一种酯化反应器 专利技术说明

物理化学装置的制造及其应用技术1.本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种酯化反应器。背景技术：2.酯化反应是聚酯反应的第一步，也是节能减碳的关键步骤。酯化反应生产原料是1,4丁二醇(英文名称bdo，一种液体)和对苯二甲酸(英文名称pta，一种粉末)，先将这两种原料混合成浆料，通过泵送到酯化反应器，加热升温到260℃左右进行酯化反应，生成对苯二甲酸丁二醇酯。该反应一般可以分为两个阶段。第一阶段为酯化过程前期阶段，为使物料升温和反应，需要较大的传热量。第二阶段是酯化反应后期，为使反应生成的水和过量的醇从反应体系中及时蒸出，需强化加热系统并应有足够的蒸发面积和停留时间。3.现有技术中，传统的酯化反应一般是在一个带搅拌的全混釜中完成，全混釜下部为内部盘管外部夹套结构，容易出现加热不均匀的情况，导致生产效率低，并且热量损失大，不利于节能环保。技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种酯化反应器。5.本发明的技术方案是：一种酯化反应器，包括反应器筒体组件、加热组件、搅拌器组件和余热回收组件，6.反应器筒体组件包括反应器筒体、设置在反应器筒体顶部的浆料进口、高温dbo回流口和氮气进口、设置在反应器筒体底部的低聚物出口、温度传感器接口；加热组件包括内盘管换热组件、外盘管换热组件、外半管换热组件，其中，内盘管换热组件设置在反应器筒体内，外盘管换热组件套设在反应器筒体的顶端，外半管换热组件套设在反应器筒体的中下段；7.搅拌器组件包括电机轴头轴套、搅拌空心管轴、电机、第一桨叶和第二桨叶，电机位于电机轴头轴套正上方，为驱动装置；电机轴头轴套上端部与电机底部通过键连接、正下方通过焊接连接至搅拌空心管轴，第一桨叶固定安装在搅拌空心管轴的中段，第二桨叶安装在搅拌空心管轴的底端；8.余热回收组件包括换热器、温度控制阀、凝液收集槽，换热器的顶部设置有冷源进口和热源出口、底部设置有热源进口和冷源出口，冷源进口用于注入反应浆料，冷源出口连接至浆料进口，热源进口连接至高温dbo回流口，热源出口连接至凝液收集槽，凝液收集槽用于连接副产物回收系统。9.进一步的技术方案，内盘管换热组件的盘管的内壁上均匀布置有若干个圆凸台翅片；外盘管换热组件包括直管和盘管，直管和盘管的内部设置有螺纹翅片、外部包裹有保温棉；外半管换热组件为双层结构，包括内壁面和外壁面，内壁面与反应器筒体之间设置有流动介质，流动介质为导热油，内壁面和外壁面之间固定安装有若干个v型翅片并填充有相变材料。10.进一步的技术方案，第一桨叶为五叶下压式的轴流桨，第一桨叶直径与反应器筒体的内径之比为0.5-0.6，第一桨叶盘面比为0.5-0.7，第一桨叶最大叶宽比为0.2-0.3，第一桨叶叶厚比为0.1-0.2，第一桨叶后倾角为10°。11.进一步的技术方案，第二桨叶为五直叶透平桨，第二桨叶直径与反应器筒体的内径之比为0.5-0.6，第二桨叶叶厚比为0.2-0.35。12.进一步的技术方案，换热器为管壳式结构，管程介质为参加反应的混合浆料，壳程介质为高温dbo蒸汽。13.跟现有技术相比，本发明的有益效果是：14.(1)反应器筒体的顶部、中部和底部分别设置有内盘管换热组件、外盘管换热组件、外半管换热组件，可以保证腔内整体的温度均匀；外半管换热组件内部填充的相变材料可以起到储能和保温的作用，当温度达到反应温度时，相变材料融化吸热，则不需要再通过导热油加热，可以节约成本；外盘管换热组件内部的螺旋翅片强化了热媒与反应器内部的传热效果，有利于热量的充分利用；(2)搅拌器组件采用复合桨叶，可以提供强大的轴向和径向流动，结合内盘管换热面积大、传热系数高等优势，本发明用于生产中不仅反应速率快，而且同时能处理很大量的物料；15.(3)余热回收组件可以将回收的酯化蒸汽余热用于酯化反应浆料的加热，从而降低酯化反应器中浆料升温所需热负荷，节能环保，提高经济效益，还节约了原本用于酯化蒸汽冷凝所需的冷量。附图说明16.图1为本发明整体示意图，17.图2为图1中反应器筒体组件图，18.图3为图2中内盘管换热组件示意图，19.图4为图2中外半管换热组件的截面示意图，20.图5为图2中搅拌器组件的结构示意图，21.其中，1、反应器筒体组件，11、反应器筒体，12、浆料进口，13、氮气进口，14、低聚物出口，15、高温dbo回流口，16、温度传感器接口；2、加热组件，21、内盘管换热组件，22、外盘管换热组件，23、外半管换热组件，231、内壁面，232、外壁面；3、搅拌器组件，31、电机轴头轴套，32、搅拌空心管轴，33、电机，34、第一桨叶，35、第二桨叶；4、余热回收组件，41、换热器，411、冷源进口，412、热源出口，413、热源进口，414、冷源出口，42、温度控制阀，43、凝液收集槽，5、副产物回收系统。具体实施方式22.下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。23.如图1-5所示，本发明提供了一种酯化反应器，包括反应器筒体组件1、加热组件2、搅拌器组件3和余热回收组件4；其中，反应器筒体组件1包括反应器筒体11，反应器筒体11内部为反应空间，反应器筒体11的上端由上封头密封，反应器筒体11的下端由下封头密封，上封头上设置有与反应空间相连通的浆料进口12、高温dbo回流口15、备用法兰口和氮气进口13，下封头上设置有与反应空间相连通的低聚物出口14和温度传感器接口16。24.加热组件2包括内盘管换热组件21、外盘管换热组件22、外半管换热组件23，其中，内盘管换热组件21设置在反应器筒体11内，外盘管换热组件22套设在反应器筒体11的顶端，外半管换热组件23套设在在反应器筒体11的中下段；作为本发明的改进，外盘管换热组件22的外周侧面上还包括有保温棉。内盘管换热组件21的盘管内壁上均设置有圆凸台微翅片，翅片厚度为1mm，球凸半径为1.5mm。25.外盘管换热组件22包括直管和盘管，直管和盘管的内部设置有螺纹翅片、外部包裹有保温棉；外半管换热组件23为双层结构，包括内壁面231和外壁面232，内壁面231与反应器筒体11之间设置有流动介质，流动介质为合成导热油t66，内壁面231和外壁面232之间固定安装有若干个v型翅片并填充有相变材料进行蓄热。26.搅拌器组件3包括电机轴头轴套31、搅拌空心管轴32、电机33、第一桨叶34和第二桨叶35，电机33位于电机轴头轴套31正上方，为驱动装置；电机轴头轴套31上端部与电机33底部通过键连接、正下方通过焊接连接至搅拌空心管轴32，第一桨叶34固定安装在搅拌空心管轴32的中段，第二桨叶35安装在搅拌空心管轴32的底端；27.第一桨叶34为五叶下压式的轴流桨，桨叶直径与反应器筒体11的内径之比为0.5-0.6，盘面比为0.5-0.7，最大叶宽比为0.2-0.3，叶厚比为0.1-0.2，后倾角为10°，第一桨叶34主要负责产生轴向流动。28.第二桨叶35为五直叶透平桨，桨叶直径与反应器筒体11的内径之比为0.5-0.6，叶厚比为0.2-0.35，第二桨叶35主要负责产生径向流动。29.搅拌器组件3能在反应器筒体11内产生较大的轴向和径向流动，加大了反应器筒体11内的循环流量，提高了反应器筒体11内反应物的混合效果，改善物料在反应器内的传热和传质效果。30.余热回收组件4包括换热器41、温度控制阀42、凝液收集槽43；换热器41为管壳式结构，管程介质为参加反应的混合浆料，壳程介质为高温dbo蒸汽。反应器筒体11的高温dbo回流口15通过酯化蒸汽出口管道连接换热器41的放热介质管道，酯化蒸汽出口管道上设有温度控制阀42，该温度控制阀42的温度信号输入端连接温度传感器接口处安装的温度检测装置的感应信号输出端。换热器41的吸热介质管道连接浆料进口12，通过高温dbo蒸汽的热量对浆料进行预热，减少反应的能耗。凝液收集槽43收集的凝液可以返回反应器作为原料，也可以送往回收系统回收副产物四氢呋喃。31.将对苯二甲酸与1,4丁二醇混合后从余热回收组件4的冷源进口411注入换热器41，高温dbo蒸汽通过热源进口413进入换热器41，换热器41将高温蒸汽的热量转换到入口的浆料中。对苯二甲酸与1,4丁二醇的摩尔比为1:1.3，在换热器41中升温至100℃，预热后的浆料从冷源出口414进入反应器筒体11，通过氮气进口13向筒体内注入氮气，隔绝氧气参与反应，筒体内气压为0.2mpa。在混合液流动的过程中对苯二甲酸与1,4丁二醇充分反应，当反应生成的对苯二甲酸丁二醇酯的液面高于低聚物出口14顶端的高度时，苯二甲酸丁二醇酯沿低聚物出口14流出筒体，反应过程中所需热量由加热组件2提供。反应器筒体11内温度为200℃。确保原料充分反应，搅拌器组件3转速设置为400r/min。由于化学反应的原料和生成物经常会具有一定的酸碱性，容易腐蚀筒体，因此本发明中对反应器筒体11的内壁表面进行耐腐蚀处理，在内壁表面生成耐腐蚀层；耐腐蚀层优选为搪玻璃层，其具体形成的方式是将含高二氧化硅的玻璃，衬在反应器筒体11的内表面，经高温灼烧而牢固地密着于反应器筒体11的内表面上成为复合材料制品，其具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点。32.综上，本发明提供的反应器可以节约成本；强化了热媒与反应器内部的传热效果，有利于热量的充分利用。









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