CN116212804A - 一种聚合反应器、聚合反应***和聚合反应方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚合反应器、聚合反应***和聚合反应方法，所述聚合反应器包括：反应器壳体(1)和同心双轴搅拌冷却器(3)；所述同心双轴搅拌冷却器(3)包括同心双转动轴(31)、所述同心双转动轴(31)包括外轴(311)和内轴(312)，所述外轴(311)上设有搅拌器外桨(3111)；所述同心双轴搅拌冷却器(3)形成有冷却介质物流通道。本发明提供了聚合反应器和聚合反应器***，其撤热和混合效果高效可控，可针对不同聚合工艺的特点高效的控制其内部流场分布及移热速率，生产出满足市场需求的高品质聚合物产品，克服了现有聚合反应器功能单一和传递性能不稳定等局限性。

Description

一种聚合反应器、聚合反应***和聚合反应方法

技术领域

本发明涉及聚合反应领域，特别是涉及一种聚合反应器、聚合反应***和聚合反应方法。

背景技术

聚合反应器的混合、传质和传热性能显著影响其内部的温度场、浓度场和速度场的分布，进而影响产品性质及生产速率。此外，由于聚合过程释放大量的反应热，若不及时移除可能导致安全事故的发生，因此，学术界和工业界一直尝试开发混合和传递效果高效可控的聚合反应器***。

搅拌反应器广泛应用各类聚合工艺，因为聚合体系一般具有较高的黏度，为实现良好的混合，常采用由不同类型桨叶组成的多层搅拌进行物料的搅拌混合。专利CN201210176074.1报道了一种推进式搅拌桨、斜叶桨、直叶搅拌桨、斜叶圆盘桨中的一种或几种组合而成的多层搅拌桨，可改善烯烃聚合反应器内物料混合效率。专利CN201210183219.0公开了一种底层桨叶向上倾斜45度，其余桨叶向下倾斜45度的搅拌器，采用该类型搅拌器促进物料浓度、温度和黏度的均匀分布。专利CN201810709109.0报道了一种底部采用可形成径向流动的涡轮式搅拌桨，顶部采用可形成轴向流动的翼型搅拌桨，利用该种桨叶组合方式可提高物料混合时间，降低浓度梯度。总体而言，目前的聚合反应器大多采用多层桨叶组成的单轴搅拌器，所有桨叶的转速和方向保持一致。该种类型的搅拌器可以在某些特定工况下实现良好的混合，但难以满足不同牌号产品对流场分布及流体循环模式的要求。

聚合过程中释放出大量的反应热，及时移除反应热对于保持反应器内温度分布均匀和设备的安全运行直观重要。通过向聚合反应器的外部夹套和内置盘管反应器通冷却介质，以及溶液蒸发外循环冷却等方法进行聚合反应热的移除。专利CN201810709109.0报道了利用单体气化和夹套通冷却水的方法及时移除聚合反应热。专利CN201711322080.2利用外部夹套和内置盘管通冷却介质的方法，控制聚合反应器内温度控制。专利CN85106334.2、CN201310507789.5和CN200580046569.0均报道了将回流冷凝器竖直安装于聚合反应器的上方，通过将溶液蒸发形成的气体冷凝为液体并回流至反应器的方式，进行聚合反应热的移除。这些移热方法可以在一定程度上控制聚合反应器内的温度分布，但又存在其局限性。夹套通冷却介质的方法最简单，在工业中应用最多，但该方法移热能力有限，且其对反应器内部流体温度影响较小。内置盘管或挡板等方法虽然可以增加对聚合反应器内部温度的控制，但由于盘管和挡板是固定安装的，易产生聚合物黏附在其壁面的问题。通过对溶液蒸发形成的气体进行冷凝后循环至反应器的方法，可以有效的移除聚合反应热，但若蒸发量太大易导致操作过程不稳定，且蒸发过程中部分低聚物蒸发冷凝后可能会产生管道堵塞的问题。另外，针对多种移热方式组合使用的工况，如何合理地确定各种移热措施的移热比例也有待进一步深入探索。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种聚合反应器、聚合反应***和聚合反应方法，其撤热和混合效果均高效可控，用于可以根据不同聚合工艺特点针对性的调控反应器内的流场分布，及时移除聚合反应热，生产出符合市场需求的高性能聚合物产品，克服现有聚合反应器难以高效控制聚合体系流动和传递特性的局限性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括如下技术方案实现的。

本发明第一方面提供一种聚合反应器，所述聚合反应器包括：反应器壳体和同心双轴搅拌冷却器；所述同心双轴搅拌冷却器包括同心双转动轴、所述同心双转动轴包括外轴和内轴，所述外轴上设有搅拌器外桨；所述同心双轴搅拌冷却器形成有冷却介质物流通道。

在一个实施方式中，所述内轴上设有搅拌器内桨，所述搅拌器內桨位于所述搅拌器外桨的内侧。所述内侧为近转动轴区域。

在一个实施方式中，所述搅拌器外桨为螺旋桨或框式桨。

在一个实施方式中，所述聚合反应器还包括冷却夹套，所述冷却夹套绕包于所述反应器壳体的外侧。

在一个实施方式中，所述搅拌器内桨为直叶桨和/或斜叶桨。

在一个实施方式中，在所述冷却夹套的下部设有冷却介质入口；在所述冷却夹套的上部设有冷却介质出口。

在一个实施方式中，所述搅拌器內桨的转动轨迹的直径为所述搅拌器外桨的转动轨迹的直径的0.4～0.9。

在一个实施方式中，所述搅拌器外桨为中空搅拌桨；所述外轴上或所述外轴和内轴之间形成有冷却介质入口通道和冷却介质出口通道；所述冷却介质入口通道和所述冷却介质出口通道分别设于所述同心双转动轴的两端，且所述冷却介质入口通道与所述搅拌器外桨的一端流体连通，所述冷却介质出口通道与所述搅拌器外桨的另一端流体连通以形成所述冷却介质物流通道。

在一个实施方式中，所述搅拌冷却器还包括若干个底部搅拌桨，所述底部搅拌桨设于所述外轴上。

在一个实施方式中，所述搅拌器外桨的转动轨迹的直径为所述聚合反应器的0.70-0.95。

本发明第二方面提供一种聚合反应***，所述聚合反应***包括如上述所述的聚合反应器和原料进料组件；所述原料进料组件与所述聚合反应器物料连通。

在一个实施方式中，所述原料进料组件包括第一原料进料组件和/或第二原料进料组件；所述第一原料进料组件包括反应物混合罐和第一通道、所述反应物混合罐通过所述第一通道与所述聚合反应器连通；

所述第二原料进料组件包括催化剂混合罐和第二通道，所述催化剂混合罐通过所述第二通道与所述聚合反应器连通。

在一个实施方式中，所述聚合反应***还包括轻组分循环回收组件，所述轻组分循环组件包括轻组分循环回收通道，所述循环回收通道的一端与所述聚合反应器上的顶部通过气相物流连通，另一端与所述聚合反应器的中下部通过液相物流连通；所述轻组分循环回收通道上设有若干个第三冷却器和气液分离器。

在一个实施方式中，所述聚合反应器为立式搅拌反应器。

在一个实施方式中，所述第一通道上还设有第一冷却器和/或第一动力泵。

在一个实施方式中，所述第二通道上还设有第二动力泵。

在一个实施方式中，所述轻组分循环组件包括还包括冷凝液回收通道，所述冷凝液回收通道的一端与所述第三冷却器通过流体连通，另一端与所述聚合反应器物流连通。

在一个实施方式中，所述轻组分循环回收通道上还设有液体输送泵。

在一个实施方式中，所述轻组分循环回收组件还包括气相回收组件，所述气相回收组件包括气相回收通道，所述气相回收通道的一端与所述气液分离器通过气相物流连通，所述气相回收通道的另一端与所述反应物混合罐物流连通；

在一个实施方式中，所述聚合反应器的高径比为0.8～3.5。

本发明第三方面还提供一种基于如上述所述聚合反应***的聚合反应方法。

优选地，所述聚合反应的温度为50～300℃。

优选地，所述聚合反应的压力为1.0～10.0MPa。

优选地，在所述聚合反应中，所述聚合反应器中液体体积占所述聚合反应器体积的60～90％。

优选地，所述轻组分经所述第三冷却器冷却后温度为30-90℃。

如上所述，本发明的聚合反应器、聚合反应***和聚合反应方法，具有以下有益效果：

本发明提供了聚合反应器和聚合反应器***，其撤热和混合效果高效可控，可针对不同聚合工艺的特点高效的控制其内部流场分布及移热速率，生产出满足市场需求的高品质聚合物产品，克服了现有聚合反应器功能单一和传递性能不稳定等局限性。

附图说明

图1显示为本发明的聚合反应器的结构示意图之一。

图2显示为本发明的聚合反应器的结构示意图之二。

图3显示为本发明的聚合反应方法的示意图。

图1～图3附图标号说明

1 反应器壳体

2 冷却夹套

21 冷却介质入口

22 冷却介质出口

3 同心双轴搅拌冷却器

31 同心双转动轴

32 冷却介质入口通道

33 冷却介质出口通道

34 底部搅拌桨

311 外轴

3111 搅拌器外浆

312 内轴

3121 搅拌器内浆

4 反应物混合罐

5 第一通道

51 第一冷却器

52 第一动力泵

6 催化剂混合罐

7 第二通道

71 第二动力泵

8 轻组分循环回收通道

81 第三冷却器

811 冷凝液回收通道

82 气液分离器

83 液体输送泵

9 气相回收通道

91 气体压缩机

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明实施例中首先提供一种具体的聚合反应器，所述聚合反应器包括反应器壳体1和同心双轴搅拌冷却器3；

所述同心双轴搅拌冷却器3包括同心双转动轴31、所述同心双转动轴31包括外轴311和内轴312，

所述外轴311上设有搅拌器外桨3111；所述同心双轴搅拌冷却器3形成有冷却介质物流通道。

在一个具体的实施例中，所述内轴312上设有搅拌器内桨3121。

本发明中采用同心双轴搅拌冷却器，通过控制外轴311转动方向和速度控制搅拌器外桨3111转动方向和速度，通过控制內轴312转动方向和速度控制搅拌器內桨3121转动方向和速度。基于不同桨叶形成的流型特点，合理配置外部桨叶和内部桨叶类型的组合方式。通过合理的调整外部桨叶和内部桨叶的转动方向和速度，可有效控制反应器内流场分布特点及流体循环模式，克服了单轴搅拌器流场分布不够均匀及流动模式单一的不足。同时，通过向搅拌器外桨3111通冷却介质，其不仅发挥了增强流体流动混合效果的作用，而且提高了移热速率，促进聚合反应器内部流体温度分布更加均匀。该方法可有效避免内置冷却盘管或挡板时带来的聚合物黏附问题。

在一个更具体的实施例中，所述搅拌器外桨3111为螺旋桨或框式桨。在如图1所示的具体的实施例中，所述搅拌器外桨3111为对称的双螺旋桨。

在一个更具体的实施例中，所述搅拌器內桨3121为直叶桨和/或斜叶桨。

根据本发明方案，冷却介质按由下至上或由上至下的方式经过所述的搅拌器外轴及其控制的外桨，优选模式为由下至上。

在一个更具体的实施例中，所述聚合反应器还包括冷却夹套2，所述冷却夹套2绕包于所述反应器壳体1的外侧。

在一个更具体的实施例中，所述搅拌器外桨3111为中空搅拌桨；所述外轴311或所述外轴311和内轴312之间形成有冷却介质入口通道32和冷却介质出口通道33；所述冷却介质入口通道32和所述冷却介质出口通道33分别设于所述同心双转动轴31的两端，且所述冷却介质入口通道32与所述所述搅拌器外桨3111的一端流体连通，所述冷却介质出口通道33与所述搅拌器外桨3111的另一端流体连通以形成所述冷却介质物流通道。

在一个具体的实施例中，所述搅拌器內桨3121包括若干个。如可以有1～10个，如可以为1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个。在一个如图1所示的具体的实施例中，所述搅拌器內桨3121为3个。

在一个具体的实施例中，所述搅拌器內桨3121位于所述搅拌器外桨3111的内侧。所述内侧为近转动轴。在一个具体的实施例中，所述搅拌冷却器3还包括若干个底部搅拌桨34，所述底部搅拌桨设于所述外轴311上。若干个可以有1～10个，如可以为1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个。如图1所示的具体的实施例中，所述底部搅拌桨34为1个。在一个更具体的实施例中，所述底部搅拌桨34为直叶桨和/或斜叶桨。

在一个具体的实施例中，在所述冷却夹套2的下部设有冷却介质入口21；在所述冷却夹套2的上部设有冷却介质出口22。

在一个具体的实施例中，所述冷却介质入口通道32的自由端设于所述反应器壳体1外。用于连接冷却介质源。

在一个具体的实施例中，所述冷却介质出口通道33的自由端设于所述反应器壳体1外。用于排出冷却介质源。

在一个具体的实施例中，所述搅拌器外桨3111的转动轨迹的直径为所述聚合反应器的0.70-0.95。如可以为0.75、0.8、0.85、0.9或0.95。

在一个具体的实施例中，所述搅拌器內桨3121的转动轨迹的直径为所述搅拌器外桨3111的转动轨迹的直径的0.4～0.9。如可以为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9。

本发明还提供一种聚合反应***，所述聚合反应***包括上述所述的聚合反应器和原料进料组件；所述原料进料组件与所述聚合反应器物料连通。

在一个具体的实施例中，所述原料进料组件包括第一原料进料组件和/或第二原料进料组件；所述第一原料进料组件包括反应物混合罐4和第一通道5、所述反应物混合罐4通过所述第一通道5与所述聚合反应器连通；

所述第二原料进料组件包括催化剂混合罐6和第二通道7，所述催化剂混合罐6通过所述第二通道7与所述聚合反应器连通。

在一个更具体的实施例中，所述第一通道5上还设有第一冷却器51和/或第一动力泵52。

在一个更具体的实施例中，所述第二通道7上还设有第二动力泵71。

在一个具体的实施例中，所述聚合反应***还包括轻组分循环回收组件，所述轻组分循环组件包括轻组分循环回收通道8，所述循环回收通道8的一端与所述聚合反应器上的顶部通过气相物流连通，另一端与所述聚合反应器的中下部通过液相物流连通；所述轻组分循环回收通道8上设有若干个第三冷却器81和气液分离器82。

在一个更具体的实施例中，所述轻组分循环组件包括还包括冷凝液回收通道811，所述冷凝液回收通道811的一端与所述第三冷却器81通过流体连通，另一端与所述聚合反应器物流连通。

在一个更具体的实施例中，所述轻组分循环回收通道8上还设有液体输送泵83。

在一个更具体的实施例中，所述轻组分循环回收组件还包括气相回收组件，所述气相回收组件包括气相回收通道9，所述气相回收通道9的一端与所述气液分离器82通过气相物流连通，所述气相回收通道的另一端与所述反应物混合罐4物流连通。

在一个更具体的实施例中，所述气相回收通道9上设有气体压缩机91。

在一个更具体的实施例中，所述聚合反应器为立式搅拌反应器。在一个更具体的实施例中，所述聚合反应器的高径比为0.8～3.5。

本发明实施例中还提供了一种基于上述所述的聚合反应***的聚合反应方法。

在一个具体的实施例中，所述聚合反应的温度为50～300℃。如可以为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃

在一个具体的实施例中，所述聚合反应的压力为1.0～10.0MPa。如可以为1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa或10MPa。

在一个具体的实施例中，在所述聚合反应中，所述聚合反应器中液体体积占所述聚合反应器体积的60～90％。如可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％。

在一个具体的实施例中，所述轻组分经所述第三冷却器冷却后温度为30-90℃，如可以为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃或90℃。

根据本发明方案，所述外部的冷却夹套2通冷却介质的方法移除的热量占总聚合反应热的10-60％，所述同心双轴搅拌冷却器3的外轴311及其控制的搅拌器外桨3111通冷却介质的方法移除的热量占总聚合反应热的5-30％，通过所述轻组分循环回收组件进行溶液蒸发外循环冷却的方法移热的热量占总聚合反应热的10-90％。本发明合理配置了各种移热措施的移热比例，有利于各种移热措施放回协同作用，保障聚合反应器***的平稳高效运行。

综上，本发明提供了一种撤热和混合效果高效可控的聚合反应器***，可针对不同聚合工艺的特点高效的控制其内部流场分布及移热速率，生产出满足市场需求的高品质聚合物产品，克服了现有聚合反应器功能单一和传递性能不稳定等局限性。

以下结合具体的实施例1～4来对本申请中的聚合反应器、聚合反应***和聚合反应方法的技术方案和技术效果进行进一步解释说明。

相关领域的专业人士可通过实施例1～4理解本发明的特点及优势。需要理解的是本发明的保护范围并不仅仅局限于以下的实施例，此外，实施例中采用的一些术语是为了简明扼要的对实施方案进行说明，而不是限制本发明的保护范围。对于实施案例中未展开详细说明的实验细节，一般按照常规条件或制造商所提议的条件。对于实施例中规定的取值范围，若无特别说明则范围的两个端点及端点之间的任何数值均可选用。

不同实施例的差异仅表现在操作参数的不同，在实施例中发生变化的操作参数有外轴311和内轴312转速及方向、外轴311及其控制的搅拌器外桨3111的冷却水流量、冷却夹套2中冷却水流量、聚合反应器内液体蒸发速率和蒸发气体在轻组分循环回收组件冷凝为液体的温度。除此之外，实施例中其它方面则完全一致，包括但不限于以下相同点：

(1)在所有的实施例，聚合反应器的结构与图1所示反应器结构完全相同，聚合反应器***的设备及工艺与图2所示流程完全一致。

(2)在所有的实施例，聚合物单体均为乙烯，共聚单体均为1-辛烯，溶剂为正己烷，主催化剂为茂金属催化剂，助催化剂为三乙基铝。

(3)在所有的实施例，聚合反应器体积为0.80m³，平均压力为4.5MPa，平均温度为140℃。

(4)在所有的实施例，反应物进料流股中乙烯流量为180kg/h，1-辛烯流量为180kg/h，正己烷流量为900kg/h；催化剂进料流股中主催化剂流量为0.06kg/h，助催化剂流量为0.12kg/h，正己烷流量为100kg/h；进料反应物、溶剂和催化剂的温度为30℃。

所有实施例均采用了相同的操作流程：

(1)乙烯、1-辛烯和正己烷先进入反应物混合罐4，混合均匀经过第一冷却器51调节温度，然后混合物被第一动力泵52和第一通道5输送至聚合反应器；主催化剂、助催化剂和正己烷先进入催化剂混合罐6，混合均匀后被第二动力泵71和第二通道7输送至聚合反应器。

(2)在聚合反应器，部分液相以溢流的形式流出反应器，部分液相蒸发为气体通过轻组分循环回收通道8进入安置于反应器顶部的第三冷却器81。

(3)蒸发的气体在第三冷却器81部分被冷凝为液体经冷凝液回收通道811回流至聚合反应器，剩余部分未冷凝的气体沿轻组分循环回收通道8进入下一级第三冷却器81。

(4)经下一级第三冷却器81后形成的气液混合物进入气液分离器82被分离为气相混合物和液相混合物。

(5)气相混合物经气相回收通道9在气体压缩机91作用下被输送至反应物混合罐4，液相混合物被液体输送泵83输送至聚合反应器。

实施例1

实施例1的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质如下表1所示。

表1实施例1的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质

实施例2

实施例2的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质如下表2所示。

表2实施例2的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质

操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质	数值
		搅拌器外部桨叶转动方向	逆时针方向
搅拌器外部桨叶转速(rpm)	20
		搅拌器内部桨叶转动方向	顺时针方向
搅拌器内部桨叶转速(rpm)	150
		搅拌器外部桨叶冷却水流量(kg/h)	1000
夹套冷却水流量(kg/h)	2000
		反应器内液体蒸发速率(kg/h)	65
蒸发气体在外循环回路冷凝为液体的温度(℃)	40
		聚烯烃生产速率(kg/h)	237.5
反应器内聚烯烃质量分数(％)	17.4
		聚烯烃中共聚单体质量分数(％)	30.12
聚烯烃散性指数	2.25
		聚烯烃重均分子量	104883

实施例3

实施例3的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质如下表2所示。

表3实施例3的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质

实施例4

实施例4的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质如下表2所示。

表4实施例4的操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质

操作参数、聚烯烃生产速率及产品性质	数值
		搅拌器外部桨叶转动方向	逆时针方向
搅拌器外部桨叶转速(rpm)	40
		搅拌器内部桨叶转动方向	顺时针方向
搅拌器内部桨叶转速(rpm)	200
		搅拌器外部桨叶冷却水流量(kg/h)	1500
夹套冷却水流量(kg/h)	2500
		反应器内液体蒸发速率(kg/h)	45
蒸发气体在外循环回路冷凝为液体的温度(℃)	40
		聚烯烃生产速率(kg/h)	214.9
反应器内聚烯烃质量分数(％)	15.8
		聚烯烃中共聚单体质量分数(％)	30.28
聚烯烃散性指数	2.05
		聚烯烃重均分子量	91287

对比表1(实施例1)和表2(实施例2)结果可以发现，搅拌器外桨和内桨的转动方向对聚烯烃生产速率和产品性质有较大影响。与搅拌器外桨和内桨转动方向一致时相比，搅拌器外桨与内桨转动方向相反时聚烯烃的生产速率更慢，聚烯烃散性指数和重均分子量更小，而聚烯烃中共聚单体含量更高。这些结果表明搅拌器外桨与内桨转动方向相反时，反应器内返混现象更严重，即反应器更接近于全混流状态。

对比表2(实施例2)和表3(实施例3)结果可以发现，通过改变反应器内桨和外桨的转速可有效调控聚烯烃产品性质。与实施例2相比，实施例3采用适当增加搅拌器内桨和外桨转速的方法降低了聚烯烃散性指数和重均分子量，提高了共聚单体含量。结果表明反应器内的返混程度与搅拌器的外桨和内桨转速密切相关。

对比表3(实施例3)和表4(实施例4)结果可以发现，聚合反应器内液体蒸发速率对聚烯烃生产速率及产品性质有一定的影响。与实施例3相比，实施例3通过增加夹套和搅拌器外桨的冷却介质流量和降低反应器内液体蒸发速率，提高了共聚单体含量，降低了聚烯烃散性指数和重均分子量。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种聚合反应器，其特征在于，所述聚合反应器包括：反应器壳体(1)和同心双轴搅拌冷却器(3)；所述同心双轴搅拌冷却器(3)包括同心双转动轴(31)、所述同心双转动轴(31)包括外轴(311)和内轴(312)，所述外轴(311)上设有搅拌器外桨(3111)；

所述同心双轴搅拌冷却器(3)形成有冷却介质物流通道。

2.根据权利要求1所述的聚合反应器，其特征在于，所述内轴(312)上设有搅拌器内桨(3121)，所述搅拌器內桨(3121)位于所述搅拌器外桨(3111)的内侧；

和/或，所述搅拌器外桨(3111)为螺旋桨或框式桨；

和/或，所述聚合反应器还包括冷却夹套(2)，所述冷却夹套(2)绕包于所述反应器壳体(1)的外侧。

3.根据权利要求2所述的聚合反应器，其特征在于，所述搅拌器内桨(3121)为直叶桨和/或斜叶桨；

和/或，在所述冷却夹套(2)的下部设有冷却介质入口(21)；在所述冷却夹套(2)的上部设有冷却介质出口(22)；

和/或，所述搅拌器內桨(3121)的转动轨迹的直径为所述搅拌器外桨(3111)的转动轨迹的直径的0.4～0.9。

4.根据权利要求1所述的聚合反应器，其特征在于，所述搅拌器外桨(3111)为中空搅拌桨；所述外轴(311)上或所述外轴(311)和内轴(312)之间形成有冷却介质入口通道(32)和冷却介质出口通道(33)，所述冷却介质入口通道(32)和所述冷却介质出口通道(33)分别设于所述同心双转动轴(31)的两端，且所述冷却介质入口通道(32)与所述搅拌器外桨(3111)的一端流体连通，所述冷却介质出口通道(33)与所述搅拌器外桨(3111)的另一端流体连通以形成所述冷却介质物流通道。

5.根据权利要求1所述的聚合反应器，其特征在于，所述搅拌冷却器(3)还包括若干个底部搅拌桨(34)，所述底部搅拌桨(34)设于所述外轴(311)上；

和/或，所述搅拌器外桨(3111)的转动轨迹的直径为所述聚合反应器的0.70-0.95。

6.一种聚合反应***，其特征在于，所述聚合反应***包括如权利要求1～5任一项所述的聚合反应器和原料进料组件；所述原料进料组件与所述聚合反应器物料连通。

7.根据权利要求6所述的聚合反应***，其特征在于，所述原料进料组件包括第一原料进料组件和/或第二原料进料组件；所述第一原料进料组件包括反应物混合罐(4)和第一通道(5)、所述反应物混合罐(4)通过所述第一通道(5)与所述聚合反应器连通；

所述第二原料进料组件包括催化剂混合罐(6)和第二通道(7)，所述催化剂混合罐(6)通过所述第二通道(7)与所述聚合反应器连通；

和/或，所述聚合反应***还包括轻组分循环回收组件，所述轻组分循环组件包括轻组分循环回收通道(8)，所述循环回收通道(8)的一端与所述聚合反应器上的顶部通过气相物流连通，另一端与所述聚合反应器的中下部通过液相物流连通；所述轻组分循环回收通道(8)上设有若干个第三冷却器(81)和气液分离器(82)；

和/或，所述聚合反应器为立式搅拌反应器。

8.根据权利要求7所述的聚合反应***，其特征在于，所述第一通道(5)上还设有第一冷却器(51)和/或第一动力泵(52)；

和/或，所述第二通道(7)上还设有第二动力泵(71)；

和/或，所述轻组分循环组件包括还包括冷凝液回收通道(811)，所述冷凝液回收通道(811)的一端与所述第三冷却器(81)通过流体连通，另一端与所述聚合反应器物流连通；

和/或，所述轻组分循环回收通道(8)上还设有液体输送泵(83)；

和/或，所述轻组分循环回收组件还包括气相回收组件，所述气相回收组件包括气相回收通道(9)，所述气相回收通道(9)的一端与所述气液分离器(82)通过气相物流连通，所述气相回收通道的另一端与所述反应物混合罐(4)物流连通；

和/或，所述聚合反应器的高径比为0.8～3.5。

9.一种基于如权利要求6～8任一项所述聚合反应***的聚合反应方法。

10.根据权利要求9所述的聚合反应方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为50～300℃；

和/或，所述聚合反应的压力为1.0～10.0MPa；

和/或，在所述聚合反应中，所述聚合反应器中液体体积占所述聚合反应器体积的60～90％；

和/或，所述轻组分经所述第三冷却器冷却后温度为30-90℃。

Images