一种酯化聚合反应装置的制造方法

文档序号:11294724阅读:267来源:国知局
一种酯化聚合反应装置的制造方法
本发明涉及一种酯化聚合反应装置,属于聚酯生产技术领域。

背景技术:
现有技术中,聚酯生产时的酯化反应和缩聚反应一般在相互独立的反应塔或反应釜中进行,如公开号为CN101618304B的中国发明专利,公开了一种酯化反应器,由多块塔板组成,每块塔板上都安装一个降液管和一个升气管,升气管连接可旋转的气体分布器,气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成。每块塔板都保留一定液位的液体,液体中有固体催化剂。液相为含有羧酸的组分,在反应器中向下由一块酯化塔板流向下一块塔板,与上升的醇蒸汽逆流反应。公开号为CN2741645的中国发明专利,公开了缩聚反应装置领域内的一种缩聚反应塔,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。传统上酯化反应和缩聚反应分成两个反应釜进行,结构不够紧凑,占地面积大,生产效率低。传统的聚合反应器包括立式设置且两端封闭的筒体,聚合反应器内腔的上部设有水平状的物料分配板,物料分配板上设有物料分配漏斗,物料分配漏斗中设有两端封闭的降膜管且两者之间的间隙均匀,降膜管竖直向下延伸且上端伸出聚合反应器的顶部外,降膜管的内腔设有热媒加热管,聚合反应器的上部外壁设有预聚合段进料口和抽真空口,聚合反应器的锥形底部设有聚合物出料口,聚合反应器的外周设有加热夹套。PET熔体进入聚合反应器内腔后,落在物料分配板上,从物料分配板上的物料分配漏斗与降膜管之间的缝隙向下流出,在降膜管的外壁形成挂壁降膜,在降膜管内热媒介质的加热下,熔体完成聚合后,落在聚合反应器底部,再从聚合反应器底部的聚合物出料口流出。反应过程中,抽真空系统通过抽真空口使聚合反应器内保持真空状态。PET熔体进入聚合反应器内腔后,受加热的面积比较小,而且只进行一次聚合反应,反应速度慢,生产效率低;反应产生的小分子易在釜壁碳化,落入物料当中,产生黑点料,经常需要停车洗釜,产品质量不稳定,运行周期短。

技术实现要素:
本发明的目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种酯化聚合反应装置,结构紧凑,占地面积小,生产效率高。为解决以上技术问题,本发明的一种酯化聚合反应装置,包括酯化预缩聚反应塔和聚合反应器,所述酯化预缩聚反应塔设有酯化室浆料进口和预缩聚室出料口,所述聚合反应器设有预聚合段进料口和聚合物出料口,所述预缩聚室出料口通过熔体输送泵和预缩聚出料管与所述预聚合段进料口相连接,所述酯化预缩聚反应塔包括自上而下依次叠置的混合室、酯化室和预缩聚室,所述混合室通过弧形底部与所述酯化室的顶部相互隔开,所述酯化室通过弧形底部与所述预缩聚室的顶部相互隔开;所述混合室的顶部设有添加剂进口和混合室气相出口,所述混合室的上部筒壁连接有混合室酯化物进口,所述混合室弧形底部的中心连接有混合室出料口;所述酯化室的上部筒壁连接有酯化室气相出口和所述酯化室浆料进口,所述酯化室浆料进口下方的筒体内壁设有上端开口的酯化室出料环槽,所述酯化室出料环槽的底部连接有酯化室出料口;所述预缩聚室的上部筒壁连接有预缩聚室进料口和预缩聚室抽真空口,所述预缩聚室出料口位于所述预缩聚室的底部;所述酯化室出料口通过酯化室液位控制阀和酯化物出料管与所述混合室酯化物进口连接,所述混合室出料口通过混合室液位控制阀和混合物出料管与所述预缩聚室进料口连接。相对于现有技术,本发明取得了以下有益效果:PTA粉料和乙二醇混合打浆后从酯化室浆料进口进入酯化室,在酯化室的高温环境下,PTA粉料与乙二醇发生酯化反应,酯化室的工作压力为0.5~1.5bar(表压),酯化反应产生的气相物质从酯化室气相出口排出,酯化物料进入酯化室出料环槽,再从酯化室出料口排出,酯化物料的酯化率大于90%,温度控制在250~260℃;接着酯化物料通过酯化室液位控制阀进入酯化物出料管,在压差的作用下,酯化物料向上进入混合室酯化物进口,添加剂从添加剂进口同步进入混合室内腔,酯化物料和添加剂均匀混和并加热后从混合室出料口排出,混合室产生的气相物质从混合室气相出口排出,混合室的工作压力为常压,温度控制在255~265℃,酯化率大于95%,混合物料通过混合室液位控制阀进入混合物出料管,在位差和压差的双重作用下,混合物料向下进入预缩聚室进料口,在预缩聚室中继续进行部分酯化反应,同时进入缩聚过程;通过预缩聚室抽真空口保持预缩聚室中的真空度在1~10kpa(绝对压力),物料在由下而上的过程中聚合度逐步增大,最后从预缩聚室出料口排出,预缩聚室出料口的酯化率大于99%,聚合度大于25,温度控制在265~270℃。该酯化预缩聚反应塔将酯化室、混合室和预缩聚室连为一体,结构紧凑,占地面积小,热损失少,无需额外动力物料即可从酯化室上行到混合室,再流向预缩聚室,酯化室和预缩聚室无机械搅拌装置,节约了能耗,降低了故障率,提高了生产效率。作为本发明的改进,所述酯化室出料环槽的下方设有酯化室加热段,所述酯化室加热段的上下两端设有将酯化室横向分隔的酯化室管板,上下酯化室管板的中心区域连接有与酯化室共轴线且贯通的酯化室导流筒,上下酯化室管板的之间还连接有多根贯通的酯化室列管;所述酯化室加热段的壳程下部连接有酯化室加热段热媒进口,所述酯化室加热段的壳程上部连接有酯化室加热段热媒出口;所述酯化室的内腔设有沿轴线向下延伸至酯化室导流筒中部的酯化室中心料管,所述酯化室中心料管的上端与所述酯化室浆料进口连接。PTA粉料和乙二醇混合浆料从酯化室中心料管进入酯化室导流筒内腔,向下流入酯化室底部后,在酯化室加热段的热对流作用下沿各酯化室列管上行,一边向上流动一边受到酯化室加热段热媒介质的间接加热,加热后的物料到达酯化室加热段的上方,在热对流和酯化室中心料管的射流的双重作用下重新进入酯化室导流筒内腔,与新鲜浆料共同向下流动,形成料流循环。作为本发明的进一步改进,所述酯化室出料环槽的内圆周壁上设有竖向向下延伸的出料环槽溢料口,所述酯化室出料环槽的内腔设有酯化室径向导流隔板,所述出料环槽溢料口与所述酯化室出料口分别位于所述酯化室径向导流隔板的两侧。随着新浆料不断的进入,反应完的物料从出料环槽溢料口进入酯化室出料环槽,在酯化室出料环槽呈平推流的形式流动一周并继续被加热,延长了酯化物料在酯化室出料环槽中的加热时间,使酯化反应更加彻底,酯化物料最后从酯化室出料口排出,通过酯化室液位控制阀和酯化物出料管进入混合室酯化物进口。作为本发明的进一步改进,所述混合室酯化物进口的下方设有混合室加热段,所述混合室加热段的上下两端设有将混合室横向分隔的混合室管板,上下混合室管板的中心区域连接有与混合室共轴线且贯通的混合室导流筒,上下混合室管板的之间还连接有多根贯通的混合室列管;所述混合室加热段的壳程下部连接有混合室加热段热媒进口,所述混合室加热段的壳程上部连接有混合室加热段热媒出口;所述混合室的内腔设有沿轴线向下延伸至混合室导流筒中部的混合室搅拌轴,所述混合室搅拌轴的下端设有搅拌桨叶,所述混合室搅拌轴的上端从混合室顶部穿出且与搅拌电机的输出轴相连。酯化物料和添加剂进入混合室后,进入混合室导流筒内腔,在搅拌桨叶的搅动下,酯化物料和添加剂混合均匀后向下流入混合室底部后,在混合室加热段的热对流作用下沿各混合室列管上行,一边向上流动一边受到混合室加热段热媒介质的间接加热,加热后的物料到达混合室加热段的上方,在热对流的作用下重新进入混合室导流筒内腔,与新鲜物料共同向下流动,形成料流循环。作为本发明的进一步改进,所述预缩聚室包括自上而下依次连接的预缩聚室进料段、预缩聚室加热段和预缩聚室出料段,所述预缩聚室进料段的下部设有将预缩聚室横向分隔的预缩聚室横隔板,所述预缩聚室进料段的内腔设有沿轴线向下延伸的预缩聚室导料通气管,所述预缩聚室导料通气管的下管口延伸至所述预缩聚室横隔板的下方,所述预缩聚室导料通气管的下方设有伞形的预缩聚室导流锥,所述预缩聚室进料口连接在所述预缩聚室横隔板上方的预缩聚室筒壁上,所述预缩聚室导料通气管的上部设有竖向向下延伸的预缩聚室溢料口;所述预缩聚室加热段的上下两端设有将预缩聚室横向分隔的预缩聚室管板,上下预缩聚室管板的之间连接有多根贯通的预缩聚室降膜管;所述预缩聚室加热段的壳程下部连接有预缩聚室加热段热媒进口,所述预缩聚室加热段的壳程上部连接有预缩聚室加热段热媒出口。混合物料从预缩聚室进料口进入预缩聚室横隔板上方的环状空间中,过量的乙二醇气化产生气泡,气泡由下而上运动给物料以推动力,同时起到搅拌作用;混合物料从预缩聚室溢料口进入预缩聚室导料通气管中,沿预缩聚室导料通气管的内壁向下流动,气相物质沿预缩聚室导料通气管向上流动,从预缩聚室抽真空口被抽出。混合物料从预缩聚室导料通气管流出后,落在预缩聚室导流锥上,沿预缩聚室导流锥的正圆锥面向下流动并均布,进入预缩聚室加热段。混合物料从预缩聚室进料段向下流动进入各预缩聚室降膜管,在预缩聚室降膜管内壁形成均匀的降膜,在向下流动过程中,在预缩聚室加热段热媒的加热及真空作用下,混合物料升温得以缩聚,然后从预缩聚室降膜管的下端口排出进入预缩聚室出料段,最后从预缩聚室出料段出口的预缩聚室出料口排出。作为本发明的进一步改进,所述预缩聚室降膜管的上管口、中部及下管口均匀分布有多个与预缩聚室降膜管共轴线的预缩聚室物料分配器,所述预缩聚室物料分配器包括连为一体的圆柱管段和锥管段,所述锥管段为上小下大结构且连接在所述圆柱管段的下方,所述圆柱管段的上端口沿周向均匀设有多个上物料分配齿,所述锥管段的下端口支撑在所述预缩聚室降膜管的内壁且沿周向均匀设有多个下物料分配齿。一部分混合物料进入预缩聚室物料分配器的圆柱管段与预缩聚室降膜管内壁之间的环状空腔,向下从锥管段下端口的下物料分配齿流出并继续向下流动,另一部分混合物料从圆柱管段上端口的上物料分配齿溢流进入预缩聚室物料分配器内腔,沿圆柱管段和锥管段的内壁呈膜状向下流动,与从下物料分配齿流出的物料汇合后继续向下流动,预缩聚室物料分配器既可以使物料形成的降膜更加均匀,又可以对降膜的向下流动起到阻滞作用,增加降膜的流动时间,使缩聚反应更加充分。作为本发明的进一步改进,所述预缩聚室导料通气管外周的环状空间设有预缩聚室径向导流隔板,所述预缩聚室溢料口与所述预缩聚室进料口分别位于所述预缩聚室径向导流隔板的两侧;所述混合室的弧形底部设有混合室温度计接口和混合室液位计接口,所述混合室液位控制阀的开度受控于所述混合室的液位;所述酯化室的弧形底部设有酯化室温度计接口和酯化室液位计接口,所述酯化室液位控制阀的开度受控于所述酯化室的液位;所述预缩聚室的下部侧壁设有预缩聚室温度计接口和预缩聚室液位计接口,所述熔体输送泵的流量受控于所述预缩聚室的液位。混合物料从预缩聚室进料口进入预缩聚室导料通气管外周的环状空间,呈平推流的形式沿该环状空间流动一周并被加热,延长了物料在预缩聚室进料段的加热时间,有利于气相物质的闪蒸脱除,物料最后从预缩聚室溢料口进入预缩聚室导料通气管中。作为本发明的进一步改进,所述聚合反应器包括立式设置且两端封闭的筒体,聚合反应器内腔的上部设有水平状的物料分配板,所述物料分配板将聚合反应器内腔分隔为预聚合段和聚合段,预聚合段和聚合段均设有抽真空口,所述物料分配板上设有物料分配漏斗,所述物料分配漏斗中设有降膜管且两者共轴线,所述降膜管竖直向下延伸,所述降膜管的内腔插接有热媒加热管,所述预聚合段进料口位于所述聚合反应器的上部外壁,所述聚合反应器的下端设有锥形头,所述锥形头的下端设有出料螺旋,所述聚合物出料口位于所述出料螺旋的下端,所述聚合反应器的外周设有聚合反应器夹套,所述锥形头的外周设有锥形头夹套,所述物料分配板上方的聚合反应器内壁设有预聚合导流环槽,所述预聚合导流环槽的上端开口且下端封闭,所述预聚合段进料口与所述预聚合导流环槽的下部相通,所述预聚合导流环槽中设有预聚合段加热盘管。PET熔体从预聚合段进料口进入预聚合导流环槽,在预聚合导...
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