專利名稱：一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多層傘型降膜反應(yīng)器，特別涉及一種高比界面的降膜縮聚塔及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有縮聚反應(yīng)主要設(shè)備類型有帶不同攪拌器的立式反應(yīng)釜、臥式反應(yīng)釜(口垂直攪拌器、水平攪拌器、離心膜蒸發(fā)器等)以及不帶攪拌的垂直下落型立式反應(yīng)器(一種新型的多層落條式縮聚反應(yīng)器及其應(yīng)用，CN1015M632A ；—種縮聚反應(yīng)塔，CN2741645Y ；—種柵板式聚酯縮聚塔，CN1199651A)。由于縮聚過程，物系粘度變化跨度大，在如此寬的粘度范圍內(nèi)還能使混合和傳熱均保持高效的攪拌器則很少。目前工業(yè)應(yīng)用反應(yīng)器形式優(yōu)化以及所開發(fā)的新型聚合器都是與改進(jìn)流體流動的情況、提高傳質(zhì)傳熱性能和滿足柔性化生產(chǎn)要求分不開的。現(xiàn)有技術(shù)中，在工業(yè)上成功應(yīng)用的縮聚反應(yīng)器主要有兩種基本類型即圓盤式和籠式，兩類均為臥式攪拌反應(yīng)釜。釜內(nèi)受熔體網(wǎng)架橋限制，圓盤或網(wǎng)片必須保持較大距離， 致使單位體積熔體擁有的表面積不足；現(xiàn)行臥式釜都是依靠下部沉浸于熔體層內(nèi)的盤或網(wǎng)旋轉(zhuǎn)時將熔體帶起成膜，需要利用槳葉進(jìn)行攪拌和推進(jìn)，能耗較大，另外轉(zhuǎn)軸需伸出雙層殼體外，其軸密封相對困難，可靠性差。由于攪拌器自重加之附著于盤或網(wǎng)上熔體質(zhì)量，攪拌器產(chǎn)生相當(dāng)撓度，盤或網(wǎng)外緣離釜內(nèi)壁距離必須足夠以避免機械事故，但該距離又導(dǎo)致釜底出現(xiàn)死區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種利用物料自身重力作用在降膜元件上形成很大的反應(yīng)界面，有利小分子脫揮，以加快反應(yīng)速度，無動力損耗，反應(yīng)能耗低，裝置安全可靠性高，無反應(yīng)死區(qū)的傘式降膜縮聚反應(yīng)器。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括外塔和嵌套于外塔內(nèi)的塔芯，所述的外塔包括塔頂和塔體，塔頂設(shè)置在塔體上方，并通過法蘭與塔體連接，所述的塔體垂直設(shè)置，其特征在于，所述的塔芯包括多層傘型錐板組件和塔芯外框，多層傘型錐板組件固定于塔芯外框上，多層傘型錐板組件上下串聯(lián)。所述的多層傘型錐板組件包括2-100層，第一層傘型錐板組件上方設(shè)有均布器， 該均布器連接設(shè)置在塔體上方的物料入口，各層傘型錐板組件之間的距離從100-350mm由上至下依次漸增。所述的各層傘型錐板組件包括多個降膜元件和水平支架，所述的多個降膜元件均勻排列于水平支架上；上下相鄰層傘型錐板組件上的降膜元件軸向相互交錯。所述的多個降膜元件包括2-50個，各降膜元件間的間隙為漏料通道，漏料通道為 5-30mm，各降膜元件由傘型錐板和傘型錐板下平行垂直設(shè)置的多根導(dǎo)流絲組成。所述的傘型錐板的錐底直徑為50_150mm，由塔頂至塔底方向，傘型錐板的錐度為3. 5 1 1 2逐漸減小；所述的多根導(dǎo)流絲包括2-10根，各導(dǎo)流絲長度為50-500mm，導(dǎo)流絲間的間距為10-25mm。所述的傘型錐板上開設(shè)有長形縫。所述的傘型錐板的邊緣設(shè)置有使其固定在水平支架上的對稱卡槽。所述的水平支架為由鋼絲組成的網(wǎng)面，水平支架固定于塔芯外框上。所述的水平支架為圓形或方形，所述的塔芯外框為方形或圓形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝置通過設(shè)置多層帶導(dǎo)流絲傘型錐板，相鄰兩層的傘型錐板相互交錯，可以保證良好的徑向混合效果，同時使板上持液流體通過各傘型錐板邊緣后沿導(dǎo)流絲進(jìn)行成膜，進(jìn)行降膜運動，過程類似于平推流，使反應(yīng)器的內(nèi)部無返混；且流體從邊緣流出后均可以形成沿絲面降膜，不存在臥式反應(yīng)器中存在的條件惡化時成膜性差的問題；再者，高粘流體在重力作用下降膜，速度較快，同時多層導(dǎo)流絲的設(shè)置可防止落條過早收縮，相互交叉可以強化流體再分配，以上兩因素可使流體產(chǎn)生巨大的比表面積并獲得理想的表面更新；最后，多層組件串聯(lián)，耦合可調(diào)的層間距，不僅可以使流體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間均一，而且可控。該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，與傳統(tǒng)的臥式終縮聚反應(yīng)器如圓盤式和籠式反應(yīng)器相比，立式的多層傘型降膜式脫揮反應(yīng)器具有內(nèi)部流動阻力小無死區(qū)、無返混、成膜性好、表面更新速率快；通量大、停留時間均一可控；抗干擾強，滿足柔性化生產(chǎn)需求；無需外動力，節(jié)省能耗等一系列優(yōu)點。所述的組件外框可以是方或圓形，這兩種結(jié)構(gòu)加工方便，空間利用合理。物料在向下流動過程中粘度逐漸增大，可以使上層組件的漏料通道面積小于下層組件上的通到面積，傘型元件的錐度、尺寸隨粘度要求而增加，可以加大降膜速度避免物料堆積于組件上。為了使組件固定良好，可以將每一層組件與塔芯外框固定連接在一起，在將整個塔芯懸掛于釜體內(nèi)。


圖1為本發(fā)明的傘型降膜反應(yīng)器的主視圖；圖2為水平支架俯視圖；圖3為圖1中A-A向相鄰兩層斷面圖；圖4為傘型降膜元件側(cè)視圖。其中，1-蒸汽抽出口，2-物料入口，3-第一熱媒進(jìn)口，4-連接件，5-傘型錐板， 6-導(dǎo)流絲，7-水平支架，8-塔芯外框，9-夾套，10-第二熱媒進(jìn)口，11-均布器，12-出料口， 13-第二熱媒出口，14-塔頂法蘭，15-第一熱媒出口，16-卡槽。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例如圖1-4所示，傘式降膜縮聚反應(yīng)器，該反應(yīng)器主要由外塔和嵌套于外塔內(nèi)的塔芯兩大部分組成。外塔由塔頂與塔體兩部分通過連接件4和法蘭14連接組成，塔頂與塔體分別設(shè)加熱夾套9，且塔頂設(shè)有第一熱媒進(jìn)口 3和第一熱媒出口 15，塔體設(shè)有第二熱媒進(jìn)口10和第二熱媒出口 13。外塔的頂部有蒸汽抽出口 1，底部設(shè)有出料口 12。物料入口 2設(shè)置于塔頂下部并伸入塔內(nèi)，物料進(jìn)口段設(shè)置均布器11，有利將初始物料均勻分布在降膜元件上， 塔芯包括多層傘型錐板組件和塔芯外框8，根據(jù)待反應(yīng)物料的需要，塔體內(nèi)可設(shè)置2-100層傘型錐板組件，多層傘型錐板組件固定于塔芯外框8上，多層傘型錐板組件上下串聯(lián)，各層傘型錐板組件包括多個降膜元件和水平支架7，所述的多個降膜元件均勻排列并通過降膜元件的邊緣卡槽16放置于圓形水平支架7上，再利用水平支架7固定于方形塔芯外框8之間，以調(diào)控高粘流體在傘型組件上的液位。上下相鄰層傘型錐板組件上的降膜元件軸向相互交錯，以避免流體通道短路，實現(xiàn)降膜后形成一定的徑向混合，當(dāng)夾帶嚴(yán)重時塔頂部可以設(shè)置捕沫器。水平支架7也可為方向，當(dāng)其為方形時，上下層水平支架上的降膜元件也需要軸向相互交錯，以避免流體通道短路。所述的多個降膜元件根據(jù)需要可設(shè)置2-50個，各降膜元件間的間隙為漏料通道， 漏料通道為5-30mm，各降膜元件由傘型錐板5和傘型錐板5下平行垂直焊接一定數(shù)目不銹鋼質(zhì)導(dǎo)流絲6組成。所述的傘型錐板5的錐底直徑為50-150mm，由塔頂至塔底方向，傘型錐板的錐度為3. 5 1 1 2逐漸減?。凰龅亩喔鶎?dǎo)流絲根據(jù)需要可設(shè)置2-10根，各導(dǎo)流絲長度為50-500mm，導(dǎo)流絲間的間距為10_25mm。第一層傘型錐板組件上方為均布器11，該均布器11連接設(shè)置在塔體上方的物料入口 2，各層傘型錐板組件之間的距離從100-350mm由上至下依次漸增，并且可通過垂直移動水平支架7調(diào)節(jié)。首先用真空泵將塔內(nèi)真空度調(diào)節(jié)至符合工藝要求，將夾套內(nèi)熱媒的溫度調(diào)節(jié)至工藝設(shè)定值，然后將聚合物熔體通入反應(yīng)器。進(jìn)入塔內(nèi)的熔體，經(jīng)均布器均布后首先留在傘型錐板頂部，同時通過傘型錐板的傾斜面流下，然后在傘型錐板邊緣流出沿導(dǎo)流絲成膜。由第一層各降膜元件落下的物料在第二層降膜元件上相互交叉，同時再次成膜，以此類推……這樣塔內(nèi)每塊降膜元件上都是既有熔體堆積又有熔體產(chǎn)生降膜。熔體通過開孔在重力的作用下沿導(dǎo)流絲穩(wěn)定成膜，并在降膜過程中膜面不斷更新表面，真空環(huán)境下小分子揮發(fā)分從汽液界面不斷脫出，通過塔芯和外塔之間的間隙匯向塔頂，然后被抽出反應(yīng)器。物料每經(jīng)過一層組件，都有一定量的揮發(fā)分被脫除，因此粘度、分子量等物性不斷增加，直至通過最后一層組件的熔體符合預(yù)定的物性要求則從塔底流出。過程中，沿塔的軸線方向，揮發(fā)分含量逐漸減少，粘度、分子量等物性相應(yīng)變化，可通過改變各層水平支架之間的間距率等參數(shù)來實現(xiàn)各層的脫揮要求。此外，若有特別需要，可通過各層上設(shè)置的漏料間隙，強制調(diào)節(jié)各層組件上熔體成膜厚度以及流速， 控制過程停留時間。
權(quán)利要求
1.一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括外塔和嵌套于外塔內(nèi)的塔芯，所述的外塔包括塔頂和塔體，塔頂設(shè)置在塔體上方，并通過法蘭與塔體連接，所述的塔體垂直設(shè)置，其特征在于，所述的塔芯包括多層傘型錐板組件和塔芯外框，多層傘型錐板組件固定于塔芯外框上，多層傘型錐板組件上下串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的多層傘型錐板組件包括2-100層，第一層傘型錐板組件上方設(shè)有均布器，該均布器連接設(shè)置在塔體上方的物料入口，各層傘型錐板組件之間的距離從100-350mm由上至下依次漸增。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的各層傘型錐板組件包括多個降膜元件和水平支架，所述的多個降膜元件均勻排列于水平支架上；上下相鄰層傘型錐板組件上的降膜元件軸向相互交錯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的多個降膜元件包括2-50個，各降膜元件間的間隙為漏料通道，漏料通道為5-30mm，各降膜元件由傘型錐板和傘型錐板下平行垂直設(shè)置的多根導(dǎo)流絲組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的傘型錐板的錐底直徑為50-150mm，由塔頂至塔底方向，傘型錐板的錐度為3. 5 1 1 2逐漸減??； 所述的多根導(dǎo)流絲包括2-10根，各導(dǎo)流絲長度為50-500mm，導(dǎo)流絲間的間距為10_25mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的傘型錐板上開設(shè)有長形縫。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的傘型錐板的邊緣設(shè)置有使其固定在水平支架上的對稱卡槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的水平支架為由鋼絲組成的網(wǎng)面，水平支架固定于塔芯外框上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，其特征在于，所述的水平支架為圓形或方形，所述的塔芯外框為方形或圓形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傘式降膜縮聚反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括外塔和嵌套于外塔內(nèi)的塔芯，所述的外塔包括塔頂和塔體，塔頂設(shè)置在塔體上方，并通過法蘭與塔體連接，所述的塔體垂直設(shè)置，所述的塔芯包括多層傘型錐板組件和塔芯外框，多層傘型錐板組件固定于塔芯外框上，多層傘型錐板組件上下串聯(lián)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用物料自身重力作用在降膜元件上形成很大的反應(yīng)界面，有利小分子脫揮，以加快反應(yīng)速度，無動力損耗，反應(yīng)能耗低，裝置安全可靠性高，無反應(yīng)死區(qū)。
文檔編號B01J19/24GK102527316SQ20101060937
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者丁起 申請人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司