用于旋转倾斜式反应器的径向混合设备的制作方法

专利名称：用于旋转倾斜式反应器的径向混合设备的制作方法
用于旋转倾斜式反应器的径向混合设备
背景技术：
为热处理塑胶粒、或屑片，特别是包含源自对苯二曱酸、邻苯二曱酸、
2,6萘二鞋酸或其各自二酯的至少75%的酸单位的可结晶聚酯的细粒、颗粒或屑片，而使用的回转窑或水泥窑反应器已^皮专利申请WO 2004/018541所揭示。WO 2004/018541的一个基本特征在于利用类活塞流(plug flow like )的性能以实现出口处细粒性质的无差异。尽管WO 2004/018541考虑使用隔板或内部构件，但必须增加在径向回转方向上的混合并保持类活塞流的性能无助于教导这种隔板的设计。
美国专利3，767,601描述了一种回转窑反应器，其适于具有内部构件的聚酯薄片以便良好的混合。美国专利3,767，601披露了具有内部构件的窑，其适于批量和连续加工。根据定义批量加工不能有活塞流，且美国专利3,767，601中没有任何内容表明内部构件是专门为混合同时保持类活塞流的性能而配置的。

发明内容
本说明书揭示一种水平旋转反应器，其具有旋转轴，其中所述旋转轴不与垂直于重力的水平线平行，且所述水平反应器具有至少一个混合设备，其中所述混合设备具有高度、宽度和等值长度，该等值长度被定义为在垂直于所述;^走转轴且包含点一在该点处所述混合i殳备首先/人该壁突出 一 的平面，和垂直于所述旋转轴且包含点 一在该点处所述混合^殳备停止>^人该壁突出一的平面之间的距离，并且所述混合设备的等值长度选自由小于所述反应器长度的十分之一的等值长度组成的集合。此外，所述混合设备的等值长度优选为小于所述反应器长度的十二分之一、小于所述反应器长度的十四分之一、小于所述反应器长度的十五分之一、小于所述反应器长度的十六分之一、小于所述反应器长度的十八分之一，以及小于所述反应器长度的二十分之一。进一步揭示的是反应器具有 一个以上的混合设备。
还揭示了至少有 一个混合设备设有孔以导引清洗用气体进入反应器。进一步揭示了反应器有两个或更多的设孔的混合设备。更进一步揭示了当反应器有两个或更多的设孔的混合设备时，所述混合设备用一种方式连接致使所述清洗用气体可通过连接器从所述第一混合设备到所述第二混合设备。


图1是回转反应器相对于水平轴的侧视图，且包含可选的设备以用于更多的商业运作才莫式。
图2是垂直于旋转轴的平面的视图，且包含一个混合设备，也称为隔板或升降器。
图3是回转反应器的侧视图，且显示了混合设备相对于旋转轴所测的理论长度。也显示了回转反应器的长度。
图4是具有螺旋混合设备的反应器的侧视图，该混合设备具有的实际长度是沿着混合设备测量的距离，因为该混合设备盘旋于容器。
图5描绘的是一个在垂直于旋转轴的平面上设有若干隔板的实施例。它也显示了样本的床层高度。
图6描绘的是其中容器不是圓形但其外壁旋转的实施例。
图7 a和7b描绘的是将混合设备连接到反应器的壁的不同方式。
图8a和8b显示的是混合设备设有孔以允许清洗用气体3皮引入细粒或颗粒的底部。
图9显示的是回转反应器的各种要素，其中变暗的区域表明床的材料。
图IO显示的是不同类型的流动模式，当反应器旋转速度增加时反应器内的固相可能会遇到的情形。图lla和llb分别显示的是在实验中使用的第1型和第2型内部构件。具体实施例
传统观念认为具有混合设备(内部构件)的回转反应器比不具有混合设 备(内部构件)的回转反应器具有更少的活塞流性能(plug flow behaviour ) 或"活塞流度"(degree of plug flow )。这是因为 一直所认为的是内部构件将 创建轴向和径向的混合部件。从业者知道，轴向混合部件一促使材料沿旋转 轴向前或向后下落一创建广泛分布的性质且是任何内部构件的主要作用。这 意味着具有内部构件的反应器的活塞流度应当始终少于不具有内部构件的同 一反应器的活塞流度。
本文描述并要求保护的是下述发现，当内部的混合设备的等值长度大于 水平反应器长度的约十分之一 时，轴向的混合部件大于不具有混合设备的反 应器，但当混合设备的等值长度小于水平反应器长度的约十分之一时，特别 是小于二十分之一时，本文所定义的活塞流度增加而不是减少，如同增加的 径向流动部件而轴向流动部4牛-殳有相应的增加所i正明的。
因此，本说明书中所描述的是回转反应器的内部构件的设计，其允许良 好的径向混合，还保持类似回转反应器特征一样的活塞流。内部构件指的是 一个混合设备，或者如果出现了 一个以上的混合设备则指的是多个混合设备。 混合设备也称为隔板或升降器。这种内部构件在常常用于增加聚酯树脂的固 有黏度的回转反应器中特别有用。
为理解此描述，无论从理i仑基础还是真正的活塞流和CSTR反应器都不 存在的现实世界应用，有必要了解活塞流和CSTR反应器之间的区别。
首先，所有的化学反应器的特点是有某种程度的混合。两个极端的情形 或终点的其中之一 ，是连续搅拌釜式反应器(Continuous Stireed Tank Reactor, CSTR)，这是理想的混合系统。CSTR反应器是一个其中100%的构成反应器 塔藏量的物质具有相同成分的出口流的反应器。这是由于设备在理论上扮演 了理想的完全混合反应器的事实。
5反应器范围的另一个终点是活塞流反应器，其是完全隔离的反应器，即 其塔藏量可分为无限数量的塔藏量片，其中每个塔藏量片的具体成分都不相 同。反应器内的物质像"塞子"或像"活塞"那样行进。
从业者知道，实际上，既没有理想的CSTR也没有理想的活塞流反应器 存在，并且"活塞流度"这个术语是用于描述设备和反应器关于涉及的气、 液和固相的流体动力学的特征。
活塞流度表现在串联才莫式的n-CSTR中，其中n是构成级联或串联的 n-CSTR的CSTR数量，n-CSTR具有与反应器相同的停留时间分布。
如果n-l,则反应器是理想的完美的CSTR。如果n=oo，则反应器是理 想的完美的活塞流反应器。
一般而言，垂直移动床固态聚合(SSP)反应器(像目前在商业的固态 聚合技术中使用的反应器)，具有相当于4至8个串联的CSTR的活塞流度， 且在任何情况下少于IO个串联的CSTR的活塞流度。
从文献中已知，窑型反应器内固相上可获得的活塞流最高程度与"滚动" 和"下滑"流态有关。图IO显示的是用文献所描述的固相流态的类型和物质 的运动，其中滑动与较慢的反应器转速有关，离心作用与较高的速度有关。
下述活塞流度是用回转反应器C1，C2和C3中的聚酯切片确定的，回转 反应器Cl, C2和C3具有下述尺寸
(31=长2米，直径(D) 175毫米(无混合设备)n-100至150
C2-长22米，且直径(D) 2.1米(无混合设备)n = 300至400
C3= (L〉50米；L/D = 10tol2 (无混合设备)n < 500
从实验数据中显然可以看出，不具有混合设备的水平旋转SSP反应器比 目前商用的常规的垂直圆柱移动床SSP反应器更为接近理想活塞流。
并非所有适于化学或聚合反应的反应器都需要一个对于所涉及相的活塞流性能。但是，无论何时反应动力学大于第一阶段它都是必需的，因为阻止 集中于相同值的反应物在反应器出口整平的活塞流反应器的高度隔离推进反
应的进行；而且，当要求成品的性质狭窄分布时活塞流性能是必需的。
为这些内部的混合设备设想的回转反应器是一个构成用于连续固相聚合 聚酯的4交大过程的一部分的反应器，如在WO 2004/018541中所描述的，其 教导全部并入此处。此过程显示在伴随这一书面说明的各种图示中。
存储于加料斗1-8或其它这样的存储设备的聚酯预聚物细粒供给加热器 -结晶器1-6,在那里它们被加热至适当温度以促使具有最小粘性的细粒、 颗粒或碎片结晶。优选没有粘性。该结晶器可能是本技术领域中众多结晶器 的一种，然而，相比于慢速结晶和低温，高温下的快速结晶是优选。
优选的是，结晶步骤通过利用足以促使聚酯细粒流化同时有或无机械振 动的气体流量而在流体化床结晶器1-6中进行。为此目的，可以利用惰性气 体或空气。结晶一般可以在约2至20分钟范围的停留时间内完成，且优选约 10至15分钟。至于聚对苯二曱酸乙酯树脂，加热是通过利用约140。C至约 235 。C范围的温度下的流化媒介(空气或惰性气体)实现，且优选约200 。C 至约225 。C范围的温度。使聚酯细粒结晶至理想水平的停留时间取决于聚合 物的结晶温度和结晶速率；低结晶温度需要较长的结晶时间。
一般而言，聚对苯二甲酸乙酯预聚物结晶到相当于至少约1.37 g/cn^密 度的结晶度。聚酯细粒也可以通过蒸气处理(例如，参见美国专利4,644,049) 或通过范围从约20到约300 MHz的高频场能(例如，见美国专利4，254,253 ) 结晶。结晶后，细粒可选择地^皮提供给使用清洗用的惰性气体的预热器。离 开结晶器后，结晶的聚酯细粒可选择地被干燥。然而，从美国专利3,718，621 得知，使其千燥并不是严格必要的，而且聚合"湿的"聚酯所需的成本更低。
结晶后聚酯细粒是固相聚合性。结晶和固相聚合步骤不必按严格的时间 顺序实施，即它们不必一个接着一个实施。 一个可能在一个位置结晶并将结 晶的物质运送到另一个位置以使其固相聚合。
固相聚合步骤在至少一个水平倾斜(优选圓柱形)的反应器中进行，如图1中l-5所示的反应器。反应器绕中心轴l-3旋转，中心轴也称为旋转轴。 这类似于"回转窑"。为筒便起见，固相聚合反应器将在下文中缩写为
"HCIRR",并参照图1中的1-5。
HCIRR反应器的另外一个特征是倾斜角(a,图l),其是水平线l-2和 旋转轴1-3交叉形成的角。如图1所示，它也是平行于旋转轴的线1-4与水 平线l-2形成的角。倾斜角的优选值是在0.1。和12°之间，最好是在1°和6° 之间，且优选的最大聚酯细粒床高为4-5米。有利地，其中优选HCIRR反应 器(图1-5)的速度在O.l和10 rpm之间以及从HCIRR反应器(图1-5 )的 一端到另一端的适当流动的倾斜与旋转的结合的提供和不断更新的粒间接触 面积的存在致使聚酯细粒不会有机会出现在彼此之中。由于反应器内细粒本 身的重量关于其它作用的力量不能被忽视，例如惯性的力量，反应器HCIRR 1-5的设计和操作参数将被优先选择致使反应器内细粒流态以包含在1 x l(T4 至0.5范围的弗劳德数Fr《co2 xR/g)为特征；其中co是反应器的角速度，R 是反应器的内部半径，且g是重力加速-9.806 m/s2。
此流态，称为"滚动"，就是当细粒淹没在固体床中时，它们表现得像刚 体一样并以与HCIRR反应器相同的旋转速度旋转，且当它们来到固体床的 表面时，它们在表面本身上滑动。这一固体流态有利于细粒或颗粒产生一个 真正的"类似活塞流的，，性能。因为绝对真正的活塞流只是一个理论构想， 短语类活塞流性能与提供更多或更少的类活塞流性能的反应器一起使用，其 中提供更多或更少的类活塞流性能的反应器意味着反应器具有更多或更少的 如前所述的活塞流表现度。
结晶(或结晶且预热)的聚酯细粒进入HCIRR反应器(图l-5)(或者 当工厂具有一个以上串联的HCIRR反应器时，在串联的HCIRR反应器的笫 一 HCIRR反应器中)的顶部，并由于反应器的倾斜及旋转产生的重力作用 通过HCIRR反应器。
通过HCIRR反应器1-5的细粒流速通过调节HCIRR反应器本身的流出 来控制。随后这样的流出提供给冷却设备1-7。聚合在清洗用惰性气体流中进行。
一般优选的是远远低于紊流率的清洗
流，以便防止聚酯细粒的流化和挟带。而且，当更多的HCIRR反应器串联， 惰性气体的流速通常将会大约相等。在后一种情况下，优选的是各个HCIRR 反应器的流速不超过串联反应器中任何其它反应器流速的1.25倍。此外，优 选地，在单一HCIRR反应器或串联HCIRR反应器两种情况下，清洗用气体 逆流于聚酯细粒的流向通过HCIRR反应器1-5。尽管也可以采用与细粒流向 同向的清洗用气体流，但是后者的配置被证明效率较低且通常需要较高的气 体流速。
适用于本发明过程的清洗用气体优选包括氮，而且还可选择二氧化碳、 氦、氩、氖、氪、氙气、空气和某些工业废气以及它们的组合物或混合物。
再者，可选择地，有机杂质被清除后，优选直到有机杂质的含量达到按 重量计算小于或等于lOOp.p.m. ( CH4当量)，清洗用的惰性气体可回收利用 到反应器。
一般来说，聚合温度将包含在刚刚超过聚合温度阈值到几(3 )摄氏度的 聚合物粘性温度(这可能是远远低于聚合物的熔点)内的温度的范围内。通 常这个阈温高于聚合物结晶温度起点40 。C。
例如，当PET均聚物和共聚物的聚合多达摩尔单位5。/。的改良时，HCIRR 反应器内的温度在约170。C至约235。C的范围内是合适的，且优选约190°C 至约225。C的范围。温度最好是约205。C至约220。C的范围内。如果有一个 以上的HCIRR反应器，对于串联反应器中的笫一HCIRR反应器，这些也是 适合的温度。
包含约1至3摩尔百分数的间苯二曱酸(一个建立在总酸基础上的百分 比)的改良的PET共聚物在约5到8。C较低温度下聚合，因为它们的熔点低 于PET均聚物。这种共聚酯结晶较少且很大程度上趋于停止在聚合温度。
HCIRR反应器的一个主要特征在于它围绕旋转轴(图1-3)旋转，其中 轴不与垂直于地心引力的水平线平行。当例如水或颗粒的物质放置在回转反 应器的较高端时，且当物质在重力和回转反应器以外的作用力独立作用下移动到较低的另一端时，旋转轴不与垂直于地心引力的水平线平行。当放置在 反应器一端且除重力外不受任何力作用(包括摩擦力)的水、颗粒或其它物 质移动到另一端时，旋转轴与垂直于地心引力的水平线平行。显然，这个实 验将在反应器的两端进行，因为如果反应器的轴不与水平面平行，物质将在 一端运动但不会向下移动到另 一端。旋转轴与垂直于地心引力的水平线交叉
所形成的角度称为倾斜角，(a)。
虽然将例如隔板或升降器的混合设备连接到回转反应器的壁在本技术领 域是习知的，但是，类活塞流性能的设计以前未曾披露过。本说明书所披露 的是通过去除壁上的物质并代之以接近流体床中心的物质而混合物质的混合 设备，但这样一来在一定程度上保持或提高了反应器的类活塞流性能。
在不具有混合设备的回转设备和具有各种长度的混合设备的回转反应器 的实验中，直接观察到的是当切片/细粒在不具有混合设备的旋转倾斜式反应 器中处理时，当它们淹没并从代表固相的上层边界的弦的较高侧下滑(或"滚 下")到较低侧时，细粒/切片像刚体般运动。弦是反应器壁的横截面所描述 的圆圈的弦，其中当细粒离开旋转容器的壁时弦在细粒床的顶部。此弦在图
9中有描绘。尽管滚下弦，但各个切片被床表面(由其它切片构成)的粗糙 扰乱。此扰乱的作用在于一些切片沿旋转轴(反应器上)向后发送且一些沿 反应器轴的方向向前发送(反应器下)，由此产生一个可测量的且可观察的轴 向渗透度。当混合设备的等值长度大于反应器长度的十分之一时，相比不具 有混合设备的反应器其具有更多的轴向混合。即使这些具有混合设备的反应 器运作于非常高的活塞流度，它们不提供像不具有内部混合设备的反应器那 样高的活塞流度。
在混合设备的一个实施例中，至少一个混合设备连接于反应器的壁。图 2是反应器在垂直于旋转轴的平面上的剖视图，且包含一个混合设备2-7。混 合设备的厚度描绘为2-6。反应器的壁描绘为2-5,其内径描绘为2-4。混合 设备从壁上的点2-1伸出，点2-1是与反应器壁的旋转所限定的圆相切的线 2-9与混合设备在距离旋转轴2-3最远处的交叉点。平面图中混合设备的高度 是从突出点2-1到混合设备的顶部所在水平线2-2测量出的距离2-8。位于垂直于旋转轴的平面的混合设备的厚度2-6对于保持活塞流不是必
不可少的。然而，从业者将认识到，当旋转通过物质试图混合时，它必须足 够强从而不会在固相的阻力产生的压力下变形或石皮坏。因此，混合设备的厚 度由所需的力量决定，而所需的力量部分决定于构成材料和运行温度。
位于垂直于旋转轴的平面的混合设备的高度是从反应器的壁到混合设备 顶部的距离。尽管它对于保持类活塞流性能不是必不可少的，但是已经发现， 当高度小于混合设备与反应器壁的连接点绕旋转轴旋转所限定的圆的直径的
一半时得到的结果是最好的(图2-3)。对于圆形的反应器，混合设备的高度 小于反应器内径或半径的 一 半。混合设备的高度沿混合设备的长度不变是没 有必要的或没有需要的。然而，当混合设备的高度，也被称为其径向渗透(突 出)小于反应器直径的二十分之一时，对气体-切片更新率或类活塞流性能 的有利影响变得微不足道，即使混合设备的长度不足反应器总长度的二十分 之一。在这一高度，这种类型的内部构建只能起到反滑动设备的作用，以避 免反应器壁上的切片滑动。
有两种长度的混合设备。混合设备的物理长度是从设备顶部上混合设备 首先自壁突出的点到设备顶部上混合设备终止自壁突出的点之间测量出的设 备长度。混合设备开始或结束处的突出点是当混合设备的高度小于圆形反应 器圆周直径的二十分之一时存在。当高度小于突出点旋转所形成的圆周直径 的二十分之一时，混合设备停止从壁上突出。混合设备的等值长度是包含混 合设备首先从壁突出的点的垂直于旋转轴的平面和包含混合设备停止从壁突 出的点的垂直于旋转轴的平面之间的距离。这在图3中描绘。
图3显示的是反应器长度3-10和两个混合设备的等值长度3-11和3-13。 混合设备3-13是沿反应器的旋转曲线的螺旋。设备3-13的等值长度描绘为 3-12，其是沿相当于3-4的第一突出点3-1和相当于3-6的最后突出点的旋转 轴的距离。此混合设备的物理长度大于等值长度，因为该设备沿着反应器的 曲线或螺旋线。这是线3-2。第二混合设备3-11平行于旋转轴。因此其物理 长度和等值长度是相同的。反应器的长度并不是按比例的，但是3-10是点 3-8和3-9之间的距离。图3上其它参考点是反应器壁3-5,旋转轴3-3和反
ii应器的直径3-7。
物理长度和等值长度之间的差别用来描述从壁突出且沿反应器壁盘旋的
混合设备。物理长度可能是3或4个圆周，但仍然只有0.5个圆周的等值长 度。这在图4中描绘，其中混合设备4-l围绕反应器壁4-5两次。此反应器 具有直径4-2和长度4-4。等值长度4-11是沿着旋转轴4-3从点4-6到4-10 测量出的，而物理长度是沿着从4-6到4-7到4-8到4-9到4-10追踪设备的 壁测量出的。对于圆形反应器和理想的螺旋，物理长度可由勾股定理确定， 将反应器的圆周作为三角形的底边，等值长度作为高以及物理长度作为直角 三角形的斜边。
虽然螺旋结构是可能的，但是完全围绕反应器的混合设备至少 一次提供 理想的混合是不可信的。不过，这种混合设备是可预期的。据认为，当混合 设备不形成一个完整的圆时能实现更好的混合。
形成一个完整的圆可被描述为当混合设备的物理长度大于下列方程式， (方程式1 )
其中a是混合设备的等值长度，b是旋转的圆周，即自壁突出的点旋转 一次的距离。它也是圆环形反应器的内圆周。因此，据认为，物理长度优选 保持小于方程式1确定的值。
正是这样的等值长度，其决定类活塞流性能是否受影响。已经发现，当 等值长度小于约反应器长度的二十分之一时活塞流得到增强。尽管等值长度 小于反应器长度的二十分之一是有益的，但人们还认为其它长度也可以，因 此可以说等值长度可选自包含下列等值长度的集合小于反应器长度的十分 之一、小于反应器长度的十二分之一、小于反应器长度的十四分之一、小于 反应器长度的十五分之一、小于反应器长度的十六分之一、小于反应器长度 的十八分之一以及小于反应器长度的二十分之一。
从业者将认识到在反应器的任何特定水平截面可能有若干混合设备。例如，可能有第一混合设备自旋转圆周的第一点处的壁突出，并且可能有笫二 混合设备自与旋转圓周的第 一 点成180。的第二点处的壁突出。其它混合设备
可能自与第一点成90。和270。的点突出。虽然以前的例子设法平衡混合设备， 但是混合设备的数量和相对于第 一 混合设备的其它混合设备的位置是不必要 的。此结构在图5中描绘。
图5显示的是反应器壁5-5，旋转轴5-3和四个混合设备(5-1, 5-2， 5-4,
5- 6),各个混合设备之间成90。。图中还显示了当反应器不旋转时物质床5-8。 床高被描绘为5-10,且其是/人床顶部5-12到位于床最厚点的反应器壁的距 离。5-9是横切突出点的切线，5-7是反应器的内径。
如果使用多个混合设备，混合设备在垂直于旋转轴的同一平面开始突出 并停止突出也不是必需的。它们可以沿反应器的长度错开。
还可以预期的是混合设备从其顶部向自壁突出的点弯曲。此曲线也是相 对于贯穿旋转轴与自壁突出的点的平面而言的。该曲线可向旋转方向形成弧 度或者远离旋转方向。
图6显示的是一个可能包含这种教导的实施例。在此实施例中，实际的 反应容器6-5不是圆形的，而是正方形的。即使反应器6-5是正方形的，其 围绕旋转轴6-3的旋转将在其外角画出一个圆圈6-6，且在各个隔板6-l,6-2，
6- 4,和6-7的突出点画出另一个圆圈6-8。后一个圆圈可用于计算每个混合 设备的各种尺寸。
混合设备可用任何方式连接于壁。图7a和7b显示的是一个螺栓连接和 焊接的混合设备。在图7a中，混合设备7-2采用螺栓7-1连接。在图7b中， 混合设备7-2焊接于壁且7-4显示出焊接的焊珠。
混合设备也应该没有横动旋转轴的孔，该孔大于待处理的细粒、颗粒、 薄片或切片的尺寸。在一个实施例中孔^f皮具体地考虑。由于当气体部分或全 部地注入切片床时反应器性能更好，所以混合设备可以是中空的，即设有允 许清洗用气体被导引进入物质的孔，清洗用气体先传递到混合设备再穿过待 处理的物质床中的孔。多个混合设备可通过管或相同功能的结构来连接。
13图8a和8b显示的是这种混合设备的一个实施例。具体而言，具有旋转 轴8-3的反应器8-5具有一连串混合设备8-l。这些混合设备是中空的，其设 有一个大孔8-4。孔8-4用于导引清洗用气体进入混合设备，而小于待处理的 颗粒或切片的孔8-2用来在床8-8中分配清洗用气体8-6。混合设备8-1通过 用8-7标示的连接器串联在一起。虽然不是必不可少的，但认为当连接器与 反应器的壁"不接触"时能达到更高的效率。在实践中，"不接触"意味着距 离反应器壁至少10毫米。
可以有不同的结构。例如，可将一个80米的反应器分为3个区域30 米、20米、30米，且将两个混合设备放置在每个区域的每2米的部分。优选 的是混合设备彼此径向相距180。。各个区域之间的差异在于混合设备的高度 不同，也是沿着HCIRR反应器的轴向坐标的固相顶部的不同高度的作用。
在另一个实施例中，每个部分可以有一个混合设备。在另一个实施例中， 反应器分为80米的部分，其中第一部分具有一个混合设备，下一个部分具有 第二个混合设备，其中第二个混合设备的开端位于第 一个混合设备终端的 90。位置，第三个部分具有第三个混合设备，其中第三个混合设备的开端位于 第二个混合设备终端的90。位置和第一个混合设备终端的180°位置。这样的 结构可在区域中继续。所有这些结构已经进行试验，它们比不具有内部构件 的反应器具有更好的类活塞流性能，并且当内部的混合设备大于反应器长度 的十分之一时肯定具有更好的类活塞流性能。
实验结果
第一组实验在玻璃管旋转的圆形反应器中进行，该反应器具有175毫米 的内径，1800毫米的长度，43立方分米的总容积和1。的倾斜角。
采用的内部混合设备的类型在图lla和lib中加以描绘，其中型号l(图 lla)是L形金属件，型号2 (图lib)是在顶部弯曲60。的金属件。混合设 备采用这样一种方式安装致使等值长度和实际长度是相等的，除此以外还平 行于旋转轴。型号1的混合设备长100毫米且高30毫米，型号2的混合设备 长100毫米且高35.43毫米。在反应器终端的四个100毫米长的轴向部分(即切片出口处的终端部分)，反应器内安装有四个混合设备，每100毫米部分有 一个混合设备，彼此相距90。。具体而言 一个混合设备安装在第一个100 毫米的部分；另一个混合设备安装在第二个且相继的100毫米的部分，其距 离安装在第一个部分的混合设备的终端90。；又一个混合设备安装在第三个 且相继的部分，其距离安装在第二个部分的混合设备的终端90。并且距离安 装在第一个部分的混合i殳备的终端180。；再一个混合^殳备安装在第四个且相 继的部分，其距离安装在第三个部分的混合设备的终端90。，距离安装在第 二个部分的混合设备的终端180。并且距离安装在第一个部分的混合设备的 终端270。。实验利用商业瓶级PET的切片，以及覆盖磁粉(即铁氧体粉料) 以作为示踪剂注入的切片进行，以确定恒稳态的停留时间的分布曲线。在反 应器的出口提取样本，在示踪剂注入时开始并直到含示踪剂的切片离开的最 后，并且含示踪剂或覆盖有磁铁的切片的浓度由所提取的样本决定。可能与 通过实验获得的停留时间分布相同的级联(cascade)(或串联(series))的 n-CSTR的数字n取决于含示踪剂的切片的浓度曲线与时间，并且相应地确 定活塞流度。实验的结果在表I中。
表I
旋转速度Cr.p.m.)内部构件的类型颗粒床高(mm)活塞流度(n)
0.9无6060
0.9无6067
0.9160116
0.926090
0.914060
0.6无60103
0.6160125
0.626075当等值长度大于整个反应器长度的约十分之一的混合设备安装在反应器 内时， 一些上升的切片(或细粒)迅速向前滑动并直接停留在混合设备本身
的平面上，轴向上升(关于HCIRR反应器的旋转轴)，由此对活塞流度带来 不利影响。
相反，当长度小于整个反应器长度的约二十分之一的混合设备安装在反 应器内时，切片(或细粒)通过混合设备上升并落入滑动(或滚动)的弦的 中间的某处，因此具有50%的表面滑动路径也具有促使轴向渗透的50%的粗 糙表面运动干扰。
权利要求
1、一种水平旋转反应器，其具有旋转轴，其中所述旋转轴不与垂直于重力的水平线平行，且所述水平反应器具有至少一个混合设备，其中所述混合设备具有高度、宽度和等值长度，该等值长度被定义为在垂直于所述旋转轴且包含所述混合设备在该处首先从所述反应器的壁突出的点的平面，和垂直于所述旋转轴且包含所述混合设备在该处停止从所述壁突出的点的平面之间的距离，并且所述混合设备的等值长度选自由小于所述反应器长度的十分之一的等值长度组成的集合。
2、 根据权利要求1所述的水平反应器，其中具有至少一个混合设备，该混合设备的等值长度小于所述水平反应器长度的二十分之一 。
3、 根据权利要求1或2所述的水平反应器，其中所述混合设备中至少一个设有孔以导引清洗用气体进入所述反应器。
4、 根据权利要求3所述的水平反应器，其中具有至少两个混合设备且所述至少两个混合设备设有孔以导引清洗用气体进入反应器。
5、 根据权利要求4所述的水平反应器，其中所述至少两个混合设备以使得所述清洗用气体能通过连接器从所述第一混合设备通到所述第二混合设备的方式连才妄。
6、 根据权利要求5所述的水平反应器，其中所述连接器距离所述反应器壁至少10毫米。
7、 根据权利要求1-6中任一权利要求所述的水平反应器，其中具有至少一个混合设备，所述混合设备的等值长度与其物理长度一致且小于所述反应器长度的二十分之一。
全文摘要
本说明书所揭示的是适于内部的混合设备的设计，该混合设备增加旋转倾斜式反应器的类活塞流性能。
文档编号C08J11/04GK101678313SQ200880011314
公开日2010年3月24日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月6日
发明者G·博韦里, G·卡瓦格利亚 申请人:科巴尔股份有限公司