具有改进的进料系统的低聚器技术方案

在一个实施方式中，用于在160至300℃的反应器温度和5至200毫巴的反应器压力下进行熔融酯交换反应的反应器，包括圆柱形罐，其包括顶部、侧面和底部，其中，底部是凸面的，远离顶部延伸；搅拌轴，沿着圆柱形罐的轴设置在圆柱形罐内，使得它从圆柱形罐的外部可旋转；搅拌叶片，在圆柱形罐中从搅拌轴延伸；反应物溶液入口，位于底部；以及反应溶液出口，位于底部。反应器可用于聚碳酸酯低聚物的聚合。

Oligomer with improved feed system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的进料系统的低聚器相关申请的引证本申请要求2017年6月30日提交的欧洲专利申请序列号17382424的权益。相关申请以其整体通过引证并入本文。
技术介绍
由于聚碳酸酯具有优异的机械性能，如抗冲击性和耐热性，并且还具有优异的透明性，因此它在许多工程应用中得到广泛应用。在工业上用于生产聚碳酸酯的典型方法中，诸如双酚A(BPA)的双酚和诸如碳酸二苯酯(DPC)的碳酸酯前体在熔融状态下以酯交换法进行反应。该熔融聚合通常被称为熔融缩聚过程或酯交换过程。所得的聚碳酸酯可以被挤出或以其他方式加工，并且可与诸如染料和紫外线稳定剂的添加剂结合。然而，熔融聚合过程可以导致具有增加的黄度指数的聚碳酸酯。因此，需要通过增加聚合控制来制备聚碳酸酯的方法。
技术实现思路
本文公开了一种底部进料反应器及其用途。在一个实施方式中，用于在160至300℃的反应器温度和5至200毫巴的反应器压力下进行熔融酯交换反应的反应器，包括圆柱形罐，其包括顶部、侧面和底部，其中，底部是凸面的(convex，凸形的，凸状的)，远离顶部(awayfromthetop，离开顶部)延伸；搅拌轴，沿着圆柱形罐的轴设置在圆柱形罐内，使得它从圆柱形罐的外部可旋转；搅拌叶片，在圆柱形罐中从搅拌轴延伸；反应物溶液入口，位于底部；以及反应溶液出口，位于底部。在另一个实施方式中，熔融聚合聚碳酸酯的方法包括通过反应物溶液入口向前述实施方式中任一项或多项的反应器中添加包含聚碳酸酯前体的前体溶液；使聚碳酸酯前体在160至300℃、优选160至240℃的反应器温度和5至200毫巴的反应器压力下进行反应，以形成包含重均分子量大于聚碳酸酯前体的聚碳酸酯低聚物的混合溶液；从反应溶液出口取出混合溶液；以及使聚碳酸酯低聚物聚合，以形成聚碳酸酯。上述和其他特征通过以下附图、详细描述和权利要求来举例说明。附图说明图是示例性的、非限制性的实施方式，其中，相同元件的编号相同。几个图是实施例的示意图，其不旨在将本公开限制于本文中阐述的材料、条件或工艺参数。图1是底部进料反应器的一个实施方式的示意图；图2是底部进料反应器的一个实施方式的示意图；图3是实施例1的侧面进料反应器的计算流体动力学评估的示意图；图4是图3的一部分的放大示意图；图5是实施例1的侧面进料反应器的计算流体动力学评估的示意图，其示出了溶液的快速离开路径；图6是实施例2的底部进料反应器的计算流体动力学评估的示意图，其示出了溶液的增加的离开路径；以及图7是实施例3-5的停留时间分布的曲线图。具体实施方式熔融聚合是一种工业上使用的通过使熔融形式的双酚与碳酸酯化合物反应制备聚碳酸酯的方法。将双酚和碳酸酯化合物与四元催化剂(quaternarycatalyst)一起添加到单体混合罐中，其中开始一些低聚反应，如通过苯酚副产物的产生所证明的。从单体混合罐，将熔体添加至一系列低聚反应单元中。当研究这些反应器中的混合行为时，确定反应器中的多个流动路径，如图3和图4所示。在检查流动路径时，发现在圆柱形罐的侧面上的入口的现有位置定位不佳。尽管入口和出口在物理上彼此定位较远，但是由于反应器中的循环流动模式，大量通过入口进入的材料可以快速到达出口，如图3所示。材料的这种早期离开最终导致反应器中广泛的停留时间分布。令人惊讶地发现，通过将反应物溶液入口设置在罐的底部，可以减少进料早期进入反应溶液出口。以这种方式，即使反应物溶液入口在物理上更接近反应溶液出口，其也是流动模式中的更远的上游，导致进料到达反应溶液出口的路径长度增加(如图6中所示)，最终导致在反应器中停留时间分布的改善(其特征在于分布范围的减小)。更令人惊讶地发现，通过将反应物溶液入口重新定位在罐的底部，当溶液粘度较高时，例如，大于3帕斯卡秒(Pa·s)时，可以显著减少另外发生的流体通过较低阻力路径的窜流(channeling，通道作用)，最终导致停留时间分布的进一步改善。如本文所用，使用来自TA仪器的平行板流变仪AR-G2，使用直径为25毫米(mm)的板，板之间的间隙为0.5mm来测量粘度。在250至300摄氏度(℃)的温度下，并且频率在100和1,000倒数秒(s-1)之间变化时进行测量。反应器中改善的停留时间分布可导致所得聚碳酸酯的降解和变色的减少。图1和图2是改善的底部进料反应器10的实施方式的示意图。图1示出反应器10可以包括圆柱形罐12，其包括顶部、侧面和底部，其中，底部是凸面的，远离顶部延伸。搅拌轴14沿圆柱形罐的轴100设置在圆柱形罐12内，以便它从圆柱形罐12的外部可旋转。搅拌叶片16从圆柱形罐12中的搅拌轴14延伸。反应物溶液入口40和反应溶液出口20均位于圆柱形罐12的底部。反应器是立式反应器，使得轴100垂直(在10°以内，或0至5°或0至1°)于与圆柱形罐的底部相切的平面或由存在于圆柱形罐中的静止液体的顶表面(110)所限定的顶部流体平面中的至少一个。搅拌叶片的形状没有特别限制。搅拌叶片可以包含平板叶轮。平板叶轮可以是矩形的、正方形的、三角形的、梯形的、不规则的等。平板叶轮可以具有多个开口，例如，图2中所示的开口18。搅拌叶片可以包含至少一个叶轮(例如，水翼叶轮)，例如，1至5，或2至4，或1至2个叶轮可以从搅拌轴延伸。叶轮可以包含2至5个叶片，或2至4个叶片，或3个叶片。例如，每个叶轮可以是三叶叶轮。圆柱形罐的总体积可以大于或等于10立方米(m3)，或20至100m3，或20至50m3。圆柱形罐可容纳大于或等于5,000升(L)，或5,000至50,000L，或5,000至15,000L的液体。圆柱形罐的内反应器直径DT可以为1至10米(m)，或2至5m。反应物溶液入口位于圆柱形罐的底部，例如，如图1和图2所示的反应物溶液入口40。反应物溶液入口可允许向反应器中添加聚碳酸酯前体溶液。可通过可以或可以不位于圆柱形罐底部的相同或不同的入口向反应器中添加另外的催化剂和另外的单体中的一种或两者。为了实现最优的混合，所有入口可以位于圆柱形罐的底部。反应物溶液入口可以位于搅拌叶片的旋转柱的外部。例如，图2示出了从轴100到内缘6的距离m可以大于或等于搅拌叶片16的下缘8的外径D的一半(m≥D/2)。反应溶液出口可位于圆柱形罐的侧面。反应溶液出口可位于圆柱形罐的底部。如果位于圆柱形罐的底部，那么反应溶液出口可同轴地(concentrically，同心地)位于圆柱形罐的中心轴上。例如，图1和图2示出了反应溶液出口20同轴地位于圆柱形罐12的轴100上。反应器可以包括热交换器。热交换器可以是位于圆柱形罐内部的内置式热交换器。热交换器可以包括与圆柱形罐的至少一部分外壁物理接触的加热套。热交换器可以包括外置式热交换器。如果反应器包括内置式热交换器，那么内置式热交换器可以包括一个或多个位于圆柱形罐内的内部加热盘管(coil，线圈)。内置式热交换器可位于圆柱形罐内，距轴的距离为大于圆柱形罐内相同高度处的搅拌叶片的外径的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在160至300℃的反应器温度和5至200毫巴的反应器压力下进行熔融酯交换反应的反应器(10)，包括：/n圆柱形罐(12)，所述圆柱形罐包括顶部、侧面和底部，其中，所述底部是凸面的，远离所述顶部延伸；/n搅拌轴(14)，所述搅拌轴沿着所述圆柱形罐(12)的轴(100)设置在所述圆柱形罐内，使得它从所述圆柱形罐(12)的外部可旋转；/n搅拌叶片(16)，所述搅拌叶片在所述圆柱形罐(12)中从所述搅拌轴(14)延伸；/n反应物溶液入口(40)，所述反应物溶液入口位于所述底部；以及/n反应溶液出口(20)，所述反应溶液出口位于所述底部，其中，所述搅拌叶片包括平板叶轮。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170630 EP 17382424.41.一种用于在160至300℃的反应器温度和5至200毫巴的反应器压力下进行熔融酯交换反应的反应器(10)，包括：
圆柱形罐(12)，所述圆柱形罐包括顶部、侧面和底部，其中，所述底部是凸面的，远离所述顶部延伸；
搅拌轴(14)，所述搅拌轴沿着所述圆柱形罐(12)的轴(100)设置在所述圆柱形罐内，使得它从所述圆柱形罐(12)的外部可旋转；
搅拌叶片(16)，所述搅拌叶片在所述圆柱形罐(12)中从所述搅拌轴(14)延伸；
反应物溶液入口(40)，所述反应物溶液入口位于所述底部；以及
反应溶液出口(20)，所述反应溶液出口位于所述底部，其中，所述搅拌叶片包括平板叶轮。


2.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述反应溶液出口(20)同轴地位于所述圆柱形罐(12)的所述轴(100)上。


3.根据前述权利要求中任一项或多项所述的反应器，其中，所述平板叶轮具有多个开口(18)。


4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的反应器，其中，所述搅拌叶片(16)包括三叶叶轮。


5.一种熔融聚合聚碳酸酯的方法，包括：
通过用于进行熔融酯交换的反应器(10)的反应物溶液入口(4)添加包含聚碳酸酯前体的前体溶液，所述反应器包括：
圆柱形罐(12)，所述圆柱形罐包括顶部、侧面和底部，其中，所述底部是凸面的，远离所述顶部延伸；搅拌轴(14)，所述搅拌轴沿着所述圆柱形罐(12)的轴(100)设置在所述圆柱形罐内，使得它从所述圆柱形罐(12)的外部可旋转；搅拌叶片(16)，所述搅拌叶片在所述圆柱形罐(12)中从所述搅拌轴(14)延伸；反应物溶液入口(40)，所述反应物溶液入口位于所述底部；以及反应溶液出口(20)，所述反应溶液出口位于所述底部；
使所述聚碳酸酯前体在160至3...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊格纳西奥·维克·费尔南德斯，费尔南·马特奥斯·萨尔瓦多，苏里亚·普拉卡萨·拉奥·达利帕尔蒂，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL