[发明专利]一种适用于有粘稠物料参加或生成的反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的化学反应容器，具体涉及一种连续化反应器，该反应器适用于有粘稠物料参加或生成的化学反应，例如用于制备烷基烯酮二聚体（AKD）。该反应器可强化粘稠物料间的混合，消除粘稠物料在反应器中的结壁和抱轴现象，降低热阻，有效传热，增加粘稠物料间反应的机会。

背景技术

当有粘稠物料参加或生成的化学反应发生在反应器中时，为了获得期望的聚合物产品，这就需要在反应器内加强粘稠物料间的混合，增加粘稠物料间反应的机会；同时进行有效的热交换，也就是将在反应过程中产生的热量快速的排放出来，或有效地供给反应所需的热量。然而，如果由于粘稠物料的粘稠而粘附到反应器内的轴体上或壁上，则难以进行传热，进而不能生产出高纯度的产品。

有粘稠物料参加或生成的化学反应的典型代表是在无溶剂存在时AKD的制备，即由酰氯与叔胺反应，酰氯脱氯化氢生成熔融状态的AKD。由于氯化氢与叔胺生成结晶状态的叔胺盐酸盐，二者混合为高粘度的膏状物。该反应的特点是在无溶剂存在时反应进行快，放出大量反应热，物料粘度骤升。这使得该反应难以控制，只能在一定容积的反应缸内批次地制备，产能受限制，质量易波动。于是连续化制备AKD的方法被开发。

欧洲专利EP0550107公开了一种连续制备AKD的方法，所用设备是两台阶梯连接的反应器，其间以齿轮泵输送物料。中国专利CN1596252A公开了类似的方法，所用反应器列举了管式反应器、捏合机、带混合喷嘴的环型双壁管反应器、双螺杆挤出机、行星辊式挤出机等。这两种方式所提及的设备在物料的输送、反应和温度控制上都有较大缺陷，产品质量不能满足要求，难以投入工业规模生产。

中国专利CN101845030A使用了特别设计的反应器用来连续化制备AKD。该反应器其主体是一台带有间断螺叶的输送机，螺叶间隔中插入固定的搅拌棒，筒体上安置多个进料口；物料经多台计量泵从不同的进料口连续送入混合反应器，反应热由内部空心轴和外部夹套中的冷却水带走，控制物料的温度。在该专利的两个实施例中，物料之一的叔胺一次性加入，另一种物料酰氯则是分两次加入，反应热释放的仍较集中，反应温度较难控制，表现出的物料粘度仍大；在实际中由于反应器长度的限制，搅拌不足，反应时间短，还达不到物料酰氯可以分三次或三次以上加入的要求。并且该反应器仅依靠间断螺叶进行剪切捏合，结构较简单，轴向、径向混合强度都较小，自清洁能力差，以至可能会产生抱轴挂料现象，造成二聚反应不完全。因此，如何设计一种保证粘稠物料在反应器内有足够的停留时间、使反应温度易于控制、增强物料间的混合，并且能够进行自清理的连续化反应器是本发明研究的课题。

发明内容

本发明提供一种适用于有粘稠物料参加或生成的反应器，其目的是要设计一款保证粘稠物料在反应器内有足够的停留时间、使反应温度易于控制、增强物料间的混合，并且能够进行自清理的连续化反应器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适用于有粘稠物料参加或生成的反应器，该反应器能够使原料进行连续化混合反应，所述反应器具有同轴设置的内筒和外筒，在工作状态下内筒由电机带动相对外筒转动，内筒与外筒之间形成有一环柱形通道，该环柱形通道沿轴向设有输送段，输送段内设有用于输送和搅拌物料的叶片，叶片的根部固定在内筒上，叶片的端部与外筒内壁间隙配合；

在所述环柱形通道的轴向上还设有混合段，而且所述输送段与所述混合段在环柱形通道轴向一隔一布置，所述混合段内设有用于剪切和混合物料的剪切片和捏合片，剪切片由支撑块和剪切棒组成，支撑块的一端固定在内筒上，另一端固定连接剪切棒，剪切棒的一侧与外筒内壁间隙配合，捏合片由支杆和捏合块组成，支杆的一端固定在外筒上，另一端固定连接捏合块，捏合块的一侧与内筒外壁间隙配合。

所述反应器上设有总共至少四个连通环柱形通道的物料进口，其中在反应器的起始端布置有两个所述物料进口，其余各个物料进口自前两个物料进口起沿环柱形通道的轴向间隔布置，所述反应器上还设有连通环柱形通道的一个物料出口，该物料出口位于环柱形通道轴向的另一端。

所述反应器还配备有内外两套换热系统，其中，内换热系统以内筒的筒壁作为换热界面，并由管路、换热介质与内筒的内腔构成，外换热系统以外筒的筒壁作为换热界面，并由管路、换热介质与外筒外缘上的水夹套构成。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述环柱形通道即内筒与外筒之间形成的腔室，环柱形通道的横截面在径向看为一环形空间，在轴向看为一通透的环柱形空间。