一種酯化聚合反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種酯化聚合反應(yīng)系統(tǒng),屬于聚酯生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中,聚酯生產(chǎn)時(shí)的酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)一般在相互獨(dú)立的反應(yīng)塔或反應(yīng)釜中進(jìn)行,如公開(kāi)號(hào)為CN101618304B的中國(guó)發(fā)明專利,公開(kāi)了一種酯化反應(yīng)器,由多塊塔板組成,每塊塔板上都安裝一個(gè)降液管和一個(gè)升氣管,升氣管連接可旋轉(zhuǎn)的氣體分布器,氣體分布器由引氣管、扇片和噴嘴構(gòu)成。每塊塔板都保留一定液位的液體,液體中有固體催化劑。液相為含有羧酸的組分,在反應(yīng)器中向下由一塊酯化塔板流向下一塊塔板,與上升的醇蒸汽逆流反應(yīng)。
[0003]公開(kāi)號(hào)為CN2741645的中國(guó)發(fā)明專利,公開(kāi)了縮聚反應(yīng)裝置領(lǐng)域內(nèi)的一種縮聚反應(yīng)塔,包括由內(nèi)殼體和外殼體組成的雙層殼體,內(nèi)殼體和外殼體之間為夾套,外殼體上設(shè)有連通夾套的熱媒進(jìn)、出口,雙層殼體上設(shè)有連通內(nèi)殼體內(nèi)腔的蒸汽抽出口、進(jìn)料口和出料口,所述雙層殼體直立設(shè)置,進(jìn)料口設(shè)置于雙層殼體上部并伸入內(nèi)殼體內(nèi),出料口設(shè)置于雙層殼體的底部,進(jìn)料口和出料口之間設(shè)有若干水平設(shè)置的塔盤,所述塔盤包括外框,外框內(nèi)設(shè)有若干漏料通道。傳統(tǒng)上酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)分成兩個(gè)反應(yīng)釜進(jìn)行,結(jié)構(gòu)不夠緊湊,占地面積大,生產(chǎn)效率低。
[0004]傳統(tǒng)的聚合反應(yīng)器包括立式設(shè)置且兩端封閉的筒體,聚合反應(yīng)器內(nèi)腔的上部設(shè)有水平狀的物料分配板,物料分配板上設(shè)有物料分配漏斗,物料分配漏斗中設(shè)有兩端封閉的降膜管且兩者之間的間隙均勻,降膜管豎直向下延伸且上端伸出聚合反應(yīng)器的頂部外,降膜管的內(nèi)腔設(shè)有熱媒加熱管,聚合反應(yīng)器的上部外壁設(shè)有預(yù)聚合段進(jìn)料口和抽真空口,聚合反應(yīng)器的錐形底部設(shè)有聚合物出料口,聚合反應(yīng)器的外周設(shè)有加熱夾套。
[0005]PET熔體進(jìn)入聚合反應(yīng)器內(nèi)腔后,落在物料分配板上,從物料分配板上的物料分配漏斗與降膜管之間的縫隙向下流出,在降膜管的外壁形成掛壁降膜,在降膜管內(nèi)熱媒介質(zhì)的加熱下,熔體完成聚合后,落在聚合反應(yīng)器底部,再?gòu)木酆戏磻?yīng)器底部的聚合物出料口流出。反應(yīng)過(guò)程中,抽真空系統(tǒng)通過(guò)抽真空口使聚合反應(yīng)器內(nèi)保持真空狀態(tài)。
[0006]PET熔體進(jìn)入聚合反應(yīng)器內(nèi)腔后,受加熱的面積比較小,而且只進(jìn)行一次聚合反應(yīng),反應(yīng)速度慢,生產(chǎn)效率低;反應(yīng)產(chǎn)生的小分子易在釜壁碳化,落入物料當(dāng)中,產(chǎn)生黑點(diǎn)料,經(jīng)常需要停車洗釜,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,運(yùn)行周期短。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于,克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,提供一種酯化聚合反應(yīng)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,生產(chǎn)效率高。
[0008]為解決以上技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的一種酯化聚合反應(yīng)系統(tǒng),包括酯化預(yù)縮聚反應(yīng)器和聚合反應(yīng)器,所述酯化預(yù)縮聚反應(yīng)器設(shè)有物料進(jìn)口和預(yù)縮聚出料口,所述聚合反應(yīng)器設(shè)有預(yù)聚合段進(jìn)料口和聚合物出料口,所述預(yù)縮聚出料口通過(guò)預(yù)縮聚出料管與所述預(yù)聚合段進(jìn)料口相連接,所述酯化預(yù)縮聚反應(yīng)器包括封閉的立式塔體,所述立式塔體內(nèi)由弧形隔板分隔成酯化上室和預(yù)縮聚下室,所述酯化上室的筒壁外設(shè)有酯化加熱夾套,所述預(yù)縮聚下室的筒壁外設(shè)有預(yù)縮聚加熱夾套;所述物料進(jìn)口位于所述酯化上室的頂部,所述酯化上室的頂部還設(shè)有酯化上室氣相出口,所述弧形隔板的底部中心設(shè)有氮?dú)膺M(jìn)口,所述酯化上室的側(cè)壁設(shè)有酯化物料出口 ;所述預(yù)縮聚下室的底部連接有酯化物料預(yù)熱器,所述酯化物料預(yù)熱器的下封頭底部設(shè)有預(yù)熱器進(jìn)料口,所述酯化物料出口通過(guò)酯化液位控制閥和酯化物出料管與所述預(yù)熱器進(jìn)料口相連,所述酯化物出料管上連接有助劑進(jìn)口,所述酯化物料預(yù)熱器上端的預(yù)熱器出料口與所述預(yù)縮聚下室的底部進(jìn)口相連;所述預(yù)縮聚下室的內(nèi)腔自下而上設(shè)有多層塔盤,所述預(yù)縮聚出料口位于所述預(yù)縮聚下室的上部筒壁上,所述預(yù)縮聚出料口通過(guò)預(yù)縮聚液位控制閥或熔體輸送栗與所述預(yù)縮聚出料管相連,所述預(yù)縮聚出料口的上方設(shè)有預(yù)縮聚下室抽真空口。
[0009]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明取得了以下有益效果:PTA粉料和乙二醇混合打漿后從物料進(jìn)口進(jìn)入酯化上室,氮?dú)鈴幕⌒胃舭宓撞康牡獨(dú)膺M(jìn)口進(jìn)入酯化上室,對(duì)物料進(jìn)行攪拌使其混合均勻,在酯化上室的高溫環(huán)境下,PTA粉料與乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng),酯化上室的工作壓力為0.5?2bar(表壓),酯化反應(yīng)產(chǎn)生的氣相物質(zhì)從酯化上室氣相出口排出,酯化物料從酯化物料出口排出,通過(guò)酯化液位控制閥進(jìn)入酯化物出料管,助劑通過(guò)助劑進(jìn)口添加到酯化物出料管中;在位差和壓差的作用下,酯化物料和助劑進(jìn)入預(yù)熱器進(jìn)料口,在酯化物料預(yù)熱器中,助劑中過(guò)量的乙二醇?xì)饣a(chǎn)生氣泡,氣泡由下而上運(yùn)動(dòng)給物料以推動(dòng)力,同時(shí)起到攪拌作用;酯化物料被加熱后向上進(jìn)入預(yù)縮聚下室,繼續(xù)進(jìn)行部分酯化反應(yīng),同時(shí)進(jìn)入縮聚過(guò)程;預(yù)縮聚下室的預(yù)縮聚下室抽真空口位于最上端,越往上層真空度越高,預(yù)縮聚下室頂部的真空度為I?1kpa(絕對(duì)壓力),物料在穿過(guò)層層塔盤時(shí)逐步進(jìn)行聚合反應(yīng),使物料在由下而上的過(guò)程中聚合度逐步增大,最后從預(yù)縮聚出料口排出,設(shè)置預(yù)縮聚液位控制閥時(shí),通過(guò)位差向聚合反應(yīng)器輸送;或者通過(guò)熔體輸送栗向聚合反應(yīng)器輸送。該反應(yīng)器將酯化室和預(yù)縮聚室連為一體,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,熱損失少,無(wú)需額外動(dòng)力物料即可從酯化上室流向預(yù)縮聚下室,無(wú)機(jī)械攪拌裝置,節(jié)約了能耗,降低了故障率,提高了生產(chǎn)效率。
[0010]作為本發(fā)明的改進(jìn),所述酯化上室的底部中心設(shè)有水平設(shè)置且呈中心對(duì)稱的氣旋攪拌盤,所述氣旋攪拌盤為空心的圓柱盤,所述氣旋攪拌盤的底部中心與所述氮?dú)膺M(jìn)口相連,所述氣旋攪拌盤的圓周壁上均勾分布有多個(gè)氮?dú)鈬娚淇?,各所述氮?dú)鈬娚淇诘耐鈧?cè)分別設(shè)有使氮?dú)庋厍邢蛏涑龅牡獨(dú)鈱?dǎo)流弧形板,各所述氮?dú)鈱?dǎo)流弧形板的根部分別連接在所述氣旋攪拌盤的圓周壁上。氮?dú)鈴臍庑龜嚢璞P的底部中心進(jìn)入氣旋攪拌盤的內(nèi)腔,從各個(gè)氮?dú)鈬娚淇趪姵?,?jīng)過(guò)氮?dú)鈱?dǎo)流弧形板的導(dǎo)流,各處氮?dú)饩氐獨(dú)鈱?dǎo)流弧形板頂圓的切線方向射出,在酯化上室的底部形成水平渦旋,可以充分地對(duì)物料進(jìn)行攪拌,氮?dú)馍涑龊筮€要向上運(yùn)動(dòng)對(duì)物料形成二次攪拌,保證物料徹底混合均勻。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述酯化上室的內(nèi)壁下部設(shè)有沿周向延伸且上端開(kāi)口的外導(dǎo)流筒,所述外導(dǎo)流筒與酯化上室內(nèi)壁之間形成酯化出料環(huán)槽,所述外導(dǎo)流筒上設(shè)有外導(dǎo)流筒物料出口與所述酯化出料環(huán)槽相通,所述酯化物料出口與所述酯化出料環(huán)槽的底部相通;所述外導(dǎo)流筒的內(nèi)腔設(shè)有與之共軸線的內(nèi)導(dǎo)流筒,所述內(nèi)導(dǎo)流筒與所述外導(dǎo)流筒之間的環(huán)狀區(qū)域位于所述氣旋攪拌盤的外圓周上方,所述內(nèi)導(dǎo)流筒的上端口低于外導(dǎo)流筒的上端口;所述酯化上室的內(nèi)腔設(shè)有沿軸線向下延伸至內(nèi)導(dǎo)流筒中部的中心料管,所述中心料管的上端與所述物料進(jìn)口連接;所述外導(dǎo)流筒與內(nèi)導(dǎo)流筒之間環(huán)狀空間設(shè)有多組酯化加熱盤管,每組熱媒加熱盤管分別設(shè)有酯化加熱盤管熱媒進(jìn)口和酯化加熱盤管熱媒出口。氣旋攪拌盤射出的氮?dú)馐辊セ鲜业撞康奈锪闲纬蓮?qiáng)烈的環(huán)流,在氮?dú)夂图訜岜P管的熱對(duì)流雙重作用下,物料沿內(nèi)導(dǎo)流筒與外導(dǎo)流筒之間的環(huán)狀空間向上運(yùn)動(dòng);內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)部的物料向下流動(dòng),形成內(nèi)外料流循環(huán)的狀態(tài),新物料從中心料管的下端口向下流出后,即被卷入料流循環(huán)中得以攪拌均勻;在高溫下PTA粉料與乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng),隨著新物料不斷的進(jìn)入,反應(yīng)完的物料從外導(dǎo)流筒的外導(dǎo)流筒物料出口進(jìn)入酯化出料環(huán)槽,在酯化加熱夾套中熱媒的加熱下流動(dòng)過(guò)程中繼續(xù)反應(yīng)徹底,最后從酯化出料環(huán)槽底部的酯化物料出口排出。PTA粉料與乙二醇在外導(dǎo)流筒與內(nèi)導(dǎo)流筒之間環(huán)狀空間中一邊攪拌,一邊被酯化釜加熱盤管加熱,并且可以根據(jù)工藝需要決定投入加熱的酯化釜加熱盤管的組數(shù)。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述外導(dǎo)流筒物料出口沿所述外導(dǎo)流筒的高度方向豎向向下延伸,所述酯化出料環(huán)槽的內(nèi)腔設(shè)有上室徑向?qū)Я鞲舭澹鐾鈱?dǎo)流筒物料出口與所述酯化物料出口分別位于所述上室徑向?qū)Я鞲舭宓膬蓚?cè);頂層塔盤的上方設(shè)有預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽,所述預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽的底部連接在所述預(yù)縮聚下室的筒壁上,所述預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽上設(shè)有沿豎向延伸的預(yù)縮聚下室溢料口,所述預(yù)縮聚出料口與所述預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽的底部相通,所述預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽的內(nèi)腔設(shè)有預(yù)縮聚下室徑向?qū)Я鞲舭?,所述預(yù)縮聚下室溢料口與所述預(yù)縮聚出料口分別位于所述預(yù)縮聚下室徑向?qū)Я鞲舭宓膬蓚?cè)。上室徑向?qū)Я鞲舭鍖Ⅴセ锪铣隹谂c外導(dǎo)流筒物料出口隔開(kāi),可以防止酯化出料環(huán)槽中的物料發(fā)生短流,使物料在酯化出料環(huán)槽中具有最大的行程,物料進(jìn)入酯化出料環(huán)槽后呈平推流的形式,沿筒體內(nèi)壁環(huán)繞一周,物料在前進(jìn)過(guò)程中繼續(xù)被酯化加熱夾套加熱,最后從酯化物料出口流出,該結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)了物料在酯化出料環(huán)槽中的加熱時(shí)間。預(yù)縮聚下室徑向?qū)Я鞲舭鍖㈩A(yù)縮聚下室溢料口與預(yù)縮聚出料口隔開(kāi),可以防止預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽中的物料發(fā)生短流,使物料在預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽中具有最大的行程,物料進(jìn)入預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽后呈平推流的形式,沿筒體內(nèi)壁環(huán)繞一周,物料在前進(jìn)過(guò)程中繼續(xù)被預(yù)縮聚加熱夾套加熱,最后從預(yù)縮聚出料口流出,該結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)了物料在預(yù)縮聚下室出料環(huán)槽中的加熱時(shí)間。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),各層所述塔盤上分別均勻分布有多個(gè)貫通塔盤的物料上升管,各所述物料上升管的上方分別覆蓋有與之共軸線的物料折流罩,各所述物料折流罩為穹窿形且下端口連接在所述塔盤上,各所述物料折流罩的下部圓周上均勻設(shè)有折流罩出料口。物料從物料上升管上行進(jìn)入物料折