多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统及方法，包括环氧化合物聚合反应器，特点是其顶部中央设置有一级物料气液混合传质反应装置且其内沿中心轴对称设置有若干个二级物料气液混合传质反应装置；环氧化合物聚合反应器底部的物料出口分别连接一级循环泵和二级循环泵，一级循环泵通过一级循环冷却器与一级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接，二级循环泵通过二级循环冷却器分别与各个二级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接；两级物料气液混合传质反应装置的侧部均设置有环氧化合物吸入口，优点是有效提高反应器内气液混合效果和反应转化率，非常安全的生产分子量分布窄、均一性好的聚醚产品。

Polymerization system and method for multi-stage cyclic symmetric injection type epoxy compound

The invention discloses a multistage spray type epoxy compound cyclic polymerization system and method, including the epoxide polymerization reactor, which is characterized in that the top center is provided with a material mixing gas-liquid mass transfer reaction device and the inner along the central axis of symmetry is provided with a plurality of two materials gas-liquid mass transfer reaction device; the bottom of the reaction polymerization of epoxy compound the material outlet are respectively connected with a circulating pump and two circulation pump, a circulating pump liquid nozzle through the top of a circular cooler and a material mixing device connected with gas-liquid mass transfer reaction, two levels of circulating pump liquid nozzle and the top two respectively each material gas-liquid mass transfer reaction device connected by the two stage cycle cooler; side two level gas-liquid mass transfer reaction material device are provided with epoxy compound suction, has the advantages of effective extraction The gas liquid mixing effect and reaction conversion rate in the high reactor are very safe to produce polyether products with narrow molecular weight distribution and good uniformity.

【技术实现步骤摘要】
多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统及方法
本专利技术涉及一种环氧化合物聚合反应系统，尤其是涉及一种多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统及方法。
技术介绍
聚醚是一类含有醚基和活泼氢端基结构的物质的总称，其是一类极其重要的中间体。聚醚在洗涤、乳化、印染、聚氨酯材料合成、溶剂等方面均有广泛的应用。因结构、组成、分子量等的不同，聚醚具有各种不同分子结构和用途。按照原料不同，主要分为以环氧乙烷为原料的乙氧基聚醚、以环氧丙烷为原料的丙氧基聚醚及以环氧乙烷和环氧丙烷按一定比例混合的混合物为原料的乙丙共聚聚醚。按照起始剂（提供活泼氢端基）的不同，可分为具有不饱和C=C双键的聚羧酸减水剂用聚醚、脂肪醇聚醚、芳香基聚醚、胺基聚醚、酚基聚醚等。目前，工业上生产聚醚通常在催化剂作用下，用起始剂与环氧化合物发生加成反应来获取。通用反应方程式如下：ROH+n（（CH）mO）R-O（（CH）mO）nH说明：式中n为环氧化合物摩尔数，m=2或3。该反应属于加成反应，反应分为引发阶段和链增长阶段。反应过程是在催化剂作用下起始剂活泼羟基先和环氧化合物起加成反应，生成能继续反应的羟基衍生物作为第二代反应产物。反应以相同的方式连续进行，得到环氧化合物分子连续加成所生成的聚合物。环氧化合物聚合生产聚醚为一类特殊的聚合反应，反应剧烈，强放热，反应物环氧化合物化学性质活泼、易燃易爆、易发生副反应。在聚合反应器内化学反应与物理传递过程同步进行，相互影响，反应的速度和收率与物理传递过程密切相关。同时，由于环氧化合物性质活泼，且聚合反应放热量大，因此在进行环氧化合物聚合反应时，过程危险性很高。必须采取多种手段来有效控制危险性。所以，在进行聚醚反应时需要有效的工艺和设备结构及技术才能既保证反应安全、高效、快速进行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种有效提高反应器内气液混合效果和反应转化率、产品分子量分布窄，产品均一性好，并能实现安全大幅提高的多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统及其聚合方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统，包括环氧化合物聚合反应器，其特征在于：所述的环氧化合物聚合反应器的顶部中央设置有一级物料气液混合传质反应装置，所述的环氧化合物聚合反应器内沿中心轴对称设置有若干个二级物料气液混合传质反应装置；所述的环氧化合物聚合反应器底部的物料出口分别连接一级循环泵和二级循环泵，所述的一级循环泵通过一级循环冷却器与所述的一级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接，所述的二级循环泵通过二级循环冷却器分别与各个所述的二级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接；所述的一级物料气液混合传质反应装置的侧部以及各个所述的二级物料气液混合传质反应装置的侧部均设置有环氧化合物吸入口，所述的环氧化合物聚合反应器的中上部的催化剂和起始剂入口处连接有用于催化剂和起始剂引发反应的静态混合反应器。所述的一级物料气液混合传质反应装置和所述的二级物料气液混合传质反应装置均为包括从上到下一体连接的混合室、喉管和扩大段，所述的顶部液体喷嘴位于所述的混合室的顶部中央，所述的环氧化合物吸入口位于所述的混合室的侧部。所述的环氧化合物聚合反应器的上端对称设置有用于将气相返回所述的一级物料气液混合传质反应装置的混合室的连接管线，所述的连接管线的入口位于所述的一级物料气液混合传质反应装置的环氧化合物吸入口的下方。管线沿轴向对称分布，保证反应系统顶部没有任何流动死区，保证了环氧化合物的高转化率。所述的一级循环冷却器的壳程出口依次通过换热工质循环泵、蒸汽发生器和循环水冷却器与所述的一级循环冷却器的壳程进口连接，所述的二级循环冷却器的壳程出口依次通过所述的换热工质循环泵、所述的蒸汽发生器和所述的循环水冷却器与所述的二级循环冷却器的壳程进口连接。一种多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应方法，其采用的多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统的结构如上述所述，具体步骤如下：（1）将起始剂和催化剂加入到静态混合反应器中，在静态混合反应器内完成起始剂与催化剂的引发反应，然后通过催化剂和起始剂入口送入环氧化合物聚合反应器内，同时将环氧化合物分别从一级物料气液混合传质反应装置的侧面和二级物料气液混合传质反应装置侧面的环氧化合物吸入口送入环氧化合物聚合反应器内，将环氧化合物聚合反应器内反应温度控制为70-220℃，反应压力控制为0.2-8MPaG，进行链增长反应；（2）经链增长反应后，反应产物从环氧化合物聚合反应器底部的物料出口流出，40%wt-90%wt的反应产物送入一级循环泵，一级循环泵经一级循环冷却器后将液体物料送入环氧化合物聚合反应器顶部的一级物料气液混合传质反应装置，液体物料经一级物料气液混合传质反应装置的液体喷嘴高速喷出，与从一级物料气液混合传质反应装置侧面的环氧化合物吸入口吸入的环氧乙烷在一级物料气液混合传质反应装置内实现气液混合、传质和反应，实现环氧化合物与起始剂的聚合；（3）10%wt-60%wt的反应产物送入二级循环泵，二级循环泵经二级循环冷却器后将液体物料送入环氧化合物聚合反应器内部的二级物料气液混合传质反应装置，液体物料经二级物料气液混合传质反应装置的液体喷嘴高速喷出，与从二级物料气液混合传质反应装置侧面的环氧化合物吸入口吸入的环氧乙烷在二级物料气液混合传质反应装置内实现气液混合、传质和反应；实现环氧化合物与起始剂的聚合；（4）重复步骤（2）-（3），通过两级物料气液混合传质反应装置，气液两相在多次循环回路中传质反应，最后得到环氧聚合物产品。所述的一级物料气液混合传质反应装置和所述的二级物料气液混合传质反应装置均为包括从上到下一体连接的混合室、喉管和扩大段，所述的顶部液体喷嘴位于所述的混合室的顶部中央，所述的环氧化合物吸入口位于所述的混合室的侧部。所述的环氧化合物聚合反应器的上端对称设置有用于将气相返回所述的一级物料气液混合传质反应装置的混合室的连接管线，所述的连接管线的入口位于所述的一级物料气液混合传质反应装置的环氧化合物吸入口的下方。管线沿轴向对称分布，保证反应系统顶部没有任何流动死区，保证了环氧化合物的高转化率。所述的一级循环冷却器的壳程出口依次通过换热工质循环泵、蒸汽发生器和循环水冷却器与所述的一级循环冷却器的壳程进口连接，所述的二级循环冷却器的壳程出口依次通过所述的换热工质循环泵、所述的蒸汽发生器和所述的循环水冷却器与所述的二级循环冷却器的壳程进口连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、当环氧化合物经吸入口进入混合室时，由于混合室压力低，环氧化合物汽化。与来自喷嘴的液体（低聚物、催化剂、环氧化合物）经混合室、喉管、扩大段从而完成气液相分散、混合、反应。由于缩小段-喉管-扩大段组合结构引起的气液相对速度改变，实现了气液界面更新速度快，从而大大提高了气液接触面积，从而大幅提高三传一反效果。2、环氧乙烷液体进料，进入气液混合传质反应装置后汽化，吸收喷射液体的热量，有效利用聚合反应热实现环氧乙烷汽化，减小了反应热换热器负荷。3、引发阶段和链增长阶段分开控制。催化剂和起始剂的引发反应在静态混合反应器内进行。链增长阶段在多级循环对称喷射式环氧化合物反应器内进行。引发反应速度快，链增长阶段速度相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统，包括环氧化合物聚合反应器，其特征在于：所述的环氧化合物聚合反应器的顶部中央设置有一级物料气液混合传质反应装置，所述的环氧化合物聚合反应器内沿中心轴对称设置有若干个二级物料气液混合传质反应装置；所述的环氧化合物聚合反应器底部的物料出口分别连接一级循环泵和二级循环泵，所述的一级循环泵通过一级循环冷却器与所述的一级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接，所述的二级循环泵通过二级循环冷却器分别与各个所述的二级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接；所述的一级物料气液混合传质反应装置的侧部以及各个所述的二级物料气液混合传质反应装置的侧部均设置有环氧化合物吸入口，所述的环氧化合物聚合反应器的中上部的催化剂和起始剂入口处连接有用于催化剂和起始剂引发反应的静态混合反应器。

【技术特征摘要】
1.一种多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统，包括环氧化合物聚合反应器，其特征在于：所述的环氧化合物聚合反应器的顶部中央设置有一级物料气液混合传质反应装置，所述的环氧化合物聚合反应器内沿中心轴对称设置有若干个二级物料气液混合传质反应装置；所述的环氧化合物聚合反应器底部的物料出口分别连接一级循环泵和二级循环泵，所述的一级循环泵通过一级循环冷却器与所述的一级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接，所述的二级循环泵通过二级循环冷却器分别与各个所述的二级物料气液混合传质反应装置顶部的液体喷嘴连接；所述的一级物料气液混合传质反应装置的侧部以及各个所述的二级物料气液混合传质反应装置的侧部均设置有环氧化合物吸入口，所述的环氧化合物聚合反应器的中上部的催化剂和起始剂入口处连接有用于催化剂和起始剂引发反应的静态混合反应器。2.根据权利要求1所述的多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统，其特征在于：所述的一级物料气液混合传质反应装置和所述的二级物料气液混合传质反应装置均为包括从上到下一体连接的混合室、喉管和扩大段，所述的顶部液体喷嘴位于所述的混合室的顶部中央，所述的环氧化合物吸入口位于所述的混合室的侧部。3.根据权利要求2所述的多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统，其特征在于：所述的环氧化合物聚合反应器的上端对称设置有用于将气相返回所述的一级物料气液混合传质反应装置的混合室的连接管线，所述的连接管线的入口位于所述的一级物料气液混合传质反应装置的环氧化合物吸入口的下方。4.根据权利要求1-3中任一项所述的多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统，其特征在于：所述的一级循环冷却器的壳程出口依次通过换热工质循环泵、蒸汽发生器和循环水冷却器与所述的一级循环冷却器的壳程进口连接，所述的二级循环冷却器的壳程出口依次通过所述的换热工质循环泵、所述的蒸汽发生器和所述的循环水冷却器与所述的二级循环冷却器的壳程进口连接。5.一种利用权利要求1-4所述的系统的多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应方法，其特征在于，其采用的多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统的结构如上述权利要求1-4所述，具体步骤如下：（1）将起始剂和催化剂加入到静态混合反应器中，在静态混合反应器内完成起始剂与催化剂的引发反应，然后通过催化剂和起始剂入口送入环氧化合物聚合反应器内，同时将环氧化合物分别从一级物料气液混合传质反应装置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文华，谷新春，许志龙，胡晓铮，岳金明，李全，梅鑫，陶小钰，余智，王业翔，
申请(专利权)人：中国化学赛鼎宁波工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33