一种PBT用酯化装置论文和设计-曹文

全文摘要

本实用新型涉及一种PBT用酯化装置，酯化反应釜的顶部中心设有搅拌口，搅拌口的一侧设有浆料进口和气相出口，酯化反应釜的内腔被环形挡板分隔成外室和内室，内室的下部中心设有内筒，内筒外周的环状空间中分布有加热列管，浆料进口插接有伸入反应釜内腔的浆料内伸管，浆料内伸管包括自上而下连为一体的竖直段、弧形段和倾斜段，倾斜段的下端口位于内筒的内腔正上方且距离反应釜最高液面100～150mm，浆料内伸管弧形段的弯曲半径是浆料内伸管内径的六至十倍。酯化反应釜的底部中心设有催化剂入口，催化剂入口安装有催化剂底注阀。该装置既可以避免浆料在进料时被抽走，又可以避免浆料管堵塞或催化剂管堵塞，确保生产的连续稳定运行，提高产品质量。

主设计要求

1.一种PBT用酯化装置，包括酯化反应釜，所述酯化反应釜的顶部中心设有搅拌口，所述搅拌口的一侧设有浆料进口和气相出口，所述酯化反应釜的内腔被环形挡板分隔成外室和内室，内室的下部中心设有内筒，所述内筒外周的环状空间中分布有加热列管，其特征在于：所述浆料进口插接有伸入反应釜内腔的浆料内伸管，所述浆料内伸管包括自上而下连为一体的竖直段、弧形段和倾斜段，所述倾斜段的下端口位于所述内筒的内腔正上方且距离反应釜最高液面100～150mm，所述浆料内伸管弧形段的弯曲半径是浆料内伸管内径的六至十倍。

设计方案

2.根据权利要求1所述的PBT用酯化装置，其特征在于：所述酯化反应釜为上大下小结构，所述环形挡板的下端焊接在所述加热列管上缘的釜壁上，所述环形挡板的上部设有出料缝，与环形挡板根部对应的釜壁上设有出料口，所述出料缝与所述出料口之间设有径向隔板。

3.根据权利要求1所述的PBT用酯化装置，其特征在于：各加热列管沿竖向延伸且贯通，加热列管所在的釜壁下部连接有列管热媒进口，加热列管所在的釜壁上部连接有列管热媒出口。

4.根据权利要求1或2或3所述的PBT用酯化装置，其特征在于：所述酯化反应釜的底部中心设有催化剂入口，所述催化剂入口安装有催化剂底注阀；催化剂桶中内置有桶泵，所述桶泵的出口通过桶泵输出管与催化剂罐的进料口相连，所述催化剂罐顶部的进气口与氮气管的出口相连，所述催化剂罐的出料口与催化剂计量泵的入口相连，所述催化剂计量泵的出口与催化剂过滤器的入口相连，所述催化剂过滤器的出口与催化剂加热器的物料入口相连，所述催化剂加热器的物料出口通过催化剂底注管与所述催化剂底注阀的入口相连。

5.根据权利要求4所述的PBT用酯化装置，其特征在于：所述催化剂加热器的热媒进口安装有蒸汽调节阀，所述蒸汽调节阀的入口与蒸汽管相连，所述催化剂加热器的物料出口安装有温度传感器，所述蒸汽调节阀的开度受控于所述温度传感器测得的催化剂温度；所述催化剂加热器的热媒出口与冷凝水排放管相连。

6.根据权利要求4所述的PBT用酯化装置，其特征在于：所述催化剂桶置于输送小车上，所述桶泵的出口通过软接头与所述桶泵输出管相连，所述催化剂罐的进料口安装有催化剂罐进料阀，所述催化剂罐进料阀的入口与所述桶泵输出管相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种PBT生产系统，尤其涉及一种PBT用酯化装置，属于聚酯生产设备技术领域。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯简称PBT，属于聚酯系列，是由1,4-丁二醇（BDO）与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成。

三釜流程的PBT酯化反应釜为夹套立式釜，内外室结构，内室进原料，外室出料。内外室间设有挡板，挡板上部设有出料缝，酯化物漫过出料缝最低点，绕外室一周后出料。内室的下部中心设有内筒，内筒中设有与酯化釜共轴线的搅拌桨叶，搅拌桨叶安装在搅拌轴的下端，搅拌轴的驱动端从酯化釜顶部中心的搅拌口伸出。内筒的外周设有加热列管，提供酯化反应所需的热量。酯化反应为负压反应，酯化釜的顶部设有气相出口、浆料进口和催化剂进口，由于搅拌口占据了酯化釜的顶部中心较大的区域，气相出口和浆料进口只能设置在偏离酯化釜顶部中心的位置。

如果浆料直接从浆料进口落下，部分浆料容易被气相出口处的负压带入分离塔中，无法进行反应；其余的浆料对准加热列管所在的区域落下，部分会粘在加热列管的壳体上，容易因过热而炭化，产生黑料。此外，如果浆料管从浆料进口直接向下插入酯化釜内的液相空间中，生产一段时间后，浆料管容易堵塞，造成生产的中断。

PBT聚合生产催化剂为钛酸四丁酯，它遇水容易水解，失去活性，同时生成钛的水合物，容易堵塞管道，影响催化剂的加入。钛酸四丁酯既是酯化反应催化剂，又是缩聚反应催化剂，所以一般从酯化反应阶段就要加入，但酯化反应会产生大量的水。

现行催化剂配制方法为以一定量催化剂和新鲜1,4-丁二醇（BDO）在配制罐中混合配制，配制好后移送至成品罐，再由泵输送与工艺塔回用高温BDO混合后加入到酯化釜。这种方法可以防止配制好的催化剂溶液常温进入酯化釜，突然遇高温汽化，但新鲜BDO和高温回用BDO中都含水，催化剂使用时间长了容易水解，堵塞管道，影响生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种PBT用酯化装置，既可以避免浆料在进料时被抽走，又可以避免浆料管堵塞或浆料炭化，确保生产的连续稳定运行，提高产品质量。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种PBT用酯化装置，包括酯化反应釜，所述酯化反应釜的顶部中心设有搅拌口，所述搅拌口的一侧设有浆料进口和气相出口，所述酯化反应釜的内腔被环形挡板分隔成外室和内室，内室的下部中心设有内筒，所述内筒外周的环状空间中分布有加热列管，所述浆料进口插接有伸入反应釜内腔的浆料内伸管，所述浆料内伸管包括自上而下连为一体的竖直段、弧形段和倾斜段，所述倾斜段的下端口位于所述内筒的内腔正上方且距离反应釜最高液面100～150mm，所述浆料内伸管弧形段的弯曲半径是浆料内伸管内径的六至十倍。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：弧形段的弯曲半径是浆料内伸管内径的六至十倍，可保证新鲜浆料的流动顺畅，不会在转弯处发生迟滞或积料；新鲜浆料经浆料内伸管导向至内筒的内腔正上方，可保证全部原料均落入内筒的内腔，在内筒中与釜内物料一边搅拌至均匀，一边向下流动，从内筒的下缘流出后进入加热列管，一边加热反应一边向上流动，加热列管加热形成的热动力，维持物料在内筒内外的自然循环。本实用新型不会有新鲜的浆料落在加热列管的壳体上因过热而炭化，浆料内伸管的下端口仅距离反应釜最高液面100～150mm，既可避免原料因负压被抽走，又避免高液位生产时加料管堵塞影响生产。

作为本实用新型的改进，所述酯化反应釜为上大下小结构，所述环形挡板的下端焊接在所述加热列管上缘的釜壁上，所述环形挡板的上部设有出料缝，与环形挡板根部对应的釜壁上设有出料口，所述出料缝与所述出料口之间设有径向隔板。反应完毕的PBT从环形挡板上部的出料缝溢出，沿径向隔板的阻隔，PBT沿环形槽流动一周后，从出料口流出。

作为本实用新型的进一步改进，各加热列管沿竖向延伸且贯通，加热列管所在的釜壁下部连接有列管热媒进口，加热列管所在的釜壁上部连接有列管热媒出口。物料沿各加热列管的管程向上流动，热媒例如导热油走列管外的壳程，热媒的加热使物料在管内形成向上流动的动力。

作为本实用新型的进一步改进，所述酯化反应釜的底部中心设有催化剂入口，所述催化剂入口安装有催化剂底注阀；催化剂桶中内置有桶泵，所述桶泵的出口通过桶泵输出管与催化剂罐的进料口相连，所述催化剂罐顶部的进气口与氮气管的出口相连，所述催化剂罐的出料口与催化剂计量泵的入口相连，所述催化剂计量泵的出口与催化剂过滤器的入口相连，所述催化剂过滤器的出口与催化剂加热器的物料入口相连，所述催化剂加热器的物料出口通过催化剂底注管与所述催化剂底注阀的入口相连。催化剂钛酸四丁酯本身为液态，容易输送，利用此特性，催化剂桶中的钛酸四丁酯由桶泵送出，通过桶泵输出管进入催化剂罐中储存，催化剂罐的气相空间充填有来自氮气管的氮气对催化剂进行保护，催化剂罐中的催化剂直接由催化剂计量泵抽出并计量，不需要用1,4-丁二醇即BDO配制，同时为了防止催化剂骤遇高温汽化，催化剂计量泵送出的催化剂由催化剂加热器预热到120~170℃送入酯化反应釜中。由于酯化反应会在酯化反应釜中产生大量的水，水的密度小于PBT的密度；新鲜催化剂通过催化剂底注管及催化剂底注阀从酯化反应釜的底部注入，可以避免催化剂与水接触。

作为本实用新型的进一步改进，所述催化剂加热器的热媒进口安装有蒸汽调节阀，所述蒸汽调节阀的入口与蒸汽管相连，所述催化剂加热器的物料出口安装有温度传感器，所述蒸汽调节阀的开度受控于所述温度传感器测得的催化剂温度；所述催化剂加热器的热媒出口与冷凝水排放管相连。当温度传感器所测得催化剂加热器出口的催化剂温度高于设定上限值时，则蒸汽调节阀的开度变小；当温度传感器所测得催化剂加热器出口的催化剂温度低于设定下限值时，则蒸汽调节阀的开度增大，可以自动保持催化剂温度的稳定。

作为本实用新型的进一步改进，所述催化剂桶置于输送小车上，所述桶泵的出口通过软接头与所述桶泵输出管相连，所述催化剂罐的进料口安装有催化剂罐进料阀，所述催化剂罐进料阀的入口与所述桶泵输出管相连。输送小车载着催化剂桶到达桶泵输出管的入口处，采用软接头连接后，打开催化剂罐进料阀，即可启动桶泵，向催化剂罐注入催化剂。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型中酯化反应釜的主视图。

图2为图1中环形挡板处的横截面图。

图3为图1中加热列管处的横截面图。

图4为本实用新型PBT用酯化装置的流程图。

图中：1.酯化反应釜；1a.浆料进口；1b.气相出口；1c.搅拌口；1d.出料口；1e.催化剂入口；1f.浆料内伸管；1g.环形挡板；1g1.出料缝；1g2.径向隔板；1h.加热列管；1j.列管热媒进口；1k.列管热媒出口；1m.排空口；1n.内筒；2.催化剂罐；3.催化剂计量泵；4.催化剂过滤器；5.催化剂加热器；6.催化剂桶；7.输送小车；G1.桶泵输出管；G2.氮气管；G3.蒸汽管；G4.催化剂底注管；G5.冷凝水排放管；V1.催化剂罐进料阀；V2.催化剂底注阀；V3.蒸汽调节阀；T1.温度传感器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的PBT用酯化装置包括酯化反应釜1，酯化反应釜1的顶部中心设有搅拌口1c，搅拌口1c的一侧设有浆料进口1a和气相出口1b，酯化反应釜1的底部中心设有催化剂入口1e，催化剂入口1e的旁边设有排空口1m。酯化反应釜1的内腔被环形挡板1g分隔成外室和内室，内室的下部中心设有内筒1n，内筒1n外周的环状空间中分布有加热列管1h，浆料进口1a插接有伸入反应釜内腔的浆料内伸管1f，浆料内伸管1f包括自上而下连为一体的竖直段、弧形段和倾斜段，倾斜段的下端口位于内筒1n的内腔正上方且距离反应釜最高液面100～150mm，浆料内伸管弧形段的弯曲半径是浆料内伸管内径的六至十倍。

弧形段的弯曲半径是浆料内伸管内径的六至十倍，可保证新鲜浆料的流动顺畅，不会在转弯处发生迟滞或积料；新鲜浆料经浆料内伸管1f导向至内筒1n的内腔正上方，可保证全部原料均落入内筒1n的内腔，在内筒1n中与釜内物料一边搅拌至均匀，一边向下流动，从内筒1n的下缘流出后进入加热列管1h，一边加热反应一边向上流动，加热列管1h加热形成的热动力，维持物料在内筒1n内外的自然循环。本实用新型不会有新鲜的浆料落在加热列管1h的壳体上因过热而炭化，浆料内伸管1f的下端口仅距离反应釜最高液面100～150mm，既可避免原料因负压被抽走，又避免高液位生产时加料管堵塞影响生产。

酯化反应釜1为上大下小结构，环形挡板1g的下端焊接在加热列管1h上缘的釜壁上，环形挡板1g的上部设有出料缝1g1，与环形挡板1g根部对应的釜壁上设有出料口1d，出料缝1g1与出料口1d之间设有径向隔板1g2。反应完毕的PBT从环形挡板1g上部的出料缝1g1溢出，沿径向隔板1g2的阻隔，PBT沿环形槽流动一周后，从出料口1d流出。

各加热列管1h沿竖向延伸且贯通，加热列管1h所在的釜壁下部连接有列管热媒进口1j，加热列管1h所在的釜壁上部连接有列管热媒出口1k。物料沿各加热列管1h的管程向上流动，热媒例如导热油走列管外的壳程，热媒的加热使物料在管内形成向上流动的动力。

催化剂桶6中内置有桶泵，桶泵的出口通过桶泵输出管G1与催化剂罐2的进料口相连，催化剂罐2顶部的进气口与氮气管G2的出口相连，催化剂入口1e安装有催化剂底注阀V2，催化剂罐2的出料口1d与催化剂计量泵3的入口相连，催化剂计量泵3的出口与催化剂过滤器4的入口相连，催化剂过滤器4的出口与催化剂加热器5的物料入口相连，催化剂加热器5的物料出口通过催化剂底注管G4与催化剂底注阀V2的入口相连。

钛酸四丁酯本身为液态，容易输送，利用此特性，催化剂桶6中的钛酸四丁酯由桶泵送出，通过桶泵输出管G1进入催化剂罐2中储存，催化剂罐2的气相空间充填有来自氮气管G2的氮气对催化剂进行保护，催化剂罐2中的催化剂直接由催化剂计量泵3抽出并计量，不需要用BDO配制，同时为了防止催化剂骤遇高温汽化，催化剂计量泵3送出的催化剂经催化剂过滤器4过滤后，由催化剂加热器5预热到120~170℃送入酯化反应釜1中。由于酯化反应会在酯化反应釜1中产生大量的水，水的密度小于PBT的密度；新鲜催化剂通过催化剂底注管G4及催化剂底注阀V2从酯化反应釜1的底部注入，可以避免催化剂与水接触。

催化剂加热器5的热媒进口安装有蒸汽调节阀V3，蒸汽调节阀V3的入口与蒸汽管G3相连，催化剂加热器5的物料出口安装有温度传感器T1，蒸汽调节阀V3的开度受控于温度传感器T1测得的催化剂温度；催化剂加热器5的热媒出口与冷凝水排放管G5相连。当温度传感器T1所测得催化剂加热器5出口的催化剂温度高于设定上限值时，则蒸汽调节阀V3的开度变小；当温度传感器T1所测得催化剂加热器5出口的催化剂温度低于设定下限值时，则蒸汽调节阀V3的开度增大，可以自动保持催化剂温度的稳定。

催化剂桶6置于输送小车7上，桶泵的出口通过软接头与桶泵输出管G1相连，催化剂罐2的进料口安装有催化剂罐进料阀V1，催化剂罐进料阀V1的入口与桶泵输出管G1相连。输送小车7载着催化剂桶6到达桶泵输出管G1的入口处，采用软接头连接后，打开催化剂罐进料阀V1，即可启动桶泵，向催化剂罐2注入催化剂。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

设计图

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