專利名稱：一種反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于實(shí)現(xiàn)物料物理化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器，更具體地說(shuō)，涉及一種可以及時(shí)地把反應(yīng)熱導(dǎo)出，或者可以均勻地加熱反應(yīng)物的反應(yīng)器，特別適用于烯烴的聚合過(guò)程。
眾所周知，反應(yīng)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，有的放出大量的反應(yīng)熱，必須及時(shí)將其導(dǎo)出；有的要吸收大量的熱量，使反應(yīng)物達(dá)到進(jìn)行反應(yīng)所必須的溫度。
在大型生產(chǎn)裝置中，由于反應(yīng)器中每單位體積的夾套傳熱面相對(duì)比較小，單靠反應(yīng)器的外部夾套冷卻方式不能及時(shí)將反應(yīng)熱導(dǎo)出。目前，國(guó)內(nèi)烯烴間歇聚合工藝普遍采用配有內(nèi)插指形冷卻管的螺帶攪拌反應(yīng)器，反應(yīng)熱由反應(yīng)器夾套及內(nèi)插指形冷卻管導(dǎo)出，螺帶只起攪拌作用。
在中國(guó)專利CN1065663的專利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中，國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院公開(kāi)了一種聚合反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)布置了帶有傳熱面的若干個(gè)內(nèi)套筒，在內(nèi)套筒內(nèi)通入傳熱介質(zhì)，將反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)熱導(dǎo)出。這種類型的反應(yīng)器存在以下缺點(diǎn)(1)反應(yīng)器內(nèi)由于指形管的安裝限制了螺帶攪拌直徑的擴(kuò)大，在聚合反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)釜內(nèi)固體物濃度較高時(shí)，容易在釜內(nèi)周邊形成攪拌死區(qū)，造成聚合物結(jié)塊或局部暴聚，影響產(chǎn)品質(zhì)量。(2)由于起傳熱作用的內(nèi)插指形管分布在螺帶攪拌的外圍，在氣固相聚合反應(yīng)或固體物濃度較高的液固相聚合反應(yīng)中，反應(yīng)物的流動(dòng)性較差，反應(yīng)器中心部位的反應(yīng)熱不能及時(shí)導(dǎo)出，反應(yīng)很難控制。(3)由于上述兩缺陷的存在，反應(yīng)器尺寸的擴(kuò)大受到了一定的限制。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種攪拌充分，消除了反應(yīng)釜周邊攪拌死區(qū)，并且在液固相反應(yīng)或氣固相反應(yīng)中能及時(shí)地導(dǎo)出反應(yīng)熱或者均勻地加熱反應(yīng)物的反應(yīng)器。
發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，提出了一種新型的反應(yīng)器。其反應(yīng)器的形狀為一個(gè)在兩端部設(shè)有物料入口和出口的圓筒形密封容器，在所述容器的外部設(shè)置有換熱夾套，在所述容器的內(nèi)部，沿容器軸向設(shè)置有能通入換熱介質(zhì)的中空型螺帶攪拌器，其將攪拌功能與換熱功能結(jié)合在一起，該攪拌器由安裝在容器外部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
在上述的中空型螺帶攪拌器中，螺帶的直徑d與容器內(nèi)徑D之比(d/D)為0.2～0.96，并且可以在不同位置上改變螺帶的直徑，螺帶的間距a與螺帶的直徑d之比(a/d)為0.1～5.0，最佳為0.3～3.0；螺帶的寬度b與螺帶的直徑d之比(b/d)為0.05～0.45，最佳為0.1～0.3；螺帶的螺旋傾角α可為0°～90°。
根據(jù)不同反應(yīng)的換熱和混合情況的需要，本發(fā)明的中空螺帶攪拌器可設(shè)計(jì)為單螺帶結(jié)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)為多螺帶結(jié)構(gòu)，并且該螺帶可以是連續(xù)式的，也可以是間斷式的，螺徑可相同，也可不同，攪拌器中各個(gè)螺帶的橫斷面可以是多種形狀的，例如圓形，扁圓形等，螺帶的形狀可以相同，也可以不同，以適應(yīng)不同混合狀況的需要。
另外，在容器的內(nèi)部可將上述的中空螺帶攪拌器，沿容器的軸向分別固定在容器的頂部和底部，稱為非懸臂式螺帶攪拌；也可將中空螺帶攪拌器的一端固定在容器的頂部或底部，而另一端懸空，稱為懸臂式螺帶攪拌。
根據(jù)不同的傳熱需要，通入本發(fā)明中螺帶攪拌器的傳熱介質(zhì)可選自水，鹽水、蒸汽等。
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1聚合反應(yīng)器的示意2非懸臂式雙螺帶攪拌器示意3懸臂式雙螺帶攪拌器示意4懸臂式單螺帶攪拌器示意1中，1為立式圓筒形密封容器，容器在垂直方向的長(zhǎng)度大于容器的內(nèi)徑，其外部設(shè)有換熱套2，冷卻流體進(jìn)口3，出口4，各種物料的進(jìn)口和放空口為5—8，根據(jù)需要也可增加或減少，物料的出口為9。在容器的縱向中心軸方向設(shè)置有能通入換熱介質(zhì)的中空螺帶攪拌器10，將換熱功能和攪拌功能相結(jié)合。攪拌器10由電機(jī)11帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，12為容器的下底軸封。
圖2中，螺帶攪拌器的中軸為13，其為一個(gè)中空?qǐng)A管，將中空?qǐng)A管的兩端17、18，沿容器的縱向中心軸方向分別固定在容器的底部和頂部。在螺帶攪拌器的中軸13上安裝了兩個(gè)中空螺帶，也可根據(jù)攪拌和換熱需要，安裝一個(gè)螺帶或多個(gè)螺帶。螺帶圍繞中心軸13旋轉(zhuǎn)一圈的直徑為螺帶的直徑d，并且可以在不同位置上改變螺帶的直徑。a為螺帶的間距，b為螺帶的寬度，α為螺帶的螺旋傾角。14是擋板，傳熱介質(zhì)從螺帶中軸的底端進(jìn)口15流入螺帶，經(jīng)過(guò)各螺帶之后，從螺帶中軸的頂端出口16流出。
圖3和圖4中；螺帶的中軸13為一個(gè)由兩個(gè)圓管組成的套筒，其一端17固定在容器的頂部或底部，另一端18為封閉懸空的，不與容器相接，該螺帶攪拌器為懸臂式的。在圖3中，中軸13上安裝了兩個(gè)中空螺帶，在圖4中，中軸13上安裝了一個(gè)中空螺帶。14是擋板，傳熱介質(zhì)從螺帶中軸的進(jìn)口15流入中軸的外套管，經(jīng)過(guò)各螺帶之后，流入中軸的內(nèi)套管，經(jīng)出口16流出。
本發(fā)明的反應(yīng)器可以進(jìn)行各種類型的反應(yīng)。例如液相聚合反應(yīng)、氣相聚合反應(yīng)，以及液一汽組合方式的聚合反應(yīng)，特別適用于乙烯、丙烯及其它烯烴的均聚合，無(wú)規(guī)共聚合或嵌段共聚合，可得到不同牌號(hào)的專用樹(shù)脂。
本發(fā)明的反應(yīng)器可以滿釜操作，也可以是保持在一定液面上的操作。
本發(fā)明的反應(yīng)器可以一臺(tái)操作，也可以是多臺(tái)串聯(lián)操作，其反應(yīng)器的工藝參數(shù)可由計(jì)算機(jī)控制。
本發(fā)明的反應(yīng)器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計(jì)了能通入換熱介質(zhì)的中空型螺帶攪拌器，取代了現(xiàn)有技術(shù)中用于換熱的內(nèi)插冷卻管，因此螺帶攪拌的直徑可以充分加大而不受限制，消除了現(xiàn)有技術(shù)中因反應(yīng)器內(nèi)安裝的內(nèi)插構(gòu)件，造成的周邊攪拌死區(qū)。
2、由于本發(fā)明中螺帶拌器不但具有攪拌功能，同時(shí)還具有換熱功能，改善了反應(yīng)器中心部位的換熱狀況，特別是在氣固相聚合反應(yīng)、固體物濃度較高的液固相聚合反應(yīng)或者改變相態(tài)的聚合反應(yīng)中，反應(yīng)器中心部位的熱量可及時(shí)導(dǎo)出，因此使用本反應(yīng)器除可生產(chǎn)高質(zhì)量、多牌號(hào)的聚烯烴均聚產(chǎn)品外，還可生產(chǎn)嵌段共聚合產(chǎn)品和其它高性能的聚烯烴產(chǎn)品，同時(shí)在本發(fā)明的反應(yīng)器中還可以進(jìn)行多段變相態(tài)聚合反應(yīng)，為開(kāi)發(fā)高新技術(shù)的聚合產(chǎn)品，提供了一種新穎而高效的設(shè)備。
3、在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)反應(yīng)器的尺寸擴(kuò)大時(shí)，內(nèi)插冷卻管的換熱面積相對(duì)較少，不能將反應(yīng)器中心部位的反應(yīng)熱及時(shí)導(dǎo)出，因此反應(yīng)器的尺寸擴(kuò)大受到了一定的限制。而本發(fā)明的反應(yīng)器大大地改善了反應(yīng)釜中心的換熱狀況，反應(yīng)器尺寸的擴(kuò)大不受限制，提高了反應(yīng)器單釜的生產(chǎn)能力。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器，外殼為圓筒形密封容器，在容器的上、下兩端部設(shè)有物料的入口和出口，外部設(shè)有換熱夾套，其特征在于在容器的內(nèi)部，沿其中軸方向設(shè)置一個(gè)能通入換熱介質(zhì)的中空型螺帶攪拌器，其中空螺帶的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的0.2～0.96，螺帶間距與螺帶直徑之比為0.1～0.5，螺帶寬度與螺帶直徑之比為0.05～0.45，螺帶螺旋傾角為0°～90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于螺帶的直徑在反應(yīng)器中軸方向的不同位置上是可變的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于中空螺帶可以是連續(xù)的，也可以是間斷的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于中空螺帶為單螺帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于中空螺帶為雙螺帶或多螺帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于中空螺帶攪拌器為懸臂式的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于中空螺帶攪拌器為非懸臂式的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于中空螺帶的橫斷面為圓形、三角形、扁圓形的一種，或它們的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1—7所述的反應(yīng)器，其特征在于在中空螺帶攪拌器上的每個(gè)螺帶橫斷面的形狀可以相同，也可以不相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于螺帶間距與螺帶直徑之比為0.3～3.0。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于螺帶寬度與螺帶直徑之比為0.1～0.3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于實(shí)現(xiàn)物料物理化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有能通入換熱介質(zhì)的中空螺帶攪拌器，將換熱功能和攪拌功能相結(jié)合。該反應(yīng)器可以及時(shí)地把反應(yīng)熱導(dǎo)走或者可以均勻地加熱反應(yīng)物，特別適用于烯烴的聚合過(guò)程。
文檔編號(hào)B01J19/18GK1120466SQ9510366
公開(kāi)日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1995年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月7日
發(fā)明者金茂筑, 謝鍾英 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部北京化工研究院