專利名稱：一種下流式預聚塔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高分子制備過程中，在酯化和終縮聚兩個階段之間的預縮聚階段和一些高分子制備過程中的預聚合階段所使用的反應塔，屬于化工技術領域，特別涉及一種下流式預聚塔。
背景技術：
在進行聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等常規(guī)芳香族聚酯的高分子材料生產(chǎn)過程中，需要在酯化和終縮聚兩個階段之間增加一個預縮聚階段，該階段在進行酯化后期反應，即使酯化率提高到99%以上的同時進行縮聚反應，而且該過程中壓力變化也較大(往往由正壓向負壓轉變)。同時為保證該部分聚合反應的發(fā)生，需要脫除大量的小分子或不凝氣體。傳統(tǒng)的做法大多是采用兩個獨立的預縮聚反應器來實現(xiàn)預縮聚過程，但這種方法有一定的缺點，如流程冗長，控制點多，占地面積大，裝置運行費用高、投資大等等。近年來，德國吉瑪、瑞士伊文達、中國紡織工業(yè)設計院等相繼推出了底部設有攪拌的多層預縮聚釜，但攪拌增加了設備制造和運行成本的同時，易返混也給產(chǎn)品的品質造成很大的影響。另外，市場上其它一些公司也開發(fā)了一些預縮聚反應器，但大多設計復雜，運行成本還是居高不下。解決預縮聚反應器的問題，主要是解決三個問題(1)足夠的傳質面積；(2)足夠的小分子脫除空間；(3)物料始終處于平推流狀態(tài)。因此居于這些問題，采用管道反應器或塔式反應器來實現(xiàn)預縮聚過程，從反應原理上來講是最合理的，但是目前該類反應器設計的還是很復雜，消耗材料多，消耗大，成本高。而且在對一些其它高分子材料的制備如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚對苯二甲酸/ 丁二酸丁二醇共聚酯(PBST)等飽和聚酯的制備，以及需要脫除大量小分子的聚乳酸(PLA)等的高分子制備，目前市場上還沒有一種有效的裝備。

發(fā)明內容
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種下流式預聚塔，可以廣泛的應用于高分子制備的預縮聚或預聚合過程中，采用平推流工作狀態(tài)，塔內具有足夠的傳質面積和小分子脫除空間，結構簡化，高效。本發(fā)明是通過以下的技術方案實現(xiàn)的一種下流式預聚塔，包括筒形塔身、塔身頂部和底部的上封頭和下封頭，所述塔身內部含有平推流工作區(qū)，所述平推流工作區(qū)與上封頭之間設有錐形傘板，所述平推流工作區(qū)與下封頭之間是氣相空間；在塔身的中心軸位置含有貫穿于整個平推流工作區(qū)的氣相通道。所述平推流工作區(qū)由若干塔盤和擋板組成，所述塔盤和擋板在水平方向互相間隔平行排列。
所述每一級塔盤和擋板的邊緣都分別含有豎直方向的塔盤溢流堰和擋板溢流堰； 所述每一個塔盤溢流堰延伸至與其相鄰下一級的擋板內部空間。所述每一級擋板在通向所述氣相通道的邊緣設置擋板狹縫。所述上封頭和下封頭為弧形。所述筒形塔身外表面設置傳熱夾套。具體的物料流程是物料沿錐形傘板降膜至第一塊塔盤，然后通過塔盤溢流堰和擋板上的溢流堰進入下一級塔盤，脫除出來的小分子氣體或不凝氣通過每級擋板之間的狹縫進入整個擋板在筒形塔身中心組成的氣相通道從而被抽走，而物料不斷溢流進入下一級塔盤，最終沿著筒形塔身降膜進入下封頭。其中平推流工作區(qū)之后的氣相空間，進一步保證了小分子或不凝氣的有效脫除； 下封頭具有一定的弧度的設計，進一步保證平推流的物料無死角無溝流。所述的平推流工作區(qū)中的塔盤和擋板的層數(shù)可根據(jù)需求進行計算來設計。根據(jù)物料的性質和不同高分子的聚合過程，都會有不同的選擇。所述的一種下流式預聚塔，不僅適用于如PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PTT (聚對苯二甲酸丙二醇酯)、PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)的芳香族聚酯的預縮聚過程，也適用于如PBS (聚丁二酸丁二醇酯)、PBST (聚對苯二甲酸/ 丁二酸丁二醇共聚酯)、PBA (聚丁二酸/己二酸共聚酯)的飽和聚酯的制備過程，也適用于PLA(聚乳酸)等需要脫除大量小分子的高分子制備過程。本發(fā)明的下流式預聚塔還含有以下工藝管口 筒形塔身開設有物料進口、物料出口和抽真空口 ；筒形塔身設一對或數(shù)對熱媒進口和出口；筒形塔身根據(jù)需要，開設有溫度、壓力、液位等儀表接口 ；筒形塔身開設有人孔、視鏡和其它必要的附加管口。本發(fā)明的有益效果為(1)本發(fā)明提供的下流式預聚塔內熔體由上至下流動，始終處于平推流，脫揮面積大，無溝流或死角；(2)本發(fā)明提供的下流式預聚塔結構簡單，設備制造容易，占地空間小，制造費用及運行成本低，實現(xiàn)工業(yè)化程度高。與現(xiàn)有帶攪拌的預縮聚釜或其他預縮聚塔相比，既簡化了結構，而且由于是下流式的方式進一步降低了能耗，增大了小分子或不凝氣脫除的界面；(3)本發(fā)明介紹的下流式預聚塔不僅適用于PET、PBT、PTT等芳香族聚酯的預縮聚過程，也適用于PBS、PBST、PBA等飽和聚酯的制備過程，特別是適用于PLA制備過程中小分子的脫除。


圖1是下流式預聚塔的結構示意圖1-上封頭，2-筒形塔身，3-下封頭，4-傳熱夾套，5-錐形傘板，6_塔盤，7_塔盤溢流堰，8-擋板，9-擋板溢流堰，10-擋板狹縫，11-氣相通道a-物料進口，b_物料出口，C-抽真空口，e_熱媒進口，f_熱媒出口
具體實施例方式以下結合附圖，對本發(fā)明做進一步說明。如圖1，是下流式預聚塔的結構示意圖，本發(fā)明提供的下流式預聚塔具體實施工作過程結合附圖和下列實施例來進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于下列具體實施方案。上一階段反應后的物料由物料進口 a進入下流式預縮聚塔中的錐形傘板5，物料沿著錐形傘板5上表面呈降膜流下，流到第一塊塔盤6，然后經(jīng)過一定的持液量，溢流過塔盤溢流堰7，順著溢流堰流下至擋板8，又經(jīng)過一定的持液量，溢流過擋板溢流堰9進入下一塊擋板，在此過程中，每一級塔盤和擋板相當于一個平推流反應器，該過程中的小分子或不凝氣由兩級擋板之間組成的的擋板狹封10脫出進入所有擋板組成的氣相通道11，最終由抽真空口 c經(jīng)真空泵抽走，而物料不斷反應最終進入下封頭3，反應好的產(chǎn)品由物料出口 b 排出。該過程中的熱量通過傳熱夾套4傳梯，其是采用由一對或多對類似于熱媒進口 e和熱媒出口 f 口注入熱媒來實現(xiàn)的。同時在筒形塔身還可以安裝溫度、壓力、液位等儀表接口以及開設人孔、視鏡和其它必要的附加管口。實施例1以PET為例，酯化物密度為1160kg/m3，動力粘度為IOOmPaS,質量流量為 4032. 78kg/h，進入本發(fā)明提供的預聚塔，設定溫度為282°C，壓力為絕壓2kPa，根據(jù)計算和實際情況調節(jié)，將該預聚塔設計高度為7m，塔盤和擋板成對出現(xiàn)，數(shù)目為14塊。物料在該預聚塔中進行預縮聚，反應時間40min，得到的聚合物動力粘度為3500mPaS.動力粘度得到明顯的增大這說明采用本發(fā)明提供的預聚塔后，小分子能有效地脫出，達到預期的目標。實施例2以PBS為例，酯化物密度為1170kg/m3，動力粘度為160mPaS，質量流量為800kg/ h，進入本發(fā)明提供的預聚塔，設定溫度為235°C，壓力為絕壓5kPa，根據(jù)計算和實際情況調節(jié)，將該預聚塔設計高度為6m，塔盤和擋板成對出現(xiàn)，數(shù)目為12塊。物料在該預聚塔中進行預縮聚，反應時間lh，得到的聚合物動力粘度為3200mPaS.動力粘度得到明顯的增大這說明采用本發(fā)明提供的預聚塔后，小分子能有效地脫出，達到預期的目標。
權利要求
1.一種下流式預聚塔，包括筒形塔身、塔身頂部和底部的上封頭和下封頭，其特征在于所述塔身內部含有平推流工作區(qū)，所述平推流工作區(qū)與上封頭之間設有錐形傘板，所述平推流工作區(qū)與下封頭之間是氣相空間；在塔身的中心軸位置含有貫穿于整個平推流工作區(qū)的氣相通道。
2.如權利要求1所述的一種下流式預聚塔，其特征在于所述平推流工作區(qū)由若干塔盤和擋板組成，所述塔盤和擋板在水平方向互相間隔平行排列。
3.如權利要求1所述的一種下流式預聚塔，其特征在于所述每一級塔盤和擋板的邊緣都分別含有豎直方向的塔盤溢流堰和擋板溢流堰；所述每一個塔盤溢流堰延伸至與其相鄰下一級的擋板內部空間。
4.如權利要求1所述的一種下流式預聚塔，其特征在于所述每一級擋板在通向所述氣相通道的邊緣設置擋板狹縫。
5.如權利要求1所述的一種下流式預聚塔，其特征在于所述上封頭和下封頭為弧形。
6.如權利要求1所述的一種下流式預聚塔，其特征在于所述的一種下流式預聚塔， 不僅適用于如PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PTT (聚對苯二甲酸丙二醇酯)、PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)的芳香族聚酯的預縮聚過程，也適用于如PBS (聚丁二酸丁二醇酯)、 PBST (聚對苯二甲酸/ 丁二酸丁二醇共聚酯)、PBA(聚丁二酸/己二酸共聚酯)的飽和聚酯的制備過程，也適用于PLA(聚乳酸)等需要脫除大量小分子的高分子制備過程。
全文摘要
本發(fā)明公開一種下流式預聚塔，包括筒形塔身、塔身頂部和底部的上封頭和下封頭，其特征在于所述塔身內部含有平推流工作區(qū)，所述平推流工作區(qū)與上封頭之間設有錐形傘板，所述平推流工作區(qū)與下封頭之間是氣相空間；在塔身的中心軸位置含有貫穿于整個平推流工作區(qū)的氣相通道。本發(fā)明設計的平推流工作區(qū)是采用若干塔盤和擋板交錯排列組成，使向下流動的物料始終處于平推、溢流的反復狀態(tài)，具有足夠的傳質面積和小分子的脫除空間，保證小分子和不凝氣體的脫除。不僅適用于芳香族聚酯的預縮聚或預聚合過程，也適用于飽和聚酯或不飽和聚酯的制備過程，特別是適用于聚合過程中需要脫除大量小分子的高分子制備過程。
文檔編號B01J19/24GK102451660SQ201110116240
公開日2012年5月16日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權日2011年5月6日
發(fā)明者李建成, 汪少朋, 鄭弢 申請人:上海聚友化工有限公司