相關申請的優(yōu)先權

本申請要求2014年10月31日提交的美國臨時申請no.62/073,697的優(yōu)先權，其公開內(nèi)容通過引用全部并入本文。

本公開涉及有用于多相組合物的反應器。在特定實施例中，反應器包括反應區(qū)域、分離區(qū)域和壓實區(qū)域。

背景技術：

在某些聚合方法中，液態(tài)或氣態(tài)單體在存在稀釋劑的情況下聚合，聚合產(chǎn)物在所述稀釋劑中不明顯溶解。結(jié)果，形成漿料，固態(tài)聚合產(chǎn)物以聚合物顆粒或附聚物的形式分散在所述漿料中。在許多這些工藝中，稀釋劑促進遠離聚合物附聚物的熱傳遞。

盡管這些工藝在技術上是有用的，但是這些聚合工藝存在若干挑戰(zhàn)。首先，所得到的漿料可能具有相對較高的粘度，其抑制混合和熱傳遞，并且可能負面地影響聚合物性質(zhì)，反應器可操作性，并且可能導致反應器結(jié)垢。該相對較高的粘度也對正在生產(chǎn)的聚合物的固體含量造成實際的限制。而且，由于在稀釋劑存在的情況下發(fā)生反應，因此需要將聚合物和聚合物附聚物從稀釋劑分離，并且最終脫液和干燥聚合產(chǎn)物。

如技術人員將領會，該性質(zhì)的聚合典型地在連續(xù)攪拌的罐式反應器中進行，使用足量的稀釋劑并且進行混合來維持流體條件。在聚合之后，通過常規(guī)溶劑反萃技術去除常常是有機溶劑的稀釋劑。例如，可以通過使用蒸汽脫溶劑技術從聚合產(chǎn)物反萃溶劑，這產(chǎn)生必須干燥的濕產(chǎn)物。

這些常規(guī)工藝以及在這些工藝中使用的設備會是能量密集和昂貴的。所以，需要在其中能夠有效地進行漿料聚合的裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本文描述了可以用作用于多相組合物的反應器的裝置。也可以稱為反應器的該裝置至少包括反應物、產(chǎn)物和可選的稀釋劑在其中混合、回混和/或揉捏或造粒的反應區(qū)域、以及反應混合物的物理上不同的成分能夠在其中分離的分離區(qū)域、以及可選地，反應產(chǎn)物能夠在其中經(jīng)受壓實力的壓實區(qū)域。

公開了一種反應器，其包括：第一部分，所述第一部分具有大致圓柱形殼體、在第一部分殼體的一個端部處的入口，第一部分殼體的相對端部是所述第一部分的出口，其中所述第一部分包括軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少兩個剪切槳葉；以及第二部分，所述第二部分具有大致截頭圓錐形殼體，所述截頭圓錐形殼體具有：大于第二端部的第一端部，所述第一端部構(gòu)成所述第二部分的入口并且與所述第一部分殼體的所述相對端部同延，以及在所述第二端部處的出口，其中所述第二部分包括軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少一個大致螺旋形片。

也公開了一種反應器，其包括：第一部分，所述第一部分包括大致圓柱形殼體和軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少兩個剪切槳葉，所述殼體包括固定到所述殼體并且朝著所述可旋轉(zhuǎn)軸向內(nèi)延伸的至少兩個揉捏鉤，所述第一部分具有由靠近入口的第一終端和出口終端限定的長度，所述第一部分的所述殼體具有內(nèi)壁，其中在所述內(nèi)壁、所述可旋轉(zhuǎn)軸、所述至少兩個集群和所述揉捏鉤之間存在開放空間；以及第二部分，所述第二部分包括殼體和軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少一個大致螺旋形片，所述第二部分的所述殼體具有內(nèi)壁以及在所述內(nèi)壁與所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述至少一個大致螺旋形片之間的開放空間，所述開放空間由在橫向于所述部分的軸線的平面中截取的橫截面區(qū)域限定，所述第二部分具有由入口終端和出口終端限定的長度，其中所述開放空間的橫截面區(qū)域從所述入口終端到所述出口終端減??；其中所述第二部分的入口終端處的所述開放空間與所述第一部分的出口終端處的所述開放空間同延。

也公開了一種反應器，其包括適于混合和揉捏所述反應器的內(nèi)容物的第一部分、適于在其中分離物理上不同的成分的第二部分、以及適于在其中壓實內(nèi)容物以擠壓材料內(nèi)容物的第三部分。

公開了一種聚合工藝，其包括以下步驟：將單體和稀釋劑裝載到反應器，所述反應器具有在其界面處同延的三個不同區(qū)域，用所述反應器的第一區(qū)域聚合所述單體以形成聚合產(chǎn)物，同時使所述單體、所述聚合產(chǎn)物和所述稀釋劑受到揉捏；在所述反應器的第二區(qū)域內(nèi)將所述聚合產(chǎn)物從所述稀釋劑的至少一部分分離；用所述反應器的第三區(qū)域壓實所述聚合產(chǎn)物，以及從所述反應器中排出所述聚合產(chǎn)物。

關于以下描述和附帶的權利要求，這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的反應器的橫截面示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的反應器的透視圖；

圖2a是沿著2a截取的圖2中所示的反應器的橫截面圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的反應器的軸組件的透視圖；

圖3a是沿著3a截取的圖3中所示的軸組件的橫截面圖；以及

圖4是采用根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置的聚合工藝的流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將描述本發(fā)明的各種具體實施例、型式和示例，包括為了理解所要求保護的發(fā)明在本文中采用的優(yōu)選實施例和定義。盡管以下詳細描述給出了具體的優(yōu)選實施例，但是本領域技術人員將領會，這些實施例僅是示例性的，并且本發(fā)明可以以其它方式實施。為了確定侵權的目的，本發(fā)明的范圍將指的是附帶的權利要求中的任何一個或多個，包括其等效物，以及等效于所敘述的要素或限制。對“發(fā)明”的任何引用可以指的是由權利要求限定的發(fā)明中的一個或多個，而不必是全部。

可以參考圖1描述本發(fā)明的實施例，圖1示出了也可以稱為聚合反應器20的反應器20。反應器20通常包括殼體22和軸向地定位在殼體22內(nèi)的軸組件24。在一個或多個實施例中，軸組件24是可旋轉(zhuǎn)的并且可以通過使用未示出的軸承適當?shù)刂我员阈D(zhuǎn)。軸組件24(其也可以稱為軸24)可以機械地附接到合適的驅(qū)動源26以便以期望的速度旋轉(zhuǎn)軸24。在一個或多個實施例中，軸24機械地附接到單個驅(qū)動源，如圖1中所示，并且在其它實施例中，軸24在軸24的相對兩端處機械地附接到兩個不同的驅(qū)動源。

可以參考反應器20的操作上不同的部分進一步描述反應器20的子部件。具體地，可以參考也可以稱為反應區(qū)域30的第一部分30、也可以稱為分離區(qū)域32的第二部分32和也可以稱為壓實區(qū)域34的第三部分34限定反應器20。

盡管反應器的每個部分適于以正總凈流量向前傳送反應器的內(nèi)容物，但是每個部分獨特地適用于將預期的力施加到其中的內(nèi)容物，由此實現(xiàn)不同的目標。例如，第一部分30適于混合、回混和/或揉捏反應器的內(nèi)容物，并且由此在反應器的內(nèi)容物和反應器內(nèi)的混合元件之間產(chǎn)生相對較高的表面接觸。在另一方面，第二部分32適于分離反應器的內(nèi)容物中的物理上不同的成分(例如，分離液體和固體)，并且允許成分中的一種遷移或流動(如在液體的情況下)回到第一部分30。第三部分34適于擠壓反應器的內(nèi)容物(例如，反應產(chǎn)物)，該動作用材料內(nèi)容物填充第三部分34中的任何空隙，并且也補充在第二部分32中發(fā)生的分離過程。

在一個或多個實施例中，反應器20的第一部分30包括第一部分殼體40，其包括側(cè)壁42和端壁44。側(cè)壁42和/或端壁44可以包括一個或多個開口。例如，如圖1中所示，入口46、46'相對于軸組件24徑向地設在側(cè)壁42中。側(cè)壁42和/或端壁44可以包括一個或多個出口。例如，并且如圖1中所示，出口48相對于軸組件24徑向地設在側(cè)壁42中。在特定實施例中，出口48適于允許從反應器中去除蒸汽流，由此可以提供反應器內(nèi)材料的蒸發(fā)冷卻。技術人員將領會，入口和出口的位置可以基于偏好而改變。例如，可能期望在端壁44內(nèi)包括入口或出口(未示出)。

在一個或多個實施例中，側(cè)壁42為大致圓筒形，并且因此橫截面區(qū)域(即，橫向于軸24的區(qū)域)從第一部分30的軸向長度一端到另一端是恒定的或基本恒定的。第一部分30的軸向長度從靠近端壁44的第一端部50延伸到與第一端部50縱向相對的第二端部52。

如上所述，第一部分30適于混合和揉捏其內(nèi)容物。若干設計可以實現(xiàn)這些目標。揉捏提供與揉捏元件的大表面接觸和反應器內(nèi)的材料的表面更新(例如，可以形成的附聚物被機械地破碎或切碎以暴露附聚物的內(nèi)表面)。技術人員可以理解，這可以通過低剪切混合與足夠的混合體積的組合而實現(xiàn)。而且，第一部分30適于傳送反應器內(nèi)的材料。這可以通過例如圍繞芯螺旋纏繞的并且由此為反應區(qū)域30內(nèi)的材料提供傳送力的多個混合元件實現(xiàn)。在一個或多個實施例中，這些元件也可以提供期望的剪切表面積以便將期望量的剪切能量輸入到反應區(qū)域30內(nèi)的材料。

在特定實施例中，通過鉤和槳葉揉捏布置實現(xiàn)第一部分30內(nèi)的期望混合和揉捏。例如，第一部分30可以包括兩個或更多個揉捏槳葉。如圖3中最佳地所示，軸組件24可以包括軸向部分60和從軸向部分60徑向延伸的槳葉62、62'的一個或多個集群。在一個或多個實施例中，軸組件24可以包括在第一部分30內(nèi)的槳葉的3至10個集群，或在其它實施例中，在第一部分30內(nèi)的4至8個集群。槳葉的“集群”被定義為相對于軸組件30沿著公共線或角度沿軸向部分60縱向向下延伸的槳葉的分組或系列。集群的數(shù)量取決于各種因素，包括側(cè)壁的直徑、軸向部分的直徑、以及每個槳葉的寬度。在一個或多個實施例中，槳葉的每個集群可以包含至少1個到多達100個槳葉，或者每個集群可以包含1至20個槳葉，或者每個集群可以包含2至10個槳葉，或者每個集群可以包含2至8個槳葉。槳葉的數(shù)量可以取決于許多因素，包括第一部分的軸向長度、軸向部分的直徑、側(cè)壁的直徑、以及期望在第一部分中生成的剪切能量的大小。也可以參考槳葉的徑向分組，其指的是沿著軸向部分60的長度共享共同位置的那些槳葉。換句話說，槳葉的徑向分組共享橫向于軸向部分60的軸線的公共平面。在一個或多個實施例中，徑向分組內(nèi)的槳葉的數(shù)量等于集群的數(shù)量。

在一個或多個實施例中，槳葉的每個集群可以沿著軸向部分60的縱向長度以一定角度延伸。取決于軸向部分60的長度(或第一部分30的長度)，該成角布置可以使槳葉的集群產(chǎn)生圍繞軸向部分60的螺旋形圖案。例如，在第一部分30的長度足夠長的情況下，每個集群可能圍繞軸向部分60完全包裹自身至少一次。由于角度，當從每個端部觀察揉捏器時，每個集群中的每個連續(xù)槳葉的一部分是可見的，大致如圖3a中所示。

在一個或多個實施例中，每個槳葉62、62'具有如圖2a和3a中最佳示出的截頭三角形形狀。每個槳葉62、62'的寬度可以橫向于軸向部分60的軸線被測量。如圖2a和3a中所示，當槳葉徑向遠離軸向部分60延伸時每個槳葉62、62'的寬度增加。槳葉62、62'中的一個或多個可以攜帶清除桿63。如圖2和3中所示，清除桿63可以基本上比每個槳葉62、62'的寬度更薄，或者在其它實施例中，桿63的寬度可以在槳葉62、62'的較大部分上延伸(即，在槳葉的徑向弧的較大部分上延伸)。而且，如圖3中最佳地所示，桿63從槳葉62、62'的徑向軸線垂直地延伸并且平行于軸向部分60定向。在未示出的替代實施例中，桿63可以相對于軸向部分60以一定角度定位，這將為第一部分30內(nèi)的材料提供傳送作用。例如，桿63可以相對于軸向部分60呈0°至30°的角度偏移。

槳葉62、62'構(gòu)造和布置成與固定到第一部分30的側(cè)壁42的至少兩個鉤64、64'協(xié)同操作。在一個或多個實施例中，當軸組件24旋轉(zhuǎn)時，槳葉62、62'鄰近鉤64、64'地經(jīng)過。鉤64、64'也沿著第一部分30的軸向長度布置成集群。鉤的集群的數(shù)量可以取決于各種因素，包括每個槳葉集群中的槳葉62、62'的數(shù)量。鉤64、64'也可以參考鉤的徑向分組進行描述，其指的是沿著第一部分30的長度(其對應于軸向部分60的長度)共享公共位置的鉤的數(shù)量。在一個或多個實施例中，第一部分30可以每個徑向分組包括至少一個鉤。徑向分組內(nèi)的鉤的數(shù)量可以取決于許多因素，包括第一部分的軸向長度、軸向部分的直徑、側(cè)壁的直徑、以及期望在第一部分中生成的剪切能量的大小。徑向分組的數(shù)量也可以類似地取決于許多因素。在一個或多個實施例中，第一部分30每個徑向槳葉分組包括一個徑向鉤分組(或僅僅是一個鉤)。

在一個或多個實施例中，每個鉤64、64'具有不接觸軸組件24的軸向部分60的徑向內(nèi)部終端65、65'。鉤64、64’構(gòu)造成獲得用于剪切第一部分30內(nèi)的反應物和產(chǎn)物的期望表面積，由此獲得用于剪切的期望剪切表面積并且提供豎直和水平剪切表面的組合。

如圖2中最佳地所示，也可以稱為通道66的空間66存在于第一部分30內(nèi)的軸組件24(即，軸向部分60和槳葉62、62')與側(cè)壁42的內(nèi)徑部43以及鉤64、64'之間。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第二部分32，再次參考圖1，圖1示出了包括側(cè)壁72的第二部分殼體70。側(cè)壁72可以包括一個或多個出口開口(未示出)，其允許在軸組件24的徑向的方向上從第二部分32去除諸如液體或氣體的材料。例如，第二部分32的下部分可以包括可以允許液體或粘性較小的材料流出反應器的放泄開口。類似地，第二部分32可以配備有適于允許從反應器去除蒸汽的開口，其可以提供用于反應器內(nèi)的材料的蒸發(fā)冷卻的機構(gòu)。類似地，側(cè)壁72可以包括允許材料在軸組件24的徑向的方向上裝載到第二部分32的一個或多個入口開口(未示出)。在一個或多個實施例中，第二部分32具有從鄰近第一部分30的第一端部90延伸到鄰近第三部分34并且與第一端部90縱向相對的第二端部92的軸向長度。

如圖2和3中最佳地所示，第二部分32內(nèi)的軸組件24包括軸向部分100，所述軸向部分具有從其延伸的(一個或多個)螺旋形片102。如圖2中最佳地所示，也可以稱為通道106的空間106存在于第二部分32內(nèi)的軸組件24(即，軸向部分100和螺旋形片102)與側(cè)壁72的內(nèi)徑部73之間。通道106的深度(其也可以稱為通道深度)是軸向部分100與側(cè)壁72的內(nèi)徑部73之間的距離。通道深度與在軸向長度的任何給定點處的螺旋形片102的高度相當。在任何給定點處的螺旋形片102的高度是從軸向部分100到螺旋形片102的尖端104的距離。

如上所述，第二部分32適于分離反應器的內(nèi)容物內(nèi)的物理上不同的成分，并且允許成分中的一種遷移或回流到第一部分30。技術人員認識到，在本發(fā)明的背景下的物理上不同的成分是指可以通過重力和在第二部分32內(nèi)發(fā)生的傳送作用的組合而分離的那些材料。例如，固體可以從第二部分32內(nèi)的液體分離。類似地，粘性液體可以從第二部分32內(nèi)的粘性較小的液體分離。

在任何實施例中，物理上不同的材料的分離可以至少部分地通過可能存在于螺旋形片102的尖端104與側(cè)壁72的內(nèi)徑部73之間的間隙實現(xiàn)。該間隙的尺寸可以在第二部分32的整個長度上是恒定的，或者它可以變化。在這些或其它實施例中，螺旋形片102可以適于允許液體回流到第一部分30。例如，螺旋形片102可以包括放泄孔(未示出)，其是在尖端104處或附近和/或在軸向部分100處或附近的集群102中的開口。在任何實施例中，螺旋形片102可以是螺旋形帶(未示出)的形式，其在第二部分32內(nèi)的沿著軸24的長度的一個或多個位置處與軸向部分100間隔開。而且，螺旋形片102可以開槽以允許液體從第二部分32流動到第一部分30(未示出)?；蛘撸黧w的運動可以通過對殼體72進行的修改來促進，例如，殼體72可以包括在內(nèi)壁73內(nèi)的膛線(未示出)，或者未示出的安全螺栓可以從殼體72延伸到反應器中并且與集群內(nèi)的槽(未顯示)同步。

再次參考圖2和3，通道106可以由在第二部分32內(nèi)的沿著軸組件24的長度的任何點處的橫截面區(qū)域(橫向于軸組件24的軸向長度)限定。在一個或多個實施例中，第一端部90處的通道106的橫截面面積大于第二端部92處的通道106的橫截面面積。在一個或多個實施例中，通道106的橫截面面積從第一端部90到第二端部92連續(xù)地減小。從第一端部90到第二端部92的減小率可以是恒定的或可變的。技術人員將領會，通道106的橫截面面積的這種減小與重力一起將促進液體從第二部分32回流到第一部分30。

在一個或多個實施例中，并且如圖1所示。如圖1所示，通道106從第一端部90到第二端92的橫截面面積的減小可以通過采用截頭圓錐形側(cè)壁72來實現(xiàn)。在這些或其它實施例中，軸組件24的軸向部分100從第一端部90到第二端92可以具有大致恒定的直徑?？蛇x地，與截頭圓錐形側(cè)壁72組合，軸組件24的軸向部分100可以從第一端部90到第二端92變化。

如圖2中最佳地所示，在特定實施例中，沿著其軸向長度的任何給定點處的螺旋形片102的高度與截頭圓錐形側(cè)壁72的橫截面面積大致相稱。因此，螺旋形片102的高度沿著軸組件24的軸向長度從第二部分32的第一端部90到第二端部92減小。在一個或多個實施例中，存在于螺旋形片102的尖端104與側(cè)壁72的內(nèi)徑部73之間的任何間隙在從第一端部90到第二端部92的軸向長度上大致恒定。與通道106的橫截面面積一樣，螺旋形片102的高度的減小速率可以是恒定的或可變的。或者，如上所述，通過例如改變集群102相對于內(nèi)徑部73的高度，間隙的尺寸可以是可變的。

在任何實施例中，可以通過整個反應器的定位來幫助液體從第二部分32回流到第一部分30。例如，通過傾斜地操作整個反應器或其至少一部分使得第二部分32的第二端部92定位高于第二部分30的第一端部90，可以實現(xiàn)將液體分離并從第二部分32返回到第一部分30的期望目標。例如，反應器20可以以最多約20度的角度定位。

如圖1中所示，第二部分32的第一端部90處的橫截面面積等于第一部分30的第二端部52處的橫截面面積。換句話說，在端部52處的殼體40的內(nèi)徑43等于在端部90處的殼體70的內(nèi)徑73。由于該構(gòu)造，通道66和通道106在第一部分30和第二部分32之間的界面處同延，由此允許材料從第一部分30轉(zhuǎn)移到第二部分32而不受超出反應器的外壁和反應器內(nèi)的混合元件所提供的干擾。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第三部分34，可以參考圖1和2，圖1和2示出了包括側(cè)壁82和端壁84的第三部分殼體80。側(cè)壁82包括一個或多個出口開口86，其允許在軸組件24的徑向方向上從反應器20去除材料。在任何或替代實施例中，材料可以在端壁84處或附近被去除。無論是軸向還是徑向定位，出口開口86可以與脈動流出隔離裝置互補以防止材料回流到反應器中。技術人員可以使用多種裝置作為脈動流出隔離裝置，例如但不限于全端口球閥或v型球閥，以及連同截止閥或排出擠出機的可變或固定模具。

而且，側(cè)壁82可以包括一個或多個出口開口(未示出)，其允許在軸組件24的徑向的方向上從第三部分34去除諸如液體或氣體的材料。類似地，側(cè)壁82可以包括一個或多個入口開口(未示出)，其允許材料在軸組件24的徑向的方向上填充到第三部分34中。第三部分34具有從鄰近第二部分32的第一端部94延伸到鄰近端壁84并且與第一端部94縱向相對的第二端部96的軸向長度。

如圖2和3中最佳地所示，軸組件24延伸通過第三部分34，并且可以以類似于第二部分32的方式包括具有從其延伸的(一個或多個)螺旋形片112的軸向部分110，由此限定可以稱為通道116的空間116，所述空間在第三部分34內(nèi)存在于軸組件24與側(cè)壁82的內(nèi)徑部83之間。通道116的深度(其也可以稱為通道深度)是軸向部分110與側(cè)壁82的內(nèi)徑部83之間的距離。通道深度可以與沿著軸向部分110的軸向長度的任何給定點處的螺旋形片112的高度相當。在任何給定點處的螺旋形片112高度是從軸向部分110到螺旋形片112的尖端114的距離。

與第二部分32一樣，第三部分34內(nèi)的通道116可以由其在第二部分34內(nèi)沿著軸組件24的長度的任何點處的橫截面面積(橫向于軸組件24的軸向長度)限定。在某些實施例中，第三部分34內(nèi)的通道116的橫截面面積從第一端部94到第二端部96減小。在其它實施例中，第三部分34內(nèi)的通道116的橫截面面積從第一端部94到第二端部96恒定或大致恒定。

如上所述，第三部分34適于壓實該部分內(nèi)的材料(即，該部分適于產(chǎn)生壓力)；壓實可以等同于材料的擠壓以從材料去除或釋放液體或氣體。這可以通過若干方式實現(xiàn)。例如，在一個或多個實施例中，第三部分34內(nèi)的通道116的平均橫截面面積小于第二部分32內(nèi)的通道106的平均橫截面面積。也可以通過第三部分34內(nèi)的集群112的相對間隔實現(xiàn)壓實。例如，第三部分34內(nèi)的集群112之間的間隔可以小于第二部分32內(nèi)的集群102的間隔。

在一個或多個實施例中，在圖1中最佳地示出，第三部分34的第一端部94處的橫截面面積等于第二部分32的第二端92處的橫截面面積。換句話說，在端部92處的殼體的70的內(nèi)徑73等于在第一端部94處的殼體80的內(nèi)徑83。由于該構(gòu)造，第二部分32內(nèi)的通道106和第三部分34內(nèi)的通道116在第二部分32和第三部分34之間的界面處同延，由此允許材料從第二部分32轉(zhuǎn)移到第三部分34而不受超出反應器的外壁和反應器內(nèi)的混合元件所提供的干擾。

如上所述，軸組件24可以相應地包括可以簡稱為軸向部分60的第一軸向部分60，可以簡稱為軸向部分100的第二軸向部分100，以及可以簡稱為軸向部分110的第三軸向部分110。在一個或多個實施例中，第一軸向部分60和第二軸向部分100彼此成一體。例如，第一軸向部分60和第二軸向部分100彼此固定并且因此一體地旋轉(zhuǎn)。該實施例可以包括一種構(gòu)造，其中第一軸向部分60和第二軸向部分100包括一體加工的固體材料。在其它實施例中，第一軸向部分60和第二軸向部分100可以包括在例如第一部分30和第二部分32之間的界面處彼此適當?shù)剡B接的獨立元件。該連接可以包括固定的、不可移動的連接，由此第一軸向部分60和第二軸向部分100一起旋轉(zhuǎn)。

在一個或多個實施例中，第二軸向部分100和第三軸向部分110彼此成一體。例如，第二軸向部分100和第三軸向部分110彼此固定并且因此一體地旋轉(zhuǎn)。該實施例可以包括一種構(gòu)造，其中第二軸向部分100和第三軸向部分110包括一體加工的固體材料。在其它實施例中，第二軸向部分100和第三軸向部分110可以包括在例如第三部分34和第二部分32之間的界面處彼此適當?shù)剡B接的獨立元件。該連接可以包括固定的、不可移動的連接，由此第二軸向部分100和第三軸向部分110一起旋轉(zhuǎn)。

在其它實施例中，第一軸向部分60和第二軸向部分100之間和/或第二軸向部分100和第三軸向部分110之間的連接可以包括可旋轉(zhuǎn)連接，由此例如第一軸向部分60和第二軸向部分100可以獨立地旋轉(zhuǎn)。在該后一實施例(未示出)中，第一軸向部分60可以例如機械地連接到第一驅(qū)動源，并且第二軸向部分100(和/或第三軸向部分110)可機械地連接到第二驅(qū)動源，這將提供以不同速度旋轉(zhuǎn)第一軸向部分60和第二軸向部分100(和/或第三軸向部分110)的能力。

在另外的其它實施例(未示出)中，軸24可以包括從反應器20的第一端部50延伸到第二端部96的中心芯，并且中心芯可以承載一個或多個外套筒，所述外套筒可以承載第一部分30內(nèi)的槳葉集群62、62'或第二和第三部分32、34內(nèi)的螺旋形片102、112。由于該構(gòu)造，槳葉集群62、62'可以通過套筒獨立于螺旋形片102、112旋轉(zhuǎn)。在這些或其它實施例中，中心芯可以承載機械地附接到第一驅(qū)動源的槳葉集群62、62'，并且套筒可以承載機械地附接到第二驅(qū)動源的螺旋形片102、112。

類似于可旋轉(zhuǎn)軸的多個部分的一體形成或獨立形成，反應器的每個部分的殼體可以一體地形成或獨立地形成并且然后連接以產(chǎn)生同延部分30、32、44。在另外的其它實施例中，反應器20可以配備有加熱和/或冷卻元件。例如，在一個或多個實施例中，反應區(qū)域30的側(cè)壁42、分離區(qū)域32的側(cè)壁72和壓實區(qū)域34的側(cè)壁82中的至少一個可以配備有加熱套(未示出)或冷卻盤管或其它元件以冷卻反應器的內(nèi)容物。在這些或其它實施例中，軸組件24可以適于向反應器的內(nèi)容物提供加熱和/或冷卻。例如，在一個或多個實施例中，第一軸向部分60、第二軸向部分100和第三軸向部分110中的至少一個適于攜帶和/或循環(huán)加熱和/或冷卻材料(例如，冷卻流體)，并且由此通過這些軸向部分中的至少一個的壁將熱傳入或傳出反應器。

在一個或多個實施例中，反應器20是密封單元，其是指可以在壓力或真空下操作而沒有明顯的空氣泄漏進入或離開系統(tǒng)的容器。這可以通過要求至少軸密封件被氣體覆蓋以防止空氣泄漏來實現(xiàn)，優(yōu)選氮氣覆蓋。在一個或多個實施例中，反應器20被密封到可允許的泄漏速率小于每密封件100克/小時，或小于每密封件75克/小時，或小于每密封件50克/小時的程度。

如上所述，本發(fā)明的反應器可以有利地處理多相組合物，例如聚合工藝中存在的那些多相組合物。技術人員將認識到，許多聚合工藝的反應物在包括聚合反應物、催化劑和可選的稀釋劑或溶劑的聚合混合物中可能是不溶的或僅部分可溶。不管反應物的溶解度如何，在某些聚合反應中，聚合產(chǎn)物在包括聚合產(chǎn)物、未反應的反應物、催化劑殘余物以及可選的稀釋劑和/或溶劑的聚合混合物中不溶或僅部分可溶。技術人員也認識到，這些聚合混合物可以是粘性的、膠粘的并且極難加工，尤其是在高固體含量下。本發(fā)明的裝置有利地允許相對較高固體含量下的反應區(qū)域30內(nèi)的反應條件，例如固體含量至少為20％，在其它實施例中至少為35％，在其它實施例中至少為50％，并且在其它實施例中至少為50％，并且在其它實施例中至少為65％的固體。

在反應區(qū)域30內(nèi)混合和揉捏之后，分離區(qū)域32提供聚合混合物的相分離成分的至少部分分離；即，固體聚合產(chǎn)物或粘性液體聚合產(chǎn)物可以從不溶或僅部分可溶的稀釋劑分離。在分離區(qū)域32內(nèi)的該固-液或液-液相分離之后，聚合產(chǎn)物可以進一步在壓實區(qū)域34內(nèi)脫液。

因此，本發(fā)明的實施例包括可以參考圖4描述的聚合工藝。聚合工藝120包括第一步驟，其中在材料輸入步驟130中裝載反應物(例如單體)、催化劑以及可選的溶劑或稀釋劑。這些各種材料可以使用常規(guī)的進料設備裝載到反應器。一旦進入反應器，反應物在反應區(qū)域30內(nèi)進行反應(例如聚合)的同時混合和/或揉捏或造粒，并最終傳送到分離區(qū)域32，在分離區(qū)域中聚合混合物的固體和/或粘性液體組分至少部分與稀釋劑分離，并且允許稀釋劑回流到反應區(qū)域30。然后將聚合產(chǎn)物傳送到壓實區(qū)域34，在壓實區(qū)域中擠壓力減少并消除該區(qū)域內(nèi)的聚合產(chǎn)物空隙和自由空間，并且進一步從聚合產(chǎn)物驅(qū)除稀釋劑。傳送力和材料流動迫使產(chǎn)品從反應器排出，可選地由材料排出裝置132(例如下游擠出機)輔助所述排出。在一個或多個實施例中，下游添加劑(例如淬火劑)可以裝載在材料排出裝置132內(nèi)。而且，材料排出裝置132可以配備有下游裝置(例如齒輪泵，可變模具，和/或隔離裝置)并由其調(diào)節(jié)。如圖1中所示，雙螺桿擠出機132可以位于反應器20的下游。材料排出裝置132可以將聚合產(chǎn)物輸送到下游精煉和/或改性步驟134。

具體實施例

段落a：一種反應器，其包括：第一部分，所述第一部分具有大致圓柱形殼體、在第一部分殼體的一個端部處的入口，所述第一部分殼體的相對端部是所述第一部分的出口，其中所述第一部分包括軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少兩個剪切槳葉；以及第二部分，所述第二部分具有大致截頭圓錐形殼體，所述截頭圓錐形殼體具有大于第二端部的第一端部，所述第一端部構(gòu)成所述第二部分的入口并且與所述第一部分殼體的所述相對端部同延，以及在所述第二端部處的出口，其中所述第二部分包括軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少一個大致螺旋形片。

段落b：段落a中的任何一項或任何組合的反應器，其中所述第一部分的所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述第二部分的所述可旋轉(zhuǎn)軸彼此成一體。

段落c：段落a-b中的任何一項或任何組合的反應器，其還包括第三部分，所述第三部分具有大致圓柱形殼體、在所述第三部分的一個端部處并且與所述第二部分的所述第二端部處的所述出口同延的入口、以及靠近所述第三部分的相對端部的出口，其中所述第三部分包括軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少一個大致螺旋形片。

段落d：一種反應器，其包括：第一部分，所述第一部分包括大致圓柱形殼體和軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少兩個集群的至少一個剪切槳葉，所述殼體包括固定到所述殼體并且朝著所述可旋轉(zhuǎn)軸向內(nèi)延伸的至少兩個揉捏鉤，所述第一部分具有由靠近入口的第一終端和出口終端限定的長度，所述第一部分的所述殼體具有內(nèi)壁，其中在所述內(nèi)壁、所述可旋轉(zhuǎn)軸、所述至少兩個集群和所述揉捏鉤之間存在開放空間；以及第二部分，所述第二部分包括殼體和軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少一個大致螺旋形片，所述第二部分的所述殼體具有內(nèi)壁以及在所述內(nèi)壁與所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述至少一個大致螺旋形片之間的開放空間，所述開放空間由在橫向于所述部分的軸線的平面中截取的橫截面區(qū)域限定，所述第二部分具有由入口終端和出口終端限定的長度，其中所述開放空間的橫截面區(qū)域從所述入口終端到所述出口終端減?。黄渲兴龅诙糠值娜肟诮K端處的所述開放空間與所述第一部分的出口終端處的所述開放空間同延。

段落e：a-d中的任何一項或任何組合的反應器，其還包括第三部分，所述第三部分包括殼體和軸向地定位在所述殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的至少一個大致螺旋形片，所述第三部分的所述殼體具有內(nèi)壁以及在所述內(nèi)壁與所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述至少一個大致螺旋形片之間的開放空間，所述開放空間由在橫向于所述部分的軸線的平面中截取的橫截面區(qū)域限定，所述第三部分具有由入口終端和出口終端限定的長度，其中所述第三部分的入口終端處的所述開放空間與所述第二部分的出口終端處的所述開放空間同延。

段落f：段落a-e中的任何一項或任何組合的反應器，其中所述第一部分內(nèi)的所述可旋轉(zhuǎn)軸包括從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的剪切槳葉的至少兩個集群。

段落g：段落a-f中的任何一項或任何組合的反應器，在所述第二部分內(nèi)從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的所述螺旋形片包括尖端，并且其中在所述尖端與所述第二部分的所述內(nèi)壁之間存在間隙。

段落h：a-g中的任何一項或任何組合的反應器，其中所述第二部分內(nèi)的所述螺旋形片適于允許液體或粘性較小的材料朝著所述第二部分的所述入口終端流動。

段落i：a-h中的任何一項或任何組合的反應器，其中在所述第三部分內(nèi)從所述可旋轉(zhuǎn)軸徑向延伸的所述螺旋形片包括多個螺旋形片，其平均間距小于所述第二部分的所述螺旋形片中的多個螺旋形片的平均間距。

段落j：a-i中的任何一項或任何組合的反應器，其中所述第一部分中的至少一個槳葉集群相對于所述可旋轉(zhuǎn)軸的縱向長度成角度延伸，形成圍繞所述可旋轉(zhuǎn)軸的螺旋形圖案。

段落j：一種反應器，其包括：適于混合和揉捏所述反應器的內(nèi)容物的第一部分、適于在其中分離物理上不同的成分的第二部分、以及適于在其中壓實或擠壓內(nèi)容物的第三部分。

段落k：一種聚合方法，其包括以下步驟：將單體和稀釋劑裝載到反應器，所述反應器具有在其界面處同延的三個不同區(qū)域；用所述反應器的第一區(qū)域聚合所述單體以形成聚合產(chǎn)物，同時使所述單體、所述聚合產(chǎn)物和所述稀釋劑受到揉捏；在所述反應器的第二區(qū)域內(nèi)將所述聚合產(chǎn)物從所述稀釋劑的至少一部分分離；用所述反應器的第三區(qū)域壓實所述聚合產(chǎn)物，以及從所述反應器中排出所述聚合產(chǎn)物。

不脫離本發(fā)明的范圍和精神的各種修改和改變對于本領域技術人員將是顯而易見的。本發(fā)明不限于本文中闡述的示例性實施例。