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一種制備低分子量聚碳酸酯用的組合反應器的制造方法

文檔序號:10435354閱讀:770來源:國知局
一種制備低分子量聚碳酸酯用的組合反應器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型是一種制備低分子量聚碳酸酯用的組合反應器,具體涉及酯交換法連 續(xù)生產(chǎn)聚碳酸酯流程中在酯交換反應階段所使用的反應器,屬于化工設備領域。
【背景技術】
[0002] 聚碳酸酯以抗沖擊強度高而著稱,具有突出的韌性、優(yōu)異的電絕緣性、寬廣的使用 溫度范圍和尺寸穩(wěn)定性,因此聚碳酸酯以及改性合金廣泛用于電子電氣、電動工具、交通運 輸、汽車、機械、建筑、信息存儲、醫(yī)療器械及國防軍工等各個工業(yè)領域。目前世界上聚碳酸 酯的工業(yè)生產(chǎn)方法有光氣化法和酯交換法,光氣化法是二羥基化合物與光氣進行界面縮 聚,酯交換法是二羥基化合物與碳酸二酯進行本體(熔融)縮聚。由于酯交換法聚碳酸酯的 生產(chǎn)過程不使用光氣,近些年在新建的生產(chǎn)裝置中被較多采用。
[0003] 酯交換法聚碳酸酯反應過程中,有95%以上反應副產(chǎn)物(元酚)是在反應的前期階 段即酯交換反應階段產(chǎn)生并被抽除,此階段控制關系到整個反應過程能否正常進行以及最 終的聚碳酸酯的品質。在工業(yè)化酯交換法聚碳酸酯的連續(xù)生產(chǎn)裝置中一般采用串聯(lián)多個反 應器來完成酯交換反應。
[0004] 國家知識產(chǎn)權局在2011.6.15授權一項發(fā)明專利0附014488728,名稱為"芳香族聚 碳酸酯的連續(xù)制造方法和制造裝置"。該專利提供了一種芳香族聚碳酸酯的連續(xù)制造方法 和制造裝置。專利對具有3個串聯(lián)連接的立式反應器和1個臥式反應器的2系列的連續(xù)制造 裝置進行了描述,指出對于完成酯交換階段立式反應器可以使用攪拌槽型反應器、薄膜反 應器、離心式薄膜蒸發(fā)器等型式的反應器。
[0005] 國家知識產(chǎn)權局在2014.11.26授權一項發(fā)明專利0附029589768,名稱為"支鏈聚 碳酸酯的連續(xù)制造方法"。該專利提供了一種支鏈聚碳酸酯的連續(xù)制造方法,專利描述中指 出采用攪拌槽型反應器完成酯交換階段反應。
[0006] 國家知識產(chǎn)權局在2015.05.27授權一項發(fā)明專利0附033140338,名稱為"聚碳酸 酯的制造方法"。該專利提供了一種本發(fā)明可以提供高效率并且穩(wěn)定地制造耐光性、透明 性、色調、耐熱性、熱穩(wěn)定性或者機械強度等優(yōu)異的聚碳酸酯的方法。專利中指在酯交換反 應階段采用立式攪拌反應器。
[0007] 國家知識產(chǎn)權局在2007.1.3授權一項發(fā)明專利CN1293118C,名稱為"生產(chǎn)低聚碳 酸酯的方法"。該專利提供了一種采用熔融酯交換生產(chǎn)低聚碳酸酯的連續(xù)方法,其是反應物 在催化劑存在下反應,連續(xù)經(jīng)過由孔板塔、離心式分離器或擋板分離器和2-6個帶有受槽的 降膜蒸發(fā)器等設備組成流程裝置,制得低聚碳酸酯。專利中對反應物、催化劑和流程裝置各 設備的溫度、壓力和停留時間控制進行了說明,并對帶有受槽的降膜蒸發(fā)器的結構進行描 述說明。
[0008] 國家知識產(chǎn)權局在2013.12.18授權一項發(fā)明專利0附018738918,名稱為"在閃蒸 脫灰系統(tǒng)中制備聚碳酸酯的方法"。該專利提供了一套由一個或多個反應物容器、低聚反應 反應器、第一壓力控制裝置、預加熱器、第二壓力控制裝置、分配器和閃蒸罐組成的制備聚 碳酸酯的反應器系統(tǒng)。專利中對反應物、催化劑以及反應器系統(tǒng)的溫度及壓力控制進行了 說明,但未對閃蒸罐的結構進行說明。
[0009] 上述專利描述的聚碳酸酯連續(xù)制備方法及其裝置均有相似之處,但流程中所采用 不同形成的設備的組合及其結構,形成各自不同的特點。 【實用新型內容】
[0010] 本實用新型的目的在于提供一種制備低分子量聚碳酸酯用的組合反應器,采用內 外筒體結構設計而成,外筒體內設有外導流分配板和外筒體導流片,內筒體上設有內導流 分配板和內筒體導流片,實現(xiàn)了不需要攪拌即可實現(xiàn)物料充分反應的工藝設備,滿足聚碳 酸酯生產(chǎn)的工藝效果,具有制造加工簡易的特點。
[0011] 本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn):一種制備低分子量聚碳酸酯用的組合反應 器,所述組合反應器為內外套接的兩筒體組成的立式反應器,外筒體的底部設有物料入口, 內筒體的底部設有物料出口;外筒體上設有上真空口,內筒體上設有下真空口;所述的內筒 體和外筒體均為夾套式結構,在所述的內筒體和外筒體上設有熱媒連接口;所述內筒體的 頂部設有內導流分配板;沿內筒體頂部向外延伸設有與外筒體內壁連接的外導流分配板; 在位于物料入口與外導流分配板之間的外筒體空腔內設有外筒體導流片,在所述內筒體的 空腔內設有內筒體導流片。
[0012] 本發(fā)明的組合反應器采用內外筒體的結構,內外筒體均為夾套式結構,增加了單 位體積內的加熱面積,夾套熱媒可使用導熱油等,以便于對通過內外筒體的物料進行快速 加熱。
[0013] 物料在外筒體和內筒體內進行酯交換反應,物料從物料入口送入外筒體后,在外 筒體導流片的作用下螺旋向上平推流動至外導流分配板,并由外導流分配板送至內導流分 配板,然后經(jīng)過內筒體導流片后,酯交換反應物從物料出口送出,生成的苯酚從上、下真空 口被抽除。
[0014] 所述內導流分配板為沿組合反應器水平線設置的篩板結構;為提高物料在內筒體 內的滯留時間,所述的內筒體導流片包括上篩板和下篩板,上篩板和下篩板均為錐形板結 構,上篩板和下篩板的篩孔錯位設置,上篩板的錐頂朝下,并在頂部設有開孔,下篩板設于 上篩板下方且錐頂朝上。開孔的設置是確保上篩板無物料死角,物料不在上篩板錐頂堆積。
[0015] 所述內導流分配板的篩孔總面積與外導流分配板的篩孔總面積之比為1.1~1.5。 在本發(fā)明中,內導流分配板的篩孔總面積應大于外導流分配板的篩孔總面積,進入內筒體 的進料量小于內筒體可以承受的出料量,避免物料堆積。
[0016] 所述上篩板的篩孔總面積與內筒體的橫截面積之比為0.5~0.9,優(yōu)選比值為0.6 ~0.8,選擇上述數(shù)據(jù)比例的目的是為了確保物料不堆積,氣化的苯酚能夠順暢的被抽除; 所述下篩板的篩孔總面積與內筒體的橫截面積之比為0.5~0.9,優(yōu)選比值為0.6~0.8,選 擇上述數(shù)據(jù)比例的目的是為了確保物料不堆積,氣化的苯酚能夠順暢的被抽除;所述上篩 板的錐度角為120~170°,所述下篩板的錐度角為120~170°,有利于增加物料在反應器內 停留時間。
[0017] 在本發(fā)明中,考慮到物料總體停留時間以及蒸發(fā)面積,所述外筒體的長度和內徑 比為1.2~2.5,優(yōu)選比值為1.5~2.0。所述內筒體的長度和內徑比為2~5,優(yōu)選比值為2.5 ~3.5,另,為使內筒體物料通過面積2外筒體物料通過面積,充分保證苯酚的蒸發(fā),所述內 筒體與外筒體的內徑比為〇. 7~0.9,優(yōu)選比值為0.77~0.87。
[0018]為考慮到物料從外筒體進入內筒體之時的壓力差(外筒體壓力2內筒體壓力),物 料進入內筒體瞬間狀態(tài)為噴出,所述內筒體頂部至外筒體頂部的距離與外筒體長度之比為 0.3~0.5,且內筒體頂部至外筒體頂部的距離為蒸發(fā)室,便于氣液分離。
[0019] 所述內筒體導流片的數(shù)量為一組以上,一組以上的內筒體導流片沿內筒體頂部向 下依次設置,內筒體導流片的總長度(該內筒體導流片的總長度為一組以上內筒體導流片 沿筒體頂部向下設置時的總長度)占內筒體總長度的0.4~0.8。本發(fā)明中內筒體導流片和 多組內筒體導流片的設置,可以使反應物料在內筒體內均勻混合,便于物料的氣液分離,而 且增加了物料在內筒體的停留時間。
[0020] 所述的外導流分配板為沿外筒體內壁而設置的環(huán)狀篩板結構,所述外導流分配板 的篩孔總面積與物料入口的橫截面積之比為0.7~0.9。該比例的控制能很好的實現(xiàn)物料的 推動,結合外筒體導流片的設置,使物料進入外筒體后能被螺旋向上的平推流動,避免螺旋 槳等動力機構的使用,有利于設備的簡化。
[0021] 所述外導流分配板與組合反應器水平線的夾角為150~180°,本發(fā)明在外導流分 配板與組合反應器水平線之間設置夾角的目的是便于物料向內筒體的流動,該夾角設置為 150~180°,是考慮到物料從外筒體進入內筒體之時的壓力差(外筒體壓力2內筒體壓力), 物料進入內筒體瞬間狀態(tài)為噴出。
[0022] 所述組合反應器用于聚合工藝流程的酯交換反應階段,數(shù)量設置為兩個以上,兩 個以上的組合反應器依次串聯(lián)使用,串聯(lián)數(shù)量為2~5個,優(yōu)選為3~4個。
[0023] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比,具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0024] (1)本實用新型涉及的組合反應器將物料加熱升溫、混合、閃蒸、氣液分離和成膜 等功能組合為一體,且制造加工簡易,不需要攪拌,即可實現(xiàn)物料充分反應。
[0025] (2)本實用新型涉及的組合反應器采用具有內外筒體結構的立式反應設備,內外 筒體設計有外筒體導流片、外導流分配板、內筒體導流片、內導流分配板等結構,并結合其 篩孔面積、內外筒體尺寸結構等工藝參數(shù)的合理比例,有利于聚碳酸酯的聚合生產(chǎn)達到最 優(yōu)的工藝效果。
[0026] (3)本實用新型在外筒體內設計有外筒體導流片,結合外導流分配板的結構設計 和外導流分配板篩孔總面積與物料入口橫截面積滿足〇. 7~0.9的比例關系,一方面,可以 實現(xiàn)物料進入外筒體后能被螺旋向上的平推流動,避免螺旋槳等動力機構的使用,有利于 設備的簡化;另一方面,能使物料進口與外導流分配板之間存在壓力差,有利于物料的噴 出,使物料在外筒體頂部形成很好的氣液分離效果,提高聚碳酸酯聚合生產(chǎn)的工藝效果。
[0027] (4)本實用新型針對內外筒體均設計有夾套,不僅增加了單位體積內物料的加熱 面積,還可以通過夾套熱媒(如導熱油、蒸汽等)對通過內外筒體的物料進行快速加熱,縮短 反應時間。
[0028] (5)本實用新型設在內筒體頂部的內導流分配板和內部的多組內筒體導流片配合 使用,滿足篩孔錯位設置,每個上、下篩板的篩孔總面積與內筒體的橫截面積之比滿足0
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