专利名称：立式无搅拌缩聚反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种反应装置，特别涉及一种用于聚酯生产的反应装置。
背景技术：
现有技术中，有一种用于聚酯生产的反应装置，其聚合过程分为多个步骤进行，至少为两个反应器才可以完成，其中有一个反应器的结构主要包括有卧式设置的壳体和壳体内设置的转子，所述转子包括位于同一水平轴线上的前搅拌轴和后搅拌轴，前搅拌轴伸出壳体外与驱动机构传动连接，后搅拌轴可转动地支承在壳体内，所述前搅拌轴与前花板相连，后搅拌轴与后花板相连，前花板与后花板相平行设置，两者之间的外周经若干筋板相连，筋板之间经三角形斜撑焊接连接，形成鼠笼状。工作时，壳体与真空抽气装置相连，转子转动时，转子可对进入壳体内的反应物料进行搅拌，促进物料中的反应副产物蒸发并不断被真空抽气装置抽走。其不足之处在于对于聚合初期的物料效果不好，由于初期物料粘度低，流动性好，反应难于控制，同时设备内的真空度不可以根据反应过程形成真空梯度。该装置在工作时，需要动力装置驱动转子转动，其能耗较高。一种缩聚反应塔，申请号200420109531. 6 申请日2004-11_23，CN2741645Y，
公开日为2005年11月23日，该装置包括由内壳体和外壳体组成的双层壳体，内壳体和外壳体之间为夹套，外壳体上设有连通夹套的热媒进、出口，双层壳体上设有连通内壳体内腔的蒸汽抽出口、进料口和出料口，所述双层壳体直立设置，进料口设置于双层壳体上部并伸入内壳体内，出料口设置于双层壳体的底部，进料口和出料口之间设有若干水平设置的塔盘，所述塔盘包括外框，外框内设有若干漏料通道。物料在该装置内单向流动，无返混和流动死角，也不需要外界动力驱动物料搅拌。其不足之处在于该装置内，物料逐层下降，对物料在各层塔盘上的堆积高度难以控制。此外，通过夹套加热的方式，其加热效率相对较低，热量不能及时传递给物料，导致反应速度相对较慢，反应效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种立式无搅拌缩聚反应器，使聚酯生产的聚合过程可以通过一个反应器完成，替代了原有的多个反应器，同时由于采用无搅拌结构，其能耗低，反应效率高。本发明的目的是这样实现的一种立式无搅拌缩聚反应器，包括立式设置的塔体，塔体上设有进料口和气相出口，塔体底部还设有出料口，塔体由上向下分别设有预缩聚段和增粘段，所述预缩聚段包括至少两层预缩聚单元，所述预缩聚单元包括水平设置在塔体内的隔板，隔板上方设有加热盘管，上一层预缩聚单元的隔板上设有通气管和降液管插入到下一层预缩聚单元的隔板上方；所述进料口设置在最上一层预缩聚单元的隔板上方；最下一层隔板上设有溢流管接通最下一层隔板的上、下空间；所述通气管的上管口位置高于本层降液管的上管口位置，通气管的下管口位置低于下一层降液管的上管口位置；所述溢流管的上管口位置高于最下一层通气管的下管口位置；所述气相出口设置在最下一层隔板的下方和增粘段上方之间在的塔体侧面。该装置工作时，反应物料从进料口进入塔体内，先进入最上层预缩聚单元的隔板上，与该层的加热盘管热交换后，从降液管溢流进入下一层预缩聚单元的隔板上，与该层加热盘管进行热交换后，再从本层的降液管逐级下降，最后从最下层预缩聚单元所对应的溢流管向下流到增粘段，经过增粘段后，物料充分反应，粘度增大，缩聚反应后的物料最终从出料口离开装置。上述过程中，通过气相出口不断对装置抽真空，在最上层预缩聚单元的上方，蒸发出来的气体随压力的增加会从通气管进入下一层预缩聚单元内，气体从所述下一层预缩聚单元内的液面下进入，形成气泡再上行，这样逐层下降，最后从溢流管进入最下一层预缩聚单元的隔板下方，进而从气相出口排出。由于气泡形成在液面下，气泡上行时，可对反应物料进行充分搅拌。与现有技术相比，本发明通过反应物料反应时蒸发的气体自行调节隔板上物料高度，避免物料堆积过多，同时，物料可与加热盘管充分接触吸收热量，其热效率高。通气管的设置，可以在塔体内部形成真空梯度，避免由于真空度过高引起的爆沸、带料严重的情况发生。由于整个装置内无需采用动力进行搅拌，其能耗低。该装置可用于PET、PBT等多种聚酯材料的生产中。作为本发明的进一步改进，所述预缩聚单元的隔板上设置导流板，导流板呈螺旋形固定在隔板上，上一层预缩聚单元的来料位置和本层预缩聚单元的出料位置分别位于螺旋形的起点位置和终点位置。导流板的设置，使得物料呈螺旋形流动，一方面减少流动死区，另一方面增加了物料与加热盘管之间的换热机会，促进聚合反应的进行。其进一步改进在于，所述通气管的下管口开口位置位于通气管侧面并朝向反应物料流动方向。气体从通气管向下一层预缩聚单元流动时，气流可推动物料运动，同时起良好的搅拌作用。为保证加热效率高，所述加热盘管呈与导流板相对应的螺旋形设置，加热盘管与导流板之间留有间隙。加热盘管可伴随物料加热，提高了加热效率。为保证物料能均匀进入增粘段，所述溢流管下方并位于气相出口上方设有物料均布盘，物料均布盘上设有若干通孔，所述通孔包括气流通孔和液流通孔，气流通孔的孔径大于液流通孔的孔径，气流通孔的上口边缘高于液流通孔的上口边缘。工作时，液体物料摊布在物料均布盘上，再从液流通孔中均匀流出，可形成较大的增发面，促进反应副产物蒸发，同时，物料可分散进入增粘段内；预缩聚段的气体可从气流通孔中进入物料均布盘下方。为保证气相出口不会将物料抽出，气相出口所对应的塔体内内侧设有挡板，所述挡板上部与塔体内壁密封连接，挡板下侧留有气流通道。作为本发明的进一步改进，所述增粘段包括至少一层增粘单元，增粘单元包括水平设置在塔体内的上管板和下管板，上管板和下管板上密封连接有若干列管，塔体上设有接通上管板和下管板之间空间的加热介质出口和加热介质入口。利用加热介质可对穿过列管的物料进一步加热，使物料中的气体和部分水分蒸发，物料粘度进一步增加。其进一步改进在于，所述列管上口连接有溢流下料管，溢流下料管上方设有伞帽，伞帽下侧连接有套置在溢流下料管外的挡管。该方案使得物料沿列管的内壁流下，而在列管中心位置仍能留下气流通道，方便了气体最终被从气相出口抽走。
图1为本发明结构示意图。图2为图1的A-A向视图。图3为图1的B-B向视图。图4为列管上部的局部结构示意图。图5为物料均布盘结构示意图。图6为图5中C的局部放大图。其中，I出料口，2下管板，3加热介质入口，4列管，5上管板，6挡管，7伞帽，8物料均布盘，9溢流管，10隔板，11通气管下管口，12通气管，13进料口，14塔体，15加热盘管，16降液管，17挡板，18气相出口，19加热介质出口，20导流板，21溢流下料管，22气流通孔，23液流通孔。
具体实施例方式如图所示，为一种立式无搅拌缩聚反应器，包括立式设置的塔体14，塔体14上设有进料口 13和气相出口 18，塔体14底部还设有出料口 1，塔体14由上向下分别设有预缩聚段和增粘段，所述预缩聚段包括至少两层预缩聚单元，预缩聚单元包括水平设置在塔体14内的隔板10，隔板10上方设有加热盘管15，上一层预缩聚单元的隔板10上设有通气管12和降液管16插入到下一层预缩聚单元的隔板10上方；所述进料口 13设置在最上一层预缩聚单元的隔板10上方；最下一层隔板10上设有溢流管9接通最下一层隔板10的上、下空间；所述通气管12的上管口位置高于本层降液管16的上管口位置，通气管12的下管口位置低于下一层降液管16的上管口位置；所述溢流管9的上管口位置高于最下一层通气管12的下管口位置；气相出口 18设置在最下一层隔板10的下方和增粘段上方之间在的塔体14侧面，气相出口 18所对应的塔体14内内侧设有挡板17，所述挡板17上部与塔体14内壁密封连接，挡板17下侧留有气流通道。预缩聚单元的隔板10上设置导流板20，导流板20呈螺旋形固定在隔板10上，上一层预缩聚单元的来料位置和本层预缩聚单元的出料位置分别位于螺旋形的起点位置和终点位置。加热盘管15呈与导流板20相对应的螺旋形设置，加热盘管15与导流板20之间留有间隙。通气管12的下管口开口位置位于通气管12侧面并朝向反应物料流动方向。溢流管9下方并位于气相出口 18上方设有物料均布盘8，物料均布盘8上设有若干通孔，所述通孔包括气流通孔22和液流通孔23，气流通孔22的孔径大于液流通孔23的孔径，气流通孔22的上口边缘高于液流通孔23的上口边缘。增粘段由两层增粘单元组成，增粘单元包括水平设置在塔体14内的上管板5和下管板2，上管板5和下管板2上密封连接有若干列管4，塔体14上设有接通上管板5和下管板2之间空间的加热介质出口 19和加热介质入口 3。列管4上口连接有溢流下料管21，溢流下料管21上方设有伞帽7，伞帽7下侧连接有套置在溢流下料管21外的挡管6。该装置进行聚酯生产时，混合后的液态反应物料从进料口 13进入，首先物料进入最上层预缩聚单元的隔板10上方，与该层的加热盘管15热交换后，物料绕过导流板20从降液管16溢流进入下一层预缩聚单元的隔板10上，再与该下一层预缩聚单元的加热盘管15进行热交换后，然后从溢流管9向下流到物料均布盘8上，物料穿过液流通孔23向下均匀分散进入增粘段；在伞帽7阻挡下，反应物料绕过挡管6从列管4内壁自流向下，在列管4中心形成气流上行通道；物料自流向下时，与加热介质再次进行热交换。经过两层增粘单元后，物料从出料口 I离开。上述过程中，缩聚反应产生的气体可从气相出口 18被抽真空装置抽走，具体而言，上一层预缩聚单元中产生的气体在内部压力作用下，从通气管12下行进入下一层预缩聚单元的液面下，对物料进行搅拌，通气管下管口 11方向的设置，可推行物料流动；气体逐级下降后，经溢流管9、气流通道从气相出口 18离开；增粘段中蒸发出的气体可从列管4中心形成的气流上行通道上行，最后汇集到气相出口 18离开装置。物料在下行过程中吸热，缩聚反应持续进行，物料的粘度也逐渐变大，完成反应后的物料最终从出料口 I离开本装置。本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，预缩聚段可包括至少两层预缩聚单元，增粘单元也可以是一层或多层，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种立式无搅拌缩聚反应器，包括立式设置的塔体，塔体上设有进料口和气相出口， 塔体底部还设有出料口，塔体由上向下分别设有预缩聚段和增粘段，其特征在于所述预缩聚段包括至少两层预缩聚单元，所述预缩聚单元包括水平设置在塔体内的隔板，隔板上方设有加热盘管，上一层预缩聚单元的隔板上设有通气管和降液管插入到下一层预缩聚单元的隔板上方；所述进料口设置在最上一层预缩聚单元的隔板上方；最下一层隔板上设有溢流管接通最下一层隔板的上、下空间；所述通气管的上管口位置高于本层降液管的上管口位置，通气管的下管口位置低于下一层降液管的上管口位置；所述溢流管的上管口位置高于最下一层通气管的下管口位置；所述气相出口设置在最下一层隔板的下方和增粘段上方之间在的塔体侧面。
2.根据权利要求1所述的立式无搅拌缩聚反应器，其特征在于所述预缩聚单元的隔板上设置导流板，导流板呈螺旋形固定在隔板上，上一层预缩聚单元的来料位置和本层预缩聚单元的出料位置分别位于螺旋形的起点位置和终点位置。
3.根据权利要求2所述的立式无搅拌缩聚反应器，其特征在于所述加热盘管呈与导流板相对应的螺旋形设置，加热盘管与导流板之间留有间隙。
4.根据权利要求2所述的立式无搅拌缩聚反应器，其特征在于所述通气管的下管口开口位置位于通气管侧面并朝向反应物料流动方向。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的立式无搅拌缩聚反应器，其特征在于所述溢流管下方并位于气相出口上方设有物料均布盘，物料均布盘上设有若干通孔，所述通孔包括气流通孔和液流通孔，气流通孔的孔径大于液流通孔的孔径，气流通孔的上口边缘高于液流通孔的上口边缘。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的立式无搅拌缩聚反应器，其特征在于气相出口所对应的塔体内内侧设有挡板，所述挡板上部与塔体内壁密封连接，挡板下侧留有气流通道。
7.根据权利要求根据权利要求1-4任意一项所述的立式无搅拌缩聚反应器，其特征在于所述增粘段包括至少一层增粘单元，增粘单元包括水平设置在塔体内的上管板和下管板，上管板和下管板上密封连接有若干列管，塔体上设有接通上管板和下管板之间空间的加热介质出口和加热介质入口。
8.根据权利要求根据权利要求7所述的立式无搅拌缩聚反应器，其特征在于所述列管上口连接有溢流下料管，溢流下料管上方设有伞帽，伞帽下侧连接有套置在溢流下料管外的挡管。
全文摘要
本发明公开了聚酯生产设备领域内的一种立式无搅拌缩聚反应器，包括塔体，塔体上设有进料口和气相出口，塔体底部还设有出料口，塔体由上向下分别设有预缩聚段和增粘段，所述预缩聚段包括至少两层预缩聚单元，预缩聚单元包括水平设置在塔体内的隔板，隔板上方设有加热盘管，上一层预缩聚单元的隔板上设有通气管和降液管插入到下一层预缩聚单元的隔板上方；所述进料口设置在最上一层预缩聚单元的隔板上方；最下一层隔板上设有溢流管接通最下一层隔板的上、下空间；气相出口位于最下一层隔板和增粘段之间在的塔体侧面。反应生成的气体，可对反应物料进行充分搅拌，其热效率高、能耗低。该装置可用于PET、PBT等聚酯的生产中。
文档编号C08G63/78GK103041763SQ20131001715
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者景辽宁 申请人:扬州惠通化工技术有限公司