專利名稱：攪拌預(yù)熱與聚酯固相增粘一體化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攪拌預(yù)熱與聚酯固相增粘一體化反應(yīng)器，可以作為聚酯固相增粘反應(yīng)器或反應(yīng)器預(yù)熱段。
背景技術(shù)：
通過聚酯切片固相縮聚可以得到特性粘度高、大分子量的聚酯。目前聚酯固相增粘生產(chǎn)反應(yīng)器多采用充填式和屋脊式。本發(fā)明屬于填充式反應(yīng)器。對(duì)于單純充填式反應(yīng)器，如日本東麗、細(xì)川及美國B印ex公司的技術(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要先將聚酯切片預(yù)熱至反應(yīng)溫度后再進(jìn)入充填式反應(yīng)器中進(jìn)行增粘。在預(yù)熱器中，聚酯切片被逆行氮?dú)饧訜?，同時(shí)放出大量的熱；受預(yù)熱器高度的限制，聚酯切片氣體的分布存在微小差異，加上切片承受的堆積壓力，使在高溫作用下切片易發(fā)生滯留結(jié)塊現(xiàn)象， 而影響產(chǎn)品質(zhì)量和正常生產(chǎn)。由于上述的設(shè)備技術(shù)缺陷，細(xì)川、Bepex均不得不采用復(fù)雜的機(jī)械破碎出料機(jī)構(gòu)， 用來解決切片結(jié)塊、出料不暢的問題，由此不可避免會(huì)產(chǎn)生粉塵，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種攪拌預(yù)熱與聚酯固相增粘一體化反應(yīng)器，該裝置是一種結(jié)構(gòu)合理緊湊、預(yù)熱速度快、受熱均勻的集預(yù)熱、增粘于一體的PET固相增粘反應(yīng)器。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下攪拌預(yù)熱與聚酯固相增粘一體化反應(yīng)器，由上筒體和下筒體組成，上下兩個(gè)筒體通過筒體法蘭連接。反應(yīng)器自上而下又劃分為插入式進(jìn)料段、攪拌預(yù)熱段、熱風(fēng)混合段、反應(yīng)段和冷卻段，攪拌預(yù)熱段、熱風(fēng)混合段、反應(yīng)段、冷卻段等多個(gè)功能段，依次連接。插入式進(jìn)料段為直短管，位于上筒體，由攪拌預(yù)熱段的頂部垂直插入，其下出口距攪拌器最上層攪拌槳100-150mm，自重下落的物料料位在此到達(dá)最高點(diǎn)，確保料位不會(huì)過高而造成切片被氮?dú)獯党觯怀鲲L(fēng)口位于反應(yīng)器頂部，整個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)通入的氮?dú)庥沙鲲L(fēng)口排出ο攪拌預(yù)熱段位于上筒體頂部，其內(nèi)部裝有一個(gè)多層分布的攪拌槳，攪拌槳由安裝于上筒體頂部中心的電機(jī)拖動(dòng)；攪拌槳的旋轉(zhuǎn)攪拌，使攪拌預(yù)熱段內(nèi)的物料頂端料位平整， 改善了切片分布，同時(shí)防止切片結(jié)塊。熱風(fēng)混合段，位于下筒體上部，由錐型網(wǎng)、傘形分布器、脊型導(dǎo)管和進(jìn)風(fēng)口組成。 錐型網(wǎng)為開有直徑為1.6mm圓孔的多孔板加工而成，上口裝有翻邊環(huán)，通過上下筒體的連接法蘭與下筒體固定在一起；錐型網(wǎng)的上口直徑與筒體連接法蘭內(nèi)徑相同，下口直徑為 400-700mm ；錐型網(wǎng)下部中心的位置裝有傘形分布器，由固定于錐型網(wǎng)下方均布的脊型進(jìn)氣導(dǎo)管支撐。脊型導(dǎo)管使傘形分布器的下腔與錐型網(wǎng)外壁相通。錐型網(wǎng)與下筒體內(nèi)壁之間形成具有一定容積的腔室，在此腔室位置的筒體壁上沿切線方向開兩個(gè)中性點(diǎn)對(duì)稱的進(jìn)風(fēng)
熱風(fēng)混合段下面為反應(yīng)段，此段位于下筒體中部，為圓形空筒，切片充于其中；該段筒壁外側(cè)焊有半圓熱媒保溫盤管，可減小環(huán)境變化對(duì)反應(yīng)溫度的影響。此段的切片在高溫氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，進(jìn)行固相縮聚增粘反應(yīng)。自進(jìn)風(fēng)口切向進(jìn)入的熱風(fēng)與從反應(yīng)段上來的熱風(fēng)在錐型網(wǎng)、筒體及堆積切片形成的腔室內(nèi)旋轉(zhuǎn)混合。在混合腔室內(nèi)的風(fēng)部分由脊型導(dǎo)管進(jìn)入傘形分布器的底部，再沿傘形分布器下邊緣向上擴(kuò)散至預(yù)熱段中心區(qū)域的切片內(nèi)；另一部分風(fēng)由錐型網(wǎng)孔直接進(jìn)入錐型網(wǎng)內(nèi)，再向上擴(kuò)散至預(yù)熱段外圍區(qū)域的切片內(nèi)。冷卻段由錐型分布器、進(jìn)風(fēng)口組成，位于下筒體下部；錐型分布器位于反應(yīng)器下筒體下端中心，其底向下。新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管從錐型分布器下方進(jìn)入腔體中心位置，管口垂直向上。 反應(yīng)完畢的切片從出料口出料，進(jìn)入下一工序。本發(fā)明的有益效果是該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、預(yù)熱速度快、受熱均勻、反應(yīng)穩(wěn)定、不易結(jié)塊、容積效率高、受環(huán)境因素影響小的特點(diǎn)。工藝上，不僅使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量加以利用， 還省去了傳統(tǒng)裝置中的切片冷卻設(shè)備，節(jié)省了一次性的設(shè)備投資，降低了運(yùn)行成本。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明裝置熱風(fēng)混合段俯視圖。圖3是本發(fā)明裝置攪拌預(yù)熱段俯視圖。圖中1進(jìn)料口 ；2直短管；3攪拌器；4出風(fēng)口 ；5出風(fēng)段；6傘形分布器；7脊型導(dǎo)管；8攪拌預(yù)熱段；9熱風(fēng)混合段；10進(jìn)風(fēng)口；11錐型網(wǎng)；12熱媒盤管；13反應(yīng)段；14熱媒管口 ；15冷卻段；16進(jìn)風(fēng)口 ；17出料口 ； 18錐型分布器；I-上筒體；II-下筒體；III-筒體連接法蘭。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為集結(jié)晶后的聚酯切片預(yù)熱、固相縮聚反應(yīng)為一體化立式反應(yīng)器，包括攪拌預(yù)熱段8、熱風(fēng)混合段9、反應(yīng)段13及冷卻段15。反應(yīng)段13分段熱媒加熱保溫。結(jié)晶后的聚酯切片從進(jìn)料口 1經(jīng)進(jìn)料短管2進(jìn)入堆滿切片的攪拌預(yù)熱段8 ；由于固體顆粒的堆積作用，料位會(huì)維持在進(jìn)料短管2的出口位置，不再上漲，物料頂面在攪拌器 3的攪拌作用下形成一個(gè)平面；200-230°C的氮?dú)庾赃M(jìn)風(fēng)口 10切向進(jìn)入混合段，對(duì)切片進(jìn)行均勻加熱。攪拌器3在其頂部安裝的傳動(dòng)裝置(電機(jī)、減速機(jī))的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，對(duì)切片進(jìn)行攪拌，阻止了切片結(jié)塊現(xiàn)象的發(fā)生。切片在攪拌器的作用下，在攪拌預(yù)熱段8與熱氮?dú)獬浞纸佑|，完成預(yù)熱。完成預(yù)熱的切片通過傘形分布器6、脊型導(dǎo)管7及錐型網(wǎng)11后進(jìn)入反應(yīng)段。錐型網(wǎng)11、筒壁和堆積切片之間形成了一個(gè)腔室(無切片區(qū)域)——熱風(fēng)混合段 9 ；從腔室位置兩個(gè)原點(diǎn)對(duì)稱進(jìn)風(fēng)口 10進(jìn)入的熱氮?dú)庋厍腥敕较蛟谇皇覂?nèi)旋轉(zhuǎn)，并與從反應(yīng)段上來的氣體充分混合均勻；在混合腔室內(nèi)的風(fēng)部分由脊型導(dǎo)管7進(jìn)入傘形分布器6的底部，再沿傘形分布器6下邊緣向上擴(kuò)散至預(yù)熱段8中心區(qū)域的切片內(nèi)；另一部分風(fēng)由錐型網(wǎng)孔直接進(jìn)入錐型網(wǎng)11內(nèi)，再向上擴(kuò)散至預(yù)熱段8外圍區(qū)域的切片內(nèi)，并在切片中均勻分布，使切片得以均勻受熱。
預(yù)熱后的切片靠自重進(jìn)入反應(yīng)段13。反應(yīng)段13為立式筒體，其外壁由多段半圓形熱媒盤管12加熱保溫，溫度為200-23(TC。每段熱媒通過熱媒管口 14 (連接熱媒保溫裝置)進(jìn)行循環(huán)。反應(yīng)段13表面采用半管熱媒加熱保溫的方式，避免了因外界環(huán)境溫度的變化而造成反應(yīng)器內(nèi)部的溫度變化，生產(chǎn)工況穩(wěn)定，不受氣候變化的影響。切片在反應(yīng)器中進(jìn)行固相縮聚，完成增粘。完成增粘的切片經(jīng)冷卻段15處的錐型分布器18導(dǎo)流，由出料口 17排出。特殊設(shè)計(jì)的錐型分布器18使進(jìn)風(fēng)口 16進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的氮?dú)庠跇O短的時(shí)間內(nèi)分布均勻，并保證切片按平推流的狀態(tài)流動(dòng)，使切片受熱均勻，停留時(shí)間一致。低于50°C的氮?dú)庥煞磻?yīng)器下端進(jìn)風(fēng)口 16經(jīng)過錐型分布器18底部，通過錐型分布器下邊緣均勻分布進(jìn)入筒體向上流動(dòng)；筒體內(nèi)的切片在錐型分布器18導(dǎo)流作用下下行，消除了堆積切片的搭拱現(xiàn)象及漏斗現(xiàn)象，增加了反應(yīng)器柱塞流效果。氣體流動(dòng)的方向與切片的方向相逆，與切片的接觸充分，上升至熱風(fēng)混合段9處與熱氮?dú)饣旌希詈笥煞磻?yīng)塔頂部的出風(fēng)段5處的出風(fēng)口 4排出，進(jìn)入封閉的氮?dú)饧兓到y(tǒng)處理后循環(huán)利用。聚酯的增粘反應(yīng)不但要釋放出一定量的反應(yīng)熱，它還要釋放出一些反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物；該段通入新鮮氮?dú)獾闹饕康氖菍⒎磻?yīng)產(chǎn)生的小分子和熱量由反應(yīng)器底部進(jìn)來的純凈循環(huán)氮?dú)鈳С?，同時(shí)將到達(dá)反應(yīng)器底部切片的溫度降低至135°C以下，以終止反應(yīng)，保證出料切片粘度的穩(wěn)定。實(shí)施例1 已用于聚酯固相增粘生產(chǎn)線的能力為120t/d的攪拌預(yù)熱與聚酯固相增粘一體化反應(yīng)器切片已結(jié)晶的聚酯切片，特性粘度0. 65dl/g。進(jìn)料段及攪拌預(yù)熱段進(jìn)氣口 10處氮?dú)饬髁?0-100Nm7min，溫度210_230°C ；出氣口 4處的氮?dú)饬髁縧M-155Nm7min，溫度185-200°C。攪拌預(yù)熱段切片停留時(shí)間為2_4 小時(shí)。切片經(jīng)過熱風(fēng)混合段9、反應(yīng)段13，熱媒加熱保溫溫度210-230°C，反應(yīng)時(shí)間為22 小時(shí)。冷卻段15處通入44-65Nm7min氮?dú)?，氮?dú)鉁囟柔?0°C，出料溫度< 1!35°C。切片總停留時(shí)間為觀-30小時(shí)，切片特性粘度由0. 65dl/g增粘至0. 97-1. 05dl/g。
權(quán)利要求
1. 一種攪拌預(yù)熱與聚酯固相增粘一體化反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器由上筒體和下筒體組成，上下兩個(gè)筒體通過筒體法蘭連接。包括插入式進(jìn)料段、攪拌預(yù)熱段、熱風(fēng)混合段、反應(yīng)段和冷卻段，攪拌預(yù)熱段、熱風(fēng)混合段、反應(yīng)段、冷卻段自上而下依次連接；插入式進(jìn)料段為直短管，位于上筒體，由攪拌預(yù)熱段的頂部垂直插入，其下出口距攪拌器最上層攪拌槳100-150mm ；攪拌預(yù)熱段位于上筒體頂部，其內(nèi)部裝有一個(gè)多層分布的攪拌槳，攪拌槳由安裝于其頂部中心的電機(jī)拖動(dòng)；攪拌預(yù)熱段的下部連接法蘭，再與熱風(fēng)混合段相連；熱風(fēng)混合段位于下筒體上部，由錐型網(wǎng)、傘形分布器、脊型導(dǎo)管和進(jìn)風(fēng)口組成，其頂部通過法蘭與攪拌預(yù)熱段的下部相連；錐型網(wǎng)為有直徑為1.6mm圓孔的多孔板，通過上下筒體的連接法蘭與下筒體固定在一起；其上口直徑與反應(yīng)器的筒體內(nèi)徑相同，下口直徑為 400-700mm ；錐型網(wǎng)下部中心位置裝有傘形分布器，由固定于錐型網(wǎng)下方均布的脊型進(jìn)氣導(dǎo)管支撐；脊型導(dǎo)管使傘形分布器的下腔與錐型網(wǎng)外壁相通；錐型網(wǎng)與下筒體內(nèi)壁之間形成腔室，在此腔室位置的筒體壁上沿切線方向開兩個(gè)中性點(diǎn)對(duì)稱的進(jìn)風(fēng)口 ；熱風(fēng)混合段下面為反應(yīng)段，此段位于下筒體中部，為圓形空筒；該段筒壁外側(cè)焊有半圓熱媒保溫盤管；冷卻段由錐型分布器、進(jìn)風(fēng)口組成，位于下筒體下部；錐型分布器位于反應(yīng)器下筒體下端中心，其底向下；新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管從錐型分布器下方進(jìn)入腔體中心位置，管口垂直向上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種攪拌預(yù)熱與聚酯固相增粘一體化反應(yīng)器。反應(yīng)器包括插入式進(jìn)料段、攪拌預(yù)熱段、熱風(fēng)混合段、反應(yīng)段和冷卻段，攪拌預(yù)熱段、熱風(fēng)混合段、反應(yīng)段、冷卻段自上而下依次連接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、預(yù)熱速度快、受熱均勻、反應(yīng)穩(wěn)定、不易結(jié)塊、容積效率高、受環(huán)境因素影響小的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08G63/78GK102391489SQ201110257670
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者卜小軍, 龐勁風(fēng), 李闖, 趙利 申請(qǐng)人:大連海新工程技術(shù)有限公司