一種多層落管式降膜縮聚反應器制造技術

本發明專利技術涉及一種多層落管式降膜縮聚反應器，主要包括外塔和多個塔芯。其中，多個塔芯從上到下依次布置；塔芯由塔板與多個并行排列的降膜落管組成，降膜落管由中空管和固定在中空管外側壁上的多個落套組成；而落套由上下兩個分離套(上分離套和下分離套)組成。本發明專利技術依靠物料的自身重力作用，在降膜管上形成很大的氣液相界面，有利于小分子的脫除，而在流體經過降膜落管上的兩個分離套的時候，內部壁面區與表面區的流體產生交換，形成良好的表面更新效果，以加快傳質速率。該反應器結構簡單，具有很大的氣液界面，表面更新速率快；流量大，停留時間可控；反應能耗低，無外加動力設備。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種多層落管式降膜縮聚反應器，特別涉及一種高比界面的落管式縮聚塔。
技術介紹
縮聚過程的特點是通過端基官能團之間的反應，逐步脫去小分子產物而是聚合物分子量逐步增加。而對整個反應過程來講，體系的粘度隨著反應的進行而不斷增大，有數十毫帕秒最終甚至可達到數十萬毫帕秒。尤其在反應后期隨著粘度與反應程度的上升，小分子的脫除變得十分的困難，從而傳質成為控制反應進行的決定因素，由于高粘體系下小分子的擴散極其有限，所以流體表面積與表面更新速率，成為影響傳質的主要因素。而粘度如此大的變化跨度，也是影響縮聚反應生產加工過程的最重要的因素，低粘情況下，流體表面更新程度高，但不容易形成穩定降膜；高粘情況下，流體容易形成穩定降膜，單表面更新程度低，所以單一內構件已經不能滿足不同階段縮聚反應體系的要求，而能否設計一種可以適應不同反應階段的多層結構的反應器，是提高縮聚反應效率的關鍵。現有的應用較為成功的縮聚反應設備主要有兩種類型：圓盤式與籠式。這兩種均為臥式攪拌反應器，均是依靠下部沉浸在熔體層內的盤片或網片在旋轉時將熔體帶起成膜，但是受攪拌的影響，能耗比較大，而且由于體系需要高度真空，造成軸密封相對困難。同時受釜內熔體網架橋的限制，一方面盤片或者網片必須保持較大距離，導致單位熔體的擁有的表面積不足，而另一方面盤片或者網片必須與釜內壁有一定的距離以保證不出機械事故，但這樣可能出現一定的死區。以上這些都嚴重限制了這兩種反應器的應用。隨著聚酯產業近年的迅速發展，全球對發高性能高分子量聚酯的需求量越來越大，為了適應聚酯的市場需求，我們需要一種適用于高分子量聚酯的大型縮聚反應器。
技術實現思路
為克服以上現有技術的缺陷，本專利技術公開一種多層落管式降膜縮聚反應器。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：一種多層落管式降膜縮聚反應器，包括外塔、以及安裝在外塔內部的多孔分布器和多個塔芯。多個塔芯從上
到下依次布置；所述塔芯由多個并行排列的降膜落管和塔板組成，所述降膜落管由中空管和固定在中空管外側壁上的多個落套組成；所述落套由上下兩個分離套(上分離套和下分離套)組成，其中，上分離套由圓錐的側壁構成，上端與中空管固定連接，下分離套由倒圓臺狀的側壁構成，下分離套內側壁通過連接件與中空管固定連接，且上分離套的下底面不高于下分離套的頂面，上分離套的下底面直徑小于下分離套的頂面直徑，下分離套的底面開口大于中空管外徑；塔板具有多個開孔，中空管的上端插入開孔內，并通過連接件與孔壁相連；開孔的直徑大于中空管外徑2-30mm。所述外塔具有設置在外塔上部的的物料入口B和設置在外塔底部的物料出口F，所述多孔分布器通過管道與物料入口B相連。物料從多孔分布器分散到最上一個塔芯的塔板上，通過塔板上的開孔與中空管之間的間隙，依次落入到中空管、上分離套上，并沿著上分離套外側壁下落到下分離套的內側壁上；當物料脫離下分離套后，在表面張力的作用下向中空管運動，重新回到中空管外側壁上，形成穩定降膜，最后從物料出口排出。進一步地，上分離套和下分離套的錐度均為2:1-1:5。進一步地，同一個塔芯中的上分離套和下分離套錐度相同，不同塔芯的上分離套和下分離套的錐度從上到下依次遞減，中空管的管徑逐漸縮小。進一步地，自塔頂至塔底方向(即從上到下)，相鄰兩個塔板的間距逐漸增大；且開孔直徑逐漸增大。進一步地，塔頂開有氣體出口，塔底開有惰性氣體入口；進一步地，所述相鄰塔板的開孔不同心，每層塔板開孔7-100個，開孔直徑10-70mm。進一步地，所述塔板呈傘面狀，且相鄰的兩個塔板的錐口朝向相反，最上方的塔板錐口向下。本專利技術的有益效果為：本裝置通過設置的多層落管結構，使降膜落管外壁上的流體呈無拘束的自由降膜運動，過程類似于平推流。再結合多層的塔芯結構，可以保證其有良好的徑向混合效率，有效消除反應器的死區，使流體在反應器內的停留時間更加均一。降膜落管在塔板上的鑲嵌式排布；在平行排布時，上分離套與相鄰落管的下分離套的位置對應，下分離套與相鄰落管的上分離套的位置對應，進行鑲嵌式排布，且每層塔芯對應降膜落管的長度相等，使得在保證停留時間相同的同時，落管排布更加緊密，節約空間，增大流量，提高反應器脫揮效率。流體經過降膜落管中的上、下兩層分離套時，一方面，與上分離套表面接觸的內部流體，在流動至相鄰下分離套時，會與氣體接觸；而在流經上分離套時，與氣體接觸的表面流體，會在流動至相鄰下分離套時，進入流
體內部；這樣使得表面流體與內部流體進行充分混合，另一方面，由于分離套存在較大的錐度，液膜表面速度產生較大變化，且會產生比較明顯的伸縮過程，產生較好的表面更新效果，滿足縮聚過程中，需要快速脫除小分子的要求。另外，底部通入少量惰性氣體，可以使氣相中的小分子揮發成分快速脫除，同時，氣液的對流過程，會加快揮發成分的轉移。與傳統的圓盤式與籠式聚酯反應器相比，新形的落管式縮聚反應器內部沒有死區，成膜性好，表面更新速率快，流量大，停留時間穩定可控，無外置動力等一系列優點。附圖說明圖1是本專利技術的新型的多層落管式降膜縮聚反應器的主視圖；圖2是本專利技術裝置的俯視圖；圖3a和b分別是本專利技術塔芯兩種開孔塔板示意圖；圖4是本專利技術塔芯降膜落管結構示意圖；圖中:1為塔頂夾套，2為塔頂夾套，3為塔釜夾套，4為塔芯外框，5為塔芯支架，6為塔板，7為降膜落管，71為中空管、8為多孔分布器，9為上分離套，10為下分離套，圖中，A為氣體出口，B為物料入口，C1，C2，C3，C4均為熱介質入口，D1，D2，D3，D4均為熱介質出口，E為惰性氣體入口，F為物料出口。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術進行詳細說明。如圖1所示，多層落管式縮聚反應器，該反應器采用整體立式緊湊結構，包括外塔、以及安裝在外塔內部的多孔分布器8和多個塔芯。其中，外塔由塔頂、塔體與塔底組成，每層均外有外加熱套，分別設置熱介質入口(C1，C2，C3)與熱介質出口(D1，D2，D3)。另外，塔頂包括氣體出口A與物料入口B，且物料入口B連有多孔分布器8，塔底則包括惰性氣體入口E與物料出口F；而多個塔芯上下依次嵌套在外塔內部，個數2-100。如圖4所示，每個塔芯由多個并行排列的降膜落管7和塔板6組成，所述降膜落管7由中空管71和固定在中空管71外側壁上的多個落套72組成；所述落套72由上下兩個分離套(上分離套9和下分離套10)組成，其中，上分離套9由圓錐的側壁構成，上端與中空管71固定連接，下分離套10由倒圓臺狀的側壁構成，下分離套10內側壁通過
連接件與中空管71固定連接，且上分離套9的下底面不高于下分離套10的頂面，上分離套9的下底面直徑小于下分離套10的頂面直徑，下分離套10的底面開口大于中空管71外徑；塔板6具有多個開孔，中空管71的上端插入開孔內，并通過連接件9與孔壁相連；開孔的直徑大于中空管71外徑2-30mm。物料從多孔分布器8分散到最上一個塔芯的塔板6上，通過塔板6上的開孔與中空管71之間的間隙，依次落入到中空管71、上分離套9上，并沿著上分離套9外側壁下落到下分離套10的內側壁上；當物料脫離下分離套10后，在表面張力的作用下向中空管71運動，重新回到中空管71外側壁上，形成穩定降膜，最后從物料出口排出。作為本領域的公知常識，圖中的各個塔板6通過塔芯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多層落管式降膜縮聚反應器，其特征在于，包括外塔、以及安裝在外塔內部的多孔分布器(8)和多個塔芯。多個塔芯從上到下依次布置；所述塔芯由多個并行排列的降膜落管(7)和塔板(6)組成，所述降膜落管(7)由中空管(71)和固定在中空管(71)外側壁上的多個落套(72)組成；所述落套(72)由上下兩個分離套(上分離套9和下分離套10)組成，其中，上分離套(9)由圓錐的側壁構成，上端與中空管(71)固定連接，下分離套(10)由倒圓臺狀的側壁構成，下分離套(10)內側壁通過連接件與中空管(71)固定連接，且上分離套(9)的下底面不高于下分離套(10)的頂面，上分離套(9)的下底面直徑小于下分離套(10)的頂面直徑，下分離套(10)的底面開口大于中空管(71)外徑；塔板(6)具有多個開孔，中空管(71)的上端插入開孔內，并通過連接件(9)與孔壁相連；開孔的直徑大于中空管(71)外徑2?30mm。所述外塔具有設置在外塔上部的的物料入口B和設置在外塔底部的物料出口F，所述多孔分布器(8)通過管道與物料入口B相連。物料從多孔分布器(8)分散到最上一個塔芯的塔板(6)上，通過塔板(6)上的開孔與中空管(71)之間的間隙，依次落入到中空管(71)、上分離套(9)上，并沿著上分離套(9)外側壁下落到下分離套(10)的內側壁上；當物料脫離下分離套(10)后，在表面張力的作用下向中空管(71)運動，重新回到中空管(71)外側壁上，形成穩定降膜，最后從物料出口排出。...

【技術特征摘要】
1.一種多層落管式降膜縮聚反應器，其特征在于，包括外塔、以及安裝在外塔內部的多孔分布器(8)和多個塔芯。多個塔芯從上到下依次布置；所述塔芯由多個并行排列的降膜落管(7)和塔板(6)組成，所述降膜落管(7)由中空管(71)和固定在中空管(71)外側壁上的多個落套(72)組成；所述落套(72)由上下兩個分離套(上分離套9和下分離套10)組成，其中，上分離套(9)由圓錐的側壁構成，上端與中空管(71)固定連接，下分離套(10)由倒圓臺狀的側壁構成，下分離套(10)內側壁通過連接件與中空管(71)固定連接，且上分離套(9)的下底面不高于下分離套(10)的頂面，上分離套(9)的下底面直徑小于下分離套(10)的頂面直徑，下分離套(10)的底面開口大于中空管(71)外徑；塔板(6)具有多個開孔，中空管(71)的上端插入開孔內，并通過連接件(9)與孔壁相連；開孔的直徑大于中空管(71)外徑2-30mm。所述外塔具有設置在外塔上部的的物料入口B和設置在外塔底部的物料出口F，所述多孔分布器(8)通過管道與物料入口B相連。物料從多孔分布器(8)分散到最上一個塔芯的塔板(6)上，通過塔板(6)上的開孔與中空管(71)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙思維，王嘉駿，馮連芳，顧雪萍，劉鈺，余翔翔，程層，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33