专利名称：用于固相缩聚流程的温度测量装置的制作方法
用于固相縮聚流程的温度测量装置 本发明涉及一种用来测量温度的装置，此种装置可以测量流动填料反应容器中的温度，尤其适用于固相縮聚流程所使用SSP-反应器。 固相縮聚反应通常需要一个所谓的SSP (Solid State Eolymerizer)反应 器和一套测量流动填料反应器内部温度的测量装置。在这些情况下这 种方法通常可以用来增高聚合物的黏度，尤其是固相聚酯和聚酰胺的 黏度，此时，上面所述的填料也就是刚刚提到的聚合物。原则上已知有两种测量温度的方法第一种方法是焊接多个测管， 即所谓的"热电偶套管"，在SSP-反应器外壁上测量温度。第二种方法 是从SSP-反应器顶端竖直插入一根杆状探针或绳状探针，其上依次在 垂直延伸的长度上分布若干测量点，用以测量反应器中不同位置的温 度。比如，在25m至40m长的SSP-反应器的柱状部位上，可以使用上 述两种方法测量十个不同位置上的温度。使用上述两种方法只能测量离反应器壁距离相同的位置上的温 度。测管的长度和法兰的位置决定了这个距离的长短。在SSP-反应器 内，处于同一水平面上的不同位置的填料的温度也不尽相同，所以， 使用现有的测量系统并不能测出水平方向上的实际温度曲线。然而如 果要测量填料水平方向上的温度曲线，这将具有重大的意义。只有清 楚知道反应器中的实际温度和填充状态，才能有目的地控制产物的黏 性。如果无法取得反应器内部水平方向上的温度曲线，就必须保持流 程的绝对稳定，并对操作参数进行合理调整。否则将会导致产物黏性 异常和质量低下。内部焊有感应器的测管长度必须很短并且下部有支撑。否则流动 填料的重量会压弯测管甚至使其断裂。这种测管的明显缺点是，由于 其长度很短，测量值易受低温反应器壁的影响。如果在测量范围内存 在热导管和热导线的话，上述问题就非常严重了。热的填料会将其温 度传递给测管。在此由于套管长度很短，只有很少的填料颗粒与测管 接触并形成很小的接触面积。故而产生的热量交换也非常微小。PET(Eoly^hyle唯rephthalat,聚乙酰对苯二酸酯)的传热性能非常差，所以 由它传递给测管的热量非常少。测管由几毫米厚的钢板构成并且具有 非常好的传热性能。测管一方面将热量传递其内部的感应器，测量感 应器便可以测出实际温度，另一方面测管将热量传递到反应器外部， 通过周围的冷空气被释放出来。这些损失的热量导致套管温度总是低 于固体颗粒的温度。这样就造成了测量数据的偏差，尤其是在液体填 料中，由于液体载有更多的热量，偏差现象就更为严重了。在SSP-反 应器实际操作过程中，测量温度会随着填料通过量的增加而迅速升高。 造成这种现象的原因是，填料通过量越大，即流速越高，单位时间内 测管所接触的填料颗粒就越多，由填料颗粒传递给测管的热量也随之 增多。测量的温度升高，热量损失保持不变，产物自身温度也不会升 咼。使用插入反应器的具有多个测量点的杆状探针和绳状探针测量温 度时，不存在上面所述的问题。在此因为热量会沿着探针传递，所以 只有位于探针最上端的测量点测出的温度会出现偏差。由于这种温度 测量方式几乎没有热量的损失，所以用这种方法测出的温度比用测管 测出的温度高约3"C至5'C。绳状探针的主要缺点是，其机械稳固性很 差。流动填料中填料颗粒的尖锐棱角会在很短时间之内破坏探针。绳 状探针的另一个缺点是，探针上的各个测量单元， 一旦被损坏便无法 修补，也无法更换。必须更换一支所有测量单元均完好无损的新探针， 这就需要中止SSP反应器的运转并将反应器完全清空。杆状探针可以 使用多年，其机械稳固性远远优于绳状探针。然而杆状探针的长度不 能过长，必须便于运输和携带。在25m至40m高的反应器中，探针的 长度最长不能超过4m至5m。杆状探针的最长使用寿命约为两年。根据德国专利DE 101 33 495 Cl和日本专利JP6207 1621中所述， 熔融过程中普遍使用测管来测量温度。德国专利DE101 33 495 Cl中设 计了一种空心管，它是由一个可以轴向移动的管和一个温度传感器组 成。测管受加压保护，安装稳固，可以防止上面所述的由填料造成的 磨损现象。在美国专利US 4 028139中也使用了安装在托架管里的传感 器来测量温度。因此在测量填料床中的温度时，不会发生磨损现象， 不需要采取任何防护措施。
本发明的任务是优化流动填料反应器中测量温度的装置。在此尤 其是加强温度测量装置的机械稳固性。上述任务可以通过一个根据权利要求1中所述的测量装置和一个 装有该测量装置的SSP反应器而得以解决。用于流动填料反应器中的温度测量装置至少由一个金属支撑板， 至少一个测管和至少一个安装在测管中的传感器组成，金属支撑板与 反应器壁相连，测管与金属支撑板相连，金属支撑板可以部分加固测 管的外壁。这意味着例如测管通过焊接、螺丝、铆钉或其他方式与金 属支撑板牢固地相连。金属支撑板通过例如焊接的方法被固定在反应 器的内壁。在一个优选的实施方案中，金属支撑板最好逆着物料流动方向对 测管进行支撑，例如在测管上安装山形支撑板使其更加稳固。山形支撑板的宽度最好在10mm至50mm之间。在另一个优选的实施方案中，测管的两端与反应器壁相连。测量装置优选允许至少一个感应器在测管中径向移动。在此假如 测管两端与反应器壁相连，那么传感器是沿着反应器直径方向而移动。 为了对传感器进行定位，反应器外壁必须与测管内部相通，例如在反 应器外壁上开口。如果在反应器壁上要避免开口，那么就需要使用易 于操作的定位装置。除了使用可移动的传感器之外，也可以在测管内 部的不同位置安装多个传感器，各个传感器都与分析系统相连接。此外在一个优选的实施方案中，传感器能被固定在测管内部径向 方向上至少一个确定的点上。通过这种方式就可以测量离反应器壁距离不同的位置的温度，比 如反应器壁附近的温度或反应器中心的温度。当传感器被固定在事先 选好的位置上以便获得固定位置的测量点时，就非常适用于商业上的 定点测量。可以通过一个机械卡槽装置，例如将传感器插入测管内部 相应的卡槽中，来固定传感器。在一个处理填料的SSP-反应器中安装根据本发明的测量装置时， 金属支撑板要与反应器壁紧固相连。测量装置优选安装在反应器内不 同的高度位置上，且两两之间形成夹角。在商业使用中，每两个测量 装置之间的高度距离最好保持相同，优选在0.1m至4m之间。同样，
旋转角，也就是说各个金属支撑板之间的夹角，也要保持相同。当平 直金属支撑板的间距和夹角都为恒定值时，此构造看起来就像是一个 旋转楼梯。这种构造的优点是，它将所有的测量点集中在一起，并且 为反应器留出了很多大小相通的空间。上述测量装置及安装有此装置的SSP-反应器特别适用于测量填料颗粒的温度。测管通常为钢管，它被横向安插在反应器内部并且两端被焊接在 反应器壁上。钢管上安有金属支撑板，使得钢管可以承受由填料而造 成的重压。钢管内部的不同位置上都安有支撑点，用以支撑测量温度的传感器，例如PT100类型。因此在一个简单的实施方案中下列情况 成为可能，即测量比如反应器中已确定好的两个位置上的温度。然而也有些钢管内部没有安装支撑PT100类型传感器的支撑点。 而是使用一个可以沿着反应器横截面半径方向移动的传感器来测量测 管内壁的表面温度。这样就可以得到一条从反应器壁到反应器中心的 温度曲线。 一个这样的实施方案特别适用于测量一些附加的信息。一 般的商用反应器就是根据上述结构设计的，在其用于温度测量的结构 上具有预先给定的插入深度。沿反应器的径向方向上需要安置例如IO个测管，每两个测管之间 成90度角。同样也可以是以其他角度排列。这些测管优选都穿过反应 器的中心轴线，也可以不穿过中心轴线。当测管不穿过中心轴线时， 就需要考虑到由流动填料对测管所造成的侧面压力。当然在这种情况 下也无法测量反应器中心的温度了。根据本发明的测量装置以及由此构成的SSP-反应器的另外一个优 点在于，它部分避免了由填料重力所造成的磨损现象。在SSP-反应器 底部，由于压力非常巨大而造成底部填料颗粒互相冲撞，使底部的填 料颗粒产生形变。当反应器容量较大，比如反应器很高时，上述问题 就非常严重。此时金属支撑板就派上了相当大的用场，它可以支撑由 填料柱施加给底部颗粒层的压力。出于这个目的，可以使用如下所述 的方法，可以使用表面粗糙，坡度较大的金属支撑板，通过支撑板表 面与流动填料之间的摩擦力最大程度的减少压力负荷。附图的实施例解释了根据本发明的实施方案。
图1显示的是一个柱状反应器的横截面，在其一高度位置上安装 有测管1。在图中测管1位于横截面圆心上方，两端被焊接在反应器壁4上。也就是说，测管1不经过反应器的中心轴线，感应器2和感应器 3的测量位置都在反应器容器的中心轴线以外。图2显示的是测管1的横截面及与其相连的金属支撑板5，作为山 形支撑板，它的长度与测管1相同。这样就可以承担一部分由于流动 填料6所造成的重力。另一个实施方案中出于稳固性考虑，在大直径SSP-反应器，例如 直径大于3.5m的反应器中，可以使用Y型测管来代替上述的直线型测 管，Y型测管由三条边形成，三个顶点分别与反应器壁相连。三条边 之间的夹角最好为60度，三条边的交点最好位于反应器中间。测管l 的三条边上都可以安装金属挡板5，当然，也可以根据需要只在其中一 条或两条边上安装金属档板。图例说明表 1观憎 2第一传感器 3第二传感器 4反应器壁 5金属支撑板 6流动填料
权利要求
1.一种测量装置，用以测量流动填料反应器内部的温度，这个测量装置至少由一个金属支撑板(5)，至少一个测管(1)和至少一个安装在测管(1)内部的传感器(2，3)组成，其特征在于，金属支撑板(5)与反应器壁(4)相连，测管(1)与金属支撑板(5)相连，使得金属支撑板(5)的存在部分加固了测管的外壁。
2. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，测管(1)与金 属支撑板(5)相连，使得金属支撑板(5)在反应容器中逆着流动填 料(6)的流动方向使测管外壁得以加固。
3. 根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，测管(1) 的两端与反应器壁(4)相连。
4. 根据上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于,在测管(1) 内部沿着测管(1)长度方向可以安置至少一个可移动的传感器(2， 3)。
5. 根据上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，在测管(1) 内部沿着测管(1)长度方向，可将至少一个传感器(2， 3)固定在一 个确定的位置上。
6. 根据上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，金属支撑 板(5)呈山形，宽度在10mm至50mm之间。
7. —种用来处理颗粒的SSP-反应器，其特征在于，其具有根据权 利要求1至6之一的测量装置。
8. 根据权利要求7所述SSP-反应器，其特征在于，金属支撑板(5) 可以安装在反应器中不同的高度位置上，并与反应器壁(4)相连。
9.根据权利要求7或8所述的SSP-反应器，其特征在于，各个金 属支撑板(5)之间的距离需保持相同。
10. 根据权利要求7至9所述的SSP-反应器，其特征在于，各个金 属支撑板(5)间的间距处于0.1m至4m之间。
11. 根据权利要求7至10所述的SSP-反应器，其特征在于，连接 在反应器壁(4)上的各个金属支撑板(5)之间需有一定角度。
12. 根据权利要求11所述的SSP-反应器，其特征在于，各个金属 支撑板之间的角度需保持相同。
全文摘要
本发明涉及一种测量装载流动填料反应器中温度的装置，此种装置尤其适用于固相缩聚流程所使用的SSP-反应器。具有特别意义的是使该测量装置具有抗机械压强的能力。该任务通过测量温度的装置而解决，该装置由至少一个金属支撑板，至少一个测管和至少一个安装在测管中的传感器组成。在此金属支撑板与反应器壁相连，测管与金属支撑板相连，使得通过金属支撑板可以部分加固测管的外壁。测管通过焊接、螺丝、铆钉或其他方式与金属支撑板固定相连。金属支撑板被固定在反应器内壁上。本发明的另一个优点在于，在装有测量装置的SSP-反应器中，金属支撑板的存在也同时承载了由填料而产生的重力。
文档编号G01K1/08GK101160513SQ200680012808
公开日2008年4月9日 申请日期2006年2月27日 优先权日2005年4月19日
发明者L·霍厅, M·克雷斯, M·特勒格尔, R·欣克尔曼 申请人:卢吉齐默有限公司