專利名稱：一種新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工行業(yè)使用的聚合反應(yīng)器，特別涉及一種適用于各種高分子聚合物的聚合反應(yīng)，尤其是溶液聚合反應(yīng)和本體聚合反應(yīng)的聚合反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
聚合反應(yīng)器按聚合方法可分為懸浮聚合(含淤漿聚合)反應(yīng)器、乳液聚合反應(yīng)器、 溶液聚合反應(yīng)器和本體聚合(含縮聚)反應(yīng)器。而按聚合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式，則又分為攪 拌釜式反應(yīng)器、管式或塔式反應(yīng)器以及流化床反應(yīng)器。聚合反應(yīng)器的不同結(jié)構(gòu)型式和不同 的聚合反應(yīng)方法決定著聚合反應(yīng)器的整組特性，最終決定著化工行業(yè)中的聚合生產(chǎn)。當(dāng)前，懸浮聚合反應(yīng)器、乳液聚合反應(yīng)器、溶液聚合反應(yīng)器和本體聚合反應(yīng)器大都 采用攪拌釜式反應(yīng)器，如中國專利公告號為CN100341905C的《一種生產(chǎn)懸浮法聚氯乙烯的 聚合反應(yīng)器》和中國專利公告號為CN2865843Y的《一種新型的聚合反應(yīng)器》均披露了這樣 的結(jié)構(gòu)。攪拌釜式反應(yīng)器一般配有強勁的攪拌器，以保證對各種粘度的物料都能提供充分、 均勻的混合，也正因為此，它能處理一定粘度的物料。但這種聚合反應(yīng)器存著在以下的不 足功率消耗較大；中心部位物料與邊緣部位物料流速不一，物料各質(zhì)點反應(yīng)時間不一；聚 合反應(yīng)過程中撤熱不均，中心與邊緣差異較大；聚合反應(yīng)加熱與冷卻不暢，同時還存在一定 的返混缺陷。另，如中國專利公開號為CN1787876的《管式聚合反應(yīng)器和使用它的聚合方法》中 公開了管式反應(yīng)器的其中一種結(jié)構(gòu)；中國專利公告號為CN2607192的《流化床聚合反應(yīng)器》 則描述了流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。這些聚合反應(yīng)器雖然在一定程度上能滿足聚合反應(yīng)的要 求。但仍存在著各種各樣的問題，如，靜態(tài)混合效果與撤熱、加熱效果未能充分結(jié)合、物料不 均、聚合物粘壁堵塞等等，同時，目前的聚合反應(yīng)器均無法實現(xiàn)溫度區(qū)域的分割。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種能耗小、換熱充 分、均勻，并能避免物料在流動方向上返混且能實現(xiàn)溫度區(qū)域分割的新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)
ο本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器包括一 端設(shè)有換熱介質(zhì)出口、另一端設(shè)有換熱介質(zhì)入口的筒體，其特征在于所述的筒體內(nèi)安裝有 第一管板、第二管板以及位于第一管板和第二管板之間的芯體，該芯體的兩端分別支承于 前述的第一管板和第二管板上，且該芯體的兩端分別設(shè)計成管口結(jié)構(gòu)，在所述管口的側(cè)壁 上開有通孔，該芯體外則套有多個內(nèi)外套置的用中空管子繞制而成的螺旋管，內(nèi)外相鄰的 螺旋管的中空管子旋轉(zhuǎn)方向相反，各螺旋管的中空管子的一端穿越第一管板后與所述的換 熱介質(zhì)出口相連通，各螺旋管的中空管子的另一端穿越所述第二管板后與所述的換熱介質(zhì) 入口相連通；同時，第一接管內(nèi)端穿過上述筒體的壁后與所述芯體的一端管口相連通，該第一接管的外端成為物料入口端；第二接管的內(nèi)端也穿過所述筒體的壁后與所述芯體的另一 端管口相連通，該第二接管的外端成為物料出口端。在上述方案中，所述的螺旋管按技術(shù)要求可以設(shè)計成2 10個，這樣的結(jié)構(gòu)不但 能滿足不同聚合反應(yīng)的要求，而且整體結(jié)構(gòu)相對較簡單，裝配方便，成本也低。所述的通孔可以設(shè)計成各種形式的結(jié)構(gòu)，可以是軸向長孔，也可以設(shè)計成沿周向 分布的長圓孔，以滿足聚合物料的順利通過。所述各螺旋管可以以單個中空管子繞制而成。但為了滿足在相同時間段內(nèi)有更多 的換熱介質(zhì)通過，各螺旋管中的中空管子可以設(shè)計有多個，依次同向排列繞制成所述的螺 旋管，以滿足聚合反應(yīng)的換熱需要。所述各螺旋管中的各中空管子兩端部分別設(shè)計成平直段，且各螺旋管的中空管子 的平直段沿周向均勻排列，以方便制作和裝配。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)由于本發(fā)明生產(chǎn)過程 中不采用任何轉(zhuǎn) 動件，即無機械傳動，因而能源消耗低、日后無需機械維護和更換零部件。(2)由于本發(fā)明的 換熱介質(zhì)(加熱或撤熱介質(zhì))在各螺旋管的中空管子中逆向(與聚合物料流動方向相反) 流動，這種換熱方式傳熱效率高，使聚合物料冷卻或加熱速率均勻，且這種換熱始終能與聚 合反應(yīng)同步，無論加熱還是撤熱，聚合反應(yīng)均能控制在合適的溫度內(nèi)，也就是能有效控制聚 合反應(yīng)。(3)由于本發(fā)明在兩管板之間的聚合物料是在內(nèi)外螺旋狀管之間流動，這種內(nèi)外相 鄰的不同旋向的中空管子的結(jié)構(gòu)能確保各種粘度的聚合物料充分、均勻混合，混合效果好， 能有效提高聚合產(chǎn)物品質(zhì)；并且這種靜態(tài)的混合方式，能使本發(fā)明聚合物料在流動方向上 完全沒有返混，而在垂直于流動方向的平面上達到最大程度的混合，表現(xiàn)為平推流，可以促 成有限的滯留時間分布和分子重量分布。(4)通過采用多個內(nèi)外套置的螺旋管，可以將反應(yīng) 區(qū)域分割成數(shù)個不同的溫度區(qū)域，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)為特定的反應(yīng)所需，使操作的靈 活性和提高產(chǎn)品質(zhì)量成為可能。(5)本發(fā)明的聚合物料在流動時，還具有聚合物料各質(zhì)點停 留時間相同的特點，以改善聚合物品質(zhì)均勻性和穩(wěn)定性?？傊景l(fā)明可以根據(jù)不同需求而設(shè)計制造，以應(yīng)用在多種聚合物的工業(yè)化生產(chǎn)上。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中B-B向剖視圖；圖4為圖1中螺旋管與芯體的局部立體結(jié)構(gòu)示意圖(本圖中螺旋管為三個)；圖5為圖4的立體分解圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖1至圖3所示，該聚合反應(yīng)器包括一端設(shè)有換熱介質(zhì)出口 15、另一端設(shè)有換熱 介質(zhì)入口 14的筒體1和安裝在筒體內(nèi)的第一管板2、第二管板3、芯體4及多個螺旋管5，其 中，筒體1包含有管狀殼體11，管狀殼體水平放置在兩鞍座8上，管狀殼體11的左、右端分別固定有所述的第一管板2和第二管板3，以使該管狀殼體11和第一管板2、第二管板3之 間形成一封閉中腔室a。第一管板2、第二管板3的外側(cè)分別連接有短筒體13和平蓋封頭 12，第一管板和位于其外側(cè)的短筒體13、平蓋封頭12之間匯成一左腔室b，第二管板和位于 其外側(cè)的短筒體13、平蓋封頭12之間匯成一右腔室C。上述換熱介質(zhì)出口 15位于左腔室 b的側(cè)壁上。而上述換熱介質(zhì)入口 14位于右腔室c的側(cè)壁上。上述芯體4位于第一管板2和第二管板3之間，即中腔室a內(nèi)，該芯體4的兩端分 別固定支承于第一管板和第二管板上，且該芯體的兩端分別設(shè)計成管口結(jié)構(gòu)，在該芯體兩 端管口的側(cè)壁上開有通孔41，在本實施例中，通孔41設(shè)計成沿周向分布的長圓孔。上述螺旋管5有多個，在本實施例中設(shè)有四個(當(dāng)然按需也可以為內(nèi)外套設(shè)的三 個螺旋管，請參見圖4和圖5?；騼蓚€、八個或十個螺旋管。)，各螺旋管內(nèi)外套置，并共同套 設(shè)在上述芯體4上，各螺旋管用中空管子51繞制而成，并且內(nèi)外相鄰的螺旋管的中空管子 旋轉(zhuǎn)方向相反，在這里各螺旋管的中空管子有多個，依次同向排列繞制成所述的螺旋管，如 在圖4和圖5中采用八個中空管子51同向排列繞制的結(jié)構(gòu)。為了方便加工，各螺旋管中的 各中空管子兩端部分別設(shè)計成平直段511，且各螺旋管的中空管子的平直段511沿周向均 勻排列。安裝后，各螺旋管的中空管子的左端穿越第一管板2后露于左腔室b，以便與所述 的換熱介質(zhì)出口 15相連通，各螺旋管的中空管子的右端穿越第二管板3后露于右腔室c，與 所述的換熱介質(zhì)入口 14相連通。在本實施例中，第一管板2和第二管3的中部均開有與芯體管口相對應(yīng)的貫穿孔。 同時還配置有第一接管6和第二接管7，第一接管6內(nèi)端穿過位于第一管板外側(cè)的平蓋封 頭12后與第一管板2相固定連接，并與第一管板2上的貫穿孔相對應(yīng)，這樣通過第一管板 上的貫穿孔與所述芯體4的左端管口相連通，該第一接管6的外端成為物料入口端61。同 樣，第二接管7內(nèi)端穿過位于第二管板3外側(cè)的平蓋封頭12后固定于第二管板3，并與第二 管板3上的貫穿孔相對應(yīng)，這樣通過第二管板3上的貫穿孔與芯體的右端管口相連通，該第 二接管的外端成為物料出口端71。為了能及時獲知聚合反應(yīng)過程中的溫度、壓力等參數(shù)，在鄰近第二管板的中腔室 上設(shè)有第一溫度接口 16和第二溫度接口 17，在左、右腔室上分別設(shè)有第三溫度接口和18第 四溫度接口 19。中腔室上安裝設(shè)有壓力表接口 10。同時為了方便加入一些輔料，在第一接 管上開有稀釋劑入口 62和示蹤劑入口 63。而在第二接管上開有取樣口 72。使用時，聚合物料從第一接管的物料入口端61(即第一接管的外端)進入，依次 經(jīng)第一管板2的貫穿孔、芯體的左端管口及通孔41后，在依次在最內(nèi)層螺旋管和芯體外壁 之間、各螺旋管之間、最外層螺旋管和管狀殼體內(nèi)壁之間流動，再依次經(jīng)芯體右端的通孔41 及管口、第二管板3的貫穿孔、第二接管7后從第二接管的物料出口端71 (即第二接管的外 端)流出于筒體外。而換熱介質(zhì)則在右腔室的換熱介質(zhì)入口 14處流入，經(jīng)右腔室c后依次 流入各螺旋管的中空管子51中，然后流入左腔室b從左腔室側(cè)壁上的換熱介質(zhì)出口 15流 出，以實現(xiàn)純逆流換熱。盡管以上詳細地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是應(yīng)該清楚地理解，對于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任 何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)
權(quán)利要求
一種新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器，包括一端設(shè)有換熱介質(zhì)出口(15)、另一端設(shè)有換熱介質(zhì)入口(14)的筒體(1)，其特征在于所述的筒體內(nèi)安裝有第一管板(2)、第二管板(3)以及位于第一管板和第二管板之間的芯體(4)，該芯體的兩端分別支承于前述的第一管板和第二管板上，且該芯體的兩端分別設(shè)計成管口結(jié)構(gòu)，在所述管口的側(cè)壁上開有通孔(41)，該芯體外則套有多個內(nèi)外套置的用中空管子(51)繞制而成的螺旋管(5)，內(nèi)外相鄰的螺旋管的中空管子旋轉(zhuǎn)方向相反，各螺旋管的中空管子(51)的一端穿越第一管板(2)后與所述的換熱介質(zhì)出口(15)相連通，各螺旋管的中空管子的另一端穿越所述第二管板(3)后與所述的換熱介質(zhì)入口(14)相連通；同時，第一接管(6)內(nèi)端穿過上述筒體的壁后與所述芯體(4)的一端管口相連通，該第一接管(6)的外端成為物料入口端(61)；第二接管(7)的內(nèi)端也穿過所述筒體的壁后與所述芯體(4)的另一端管口相連通，該第二接管(7)的外端成為物料出口端(71)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器，其特征在于所述的螺旋管(5)有 2 10個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器，其特征在于所述的通孔(41)設(shè)計 成沿周向分布的長圓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器，其特征在于所述各螺旋管的 中空管子(51)有多個，依次同向排列繞制成所述的螺旋管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器，其特征在于所述各螺旋管中的各 中空管子兩端部分別設(shè)計成平直段(511)，且各螺旋管的中空管子的平直段沿周向均勻排 列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器，包括設(shè)有換熱介質(zhì)出口、換熱介質(zhì)入口的筒體，筒體內(nèi)安裝有第一、第二管板以及位于第一、第二管板之間的芯體，該芯體的兩端分別支承于第一、第二管板上，且該芯體的兩端分別設(shè)計成管口結(jié)構(gòu)，在管口的側(cè)壁上開有通孔，該芯體外則套有多個內(nèi)外套置的用中空管子繞制而成的螺旋管，內(nèi)外相鄰的螺旋管的中空管子旋轉(zhuǎn)方向相反，各螺旋管的中空管子的一端穿越第一管板后與換熱介質(zhì)出口相連通，另一端穿越第二管板后與換熱介質(zhì)入口相連通；第一接管內(nèi)端與芯體的一端管口相連通而使外端成為物料入口端；第二接管的內(nèi)端與芯體的另一端管口相連通而使外端成為物料出口端。本發(fā)明提供了一種能耗小、換熱充分、均勻，并能避免物料在流動方向上返混且能實現(xiàn)溫度區(qū)域分割的聚合反應(yīng)器。
文檔編號B01J19/24GK101829533SQ201010164538
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者孟偉娟, 張賢安, 李軍杰, 李洪泊, 梁愛民, 王健, 王健良, 胡興苗 申請人:鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司