特性精确确定缝的尺寸，否则塔板会产生液体溢出或完全漏光。另外，蒸汽流控制机构易遭堵塞。

美国专利3,787,479公开了一种竖式反应器，这种反应器有一组圆形塔板，该塔板具有形成一些近似为矩形区段的横向档板。这样，塔板设有细长的左右流动路径，该路径用于反应介质由塔板的一侧向另一侧的类似活塞式流动。在美国专利3,787,479中公开的这种反应器的缺点是流动路径中的拐角是滞流区的成因，而且用于塔板之间流动的管妨碍形成自由流动的膜，该膜能增加蒸汽的释放。

英国专利1,320,769公开了一种反应器，这种反应器有基本水平的螺旋流动通道，该螺旋形流动通道沿顶部敞开，其侧壁构成封闭流动通路。在英国专利1,320,769中公开的这种反应器的缺点是使用无反向转弯的水平螺旋流动通道使得流动路径不能均等，而且“内侧”路径比“外侧”路径短。另外，只使用一块塔板大大地限制了可供使用的自由表面积，并妨碍在塔板间形成能增加蒸汽释放的自由落下的膜。

这样，上述参考文献的方案的缺陷在于它们(a)包含滞流区域，该区域的形成起因于物料沿较短路径流线流动而发生的物料分流，或(b)对垂直取向的圆形区域的利用很差。

相反，本发明的反应器采用了一种有两条分流路径的圆形塔板，这种塔板能有效地利用圆筒形反应器的横截面，同时提供均等的液态聚合物熔体流动路径长度，从而使滞流区域或死区最小。另外，本发明的反应器能处理高粘度液体并且能控制发生化学反应所需的滞留时间(持液量)。本发明的反应器设计成能使蒸汽离开每块塔板并且沿聚合物流动路径外部的一条路径流到反应器的蒸汽出口。

本发明的目的