專(zhuān)利名稱(chēng)：一種pbt酯化反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于聚酯生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯生產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種重要的工程材料，廣泛應(yīng)用于電子、電器、纖維、薄膜等領(lǐng)域。常采用三段法生產(chǎn)，即經(jīng)歷酯化、縮聚、終縮三個(gè)階段。在酯化反應(yīng)階段，原料對(duì)苯二甲酸、1. 4-丁二醇(BD0)、催化劑(常采用鈦酸四丁酯作為催化劑)經(jīng)酯化反應(yīng)得到酯化率>94%，聚合度在3 6之間的低聚物，俗稱(chēng)酯化物。酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入到縮聚釜進(jìn)一步進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到中等聚合度的預(yù)縮聚物，預(yù)縮聚產(chǎn)物進(jìn)入到終縮聚反應(yīng)器中，進(jìn)一步進(jìn)行縮聚反應(yīng)，常采用圓盤(pán)式縮聚反應(yīng)器。其中酯化反應(yīng)是整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵步驟，除酸的羧基與醇的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)生成水以外，還發(fā)生1，4- 丁二醇的脫水反應(yīng)，以及催化劑與水發(fā)生水解反應(yīng)。鈦酸酯催化劑會(huì)發(fā)生水解、熱降解反應(yīng)生成二氧化鈦及其它高分子垢樣化合物，粘附在設(shè)備的表面，影響傳熱，同時(shí)還會(huì)進(jìn)入到產(chǎn)品物流中，影響產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)垢主要發(fā)生在換熱器的表面及反應(yīng)器上部的氣相空間。目前尚無(wú)更有效的催化劑來(lái)替代鈦酸四丁酯，因此需要開(kāi)發(fā)一種能減少結(jié)垢的PBT酯化生產(chǎn)裝置。其次高的酯化率是保證產(chǎn)品縮聚順利進(jìn)行、獲得高的產(chǎn)品質(zhì)量的保證。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了減少催化劑的水解并提高酯化率，提供一種PBT生產(chǎn)用
酯化反應(yīng)裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
一種PBT酯化反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜和精餾分離裝置，所述反應(yīng)釜頂部的蒸氣出口與精餾分離裝置的氣體入口相通，精餾分離裝置的底部液體出口分別與反應(yīng)釜頂部和底部的回流液入口相通；所述反應(yīng)釜分為上下兩段，下段為攪拌區(qū)，上段為非攪拌區(qū)，所述攪拌區(qū)的內(nèi)徑小于非攪拌區(qū)的內(nèi)徑，在攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有列管換熱裝置或換熱盤(pán)管，在非攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，所述導(dǎo)流筒的下端與攪拌區(qū)相連接，導(dǎo)流筒的上端位于攪拌區(qū)內(nèi)，導(dǎo)流筒壁與非攪拌區(qū)壁之間形成溢流區(qū)，在溢流區(qū)的底部或下部設(shè)有酯化液出料口 ；在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有雙層攪拌的攪拌槳，下部的攪拌槳為斜漿，其位于所述列管換熱裝置或換熱盤(pán)管的中間部位，上部的攪拌槳為圓盤(pán)槳，該圓盤(pán)槳位于非攪拌區(qū)內(nèi)的導(dǎo)流筒上部。反應(yīng)釜頂部的回流液入口設(shè)于所述圓盤(pán)槳的上部，或者所述反應(yīng)釜頂部的回流液入口通過(guò)導(dǎo)管通向所述圓盤(pán)槳的上部。精餾裝置返回的液體通過(guò)回流液入口或?qū)Ч芤綀A盤(pán)的上方，轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)將液體甩到釜壁上。酯化反應(yīng)產(chǎn)生的水及丁二醇以及產(chǎn)生的副產(chǎn)物四氫呋喃，在非攪拌區(qū)蒸發(fā)，蒸發(fā)的含催化劑反應(yīng)液會(huì)粘附在反應(yīng)釜的器壁上，由圓盤(pán)槳拋出的丁二醇液體進(jìn)行清洗，返回到反應(yīng)器中。所述斜漿可采用3-6葉斜槳，釜下部的斜槳產(chǎn)生大通量的循環(huán)流，增大物料流經(jīng)列管或盤(pán)管間的速度，減少結(jié)垢。[0008]攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)的主體分別為圓柱形，在攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)之間之間設(shè)有過(guò)渡段。攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)的直徑比為1:1. 05 1. 6。上部反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的導(dǎo)流筒，可以使上升流動(dòng)的酯化液從導(dǎo)流筒的上部溢流到導(dǎo)流筒與釜壁之間的區(qū)域，即溢流區(qū)內(nèi)，出料管設(shè)置在溢流區(qū)的下部或底部，酯化液通過(guò)上升及下降的平推流流動(dòng)，保證高的酯化率。列管換熱裝置為環(huán)形，所述斜漿位于環(huán)形列管換熱器的中間流通室中。在環(huán)形列管換熱裝置中，環(huán)的內(nèi)徑與外徑之比為O. 2 O. 8 :1。 在非攪拌區(qū)的下部或在過(guò)渡段上設(shè)有對(duì)苯二甲酸與丁二醇漿料入口，該入口通過(guò)導(dǎo)管通向所述列管換熱裝置或換熱盤(pán)管中間的上部。導(dǎo)管從漿料入口處向內(nèi)延伸一段距離，并向下轉(zhuǎn)向。所述溢流區(qū)的酯化液出料口可設(shè)在過(guò)渡段的中下部。對(duì)苯二甲酸與丁二醇按照所需的比例配成漿料，經(jīng)漿料泵輸送到酯化反應(yīng)釜中，在反應(yīng)釜中進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)生成的水、四氫呋喃、部分1，4_ 丁二醇進(jìn)入脫水塔中脫水，水從塔頂排出，四氫呋喃進(jìn)入四氫呋喃回收塔回收四氫呋喃。1，4-丁二醇分成兩部分，一部分與新鮮催化劑一道從反應(yīng)釜的底部進(jìn)入反應(yīng)釜，另一部分從反應(yīng)器的上部進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)甩液盤(pán)拋下反應(yīng)釜的器壁，沖刷因蒸發(fā)粘附反應(yīng)釜器壁上的催化劑，返回到反應(yīng)釜的主物流中。進(jìn)入反應(yīng)器的漿料在下壓式攪拌槳(即斜槳)的作用下在下部形成循環(huán)流，酯化反應(yīng)主要發(fā)生在下部，下部的酯化反應(yīng)部分產(chǎn)物，以近似平推流的方式向上運(yùn)動(dòng)，可保證高的酯化率(>96%)，提高后續(xù)的縮聚反應(yīng)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。本實(shí)用新型的裝置一方面減少催化劑的水解，提高催化劑的利用率，提高產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面反應(yīng)器分成兩個(gè)不同室，可獲得高的酯化率，提高了后續(xù)的縮聚反應(yīng)速度，提聞廣品質(zhì)量。

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-反應(yīng)釜，2-環(huán)形列管換熱列管，3-圓盤(pán)槳，4-斜漿，5-攪拌電機(jī)，6_進(jìn)料管，7-精餾塔，8-換熱器，9-換熱器，10-凝液罐，11-導(dǎo)流筒。Fl-漿料，F(xiàn)2-催化劑，F(xiàn)3-蒸發(fā)的氣體，F(xiàn)4-塔釜頂部回流液，F(xiàn)5-塔釜底部回流液，F(xiàn)7-塔頂凝液回流，F(xiàn)8-塔頂凝液排出，F(xiàn)9-塔頂不凝性氣體排出，F(xiàn)lO-酯化液出料，F(xiàn)l1-熱媒進(jìn)，F(xiàn)12-熱媒出。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，PBT酯化反應(yīng)裝置主要由反應(yīng)釜和精餾分離裝置兩部分組成。精餾分離裝置包括精餾塔7、換熱器(8，9)和凝液罐10，酯化反應(yīng)器I頂部的蒸氣出口與精餾塔7的氣體入口相通，精餾塔7的底部液 體出口分別與酯化反應(yīng)器I頂部和底部的回流液入口相通；精餾塔7頂部的氣體出口通過(guò)一個(gè)換熱器8連接凝液罐10，換熱器8與另一個(gè)換熱器9相連，換熱器9具有不凝性氣體排出口和回流至凝液罐10的冷凝口。反應(yīng)釜I為攪拌式反應(yīng)釜，其分為上下兩段，下段為攪拌區(qū)，上段為非攪拌區(qū)，在攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)之間之間設(shè)有過(guò)渡段。攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)的主體分別為圓柱形，攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)的直徑比為1:1. 05 1. 6。在攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有環(huán)形列管換熱列管2，環(huán)的內(nèi)徑與外徑之比為O. 2 O. 8 :1。在非攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒11，導(dǎo)流筒11的下端與攪拌區(qū)相連接，導(dǎo)流筒11的上端位于攪拌區(qū)內(nèi)，導(dǎo)流筒壁與非攪拌區(qū)壁之間形成溢流區(qū)。在反應(yīng)釜I內(nèi)設(shè)有由攪拌電機(jī)5帶動(dòng)的雙層攪拌槳，下部的攪拌槳為3-6葉斜漿4，其位于環(huán)形列管換熱列管2的中間流通室中，上部的攪拌槳為圓盤(pán)槳3，該圓盤(pán)槳3位于非攪拌區(qū)內(nèi)的導(dǎo)流筒11上部。反應(yīng)釜頂部的回流液入口設(shè)于所述圓盤(pán)槳3的上部，或者反應(yīng)釜頂部的回流液入口通過(guò)導(dǎo)管通向所述圓盤(pán)槳3的上部。在非攪拌區(qū)的下部或在過(guò)渡段上設(shè)有對(duì)苯二甲酸與丁二醇漿料入口，該入口通過(guò)進(jìn)料管6通向環(huán)形列管換熱列管2中間的上部。進(jìn)料管6從漿料入口處向內(nèi)延伸一段距離，并向下轉(zhuǎn)向。在溢流區(qū)的底部或下部的過(guò)渡段中下部設(shè)有酯化液出料口。在攪拌區(qū)壁上還設(shè)有供環(huán)形列管換熱列管2使用的熱媒進(jìn)口和熱媒出口。對(duì)苯二甲酸與丁二醇漿料Fl從進(jìn)料管6及內(nèi)部的延伸管，進(jìn)入到下部反應(yīng)區(qū)的中心上部，在下斜漿4的作用下，與下部反應(yīng)區(qū)的酯化液進(jìn)行混合，PTA溶解在酯化液中，產(chǎn)生高速循環(huán)流，快速通過(guò)環(huán)形列管換熱列管2內(nèi)，與列管內(nèi)流動(dòng)的熱媒進(jìn)行換熱，發(fā)生酯化反應(yīng)。部分酯化液及產(chǎn)生的水，沿導(dǎo)流筒11向上運(yùn)動(dòng)，從導(dǎo)流筒的上部溢流到溢流區(qū)，從反應(yīng)釜的中下部出料管線(xiàn)FlO出料，這種方式，保證了酯化液在上部區(qū)域的流動(dòng)為平推流。酯化反應(yīng)產(chǎn)生的水在上部區(qū)域蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的丁二醇及水蒸氣F3進(jìn)入到脫水塔中，在脫水塔中脫水，脫水后的丁二醇分成兩部分，約O. 6 I分率的丁二醇F5從反應(yīng)器的底部與新鮮的補(bǔ)加催化劑一道進(jìn)入反應(yīng)器，催化酯化反應(yīng)。約0-0. 4分率的丁二醇F4從反應(yīng)器的上部進(jìn)入，引入到圓盤(pán)槳3上，被轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)槳甩向器壁，清洗上升的蒸氣，及清洗蒸發(fā)粘附在器壁上的酯化液及催化劑。上升的蒸氣進(jìn)入到脫水塔進(jìn)行脫水，塔頂出來(lái)的蒸氣首先在換熱器8中換熱冷卻后，氣體繼續(xù)在冷卻器9中進(jìn)一步冷卻，冷卻得到的液體進(jìn)入到收集罐10中。部分冷卻液回流到 精餾塔塔頂，其余排出。酯化反應(yīng)的溫度在200-250°C之間，酯化壓力在10-60kpa (絕壓)，停留時(shí)間在60-120min之間，所得酯化率大于94%。
權(quán)利要求1.一種PBT酯化反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜和精餾分離裝置，所述反應(yīng)釜頂部的蒸氣出口與精餾分離裝置的氣體入口相通，精餾分離裝置的底部液體出口分別與反應(yīng)釜頂部和底部的回流液入口相通；其特征在于所述反應(yīng)釜分為上下兩段，下段為攪拌區(qū)，上段為非攪拌區(qū)，所述攪拌區(qū)的內(nèi)徑小于非攪拌區(qū)的內(nèi)徑，在攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有列管換熱裝置或換熱盤(pán)管，在非攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，所述導(dǎo)流筒的下端與攪拌區(qū)相連接，導(dǎo)流筒的上端位于攪拌區(qū)內(nèi)，導(dǎo)流筒壁與非攪拌區(qū)壁之間形成溢流區(qū)，在溢流區(qū)的底部或下部設(shè)有酯化液出料口 ；在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有雙層攪拌的攪拌槳，下部的攪拌槳為斜漿，其位于所述列管換熱裝置或換熱盤(pán)管的中間部位，上部的攪拌槳為圓盤(pán)槳，該圓盤(pán)槳位于非攪拌區(qū)內(nèi)的導(dǎo)流筒上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBT酯化反應(yīng)裝置，其特征在于所述反應(yīng)釜頂部的回流液入口設(shè)于所述圓盤(pán)槳的上部，或者所述反應(yīng)釜頂部的回流液入口通過(guò)導(dǎo)管通向所述圓盤(pán)槳的上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBT酯化反應(yīng)裝置，其特征在于所述攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)的直徑比為1:1. 05 1. 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的PBT酯化反應(yīng)裝置，其特征在于所述攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)的主體分別為圓柱形，在攪拌區(qū)與非攪拌區(qū)之間之間設(shè)有過(guò)渡段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBT酯化反應(yīng)裝置，其特征在于所述列管換熱裝置為環(huán)形，所述斜漿位于環(huán)形列管換熱器的中間流通室中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PBT酯化反應(yīng)裝置，其特征在于所述環(huán)形列管換熱裝置中，環(huán)的內(nèi)徑與外徑之比為O. 2 O. 8 :1。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PBT酯化反應(yīng)裝置，其特征在于在非攪拌區(qū)的下部或在過(guò)渡段上設(shè)有對(duì)苯二甲酸與丁二醇漿料入口，該入口通過(guò)導(dǎo)管通向所述列管換熱裝置或換熱盤(pán)管中間的上部。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PBT酯化反應(yīng)裝置，其特征在于所述溢流區(qū)的酯化液出料口設(shè)在過(guò)渡段的中下部。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種PBT酯化反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜和精餾分離裝置，其中所述反應(yīng)釜分為上下兩段，下段為攪拌區(qū)，上段為非攪拌區(qū)，所述攪拌區(qū)的內(nèi)徑小于非攪拌區(qū)的內(nèi)徑，在攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有列管換熱裝置或換熱盤(pán)管，在非攪拌區(qū)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，所述導(dǎo)流筒的下端與攪拌區(qū)相連接，導(dǎo)流筒的上端位于攪拌區(qū)內(nèi)，導(dǎo)流筒壁與非攪拌區(qū)壁之間形成溢流區(qū)，在溢流區(qū)的底部或下部設(shè)有酯化液出料口；在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有雙層攪拌的攪拌槳，下部的攪拌槳為斜漿，其位于所述列管換熱裝置或換熱盤(pán)管的中間部位，上部的攪拌槳為圓盤(pán)槳，該圓盤(pán)槳位于非攪拌區(qū)內(nèi)的導(dǎo)流筒上部。該裝置具有催化劑水解少，酯化率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08G63/78GK202898291SQ20122049376
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者張軍, 李紅芳 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司