[發明專利]一種超高密封聚碳酸酯反應裝置

有效

• 申請號: 201910589037.5
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110270289B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 張鎖江;徐菲;張延強;周志茂;何宏艷;張振才;楊子鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/20;F16J15/43;F16J15/16;C08G64/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明提供了一種超高密封聚碳酸酯反應裝置，包括終縮聚反應器、物料進口和物料出口，所述終縮聚反應器包括內筒體，內筒體外設有導熱油夾套，內筒體內設有驅動裝置；所述內筒體上設有前法蘭，前法蘭上設有組合機械密封裝置，所述組合機械密封裝置包括一道密封和二道密封，所述一道密封包括與前法蘭相連的機封支架，機封支架內安裝有若干密封環，所述組合機械密封裝置通過聯軸器與電機相連。本發明組合機械密封裝置能夠對系統提供超高密封效果，使真空度達到10Pa以內，大大提高了產品質量。

技術領域

本發明涉及聚碳酸酯生產領域，具體涉及一種超高密封聚碳酸酯反應裝置。

背景技術

酯交換法聚碳酸酯又稱熔融法聚碳酸酯，利用雙酚與碳酸二苯酯熔融縮聚，進行酯交換，在高溫減壓條件下不斷排出苯酚，提高反應程度和分子量。該反應原料純度要求較高，反應速度較慢，反應器構造較復雜，要求具有很高的密閉性。

酯交換法聚碳酸酯的制備過程包括酯化過程和縮聚過程，當前公開的相關專利中，終縮聚反應器多為高持液量的臥式圓盤反應器，結構包括臥式圓筒，筒體上設置有進料口、出料口、真空口等接口；筒體內部安裝有攪拌軸，軸上安裝有多個圓盤槳，圓盤間設置有隔板和刮板等輔助件；攪拌軸旋轉帶動圓盤旋轉，使PC熔體粘附在圓盤表面，在重力以及內壁刮板作用下形成一定厚度的下落膜，增大了熔體蒸發面積，使PC中脫出的苯酚分子得以在下落膜處蒸發，促使聚合過程正向進行，獲得分子量更高的PC成品。

反應起始階段碳酸二苯酯過量，經酯交換反應，排出苯酚，由苯酚排出來控制分子量。隨反應的進行，聚合物分子量不斷增加，體系粘度也不斷增高，苯酚沸點高，從高粘熔體中脫除并不容易。到終縮聚階段，聚碳酸酯的熔體粘度高得多，為促使聚合反應的平衡正方向進行，需要使反應生成的小分子不斷的快速脫除，并增大反應溫度以及提高體系真空度，終縮聚階段對反應設備的攪拌和傳熱有著更高的要求。

研究表明，為了增加蒸發面積，控制物料停留時間，現有技術中常常以多聚合方式替代傳統的酯交換法中單釜或雙釜聚合方式，在預聚和縮聚階段采用不同形式的反應器，尤其是縮聚后期注重反應器內部強制混合型攪拌元件的特殊設計，如增加多組圓盤，設置多個隔板，采用雙軸攪拌，以及器內增加刮板以解決縮聚后期傳熱傳質的問題。但是該種設計方法容易造成反應器體積過大，內部件加工安裝困難，或者攪拌結構不利于物料向前推送，物料停留時間不易控制，容易發生副反應，影響產品質量。

聚碳酸酯終縮聚階段，反應器夾套內的導熱油溫度高達300℃，反應器內的真空度在 100Pa以內，物料粘度也相應升高。反應器內物料液位正常情況下低于攪拌軸，但由于攪拌作用以及苯酚的蒸出影響，攪拌軸軸封將面臨更為復雜的氣、液、固混合體系；軸封有可能處在高溫、高粘的聚合物熔體中。

反應釜攪拌軸封常規有填料軸封、機械密封以及磁力密封等。實際使用過程發現填料軸封短時間能滿足高真空需求，一定時間后填料失效，真空度下降，需更換填料或者重新調節填料壓環。機械密封分單面機封和雙面機封，單面機封不能很好保持高真空，雙面機封能很好滿足高真空環境，但需要對機封設置封液系統，封液多為硅油，并且不能操作失誤，一旦聚合物熔體液位超過攪拌軸，聚合物熔體會進入機械密封，使機封失效。部分專利介紹的組合機封，多為雙端面機械密封和唇形密封、J型密封、迷宮密封、填料密封等組合，第一道密封防止高溫聚酯熔體進入組合密封內，第二道或者第三道軸封防止外界空氣進入反應器內，使用效果比較理想，但這樣的組合機封結構非常復雜，后期維護非常困難。

發明內容

本發明提出了一種超高密封聚碳酸酯反應裝置，解決了現有聚碳酸酯終縮聚過程中物料停留時間不易控制，易發生副反應，且軸封不能滿足高真空環境的問題。

實現本發明的技術方案是：