專利名稱：反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)器，尤其是生產(chǎn)聚合物的反應(yīng)器。更具體地，本發(fā)明涉及通過(guò)溶液聚合或本體聚合來(lái)生產(chǎn)苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物的反應(yīng)器。
溶液聚合法和本體聚合法尤其得到了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈児?jié)約資源和能源，并且由于是封閉體系，容易解決污染問題。
然而，在溶液聚合法和本體聚合法中，聚合物在溶劑中溶解得到均相體系，因此隨著聚合的進(jìn)行，聚合混合物的粘度增加。另一個(gè)問題是隨著聚合物生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，散熱面積隨著反應(yīng)器體積的增加反而減少。
然而，一般難于從高粘度的聚合混合物中散去聚合反應(yīng)熱。此外，反應(yīng)器中往往會(huì)產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間不流動(dòng)的區(qū)域，換句話說(shuō)即所謂的非常靜止區(qū)。當(dāng)產(chǎn)生非常靜止區(qū)時(shí)，在該區(qū)域中形成的聚合物易于變質(zhì)或凝膠化，并可能粘附在反應(yīng)器內(nèi)。這樣的聚合物混入正常聚合物中，會(huì)顯著降低所得聚合物的質(zhì)量。
為了解決這個(gè)問題，人們已提出了各種避免產(chǎn)生非常靜止區(qū)的方法。其中一個(gè)方法是在不增加最終聚合程度，即當(dāng)聚合混合物粘度仍然低的時(shí)候就結(jié)束聚合。根據(jù)該方法，聚合過(guò)程中的聚合混合物粘度低，因此幾乎不產(chǎn)生非常靜止區(qū)。然而，該方法帶來(lái)的一個(gè)新問題是反應(yīng)器的開工率降低。
另一個(gè)方法是向聚合混合物施加剪切應(yīng)力，使得傳熱面附近的剪切速率增加，增強(qiáng)散熱能力，并防止產(chǎn)生非常靜止區(qū)。然而，該方法伴隨的問題是，當(dāng)使用螺旋式攪拌元件時(shí)，反應(yīng)器中產(chǎn)生了有力的混合，反應(yīng)器中聚合混合物的停留時(shí)間隨攪拌力的分布變寬。
為了解決上述問題，人們提出反應(yīng)器應(yīng)為處理高粘度流體的聚合反應(yīng)器，其具有窄的停留時(shí)間分布，即具有高的脈沖流動(dòng)特性，并允許散去反應(yīng)熱。
這些反應(yīng)器例如包括美國(guó)專利US 2727884中公開的反應(yīng)器和JP-A-04335001中公開的反應(yīng)器。前者裝有多級(jí)結(jié)合在一起的多個(gè)熱交換器管和攪拌元件。后者具有間隔安裝的多級(jí)攪拌元件，在攪拌元件之間有傳熱介質(zhì)通道，并且在主動(dòng)軸周圍還裝有筒狀傳熱元件。
美國(guó)專利US 2727884中公開的反應(yīng)器在攪拌不充分時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生沿聚合物流動(dòng)方向的柵式溝流和非常靜止區(qū)。由于在攪拌元件和其相應(yīng)的熱交換器管之間存在大的間隙，該反應(yīng)器的另一個(gè)問題是各個(gè)熱交換器管表面上和沿著各個(gè)熱交換器管表面的表面更新速率低，造成所得聚合物粘附、阻塞和傳熱系數(shù)降低等等。
當(dāng)為了增加各個(gè)熱交換器管表面的表面更新速率而試圖施加剪切應(yīng)力從而進(jìn)行攪拌時(shí)，攪拌元件沿從攪拌元件產(chǎn)生的所謂卡曼渦旋(Karman”s vortices)上升的方向發(fā)生振動(dòng)，并通過(guò)共振與熱交換器管接觸，導(dǎo)致應(yīng)力斷裂。尤其是當(dāng)熱交換器管和攪拌元件之間的距離小時(shí)，攪拌元件發(fā)生劇烈的這樣的振動(dòng)。
由于攪拌元件的這樣的振動(dòng)也發(fā)生在聚合開始階段、在聚合開始和終止時(shí)，以及在某些情況下，在用溶劑清洗反應(yīng)器期間等的情況下，因此，在聚合開始階段、在聚合開始和終止時(shí)，以及在某些情況下，在用溶劑清洗反應(yīng)器期間等情況下，在此反應(yīng)器中不能得到足夠的剪切應(yīng)力。其結(jié)果是，在聚合開始階段或在聚合開始和終止時(shí)，聚合反應(yīng)的可控性降低，而在用溶劑等清洗時(shí)，清洗時(shí)間變長(zhǎng)。
另一方面，JP-A-04335001中公開的反應(yīng)器具有傳熱介質(zhì)通道，該通道安排在多級(jí)攪拌元件之間。因此，聚合物溝流通過(guò)安置在主動(dòng)軸周圍的筒狀傳熱元件產(chǎn)生，或者，當(dāng)聚合物流經(jīng)傳熱元件的流動(dòng)速率低時(shí)，傳熱元件上的表面更新速率低。因此，該方法有諸如聚合物粘附、傳熱元件阻塞或傳熱系數(shù)降低的問題。
為了解決傳統(tǒng)技術(shù)的上述問題，本發(fā)明人在JP-A-11106406中提出了一種反應(yīng)器，其中各個(gè)攪拌元件具有40Hz或更高的固有頻率。
然而，已發(fā)現(xiàn)在該提議中，仍然可以使用各個(gè)固有頻率低于40Hz的攪拌元件，而不會(huì)使取決于攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度或聚合物溶液粘度的振動(dòng)產(chǎn)生，并且，相反在該反應(yīng)器中，當(dāng)聚合混合物粘度低、當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度高或當(dāng)熱交換器管之間的距離短時(shí)，甚至具有40Hz或更高固有頻率的各個(gè)攪拌元件也可能產(chǎn)生振動(dòng)。由于各個(gè)攪拌元件的固有頻率限制為40Hz或更高，這就將各種具有相對(duì)于其寬度來(lái)說(shuō)不必要的大厚度的攪拌元件或各種大直徑的攪拌元件用在了各種固有頻率低于40Hz的攪拌元件不產(chǎn)生振動(dòng)的操作條件下。因此，已發(fā)現(xiàn)上述反應(yīng)器存在的另一個(gè)問題是反應(yīng)器的有效體積降低。
已知隨著物體通過(guò)流體的移動(dòng)速度增加，產(chǎn)生卡曼渦旋，并且當(dāng)沿造成上升的方向上的受迫振蕩頻率與物體的固有頻率相同時(shí)，物體產(chǎn)生共振，導(dǎo)致上升方向的振幅顯著增加。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度增加以及沿上升方向的振動(dòng)頻率與攪拌元件的固有頻率相同時(shí)，攪拌元件也產(chǎn)生共振和類似的現(xiàn)象。然而，各個(gè)攪拌元件在其靠近主動(dòng)軸的基部處旋轉(zhuǎn)速度低，而在其端處旋轉(zhuǎn)速度高。因此，難以決定攪拌元件旋轉(zhuǎn)速度為多少將不產(chǎn)生振動(dòng)，并且是安全的。由于振動(dòng)頻率也隨熱交換器管之間的距離和其鄰近的攪拌元件以及各種聚合物溶液粘度的變化而變化，因此還沒有人提出基于反映這些條件的公式而設(shè)計(jì)的安全反應(yīng)器。
本發(fā)明公開本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種充分和必要地滿足這樣的操作條件的反應(yīng)器，該條件為在反應(yīng)器中不產(chǎn)生非常靜止區(qū)，攪拌元件不發(fā)生振動(dòng)，并且在聚合開始階段、在聚合開始和終止時(shí)、以及在某些情況下，和在用溶劑清洗反應(yīng)器期間等情況下，能施加足夠的剪切應(yīng)力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有高度適應(yīng)性的反應(yīng)器，其在將來(lái)把該反應(yīng)器用于不同目的時(shí)足可決定操作范圍，或者相反允許修改內(nèi)部攪拌元件的設(shè)計(jì)，從而滿足要求的操作條件。
為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在各個(gè)攪拌元件的固有頻率和攪拌元件開始振動(dòng)的值之間存在聯(lián)系，所述的值由反應(yīng)器內(nèi)溶液的粘度、攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度和攪拌元件的結(jié)構(gòu)推出，從而完成了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器包括沿液體流動(dòng)方向延伸并具有液體入口和液體出口的筒狀容器，與筒狀容器同軸的主動(dòng)軸和沿垂直于主動(dòng)軸方向延伸的一個(gè)或多個(gè)板狀或圓棒狀的攪拌元件，所述主動(dòng)軸和攪拌元件安裝在筒狀容器內(nèi)，由板或棒或者是板和棒結(jié)合構(gòu)成的擋板和/或盤旋狀、管狀、板狀或螺旋狀的熱交換器，所述擋板和/或熱交換器安裝在反應(yīng)器內(nèi)壁側(cè)。該反應(yīng)器的特征在于各個(gè)攪拌元件的固有頻率大于攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)，該值由下式?jīng)Q定(K)=(4.317(D/H)2+0.867)(n/60)R/D1-exp(-0.1404μ‾-0.8633)]]>其中n攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度(rpm)，R從主動(dòng)軸中央到攪拌元件各端頭的攪拌元件長(zhǎng)度(m)，D沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(m)，H沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的板或棒或者是板和棒結(jié)合的寬度的中央之間或盤旋狀、管狀、板狀或螺旋狀熱交換器的寬度的中央之間在平行于主動(dòng)軸和攪拌元件的平面上的投影距離(m)，μ反應(yīng)器內(nèi)液體的粘度(泊)。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器可優(yōu)選用于聚合反應(yīng)如溶液聚合或本體聚合，尤其是生產(chǎn)苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物。
在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中，沿液體流動(dòng)方向測(cè)量的筒狀容器的長(zhǎng)度(1)與其直徑(d)的比值范圍優(yōu)選為1.1-15。
在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中，各個(gè)攪拌元件可以是平葉片槳或傾斜葉片槳，長(zhǎng)方形、菱形、長(zhǎng)條形或橢圓形板，切除了頂部和底部的圓棒或橫截面為三角形的棒，其可選為圓錐狀、或可選為向液體流動(dòng)方向扭轉(zhuǎn)或傾斜。在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中，公式中D/H的范圍優(yōu)選為0.1-0.6。
圖5是從垂直于主動(dòng)軸的平面看去，在實(shí)施例5和實(shí)施例6中使用的各個(gè)攪拌元件示意圖；圖6是在實(shí)施例5和實(shí)施例6中使用的各攪拌元件從其一頂端看去的示意圖；圖7是實(shí)施例1中各個(gè)攪拌元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度，與沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(D)的關(guān)系曲線圖；圖8是實(shí)施例2中各個(gè)攪拌元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度，與沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(D)的關(guān)系曲線圖；圖9是實(shí)施例3中各個(gè)攪拌元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度，與沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(D)的關(guān)系曲線圖；

圖10是實(shí)施例4中各個(gè)攪拌元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度，與沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(D)的關(guān)系曲線圖；圖11是實(shí)施例5中各個(gè)攪拌元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度，與沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(D)的關(guān)系曲線圖；和圖12是實(shí)施例6中各個(gè)攪拌元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度，與沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(D)的關(guān)系曲線圖。
攪拌元件安裝在由板或棒或者是板和棒結(jié)合構(gòu)成的擋板或者熱交換器如盤旋狀、管狀、板狀或螺旋狀熱交換器的附近。它們的D/H比值范圍優(yōu)選為0.1-0.6，更優(yōu)選為0.2-0.5。
本發(fā)明中，各個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直于主動(dòng)軸的攪拌元件可以是例如平葉片槳或傾斜葉片槳，長(zhǎng)方形、菱形、長(zhǎng)條形或橢圓形板，切除了頂部和底部的圓棒或橫截面為三角形的棒，其可選為圓錐狀、或可選為向液體流動(dòng)方向扭轉(zhuǎn)或傾斜。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的聚合反應(yīng)器中溶液聚合或本體聚合可使用的單體例如有乙烯和丙烯；和烯基芳族化合物如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、具有烷基取代苯環(huán)的苯乙烯如o-、m-和p-甲基苯乙烯和o-、m-和p-乙基苯乙烯，以及具有鹵代苯環(huán)的苯乙烯如o-、m-和p-氯苯乙烯和o-、m-和p-溴代苯乙烯。這些單體可單獨(dú)使用，也可結(jié)合使用。可向這些單體中添加一種或多種可共聚的單體如丙烯腈和甲基丙烯酯。另外，橡膠狀聚合物例如聚丁二烯、丁二烯與苯乙烯的共聚物、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯、天然橡膠、氯丁橡膠、乙烯-丙烯共聚物和乙烯-丙烯-二烯單體共聚物也能以溶解于上述單體中的溶液的形式使用。另外，根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器也能用于加成反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的聚合物生產(chǎn)，這些聚合物如錦綸和聚酯。
下面將參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
如圖1所示，在測(cè)量各個(gè)攪拌元件固有頻率的裝置中，攪拌元件1的長(zhǎng)度等于從實(shí)際主動(dòng)軸到固定于其上的攪拌元件各端的長(zhǎng)度，加速度傳感器2安裝在攪拌元件1的端頭。對(duì)攪拌元件手動(dòng)施加初始位移，用放大器3測(cè)量攪拌元件的固有頻率。
參照?qǐng)D2和圖3來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的反應(yīng)器。圖3是沿圖2中箭頭A-A方向的水平橫截面視圖。提供了沿聚合混合物流動(dòng)方向延伸的筒狀反應(yīng)器4，在其外壁上具有套殼5，在反應(yīng)器4中插入主動(dòng)軸6，使主動(dòng)軸6與反應(yīng)器4同軸。將攪拌元件1以預(yù)定的間隔多級(jí)安裝在主動(dòng)軸6上，使攪拌元件1沿垂直于主動(dòng)軸6的方向延伸。
在反應(yīng)器4中沿聚合混合物方向的相鄰攪拌元件1之間，如圖2所示，以預(yù)定的間隔多級(jí)安裝了與攪拌元件1平行安置并與圖3中的熱交換器7類似的盤旋狀、管狀、板狀或螺旋狀熱交換器。這些熱交換器7與套殼5相連，使得傳熱介質(zhì)8(例如水或普通的傳熱介質(zhì))流經(jīng)熱交換器7。
熱交換器7具有隔離作用，還能散去聚合熱?？捎冒寤虬?、或者板和棒的結(jié)合形成的具有隔離作用的擋板來(lái)代替熱交換器7。
每級(jí)可以安裝一個(gè)或多個(gè)在主動(dòng)軸6上以預(yù)定的間隔多級(jí)安裝的攪拌元件1。各個(gè)攪拌元件1的形狀可以是平葉片槳或傾斜葉片槳，長(zhǎng)方形、菱形、長(zhǎng)條形或橢圓形等形狀的板，切除了頂部和底部的圓棒或橫截面為三角形的棒，其可選為圓錐狀、或者可選為向聚合混合物流動(dòng)方向扭轉(zhuǎn)或傾斜。
圖5中例示的攪拌元件為錐狀的圓棒，沿液體流動(dòng)的方向看去，該圓棒的頂部和底部被切除了。圖6說(shuō)明了從一個(gè)攪拌元件的端頭的方向看去，所見到的攪拌元件1的形狀。
對(duì)于攪拌元件1和上述熱交換器7之間的距離來(lái)說(shuō)，理想地設(shè)定D/H為0.1-0.6，尤其是0.2-0.5。D/H的比值小于下限，導(dǎo)致表面更新速率低，從而造成所得聚合物粘附，阻塞、降低傳熱性能等。
如圖4所示，測(cè)量攪拌元件的頻率的裝置構(gòu)成為，提供部分反應(yīng)器4，在其中安裝主動(dòng)軸6，并安裝1-3級(jí)攪拌元件1，使攪拌元件沿垂直于主動(dòng)軸6的方向延伸。另外，在攪拌元件1之間安裝熱交換器7，其沿液體流動(dòng)方向相鄰，因此熱交換器7與攪拌元件1平行延伸。在預(yù)定的粘度下，攪拌元件以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)反應(yīng)器4側(cè)壁上的監(jiān)視窗口9用高速相機(jī)10對(duì)一個(gè)攪拌元件的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行拍照。
以下將基于下面的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。
通過(guò)將聚苯乙烯顆粒溶解于生產(chǎn)聚苯乙烯通常使用的乙苯中，將聚合物溶液的粘度調(diào)整到0.02泊。改變攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度，計(jì)算使各種攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)等于各種攪拌元件的固有頻率時(shí)它們的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果，如表1所示，旋轉(zhuǎn)速度分別為31.2rpm、40.6rpm和49.5rpm。
用圖4所示的裝置來(lái)實(shí)際觀察各種攪拌元件，以確定它們開始振動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果見表1，旋轉(zhuǎn)速度分別為32rpm、42rpm和53rpm。
圖7為攪拌元件的直徑和攪拌元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系曲線。虛線表示根據(jù)本發(fā)明計(jì)算的圓棒直徑(D)和振動(dòng)開始時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系，而實(shí)線表示圓棒直徑(D)和觀察到振動(dòng)開始時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系。這些線表明當(dāng)攪拌元件的固有頻率(Hz)大于攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)安全操作。實(shí)施例2使用三種圓棒形狀的攪拌元件。調(diào)整聚合物溶液的粘度為3.3泊。在與實(shí)施例1類似的條件下，改變各種攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度，計(jì)算使各種攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)等于各種攪拌元件的固有頻率時(shí)它們的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果見表1。
用圖4所示的裝置來(lái)實(shí)際觀察各種攪拌元件，以確定它們開始振動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果見表1。
圖8為圓棒的直徑(D)和圓棒開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系曲線。這些線表明當(dāng)攪拌元件的固有頻率(Hz)大于攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)安全操作。
用圖4所示的裝置來(lái)實(shí)際觀察各種攪拌元件，以確定它們開始振動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果見表1。
圖9為圓棒的直徑(D)和圓棒開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系曲線。這些線表明當(dāng)攪拌元件的固有頻率(Hz)大于攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)安全操作。實(shí)施例4使用圓棒形狀的攪拌元件。將聚合物溶液的粘度調(diào)整為3.3泊。在與實(shí)施例3類似的條件下，改變各種攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度，計(jì)算它們的旋轉(zhuǎn)速度，使各種攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)等于各種攪拌元件的固有頻率。結(jié)果見表1。
用圖4所示的裝置來(lái)實(shí)際觀察各種攪拌元件，以確定它們開始振動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果見表1。
圖10為圓棒的直徑(D)和圓棒開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系曲線。這些線表明當(dāng)攪拌元件的固有頻率(Hz)大于攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)安全操作。
用圖4所示的裝置來(lái)實(shí)際觀察各種攪拌元件，以確定它們開始振動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果見表1。圖11為沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度與旋轉(zhuǎn)元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度之間關(guān)系曲線圖。這些線表明當(dāng)攪拌元件的固有頻率(Hz)大于攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)安全操作。
用圖4所示的裝置來(lái)實(shí)際觀察各種攪拌元件，以確定它們開始振動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果見表1。圖12為沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度與旋轉(zhuǎn)元件開始振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度之間關(guān)系曲線圖。
這些線表明當(dāng)攪拌元件的固有頻率(Hz)大于攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)安全操作。
表1

根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器，可通過(guò)攪拌施加剪切應(yīng)力來(lái)消除非常靜止區(qū)。另外，可縮短各個(gè)攪拌元件和其相關(guān)的擋板或熱交換器之間的距離來(lái)防止聚合物粘附或傳熱系數(shù)降低。在傳統(tǒng)的反應(yīng)器中，任何增加旋轉(zhuǎn)速度的努力均會(huì)帶來(lái)潛在的問題如攪拌元件的應(yīng)力斷裂或由攪拌元件振動(dòng)引起的攪拌元件與熱交換器管的接觸。然而，在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中，攪拌元件不產(chǎn)生振動(dòng)，因此可實(shí)現(xiàn)安全操作。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器，包括沿液體流動(dòng)方向延伸并具有液體入口和液體出口的筒狀容器，與筒狀容器同軸的主動(dòng)軸和與沿垂直于所述主動(dòng)軸方向延伸的一個(gè)或多個(gè)板狀或圓棒狀攪拌元件，所述主動(dòng)軸和攪拌元件安裝在所述筒狀容器內(nèi)，由板或圓棒或者是板和圓棒結(jié)合構(gòu)成的擋板和/或盤旋狀、管狀、板狀或螺旋狀熱交換器，所述擋板和/或熱交換器安裝在所述反應(yīng)器內(nèi)壁側(cè)，特征在于各個(gè)所述攪拌元件的固有頻率大于所述攪拌元件開始振動(dòng)的值(K)，所述值由下式?jīng)Q定(K)=(4.317(D/H)2+0.867)(n/60)R/D1-exp(0.1404μ‾-0.8633)]]>其中n所述攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度(rpm)，R從所述主動(dòng)軸中央到所述攪拌元件各端頭的所述攪拌元件的長(zhǎng)度(m)，D在所述主動(dòng)軸方向測(cè)量的所述攪拌元件在平行于主動(dòng)軸的平面上的投影寬度(m)，H沿主動(dòng)軸方向測(cè)量的所述板或圓棒或者是板和圓棒結(jié)合的寬度的中央之間或所述盤旋狀、管狀、板狀或螺旋狀熱交換器的寬度的中央之間在平行于主動(dòng)軸和攪拌元件的平面上的投影距離(m)，和μ所述反應(yīng)器內(nèi)所述液體的粘度(泊)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其為聚合反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其為生產(chǎn)苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物的聚合反應(yīng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其中沿所述液體的所述流動(dòng)方向測(cè)量的該反應(yīng)器的長(zhǎng)度(1)與其直徑(d)的比值范圍為1.1-15。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其中各個(gè)所述的攪拌元件為平葉片槳或傾斜葉片槳，長(zhǎng)方形、菱形、長(zhǎng)條形或橢圓形板，切除了頂部和底部的圓棒或橫截面為三角形的棒，其可以是扭轉(zhuǎn)、傾斜或圓錐狀的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其中所述公式中D/H的范圍為0.1-0.6。
全文摘要
一種具有液體入口和液體出口的沿流動(dòng)方向延伸的筒狀容器形狀的反應(yīng)器(4)，在其內(nèi)部包括一個(gè)與反應(yīng)器同軸的主動(dòng)軸(6)，沿垂直于主動(dòng)軸的方向延伸的一級(jí)或多級(jí)板狀或圓棒狀攪拌元件(1)，安裝在反應(yīng)器內(nèi)壁側(cè)的由板或圓棒或者是板和圓棒的結(jié)合構(gòu)成的擋板和/或盤旋狀、管狀、板狀或螺旋狀熱交換器(7)，其中攪拌元件的固有頻率大于攪拌元件開始振動(dòng)時(shí)的數(shù)值，該值由反應(yīng)器中溶液的粘度、攪拌元件的旋轉(zhuǎn)速度和結(jié)構(gòu)計(jì)算得出。
文檔編號(hào)B01J19/18GK1455698SQ02800169
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2002年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月29日
發(fā)明者川野浩司, 松葉健一郎, 家合克典 申請(qǐng)人:東洋工程株式會(huì)社