CN106268591B - 一种聚合反应釜及聚酯生产方法 - Google Patents

一种聚合反应釜及聚酯生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚合反应釜及聚酯生产方法。聚合反应釜包括密封的卧式筒体，筒体内靠近物料进口设置有前端转轴，前端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置一连接；筒体内靠近物料出口设置有后端转轴，后端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置二连接；筒体内设有支承前端转轴和后端转轴的支撑结构；前端转轴上设置有笼框式搅拌器；后端转轴上靠近前端转轴处设置有一段螺旋式圆盘；后端转轴其余部分设置有多组同轴的圆环，每组圆环之间设置有若干条与圆环面平行的刮刀。方法是利用上述聚合反应釜进行聚酯生产得到高粘度聚酯熔体。本发明将笼框式搅拌器设置在前端，将多组圆环设置在后端，能够有效提高设备的脱挥效率。

Description

一种聚合反应釜及聚酯生产方法
技术领域
本发明属于聚酯生产技术领域，涉及一种聚酯生产的重要设备，特别涉及一种用于聚酯生产的聚合反应釜及聚酯生产方法。
背景技术
聚合反应釜是聚酯生产的重要设备。公开号为CN201684605U的中国专利(CN201020175319.5)公开了一种聚酯生产装置领域内的组合式聚合反应釜，它包括密封的卧式筒体，所述筒体一端设有物料进口，另一端设有物料出口，所述筒体上方设有气相出口，筒体内设有转轴一，转轴一上设有多组圆盘，转轴一的端部从筒体的一端伸出；所述转轴一设置在物料进口一端；筒体内靠近物料出口一端还设有转轴二，所述转轴二从筒体的另一端伸出，筒体内还设有支承转轴一和转轴二的支承机构；转轴二上设有鼠笼式搅拌器。圆盘的设置可以使物料搅拌充分，达到平推流反应的效果，鼠笼式搅拌器对物料具有良好的搅拌成膜作用，极大增加物料的蒸发表面积，可以促使物料进一步缩聚。
上述CN201020175319.5号专利在实际生产使用过程中存在脱挥效率低的缺陷，原因如下：根据物料在聚合反应釜内的分布，设备前端物料粘度较小，流动性好，越靠近后端，物料粘度越大，流动性越差；由于前端的转轴一上为多组圆盘，后端的转轴二上为鼠笼式搅拌器；在聚合反应釜内，前端的低粘度物料在圆盘上会有较快的流动速度，成膜面积小，时间短，同时由于物料本身流动性较好，受重力作用，很难在圆盘和隔板的上半部分形成有效膜，造成脱挥效率低；而由于鼠笼式搅拌器内部复杂的构件，后端的高粘度物料在其上面很难仅依靠自重流下并成膜。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种能够有效提高设备的脱挥效率的聚合反应釜及聚酯生产方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种聚合反应釜，它包括密封的卧式筒体，所述筒体一端设有物料进口，另一端设有物料出口；所述筒体设有气相出口并与真空***连接；筒体内靠近物料进口设置有前端转轴，前端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置一连接；筒体内靠近物料出口设置有后端转轴，后端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置二连接；前端转轴、后端转轴分别通过机械密封与筒体连接；筒体内设有支承前端转轴和后端转轴的支撑结构；前端转轴上设置有笼框式搅拌器；后端转轴上靠近前端转轴处设置有一段螺旋式圆盘；后端转轴其余部分设置有多组同轴的圆环。
进一步地，所述筒体内在每组圆环之间设置有若干条与圆环面平行的刮刀，所述刮刀与筒体固定连接。刮刀的作用是使高粘度物料在圆环上成膜。
进一步地，所述刮刀与筒体径向具有一定夹角，该夹角在30度至60度之间。
进一步地，所述每组圆环由若干个不同直径的圆环组成，若干个不同直径的圆环位于同一平面上，且均通过中间支架固定连接；中间支架包括一个中心环和一端固定在中心环上的多根支撑条，中心环固定在后端转轴上，若干个不同直径的圆环固定在多根支撑条上。可以根据具体设备的尺寸(筒体直径的大小)，确定圆环的个数：设备尺寸较小(筒体直径小)时，可以使用单个圆环；设备尺寸大(筒体直径大)时，如使用单个圆环，则物料在单个圆环上面难以成膜，就需要增加圆环数量，使用多个不同直径的圆环，以降低单个可成形的膜的面积，利于物料成膜脱挥。
进一步地，所述笼框式搅拌器外侧设置有刮板，刮板与筒体轴向具有一定的夹角，该夹角在0度至5度之间。
进一步地，所述笼框式搅拌器靠近物料进口一端直径稍大于另一端直径。
进一步地，所述筒体为双层夹套式伴热筒体，筒体上设有热媒入口和热媒出口与夹套空间连通。
进一步地，所述筒体外面设置有加热盘管，加热盘管上设置有热媒入口、热媒出口和排气口；加热盘管截面可为任意几何形状。
进一步地，部分筒体为双层夹套式伴热筒体，该部分筒体上设有热媒入口和热媒出口与夹套空间连通；另一部分筒体外面设置有加热盘管，加热盘管上设置有热媒入口、热媒出口和排气口。
所述聚合反应釜适用的物料进料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g；适用的温度为260℃～295℃；适用的压力为绝对压力0Pa～2000Pa；进料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g的物料，在该聚合反应釜内反应停留50min～150min，出料特性粘度能够达到0.6dL/g～1.0dL/g。
一种利用上述聚合反应釜进行聚酯生产的方法如下：将物料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度260℃～295℃，绝对压力0Pa～2000Pa的条件下反应50min～150min，制备得到特性粘度为0.6dL/g～1.0dL/g的聚酯熔体。
进一步地，将物料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度270℃～280℃，绝对压力100Pa～1000Pa的条件下反应50min～150min，制备得到特性粘度为0.6dL/g～1.0dL/g的聚酯熔体。
本发明的有益效果：
本发明的聚合反应釜，将笼框式搅拌器设置在前端，可以使低粘度物料充分搅拌并达到成膜效果，增加物料脱挥面积，提高聚合速率，增加物料粘度；在笼框式搅拌器之后设置一段螺旋式圆盘，能够有效推动物料向出料端移动；将多组若干个圆环设置在后端，能够促使高粘度物料进一步缩聚(使高粘度物料在每个圆环上都能形成有效膜，且成膜面积大，这样就有效提高了脱挥面积，达到了增粘效果)。该装置脱挥效率高，能够保证聚合反应速度快，适用的物料粘度范围广，可用于各种聚酯的生产。
本发明与现有技术(CN201020175319.5号专利)相比，具有如下优点：
(1)将笼框式搅拌器设置在前端，比设置在后端有更大的好处。
笼框式搅拌器是利用物料被带到笼框上之后，物料依靠自重顺笼框下流自然成膜，从而增大物料脱挥面积。由于其仅依靠物料自重来成膜，所以要求物料粘度不能太大，否则依靠物料自重下流太缓慢，成膜困难，效率低。根据物料在聚合反应釜内的分布，在聚合反应釜中，越靠近物料进口段(设备前端)，物料粘度越低，越靠近物料出口段(设备后端)，物料粘度越高。
本发明将笼框式搅拌器设置在前端，则前端的低粘度物料更容易在笼框上依靠自重流下并成膜，从而有效提高脱挥面积，达到增粘效果。因此，本发明将笼框式搅拌器设置在前端，能够有效提高设备的脱挥效率。
而CN201020175319.5号专利中，将鼠笼式搅拌器设置在后端，由于鼠笼式搅拌器内部复杂的构件，后端的高粘度物料在其上面很难仅依靠自重流下并成膜。
(2)将多组圆环设置在后端，比设置在前端有更大的好处。
CN201020175319.5号专利中，前端的转轴一上为多组圆盘，由于在聚合反应釜内，前端的低粘度物料在圆盘上会有较快的流动速度，成膜面积小，时间短，同时由于物料本身流动性较好，受重力作用，很难在圆盘和隔板的上半部分形成有效膜，造成脱挥效率低。
而本发明中，将多组圆环设置在后端，由于在聚合反应釜内，后端的高粘度物料由于粘度大，其在圆环上会有较慢的流动速度，成膜面积大，时间长，加上刮刀的作用，使物料在每个圆环上及每组圆环上的多个圆环之间都能形成有效膜，这样就有效提高了脱挥面积，达到了增粘效果。因此，本发明将多组圆环设置在后端，能够有效提高设备的脱挥效率，提高出料粘度。
(3)将反应釜后端设计成多组圆环，比设计成多组圆盘更大的好处。
本发明中将反应釜后端设计成多组由若干个不同直径的圆环组成的圆环，使物料在多个不同直径的圆环之间成膜，形成的膜的内外表面两个面都可以脱挥，这样就增大了脱挥面积；而CN201020175319.5号专利中，在多组圆盘上成膜，则形成的膜只有内表面一个面可以脱挥，脱挥面积相对较小。因此，本发明将反应釜后端设计成多组圆环，能够有效提高脱挥面积，从而有效提高设备的脱挥效率，提高出料粘度。
附图说明
图1是本发明一种聚合反应釜的主视结构示意图；
图2是本发明中的每组圆环6的侧视结构示意图；
图3是本发明中在同一个平面上的刮刀7的分布示意图(侧视)。
图中：1物料进口，2笼框式搅拌器，3刮板，4前端转轴，5螺旋式圆盘，6圆环，61大圆环，62小圆环，7刮刀，8后端转轴，9支撑结构，10物料出口，11热媒入口，12热媒出口，13气相出口，14支撑条，15中心环。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明一种聚合反应釜，它包括密封的卧式筒体，所述筒体一端设有物料进口1，另一端设有物料出口10；所述筒体设有气相出口13并与真空***连接；筒体内靠近物料进口设置有前端转轴4，前端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置一连接；筒体内靠近物料出口设置有后端转轴8，后端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置二连接；前端转轴、后端转轴分别通过机械密封与筒体连接；筒体内设有支承前端转轴和后端转轴的支撑结构9；前端转轴上设置有笼框式搅拌器2；后端转轴上靠近前端转轴处设置有一段螺旋式圆盘5；后端转轴其余部分设置有多组同轴的圆环6。
如图3所示，所述筒体内在每组圆环之间设置有三条与圆环面平行的刮刀7，三条刮刀7与筒体固定连接。三条刮刀7与筒体径向具有一定夹角，该夹角在30度至60度之间。
如图2所示，所述每组圆环6由两个不同直径的圆环(即大圆环61和小圆环62)组成，两个不同直径的圆环位于同一平面上，且均通过中间支架固定连接(中间支架包括一个中心环15和一端固定在中心环15上的三根支撑条14，中心环15卡套在后端转轴8上，大圆环61和小圆环62固定在三根支撑条14上)。大圆环61和小圆环62之间是空的。高粘度物料在两个圆环上以及两个圆环之间形成薄膜，利于物料脱挥。高粘度物料从大圆环61和小圆环62之间通过时，由于物料粘度大，物料在圆环上会有较慢的流动速度，加上刮刀的作用，使物料在每个圆环上及两个圆环之间都能形成有效膜，并且成膜面积大，时间长，这样就有效提高了脱挥面积，达到了增粘效果。
如图1所示，所述笼框式搅拌器外侧设置有刮板3，刮板与筒体轴向具有一定的夹角，该夹角在0度至5度之间。所述笼框式搅拌器靠近物料进口一端直径稍大于另一端直径。
所述筒体前段(即设有笼框式搅拌器的那部分筒体)外面设置有加热盘管，加热盘管截面可为任意几何形状，加热盘管上设置有热媒入口11、热媒出口12和排气口。所述筒体后段(即设有多组圆环的那部分筒体)为双层夹套式伴热筒体，筒体上设有热媒入口11和热媒出口12与夹套空间连通。
筒体前端和后端均设有温度传感器和压力传感器(图1中左上角和右上角所示)。
所述聚合反应釜适用的物料进料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g；适用的温度为260℃～295℃；适用的压力为绝对压力0Pa～2000Pa；适用的停留时间为：50min～150min；该聚合反应釜出料特性粘度达到0.6dL/g～1.0dL/g。
实施例2
一种利用实施例1所述聚合反应釜进行聚酯生产的方法如下：
将物料特性粘度为0.25dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度275℃，绝对压力400Pa的条件下反应150min，制备得到特性粘度为0.87dL/g的聚酯熔体。
实施例3
一种利用实施例1所述聚合反应釜进行聚酯生产的方法如下：
将物料特性粘度为0.40dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度270℃，绝对压力250Pa的条件下反应150min，制备得到特性粘度为1.0dL/g的聚酯熔体。
实施例4
一种利用实施例1所述聚合反应釜进行聚酯生产的方法如下：
将物料特性粘度为0.21dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度265℃，绝对压力100Pa的条件下反应60min，制备得到特性粘度为0.67dL/g的聚酯熔体。
实施例5
一种利用实施例1所述聚合反应釜进行聚酯生产的方法如下：
将物料特性粘度为0.15dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度260℃，绝对压力0Pa的条件下反应50min，制备得到特性粘度为0.6dL/g的聚酯熔体。
实施例6
一种利用实施例1所述聚合反应釜进行聚酯生产的方法如下：
将物料特性粘度为0.32dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度280℃，绝对压力1000Pa的条件下反应120min，制备得到特性粘度为0.91dL/g的聚酯熔体。
实施例7
一种利用实施例1所述聚合反应釜进行聚酯生产的方法如下：
将物料特性粘度为0.25dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度295℃，绝对压力2000Pa的条件下反应90min，制备得到特性粘度为0.78dL/g的聚酯熔体。

Claims (7)

1.一种聚合反应釜，它包括密封的卧式筒体，所述筒体一端设有物料进口，另一端设有物料出口；所述筒体设有气相出口并与真空***连接；其特征在于：筒体内靠近物料进口设置有前端转轴，前端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置一连接；筒体内靠近物料出口设置有后端转轴，后端转轴的一端从筒体伸出并与动力装置二连接；前端转轴、后端转轴分别通过机械密封与筒体连接；筒体内设有支承前端转轴和后端转轴的支撑结构；前端转轴上设置有笼框式搅拌器；后端转轴上靠近前端转轴处设置有一段螺旋式圆盘；后端转轴其余部分设置有多组同轴的圆环；
所述筒体内在每组圆环之间设置有若干条与圆环面平行的刮刀，所述刮刀与筒体固定连接；所述刮刀与筒体径向具有一定夹角，该夹角在30度至60度之间；
所述每组圆环由若干个不同直径的圆环组成，若干个不同直径的圆环位于同一平面上，且均通过中间支架固定连接；中间支架包括一个中心环和一端固定在中心环上的多根支撑条，中心环固定在后端转轴上，若干个不同直径的圆环固定在多根支撑条上；若干个不同直径的圆环之间是空的；
所述聚合反应釜适用的物料进料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g；适用的温度为260℃～295℃；适用的压力为绝对压力0Pa～2000Pa；进料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g的物料，在该聚合反应釜内反应停留50min～150min，出料特性粘度能够达到0.6dL/g～1.0dL/g。
2.如权利要求1所述的聚合反应釜，其特征在于，所述笼框式搅拌器外侧设置有刮板，刮板与筒体轴向具有一定的夹角，该夹角在0度至5度之间。
3.如权利要求1或2所述的聚合反应釜，其特征在于，所述笼框式搅拌器靠近物料进口一端直径稍大于另一端直径。
4.如权利要求1或2所述的聚合反应釜，其特征在于，所述筒体为双层夹套式伴热筒体，筒体上设有热媒入口和热媒出口与夹套空间连通。
5.如权利要求1或2所述的聚合反应釜，其特征在于，所述筒体外面设置有加热盘管，加热盘管上设置有热媒入口、热媒出口和排气口；加热盘管截面为任意几何形状。
6.如权利要求1或2所述的聚合反应釜，其特征在于，部分筒体为双层夹套式伴热筒体，该部分筒体上设有热媒入口和热媒出口与夹套空间连通；另一部分筒体外面设置有加热盘管，加热盘管上设置有热媒入口、热媒出口和排气口。
7.一种利用如权利要求1-6任一所述的聚合反应釜进行聚酯生产的方法，其特征在于，将物料特性粘度为0.15dL/g～0.40dL/g的聚酯熔体，连续送入上述聚合反应釜，在温度260℃～295℃，绝对压力0Pa～2000Pa的条件下反应50min～150min，制备得到特性粘度为0.6dL/g～1.0dL/g的聚酯熔体。
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