專利名稱：氣升式環(huán)流反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，尤其是一種適用于環(huán)氧丙烷和二氧化碳催化共聚合成可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯塑料的工藝過程，屬于化學(xué)工業(yè)使用的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
塑料是現(xiàn)今世界上應(yīng)用最為廣泛的材料，按體積計(jì)算已居世界首位。但隨著合成聚合物的產(chǎn)量急劇增加，在海洋中和陸地上廢棄塑料的數(shù)量也隨之增加，人類面臨著極為嚴(yán)重的白色污染和生態(tài)平衡問題。環(huán)氧丙烷是重要的丙烯衍生物，每年約7%的丙烯用于環(huán)氧丙烷生產(chǎn)。由環(huán)氧丙烷和二氧化碳催化共聚合成可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯(PolyPropylene Carbonate, PPC),由于其具有良好的生物降解性和生物相容性，有可與低價(jià)格、柔韌的高分子相競爭的品質(zhì)優(yōu)勢會(huì)成為現(xiàn)有不可降解塑料的一個(gè)主要替代品，具有較好的市場前景。在現(xiàn)有的環(huán)氧丙烷和二氧化碳反應(yīng)器中，由于反應(yīng)器種類的不同，其實(shí)際使用效果差異很大，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響就更加顯著。當(dāng)前，可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯的合成反應(yīng)器主要為鼓泡床反應(yīng)器，鼓泡床反應(yīng)器存在嚴(yán)重的液體返混和氣泡共聚現(xiàn)象，合成的聚丙烯碳酸酯分子量難以控制，產(chǎn)品品質(zhì)難以提高，收率低。因此，采用傳質(zhì)效果佳，節(jié)能效果好、可以較多提高聚丙烯碳酸酯品質(zhì)和收率的環(huán)流反應(yīng)器成為必然。目前，國內(nèi)基于環(huán)流反應(yīng)器的專利較多，比較典型的有公開號為CN101249405的名稱為“一種氣升式環(huán)流反應(yīng)器”。公開號為CN1762570的名稱為“自循環(huán)串聯(lián)氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器系統(tǒng)”，公開的技術(shù)方案采用的按照氣升型混流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)分區(qū)和混合傳質(zhì)原理進(jìn)行對于特定的物質(zhì)物性、反應(yīng)條件仍需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和設(shè)計(jì)，因此針對具體產(chǎn)品的反應(yīng)器和生產(chǎn)工藝方法和流程，下述專利文獻(xiàn)對此進(jìn)行詳細(xì)描述公開號為CN1456582的名稱為“環(huán)流反應(yīng)器生產(chǎn)聚環(huán)氧乙烷的工藝過程”和公開號為CN1631812的名稱為“處理煉油廢水的大型陣列式多導(dǎo)流筒環(huán)流反應(yīng)器”的中國專利申請。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，用于采用環(huán)氧丙烷和二氧化碳催化共聚合成可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯塑料的工藝過程。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案一種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，用于環(huán)氧丙烷和二氧化碳催化共聚合成為可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯塑料，所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器的外殼的體壁上設(shè)有催化劑加入口、側(cè)壁測量口 ；所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器的上封頭上設(shè)有排氣口和頂部測量口；所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器的下封頭上設(shè)有氣相進(jìn)氣口、液相進(jìn)液口和排凈口 ；所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流筒、碟形分布的多層氣體分布器和環(huán)形的液體分布器，所述下封頭上還設(shè)有用于控制所述氣體分布器和液體分布器所噴出的介質(zhì)溫度的溫控器。作為優(yōu)選，所述下封頭為橢圓形，與所述外殼、導(dǎo)流筒形成多相介質(zhì)混合空間。作為優(yōu)選，所述頂部測量口上設(shè)有用于測量所述導(dǎo)流筒內(nèi)的介質(zhì)的壓力、溫度和
氣含率的第一測量裝置。作為優(yōu)選，所述側(cè)壁測量口上設(shè)有用于測量所述外殼和導(dǎo)流筒之間的環(huán)隙內(nèi)的介質(zhì)的壓力、溫度和氣含率的第二測量裝置。作為優(yōu)選，所述環(huán)形液體分布器上均布有噴射孔。作為優(yōu)選，與所述排氣口相連通的管道內(nèi)設(shè)有排氣單向閥，與所述液相進(jìn)液口相連通的管道內(nèi)設(shè)有液相單向閥，與所述氣相進(jìn)氣口相連通的管道內(nèi)設(shè)有氣相單向閥。作為優(yōu)選，所述上封頭為平板形，所述上封頭與所述外殼采用平面法蘭連接，所述上封頭和外殼相接觸的密封面采用O型密封圈，所述上封頭和外殼相接觸的密封面上對應(yīng)設(shè)有可相互扣合的環(huán)形凹槽。作為優(yōu)選，所述橢圓形的下封頭與所述外殼采用平面法蘭連接，密封面上設(shè)有O型密封圈，所述下封頭和外殼相接觸的密封面上對應(yīng)設(shè)有可相互扣合的環(huán)形凹槽。作為優(yōu)選，所述下封頭為橢圓形，與所述外殼、導(dǎo)流筒形成多相介質(zhì)混合空間。本實(shí)用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器具有如下的有益效果本實(shí)用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器用于低粘度，互溶性好的流體反應(yīng)體系，對于低粘度，互溶性好的環(huán)氧丙烷和二氧化碳經(jīng)催化共聚合成可降解的聚丙烯碳酸酯塑料的多相反應(yīng)過程能夠達(dá)到全面的參數(shù)測定和精確的流型控制。

圖1為本實(shí)用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖1為本實(shí)用新型所述的氣升型環(huán)流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，用于環(huán)氧丙烷和二氧化碳催化共聚合成為可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯塑料。包括外殼1、反應(yīng)器內(nèi)部的導(dǎo)流筒2、上封頭18、下封頭22、氣體分布器4和液體分布器3,反應(yīng)器外殼I的體壁上設(shè)有催化劑加入口 11、側(cè)壁測量口 12，上封頭18上設(shè)有排氣口 14和頂部測量口 20，下封頭22上設(shè)有氣相進(jìn)氣口 8、液相進(jìn)液口 6、排凈口 9和用于控制所述氣體分布器4和液體分布器3所噴出的介質(zhì)溫度的溫控器7，外殼1、導(dǎo)流筒2與上封頭18形成的頂部空間內(nèi)設(shè)置有除沫器13，外殼1、導(dǎo)流筒2與下封頭22形成的底部空間設(shè)置有碟形分布的多層的氣體分布器4和環(huán)形的液體分布器3。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中，與氣相進(jìn)氣口 8相連通的管道內(nèi)的設(shè)有氣相單向閥10，與液相進(jìn)液口 6相連通的管道內(nèi)設(shè)有液相單向閥5，與頂部排氣口 14相連通的管道內(nèi)設(shè)有排氣單向閥19組合作用，有效防止介質(zhì)的倒流。溫控器7設(shè)置在與液相進(jìn)液口 6相連通的管道和與氣相進(jìn)氣口 8相連通的管道上。溫控器7對氣體分布器4和液體分布器3所噴出的介質(zhì)溫度進(jìn)行精確地控制。氣體分布器4分內(nèi)、外兩層設(shè)置，內(nèi)層與外層不在一個(gè)水平平面上，內(nèi)層在外層的下面，內(nèi)外兩層同心布置，整個(gè)氣體分布器呈碟形。[0020]外殼I的側(cè)壁催化劑加入口 11通過管道與外界連接，可以根據(jù)需要方便可靠地把不同種類和數(shù)量的催化劑加入反應(yīng)系統(tǒng)。上封頭18上的頂部測量口 20設(shè)有第一測量裝置(圖中未示出)，可以方便實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)流筒內(nèi)部各點(diǎn)的溫度、壓力和氣含率進(jìn)行測量。外殼I上的側(cè)壁測量口 12上設(shè)有第二測量裝置(圖中未示出)，可以方便實(shí)現(xiàn)對外殼I和導(dǎo)流筒2之間的環(huán)隙內(nèi)的介質(zhì)壓力、溫度和氣含率進(jìn)行測量。導(dǎo)流筒2的上、下端部采用圓邊，以穩(wěn)定介質(zhì)流型。需要指出的是，催化劑加入口 11并不限于圖1所示的位置，除沫器13同樣可以采用但不限于絲網(wǎng)除沫器。本實(shí)用新型適用于實(shí)驗(yàn)測定和工業(yè)化生產(chǎn)。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中，環(huán)形的液體分布器3上均布有噴射孔，便于均勻噴射液體。本實(shí)施例中，上封頭18為平板形，上封頭18與外殼I采用平面法蘭連接，上封頭18和外殼I相接觸的密封面采用O型密封圈，上封頭18和外殼I相接觸的密封面上對應(yīng)設(shè)有可相互扣合的環(huán)形凹槽。本實(shí)施例中，下封頭22為橢圓形，與下封頭22與外殼I采用平面法蘭連接，密封面上設(shè)有O型密封圈，下封頭22和外殼I相接觸的密封面上對應(yīng)設(shè)有可相互扣合的環(huán)形凹槽。當(dāng)然，以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，用于環(huán)氧丙烷和二氧化碳催化共聚合成為可完全生物降解的聚丙烯碳酸酯塑料，其特征在于:所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器的外殼(I)的體壁上設(shè)有催化劑加入口( 11 )、側(cè)壁測量口( 12);所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器的上封頭(18)上設(shè)有排氣口( 14)和頂部測量口(20);所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器的下封頭(22)上設(shè)有氣相進(jìn)氣口(8)、液相進(jìn)液口(6)和排凈口(9)； 所述氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流筒(2)、碟形分布的多層氣體分布器(4)和環(huán)形的液體分布器(3)，所述下封頭(22)上還設(shè)有用于控制所述氣體分布器(4)和液體分布器(3)所噴出的介質(zhì)溫度的溫控器(J)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于:所述下封頭(22)為橢圓形，與所述外殼(I )、導(dǎo)流筒(2)形成多相介質(zhì)混合空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于:所述頂部測量口(20)上設(shè)有用于測量所述導(dǎo)流筒(2)內(nèi)的介質(zhì)的壓力、溫度和氣含率的第一測量裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于:所述側(cè)壁測量口(12)上設(shè)有用于測量所述外殼(I)和導(dǎo)流 筒(2)之間的環(huán)隙內(nèi)的介質(zhì)的壓力、溫度和氣含率的第二測量裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于:所述環(huán)形液體分布器(3)上均布有噴射孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于:與所述排氣口(14)相連通的管道內(nèi)設(shè)有排氣單向閥(19)，與所述液相進(jìn)液口(6)相連通的管道內(nèi)設(shè)有液相單向閥(5)，與所述氣相進(jìn)氣口(8)相連通的管道內(nèi)設(shè)有氣相單向閥(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于:所述上封頭(18)為平板形，所述上封頭(18)與所述外殼(I)采用平面法蘭連接，所述上封頭(18)和外殼(I)相接觸的密封面采用O型密封圈,所述上封頭(18)和外殼(I)相接觸的密封面上對應(yīng)設(shè)有可相互扣合的環(huán)形凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于:所述橢圓形的下封頭(22)與所述外殼(I)采用平面法蘭連接，密封面上設(shè)有O型密封圈，所述下封頭(22)和外殼(I)相接觸的密封面對應(yīng)設(shè)有可相互扣合的環(huán)形凹槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，尤其是一種適用環(huán)氧丙烷和二氧化碳催化共聚合成聚丙烯碳酸酯塑料等低粘度、互溶性好的反應(yīng)體系。反應(yīng)器外殼體壁催化劑加入口、側(cè)壁測量口，上封頭上排氣口、頂部測量口，下封頭的氣相進(jìn)氣口、液相進(jìn)液口、排凈口和溫控器，反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流筒、氣體分布器、液體分布器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，能夠達(dá)到全面的參數(shù)測定和精確的流型控制，適用于實(shí)驗(yàn)室或或工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號B01J10/00GK202909705SQ20122015901
公開日2013年5月1日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張英偉, 徐寶東, 穆書生, 潘小君 申請人:北京旭陽化工技術(shù)研究院有限公司