一种聚合物裂解反应装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种聚合物裂解反应装置，包括裂解反应器，裂解反应器的筒体上部设有设有裂解反应器进料口，筒体下端设有锥形头，筒体的侧壁设有多个裂解反应器气相出口，筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的物料分配板，物料分配板上均匀分布有多组物料分配漏斗；筒体内腔设有多组U形降膜管，各降膜管的下端延伸至筒体下部，各降膜管的上端分别从物料分配漏斗中穿出，降膜管的一端与封头上的降膜管热媒进口相连，降膜管的另一端与筒体侧壁上的降膜管热媒出口相连；锥形头的下端设有螺杆输送机，螺杆输送机的下端设有排渣口。裂解反应器之前设置全混预裂解反应器，气相出口连接外冷凝器。该装置反应速度快，生产效率高，故障率低。
【专利说明】
一种聚合物裂解反应装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种聚合物裂解反应装置，可应用于聚乙醇酸低聚物裂解反应生产乙交酯，属于聚酯生产制造设备技术领域。
【背景技术】
[0002]乙交酯是生产聚乙交酯的主要原料之一，乙交酯的制备有两种途径:第一种途径是利用卤代乙酸的金属盐如钾脱除金属卤化物生成乙交酯。第二种途径是乙醇酸分子间相互反应酯化脱水生成较低分子量的聚乙醇酸，聚乙醇酸高温裂解环化生成乙交酯，聚乙醇酸高温裂解环化生成乙交酯的反应有杜邦连续工艺和间歇裂解反应两种。
[0003]杜邦连续工艺是以设备筒体的壁作为成膜的基础，存在如下不足之处:1.内部设置了冷凝装置，使得单位体积下的成膜面积较小；同等传热面积的情况下，设备体积庞大。
2.物料进入反应器后没有物料分配装置，物料只有通过电动挂膜装置不停的搅拌，使得物料在设备表面上不断的更新，成膜，增加了设备运行故障的可能性。3.仅设备的筒体壁是换热单元，使得设备体积庞大，而且效率低下。4.底部排渣装置是靠物料位差和压差出渣的，无法实用于高粘度渣的排出。5.底部残渣直接从底部排出，没有缓冲空间，残渣内含有的有用组分含量较高。6.设备内部设置了内冷凝装置，内冷凝和外部加热系统同时工作，在一定范围也降低了加热和冷凝的效率，而且能耗也增加许多。
[0004]间歇裂解反应的操作劳动强度大，产品质量不稳定，存在批次的差异和头尾料的差异。间歇裂解反应装置采用一个间歇全混釜，将物料投入反应釜中，进行升温，抽真空操作，使得物料在间歇反应釜内进行裂解反应，在反应过程后期反应器内物料的残渣含量会非常高，而可以进行裂解反应的低聚物含量非常低，影响了裂解反应速率，若提高产品收率，则需要强化反应温度，温度强化后有其他的副反应，又将降低产品纯度。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种聚合物裂解反应装置，反应速度快，生产效率高。
[0006]为解决以上技术问题，本实用新型的一种聚合物裂解反应装置，包括裂解反应器，所述裂解反应器包括立式设置的筒体，所述筒体的上部设有封头，所述封头的顶部中心设有裂解反应器进料口，所述筒体的下端设有锥形头，所述筒体的侧壁设有多个裂解反应器气相出口，筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的物料分配板，所述物料分配板上均匀分布有多组物料分配漏斗;所述筒体内腔设有多组U形降膜管，各所述降膜管的下端延伸至筒体下部，各所述降膜管的上端分别从所述物料分配漏斗中穿出，所述降膜管的一端与所述封头上的降膜管热媒进口相连，所述降膜管的另一端与所述筒体侧壁上的降膜管热媒出口相连;所述锥形头的下端设有螺杆输送机，所述螺杆输送机的下端设有裂解反应器排渣口。
[0007]相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果:物料从裂解反应器进料口进入筒体内腔，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均匀的降膜，物料依靠自重向下流动，同时不断得到更新，每束降膜管均是一个独立单元，在降膜管表面物料和加热介质进行换热，促使裂解反应进行，提高了设备使用效率。裂解产生的乙交酯蒸汽从裂解反应器气相出口被抽走;裂解后的残渣顺着管束向下流动，直至流到锥形斗底部，由螺杆输送机向外输送从裂解反应器排渣口排出，螺杆输送机可以将高粘度的残渣输送出去确保装置连续稳定的运行。裂解反应器设有多个裂解反应器气相出口，减少了产品在反应器内部高温状态下停留的时间，以提高产品质量；同时在设备内部未设置冷凝装置，减少了能量的消耗。该裂解反应器设计合理，传热效率高，促使裂解快速进行，设备加工简单，故障率低;设备内部可以设置相当多的管束，有效的增加了传热面积;物料分配板可以均匀分配物料，无需挂壁装置，减少了动设备，降低了装置的故障率。
[0008]作为本实用新型的改进，所述降膜管为波纹管。波纹管的曲面可以增大换热面积，延长物料的受热时间，并且物料在向下流动过程中不断受到阻滞，使降膜管外壁的降膜厚度更加均匀，波纹表面光滑弧形过渡使得物料流动非常均匀平缓，又不存在物料死角，避免物料停滞导致过热。
[0009]作为本实用新型的改进，所述螺杆输送机包括螺杆轴，所述螺杆轴上缠绕有螺旋片，所述螺杆轴的上端伸入所述锥形头的内腔，且螺杆轴的上部安装有向下方喂料的螺带。螺带搅拌可以使得底部的残渣充分混合，有利于裂解反应的进一步反应，有利于少量未发生裂解反应的物料，继续反应，提高产品收率，并且螺带还起到向螺旋叶片喂料的作用。
[0010]作为本实用新型的改进，所述螺旋片以下的螺杆轴上设有与螺旋片旋向相反的反向螺纹密封段。进入反向螺纹密封段的少许物料，在反向螺纹的推动下向上流动，最终从裂解反应器排渣口排出，减轻了下方密封件的负荷。
[0011]作为本实用新型的改进，还包括全混预裂解反应器和静态混合器，所述全混预裂解反应器的顶盖上设有全混预裂解反应器进料口和全混预裂解反应器气相出口，所述全混预裂解反应器的底部出料口与齿轮输送栗的入口相连，所述齿轮输送栗的出口与所述静态混合器的入口相连，所述静态混合器的出口与所述裂解反应器进料口相连。在裂解反应器之前设置全混预裂解反应器，可以依据配方要求在原料中加入助剂、催化剂等并进行充分混合，而且可以将物料温度提升，同时也可以在高真空状态下进行少量的裂解反应，调整进入裂解反应器的物料的粘度;预裂解后的物料经静态混合器混和均匀后，进入裂解反应器进行裂解反应。
[0012]作为本实用新型的改进，还包括外冷凝器，所述裂解反应器气相出口和所述全混预裂解反应器气相出口均与所述外冷凝器的进气口相连，所述外冷凝器的尾气出口与真空栗的入口相连，所述外冷凝器的排液口与产品收集罐的入口相连。外冷凝器设置在真空管道上，而不是设置在裂解反应器内部，避免了加热、冷凝相互影响，有效地降低了裂解反应器的热量损耗。
[0013]作为本实用新型的改进，所述筒体和所述锥形头的外壁分别缠绕有伴热管，所述伴热管沿筒体的高度方向设有多段，所述伴热管的截面为半管且平面向内。半管与筒体外壁共同构成导热油流动通道，隔着筒壁进行加热；而且各段分别设置伴热管热媒进口和伴热管热媒出口，可以根据工艺需要选择加热的段数。
[0014]作为本实用新型的改进，所述裂解反应器排渣口与排渣罐的入口相连。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。
[0016]图1为本实用新型中裂解反应器的主视图。
[0017]图2为裂解反应器上部的放大图。
[0018]图3为裂解反应器下部的放大图。
[0019]图4为本实用新型聚合物裂解反应装置的系统图。
[0020]图中:1.全混预裂解反应器；Ia.全混预裂解反应器进料口；Ib.全混预裂解反应器气相出口； 2.静态混合器;3.裂解反应器;3a.裂解反应器进料口； 3b.物料分配板;3bl.物料分配漏斗；3c.裂解反应器气相出口；3d.降膜管；3dl.降膜管热媒进口；3d2.降膜管热媒出口； 3e.螺杆输送机;3el.螺杆轴;3e2.螺旋片;3e3.螺带;3e4.反向螺纹密封段;3f.裂解反应器排渣口； 3g.伴热管;3gl.伴热管热媒进口； 3g2.伴热管热媒出口；4.外冷凝器;4a.进气口；4b.排液口 ；4c.尾气出口；5.产品收集罐;6.排渣罐;7.真空栗;8.齿轮输送栗。
【具体实施方式】
[0021]如图1至图4所示，本实用新型聚合物裂解反应装置包括裂解反应器3，裂解反应器3包括立式设置的筒体，筒体的上部设有封头，封头的顶部中心设有裂解反应器进料口 3a，筒体的下端设有锥形头，筒体的侧壁设有多个裂解反应器气相出口 3c，筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的物料分配板3b，物料分配板3b上均匀分布有多组物料分配漏斗3bl;筒体内腔设有多组U形降膜管，降膜管3d可以为波纹管。各降膜管3d的下端延伸至筒体下部，各降膜管3d的上端分别从物料分配漏斗3bl中穿出，降膜管3d的一端与封头上的降膜管热媒进口 3dl相连，降膜管3d的另一端与筒体侧壁上的降膜管热媒出口 3d2相连;锥形头的下端设有螺杆输送机3e，螺杆输送机3e的下端设有裂解反应器排渣口 3f，裂解反应器排渣口 3f与排渣罐的入口相连。
[0022]物料从裂解反应器进料口3a进入筒体内腔，落在物料分配板3b上，从物料分配板3b上的物料分配漏斗3bl与降膜管3d之间的缝隙向下流出，在降膜管3d的外壁形成均匀的降膜，物料依靠自重向下流动，同时不断得到更新，每束降膜管3d均是一个独立单元，在降膜管表面物料和加热介质进行换热，促使裂解反应进行，提高了设备使用效率。裂解产生的乙交酯蒸汽从裂解反应器气相出口 3c被抽走;裂解后的残渣顺着管束向下流动，直至流到锥形斗底部，由螺杆输送机3e向外输送，从裂解反应器排渣口 3f排出进入排渣罐6。
[0023]筒体和锥形头的外壁分别缠绕有伴热管3g，伴热管3g沿筒体的高度方向设有多段，伴热管3g的截面为半管且平面向内。半管与筒体外壁共同构成导热油流动通道，隔着筒壁进行加热；而且各段分别设置伴热管热媒进口 3gl和伴热管热媒出口 3g2，可以根据工艺需要选择加热的段数。
[0024]螺杆输送机3e包括螺杆轴3el，螺杆轴3el上缠绕有螺旋片3e2，螺杆轴3el的上端伸入锥形头的内腔，且螺杆轴3e I的上部安装有向下方喂料的螺带3e3。螺带3e3搅拌可以使得底部的残渣充分混合，有利于裂解反应的进一步反应，有利于少量未发生裂解反应的物料，继续反应，提高产品收率，并且螺带3e3还起到向螺旋叶片喂料的作用。
[0025]螺旋片3e2以下的螺杆轴3el上设有与螺旋片3e2旋向相反的反向螺纹密封段3e4。进入反向螺纹密封段3e4的少许物料，在反向螺纹的推动下向上流动，最终从裂解反应器排渣口 3f排出，减轻了下方密封件的负荷。
[0026]聚合物裂解反应装置还可以包括全混预裂解反应器I和静态混合器2，全混预裂解反应器I的顶盖上设有全混预裂解反应器进料口 Ia和全混预裂解反应器气相出口 lb，全混预裂解反应器I的底部出料口与齿轮输送栗8的入口相连，齿轮输送栗的出口与静态混合器2的入口相连，静态混合器2的出口与裂解反应器进料口 3a相连。在裂解反应器3之前设置全混预裂解反应器I，可以依据配方要求在原料中加入助剂、催化剂等并进行充分混合，而且可以将物料温度提升，同时也可以在高真空状态下进行少量的裂解反应，调整进入裂解反应器的物料的粘度;预裂解后的物料经静态混合器2混和均匀后，进入裂解反应器进行裂解反应。
[0027]聚合物裂解反应装置还可以包括外冷凝器4，裂解反应器气相出口 3c和全混预裂解反应器气相出口 Ib均与外冷凝器4的进气口 4a相连，外冷凝器4的尾气出口 4c与真空栗7的入口相连，外冷凝器4的排液口 4b与产品收集罐5的入口相连。
[0028]以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。
【主权项】
1.一种聚合物裂解反应装置，包括裂解反应器，所述裂解反应器包括立式设置的筒体，所述筒体的上部设有封头，所述封头的顶部中心设有裂解反应器进料口，所述筒体的下端设有锥形头，所述筒体的侧壁设有多个裂解反应器气相出口，其特征在于:筒体内腔的上部设有水平状且将筒体横向隔断的物料分配板，所述物料分配板上均匀分布有多组物料分配漏斗;所述筒体内腔设有多组U形降膜管，各所述降膜管的下端延伸至筒体下部，各所述降膜管的上端分别从所述物料分配漏斗中穿出，所述降膜管的一端与所述封头上的降膜管热媒进口相连，所述降膜管的另一端与所述筒体侧壁上的降膜管热媒出口相连;所述锥形头的下端设有螺杆输送机，所述螺杆输送机的下端设有裂解反应器排渣口。2.根据权利要求1所述的一种聚合物裂解反应装置，其特征在于:所述降膜管为波纹管。3.根据权利要求1所述的一种聚合物裂解反应装置，其特征在于:所述螺杆输送机包括螺杆轴，所述螺杆轴上缠绕有螺旋片，所述螺杆轴的上端伸入所述锥形头的内腔，且螺杆轴的上部安装有向下方喂料的螺带。4.根据权利要求3所述的一种聚合物裂解反应装置，其特征在于:所述螺旋片以下的螺杆轴上设有与螺旋片旋向相反的反向螺纹密封段。5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种聚合物裂解反应装置，其特征在于:还包括全混预裂解反应器和静态混合器，所述全混预裂解反应器的顶盖上设有全混预裂解反应器进料口和全混预裂解反应器气相出口，所述全混预裂解反应器的底部出料口与齿轮输送栗的入口相连，所述齿轮输送栗的出口与所述静态混合器的入口相连，所述静态混合器的出口与所述裂解反应器进料口相连。6.根据权利要求5所述的一种聚合物裂解反应装置，其特征在于:还包括外冷凝器，所述裂解反应器气相出口和所述全混预裂解反应器气相出口均与所述外冷凝器的进气口相连，所述外冷凝器的尾气出口与真空栗的入口相连，所述外冷凝器的排液口与产品收集罐的入口相连。7.根据权利要求1至4中任一项所述的一种聚合物裂解反应装置，其特征在于:所述筒体和所述锥形头的外壁分别缠绕有伴热管，所述伴热管沿筒体的高度方向设有多段，所述伴热管的截面为半管且平面向内。8.根据权利要求1至4中任一项所述的一种聚合物裂解反应装置，其特征在于:所述裂解反应器排渣口与排渣罐的入口相连。
【文档编号】C07D319/12GK205473491SQ201620078570
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】曹文, 张跃胜, 徐华, 曾庆
【申请人】扬州惠通化工技术有限公司