[实用新型]一种用于强放热聚合反应的釜内换热聚合反应系统

说明书

本实用新型公开了用于强放热聚合反应的釜内换热聚合反应系统，包括：反应釜、聚合单体进料稀释单元、动力驱动单元、换热单元、压力控制单元、催化剂进料控制单元、起始聚合单体或溶剂进料控制单元；中央控制单元，与聚合单体进料稀释单元、动力驱动单元、换热单元、压力控制单元连接；中央控制单元与所述催化剂进料控制单元、起始聚合单体或溶剂进料控制单元连接。本实用新型主要是针对聚合反应的这一特点，开发出低剪切高循环量搅拌和多层多管内盘管换热器相结合的适合于强放热和粘度大范围波动的聚合反应系统。

技术领域

本实用新型涉及聚合反应放热技术领域，尤其涉及一种用于强放热聚合反应的釜内换热聚合反应系统。

背景技术

聚合物是指由多个特定的结构单元通过共价键多次重复连接而成的分子量大于1000的大分子化合物。聚合物中所含重复单元数目的平均值称为聚合物的聚合度。同一种聚合物中不同分子所含的链节数并不相同，所以每一种聚合物产品实质上都具有一定分子量分布范围的混合物。分子量分布越窄，往往代表产品的品质越高。

聚合物的合成反应有两类：一类叫缩合聚合反应(简称缩聚反应)，另一类叫加成聚合反应(简称加聚反应)。

缩聚反应指具有两个或两个以上官能团的单体，相互缩合并产生小分子副产物(水、醇、氨、卤化氢等)而生成高分子化合物的聚合反应。

加聚反应在反应过程中没有低分子物质生成，生成的聚合物与原料物质具有相同的化学组成，其相对分子质量为原料相对分子质量的整数倍。

聚合反应往往伴随着大量反应热，如果反应热不及时移除，会引起釜内温度超温，导致反应温度偏离正常反应温度，影响产品品质，严重时甚至会导致反应超温高压，导致安全事故。由于聚合反应过程中物性变化大(尤其是物料粘度变化剧烈)，传质、传热工况复杂，所以聚合反应的传质传热一直是业内的工程、工艺难题。

为了解决强放热聚合反应的传热问题，传统的办法是采用外循环的方法，通过反应器外冷却换热的办法，移除反应热。其优势是可以避免器内换热器面积有限、换热介质流量受限的劣势，能将聚合过程的放热完全移出，避免反应器飞温超压，保证工艺安全。但在循环泵输送物料的过程中，泵的叶轮会对物料进行高速剪切，容易造成凝胶量增加，降低聚合物品质，给后续过滤净化造成困难。

为了解决这一难题，本专利提出了一种适用于强放热聚合反应的釜内换热聚合反应系统。

实用新型内容

虽然聚合反应过程常伴随着剧烈放热和物系粘度急据上升，传质、传热工况复杂，传质传热难度大。但聚合反应过程中，也有反应前期，物料的粘度较低，反应热高；反应后期，物系的粘度大，反应热小的特点。

本专利主要是针对聚合反应的这一特点，开发出低剪切高循环量搅拌和多层多管内盘管换热器相结合的适合于强放热和粘度大范围波动的聚合反应系统。低剪切高循环量的搅拌改善釜内流场，提高釜内物料的流速和均匀混合，改善分子量分布，通过提高盘管区域的流速，提高传热效率，通过降低浆叶对物料的剪切，降低凝胶的生成，降低后续过滤难度、提高产品收率。将单体加料移到釜外，并采用器外稀释的方式，提高反应单体与物料的混合速率，提高反应的均匀度。创新设计的传质、移热和配方一体化精确控制系统，实现反应最佳温控曲线，降低凝胶产生量，改善聚合物分子量分布，提高产品品质。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种用于强放热聚合反应的釜内换热聚合反应系统，包括：

反应釜，所述反应釜内设有搅拌装置，所述反应釜内侧壁与所述搅拌装置之间设有换热盘管；

聚合单体进料稀释单元，所述聚合单体进料稀释单元设置在所述反应釜的聚合单体进料源与稀释循环泵的出口处；

动力驱动单元，所述动力驱动单元设置在所述搅拌装置处；