CN1120466A - 一种反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于实现物料物理化学反应的反应器，在反应器内部设置有能通入换热介质的中空螺带搅拌器，将换热功能和搅拌功能相结合。该反应器可以及时地把反应热导走或者可以均匀地加热反应物，特别适用于烯烃的聚合过程。

Description

一种反应器

本发明涉及一种用于实现物料物理化学反应的反应器，更具体地说，涉及一种可以及时地把反应热导出，或者可以均匀地加热反应物的反应器，特别适用于烯烃的聚合过程。

众所周知，反应物进行化学反应过程中，有的放出大量的反应热，必须及时将其导出；有的要吸收大量的热量，使反应物达到进行反应所必须的温度。

在大型生产装置中，由于反应器中每单位体积的夹套传热面相对比较小，单靠反应器的外部夹套冷却方式不能及时将反应热导出。目前，国内烯烃间歇聚合工艺普遍采用配有内插指形冷却管的螺带搅拌反应器，反应热由反应器夹套及内插指形冷却管导出，螺带只起搅拌作用。

在中国专利CN1065663的专利公开说明书中，国家医药管理局上海医药设计院公开了一种聚合反应器，在反应器内布置了带有传热面的若干个内套筒，在内套筒内通入传热介质，将反应器内的反应热导出。这种类型的反应器存在以下缺点：(1)反应器内由于指形管的安装限制了螺带搅拌直径的扩大，在聚合反应过程中，当釜内固体物浓度较高时，容易在釜内周边形成搅拌死区，造成聚合物结块或局部暴聚，影响产品质量。(2)由于起传热作用的内插指形管分布在螺带搅拌的外围，在气固相聚合反应或固体物浓度较高的液固相聚合反应中，反应物的流动性较差，反应器中心部位的反应热不能及时导出，反应很难控制。(3)由于上述两缺陷的存在，反应器尺寸的扩大受到了一定的限制。

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种搅拌充分，消除了反应釜周边搅拌死区，并且在液固相反应或气固相反应中能及时地导出反应热或者均匀地加热反应物的反应器。

发明人经过长期研究，提出了一种新型的反应器。其反应器的形状为一个在两端部设有物料入口和出口的圆筒形密封容器，在所述容器的外部设置有换热夹套，在所述容器的内部，沿容器轴向设置有能通入换热介质的中空型螺带搅拌器，其将搅拌功能与换热功能结合在一起，该搅拌器由安装在容器外部的电机驱动旋转。

在上述的中空型螺带搅拌器中，螺带的直径d与容器内径D之比(d/D)为0.2～0.96，并且可以在不同位置上改变螺带的直径，螺带的间距a与螺带的直径d之比(a/d)为0.1～5.0，最佳为0.3～3.0；螺带的宽度b与螺带的直径d之比(b/d)为0.05～0.45，最佳为0.1～0.3；螺带的螺旋倾角α可为0°～90°。

根据不同反应的换热和混合情况的需要，本发明的中空螺带搅拌器可设计为单螺带结构，也可设计为多螺带结构，并且该螺带可以是连续式的，也可以是间断式的，螺径可相同，也可不同，搅拌器中各个螺带的横断面可以是多种形状的，例如圆形，扁圆形等，螺带的形状可以相同，也可以不同，以适应不同混合状况的需要。

另外，在容器的内部可将上述的中空螺带搅拌器，沿容器的轴向分别固定在容器的顶部和底部，称为非悬臂式螺带搅拌；也可将中空螺带搅拌器的一端固定在容器的顶部或底部，而另一端悬空，称为悬臂式螺带搅拌。

根据不同的传热需要，通入本发明中螺带搅拌器的传热介质可选自水，盐水、蒸汽等。

下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

图1聚合反应器的示意图

图2非悬臂式双螺带搅拌器示意图

图3悬臂式双螺带搅拌器示意图

图4悬臂式单螺带搅拌器示意图

图1中，1为立式圆筒形密封容器，容器在垂直方向的长度大于容器的内径，其外部设有换热套2，冷却流体进口3，出口4，各种物料的进口和放空口为5—8，根据需要也可增加或减少，物料的出口为9。在容器的纵向中心轴方向设置有能通入换热介质的中空螺带搅拌器10，将换热功能和搅拌功能相结合。搅拌器10由电机11带动旋转，12为容器的下底轴封。

图2中，螺带搅拌器的中轴为13，其为一个中空圆管，将中空圆管的两端17、18，沿容器的纵向中心轴方向分别固定在容器的底部和顶部。在螺带搅拌器的中轴13上安装了两个中空螺带，也可根据搅拌和换热需要，安装一个螺带或多个螺带。螺带围绕中心轴13旋转一圈的直径为螺带的直径d，并且可以在不同位置上改变螺带的直径。a为螺带的间距，b为螺带的宽度，α为螺带的螺旋倾角。14是挡板，传热介质从螺带中轴的底端进口15流入螺带，经过各螺带之后，从螺带中轴的顶端出口16流出。

图3和图4中；螺带的中轴13为一个由两个圆管组成的套筒，其一端17固定在容器的顶部或底部，另一端18为封闭悬空的，不与容器相接，该螺带搅拌器为悬臂式的。在图3中，中轴13上安装了两个中空螺带，在图4中，中轴13上安装了一个中空螺带。14是挡板，传热介质从螺带中轴的进口15流入中轴的外套管，经过各螺带之后，流入中轴的内套管，经出口16流出。

本发明的反应器可以进行各种类型的反应。例如液相聚合反应、气相聚合反应，以及液一汽组合方式的聚合反应，特别适用于乙烯、丙烯及其它烯烃的均聚合，无规共聚合或嵌段共聚合，可得到不同牌号的专用树脂。

本发明的反应器可以满釜操作，也可以是保持在一定液面上的操作。

本发明的反应器可以一台操作，也可以是多台串联操作，其反应器的工艺参数可由计算机控制。

本发明的反应器与现有技术相比，具有以下优点：

1、由于反应器内设计了能通入换热介质的中空型螺带搅拌器，取代了现有技术中用于换热的内插冷却管，因此螺带搅拌的直径可以充分加大而不受限制，消除了现有技术中因反应器内安装的内插构件，造成的周边搅拌死区。

2、由于本发明中螺带拌器不但具有搅拌功能，同时还具有换热功能，改善了反应器中心部位的换热状况，特别是在气固相聚合反应、固体物浓度较高的液固相聚合反应或者改变相态的聚合反应中，反应器中心部位的热量可及时导出，因此使用本反应器除可生产高质量、多牌号的聚烯烃均聚产品外，还可生产嵌段共聚合产品和其它高性能的聚烯烃产品，同时在本发明的反应器中还可以进行多段变相态聚合反应，为开发高新技术的聚合产品，提供了一种新颖而高效的设备。

3、在现有技术中，当反应器的尺寸扩大时，内插冷却管的换热面积相对较少，不能将反应器中心部位的反应热及时导出，因此反应器的尺寸扩大受到了一定的限制。而本发明的反应器大大地改善了反应釜中心的换热状况，反应器尺寸的扩大不受限制，提高了反应器单釜的生产能力。

Claims (11)

1、一种反应器，外壳为圆筒形密封容器，在容器的上、下两端部设有物料的入口和出口，外部设有换热夹套，其特征在于：在容器的内部，沿其中轴方向设置一个能通入换热介质的中空型螺带搅拌器，其中空螺带的直径为反应器内径的0.2～0.96，螺带间距与螺带直径之比为0.1～0.5，螺带宽度与螺带直径之比为0.05～0.45，螺带螺旋倾角为0°～90°。

2、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于螺带的直径在反应器中轴方向的不同位置上是可变的。

3、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于中空螺带可以是连续的，也可以是间断的。

4、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于中空螺带为单螺带。

5、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于中空螺带为双螺带或多螺带。

6、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于中空螺带搅拌器为悬臂式的。

7、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于中空螺带搅拌器为非悬臂式的。

8、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于中空螺带的横断面为圆形、三角形、扁圆形的一种，或它们的组合。

9、根据权利要求1—7所述的反应器，其特征在于在中空螺带搅拌器上的每个螺带横断面的形状可以相同，也可以不相同。

10、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于螺带间距与螺带直径之比为0.3～3.0。

11、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于螺带宽度与螺带直径之比为0.1～0.3。

Images