本發(fā)明涉及一種基于葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，特別涉及一種以葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型反應(yīng)管路代替?zhèn)鹘y(tǒng)釜式反應(yīng)的改進(jìn)裝置，屬于烯烴聚合領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

烯烴聚合，主要是加成聚合，即鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)，是高分子反應(yīng)中一類重要聚合反應(yīng)。如乙烯的自由基聚合、苯乙烯的負(fù)離子聚合、異丁烯的正離子聚合及丙烯的配位聚合等均為烯烴聚合。在傳統(tǒng)的反應(yīng)中，一般采用反應(yīng)釜來(lái)進(jìn)行聚合反應(yīng)，將丙烯儲(chǔ)罐輸送來(lái)的液態(tài)丙烯單體與催化劑分別輸入反應(yīng)釜中，然后利用攪拌葉進(jìn)行攪拌混合反應(yīng)，進(jìn)行充分的攪拌反應(yīng)后，打開反應(yīng)釜出料口，輸出所需物料。 同時(shí)，由于丙烯本體聚合是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)釜的換熱較差，反應(yīng)釜在體積比較小的時(shí)候換熱問(wèn)題不嚴(yán)重，在體積較大的情況下，必須采用內(nèi)冷管、氣相外循環(huán)、液相外循環(huán)等進(jìn)行強(qiáng)化換熱。而采用這些措施后裝置的設(shè)計(jì)將會(huì)更加復(fù)雜，成本會(huì)大大上升。在聚合裝置大型化以及反應(yīng)釜撤熱量大的情況下，這些強(qiáng)化換熱的措施在傳統(tǒng)反應(yīng)釜上也經(jīng)常不能達(dá)到要求。在另一方面，上述反應(yīng)中，應(yīng)用的是傳統(tǒng)反應(yīng)釜，因此在攪拌反應(yīng)時(shí)存在死角，物料會(huì)粘附反應(yīng)器壁，傳熱不均勻?qū)е麓呋瘎├寐实偷缺锥耍瑫r(shí)，反應(yīng)釜散熱不及時(shí)，尤其在對(duì)于熱量變化大的反應(yīng)時(shí)，存在一定的危險(xiǎn)性，或者存在反應(yīng)率低等問(wèn)題。專利CN1926159A描述了一種互聯(lián)環(huán)管反應(yīng)器的技術(shù)，該技術(shù)描述一種在環(huán)管聚乙烯的技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)使物料在兩個(gè)環(huán)管間循環(huán)，因此兩個(gè)環(huán)管間循環(huán)的物料對(duì)兩個(gè)環(huán)管的換熱影響幾乎可以忽略。但是該反應(yīng)裝置依然存在物料會(huì)粘附反應(yīng)器壁，傳熱不均勻?qū)е麓呋瘎├寐实偷缺锥恕?/p>

目前，國(guó)內(nèi)有大量采用單環(huán)管聚丙烯裝置需要擴(kuò)能改造，而單純地增加環(huán)管反應(yīng)器的數(shù)量以提高生產(chǎn)能力，顯然會(huì)追加巨額投資以及資源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種新結(jié)構(gòu)的丙烯聚合反應(yīng)裝置，該裝置形狀為環(huán)型，在環(huán)型管的直線反應(yīng)器中，裝入列管形成反應(yīng)管程，列管與環(huán)型管之間形成殼程，在管程中安裝葉片轉(zhuǎn)子，該反應(yīng)裝置可以利用葉片轉(zhuǎn)子對(duì)反應(yīng)物與催化劑進(jìn)行微分化、細(xì)化、充分混合，具有提高催化劑使用率、生產(chǎn)效率，解決物料粘接壁面的作用。

本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，由上下封頭和反應(yīng)器構(gòu)成，兩段直線反應(yīng)器與上下封頭連接形成閉合環(huán)型裝置；在上封頭圓弧過(guò)渡段一側(cè)安裝動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，為反應(yīng)物在反應(yīng)裝置內(nèi)循環(huán)提供動(dòng)力，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置外部連接部分與環(huán)型反應(yīng)器密封性能良好，在上封頭另一側(cè)圓弧過(guò)渡段有三個(gè)物料入口，分別可以向環(huán)型反應(yīng)器中輸入多種物料，包括催化劑；上封頭與環(huán)型反應(yīng)器由法蘭進(jìn)行連接；下封頭在底部有物料出口，下封頭與反應(yīng)器由法蘭進(jìn)行連接；環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置有兩段直線反應(yīng)器，在直線反應(yīng)器中，裝入列管形成反應(yīng)管程，在管程中安裝葉片轉(zhuǎn)子，葉片轉(zhuǎn)子通過(guò)固定件、限位件、中心軸固定在管程中，葉片轉(zhuǎn)子的直徑略小于管程直徑。當(dāng)反應(yīng)物與催化劑按照一定配比注入反應(yīng)器，容量應(yīng)該沒(méi)過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的槳葉，也不能注滿，留有一定的空間，防止產(chǎn)生氣體，造成反應(yīng)器壓力過(guò)大。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置開始工作，驅(qū)動(dòng)反應(yīng)物與催化劑在裝置中流動(dòng)，當(dāng)流動(dòng)經(jīng)過(guò)上封頭時(shí)，反應(yīng)物與催化劑進(jìn)行一次匯合，然后被分散至直線反應(yīng)器細(xì)小的列管中，驅(qū)動(dòng)葉片轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，反應(yīng)物和催化劑在葉片轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)下，被細(xì)化，并進(jìn)一步微分化，物料間相互接觸更加充分，同時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，打破了反應(yīng)物的流動(dòng)狀態(tài)，避免了反應(yīng)物粘接在反應(yīng)裝置壁面；當(dāng)反應(yīng)物與催化劑經(jīng)過(guò)下封頭時(shí)，再進(jìn)行一次匯合，然后經(jīng)過(guò)另一段直線反應(yīng)器時(shí)，再次被重新分配分散至直線反應(yīng)器細(xì)小的列管中，再次混合反應(yīng)，如此在反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，直至混合均勻，反應(yīng)完全。直線反應(yīng)器內(nèi)可以安裝多組反應(yīng)管程，具體可按照整體設(shè)備大小進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，管程與環(huán)型反應(yīng)器之間留有空隙形成殼程，殼程與外部溫度控制設(shè)備相連接，可以在設(shè)備中進(jìn)行冷熱水循環(huán)以及氣相循環(huán)等來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化換熱，用于控制反應(yīng)溫度。

本發(fā)明一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，其所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置可為軸流泵，所述的直線反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)子，考慮到其應(yīng)該具有耐熱性、耐腐蝕性以及較好的機(jī)械性能，可在較苛刻的化學(xué)、物理環(huán)境中長(zhǎng)期使用，其材料可為工程塑料，如聚苯硫醚（PPS）、聚苯醚（PPO）。

本發(fā)明一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，其所述的物料輸入口可為三個(gè)，也可為多個(gè)，輸入口的位置在上封頭右側(cè)。

本發(fā)明一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，其所述的反應(yīng)器列管數(shù)量為2根、3根或者多根，為了轉(zhuǎn)子在反應(yīng)器有更好地作用，列管的直徑不應(yīng)該過(guò)大，其直徑在22-35mm最優(yōu)。列管直接過(guò)大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)效果不好，以至于物料混合效果不好；列管直徑過(guò)小，轉(zhuǎn)子安裝難度加大，同時(shí)加入容易堵塞管路，造成壓力容器內(nèi)壓力過(guò)大。

本發(fā)明一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，其插入列管反應(yīng)器的葉片轉(zhuǎn)子，是由中心軸支撐，兩端由固定件固定在列管中，由于葉片轉(zhuǎn)子在管內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)大大減少或者避免反應(yīng)裝置壁面產(chǎn)生物料殘留，但其轉(zhuǎn)子自身會(huì)暫留物料，應(yīng)定期將轉(zhuǎn)子拆出，用清水進(jìn)行沖洗，再重新安裝進(jìn)入反應(yīng)裝置。葉片轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和組合方式可有多種型式，結(jié)構(gòu)一：可以將葉片轉(zhuǎn)子組合形成閉合環(huán)形結(jié)構(gòu)，使物料在環(huán)形裝置內(nèi)循環(huán)反應(yīng)，提高物料利用率，結(jié)構(gòu)二：將葉片轉(zhuǎn)子組合形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)物料從反應(yīng)器一端進(jìn)入后，經(jīng)過(guò)并聯(lián)的葉片轉(zhuǎn)子后，反應(yīng)完成，從另一端出料。

本發(fā)明的有益效果是：1、所發(fā)明的一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，可以將大型的反應(yīng)微分化、離散化，這樣反應(yīng)更加完全，催化劑與反應(yīng)物料利用率更高；2、該裝置可將大型復(fù)雜的反應(yīng)分解成小單元，便于控制反應(yīng)的溫度與壓力，降低反應(yīng)過(guò)程的危險(xiǎn)性，同時(shí)降低設(shè)備投入；3、在其反應(yīng)管路中，由于加入葉片轉(zhuǎn)子，物料推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，可以減少或者避免反應(yīng)物在反應(yīng)管路中粘接壁面的情況；4、轉(zhuǎn)子在反應(yīng)管內(nèi)流體的推動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，增加了流體的湍流作用，使得物料混合更加均勻。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-軸流泵，2-上封頭，3-擋流板一，4-反應(yīng)管路一，5-葉片轉(zhuǎn)子，6-冷卻流體入口，7-下封頭，8-生成物出口，9-反應(yīng)管路二，10-擋流板二，11-冷卻流體出口，12-物料入口一，13-物料入口二，14-物料入口三，15-預(yù)混合擋流板。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及的一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置中的一種實(shí)施方法，如圖1所示，包括軸流泵1、反應(yīng)管路4、反應(yīng)管路9、上封頭2、下封頭7組成，其中，兩段直線反應(yīng)管路與上封頭2、下封頭7通過(guò)法蘭連接形成閉合回路，軸流泵1為管路內(nèi)反應(yīng)物流動(dòng)提供動(dòng)力，葉片轉(zhuǎn)子5通過(guò)中心軸、限位件、固定件安裝在反應(yīng)器列管中，反應(yīng)列管與反應(yīng)器壁面形成殼程，換熱設(shè)備與殼程通過(guò)法蘭型式相連接。冷卻流體從冷卻流體入口6進(jìn)入，浸滿殼程，然后從冷卻出口11流出，在殼程與管程之間，設(shè)置擋流板10，以便冷流體與反應(yīng)管充分接觸。

本發(fā)明中一種葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置，從丙烯儲(chǔ)罐輸送來(lái)的液態(tài)丙烯單體通過(guò)物料入口一12進(jìn)入環(huán)型反應(yīng)器中，關(guān)閉物料入口一12，催化劑體系通過(guò)物料入口二13進(jìn)入環(huán)型反應(yīng)器，關(guān)閉物料入口二13，在軸流泵1的作用下，液態(tài)丙烯單體和催化劑在環(huán)型反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，為了使上封頭2與直線反應(yīng)器間物料平滑過(guò)渡，在上封頭2處，設(shè)計(jì)一個(gè)擋流板3，避免物料殘留在死角，物料經(jīng)過(guò)直線反應(yīng)器1的葉片轉(zhuǎn)子5，反應(yīng)物和催化劑被微分化，細(xì)化，進(jìn)行充分反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中，殼程與外部換熱設(shè)備連接，對(duì)反應(yīng)的溫度進(jìn)行控制，聚合后的物料包括聚丙烯和液態(tài)丙烯單體通過(guò)生成物出口8進(jìn)入聚合物脫氣和丙烯回收工段，在反應(yīng)過(guò)程中，可以從物料入口三14中，加入以下穩(wěn)壓氣體，穩(wěn)定反應(yīng)器內(nèi)壓力。

如圖1所示，此葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置為環(huán)形，液態(tài)丙烯單體在環(huán)形反應(yīng)器中循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)一定時(shí)間后，液態(tài)丙烯單體完全反應(yīng)完成為聚丙烯，從生成物出口流出。

如圖2所示，此葉片轉(zhuǎn)子環(huán)型動(dòng)態(tài)反應(yīng)裝置中，反應(yīng)器以串聯(lián)的形式連接，物料從一端進(jìn)入反應(yīng)后，通過(guò)預(yù)混合擋流板15，先進(jìn)行預(yù)混合，然后經(jīng)過(guò)數(shù)組直線反應(yīng)工段后，液態(tài)丙烯單體完全反應(yīng)完成為聚丙烯，從另一端生成物出口直接流出進(jìn)入聚合物脫氣和丙烯回收工段。

本發(fā)明提出將丙烯聚合生產(chǎn)微分化，可以擴(kuò)大裝置的生產(chǎn)能力，提高催化劑的使用效率，對(duì)于液態(tài)丙烯單體也可以進(jìn)行充分反應(yīng)。