專利名稱：實現聚合過程用的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來實現聚合過程的設備以及使用該設備的聚合過程。
已經知道，在實現聚合過程的時候，為了要除熱或供熱，要使用可以控制溫度的反應容器。一種外裝的夾套可以冷卻或加熱這類反應容器。然而，隨著反應容器容積的增加，或者在加壓反應器的情況下，相關壁厚的增加會大大降低在常規雙壁反應器中的熱交換。
DE-A2032700提出了通過使用專用攪拌器和安裝折流板來提高在大容積高壓釜中的熱交換。然而，單靠這種措施不能把熱交換提高到所需要的水平。
US-A4552724披露了一種具有在外側的耐壓厚壁和在內側的傳熱薄壁的加壓反應器，并且該反應器的內壁和外壁通過支承裝置保持相隔，按此形成了用作冷卻劑液體流動的通道。該內壁是由多條彼此被焊接到支承隆起物上的金屬帶條所形成的。EP-A395080也披露了一種類似的設備，不同點在于內壁是由單金屬片制造的，內殼套不被焊接到外壁，而是用熱套冷縮安裝的。盡管變薄的內壁提高了熱傳導，但不足之處是與傳統雙壁反應器比較，換熱面積沒有增加。
EP-A12410描述了一種設備，該設備實質上包括把一按螺旋方式纏繞的半盤管(half-pipe coil)安裝在容器內壁，以達到增加熱交換面積和提高熱交換的目的。與光滑容器壁相比，換熱面積增加57％，該值代表了按緊密螺旋方式纏繞半盤管的最大值。其不足之處在于，把半管焊到容器壁上會產生缺口樣凹槽，促進了沉積物的形成。另外，在容器排放期間，水平向螺旋方式纏繞的盤管的僅稍稍傾斜的表面就會導致產生沉淀。加之，密螺旋排列對焊接半管的條件也是不利的。
因此，本發明的目的將是提供一種有熱交換表面的反應容器，其中，通過熱交換表面的合適型材而獲得盡可能高的換熱表面，同時不受因缺口樣凹槽形成的反應產物沉積的危害。
本發明所涉及的一種用來實現聚合過程的設備，它包括一個常規的圓筒型反應容器，該容器具有入口、出口管線(2，3)，至少一個多葉攪拌器4，如果合適的話，其它內部零件，諸如，一片或多片折流板5，以及，安裝在容器內壁上的換熱器6，其特征在于，該熱交換器是由被焊接在內壁上的制作成鐘形的型件構成的。
參照附圖，更加詳細地描述設備如下。該附圖顯示出了一種優選的說明性實施例。
圖1示出了按本發明裝備的反應容器的截面圖。
圖2示出了換熱器的鐘形狀型件的的截面圖。
按圖1的反應容器1是用來實現乙烯基不飽和單體自由基聚合的容器。優選具有碟狀、籃狀或平面狀底面和有附蓋的實質上是圓筒形的鋼制容器。該反應容器1一般裝有一條或多條加料的入口管線2，舉例而言，用來加入對聚合反應必需的起始材料，諸如批量水，單體，保護膠體，乳化劑，引發劑和晶種膠乳。反應容器還包括一條或多條出口管線3，用來排空該反應器。入口和出口管線一般通過閥門被連接到容器上。
為攪拌反應批料，反應容器1裝有一個被安裝在反應容器中心處的多葉攪拌器4，使該攪拌器的轉動軸與反應容器1的縱軸相一致。攪拌器可以被安裝在反應器的頂部或底部。驅動攪拌器的裝置是本領域的人員所熟知的，因此，在圖1中未被示出。為了在反應容器1中達到最佳的流動狀態，如果合適的話，該反應容器可以另外加裝一片或多片折流板5。
鐘形型件的換熱器6被焊接在該容器的圓筒件中。為了加注加熱介質，例如蒸汽，或者加注冷卻介質，例如水，該換熱器6安裝有入口7和出口8。
圖2以剖開的方式示出了在該容器壁上鐘形型件的形狀和排列。該鐘形型件的特征在于形成交替的凹、凸形狀。該鐘形型件以鏡像對稱方式重復三個部分的次序，具有三種不同的曲率半徑，凹段10的曲率半徑r2大于凸段11的曲率半徑r3，并大于該鐘形型件凹段9的曲率半徑r1。優選的是，r2/r3之比為2∶1到10∶1，r2/r1之比從2∶1到20∶1。半徑r1優選從5mm到25mm，半徑r2優選從25mm到500mm，半徑r3最好從10mm到50mm。該鐘形型件的斷面高h優選從50mm到200mm。斷面寬b優選從50mm到500mm。
并且，優選可通過對接焊縫(角焊縫)12將鐘形型件焊接到容器內壁13并相互焊接。部分9的斷面在焊縫位置的走向最好平行于容器內壁。該鐘形型件被彼此焊接而無缺口，如在圖2中所示。該鐘形型件是由無銹材料、優選是1-8mm厚的鋼板制作的。
該鐘形型件可以以與反應容器的縱軸成0°至90°角焊接到容器內壁13上。優選的是，鐘形型件與縱軸成0°角，即被垂直安裝。優選的是，按斷面的形狀，優選具有類似鐘形型件的180°彎曲件，以可以形成使加熱或冷卻介質通過換熱裝置的彎曲通道方式，焊接鐘形型件的開端。優選的是，容器內壁的整個圓筒形區域裝有鐘形型件。然后，有另一種可選用的方案，僅有一個部分或多個部分區域需要裝有這些換熱器。
優選的是，通過在型件下面的在反應容器壁中的小孔輸入或排放加熱或冷卻介質，用板件或嵌條密封在小孔后型件的開端。整個換熱裝置可具有一個供加熱或冷卻介質用的入口孔和出口孔，介質以曲折形式順序地流經整個型件。然而，也可以形成有各自入口孔和出口孔的多個單個換熱器，在這種情況下，加熱或冷卻介質的入口和出口管線分別地在該反應容器的外側匯合起來。
在一個優選的實施方案中，一個垂直配置鐘形型件的例子中，具有高度h變化的型件也可被相互焊接。在此種情況中，所遵循步驟的方式優選要使具有高度h1為50mm-200mm的2-50個鐘形型件部分被具有高度h2為100mm-500mm的型件隔開，且h1/h2之比優選大于2。這種措施可以影響反應容器中的流動條件，以致使裝置折流板成為不必要的。
本發明還涉及用本發明的設備在水介質中進行乙烯基不飽和單體的聚合反應的方法。乙烯基不飽和單體的例子是氯乙烯，乙烯基酯(諸如乙烯基乙酸酯)，(甲基)丙烯酸酯(諸如甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯)，烯烴(諸如乙烯)或者乙烯基芳香族化合物(諸如苯乙烯)。在水介質中適用的聚合方法是懸浮、乳液和微懸浮聚合方法。這些聚合方法對于本領域的人員來說從該文獻中是已知的，因此，無須更仔細的說明。
特別優選使用本發明設備的場合的是在水介質中用懸浮，乳液和微懸浮聚合法，進行氯乙烯的游離基聚合，如果合適的話，還可以存在其它共聚用單體。
與從現有技術已知的早先設備相比，本發明的設備顯著提高了熱交換面積。盡管有報告提出，與平滑反應容器壁相比，EP-A12410設備的換熱面積增加了57％，而按本發明的設備，與平滑壁相比，可使換熱面積增加1.7-2.6倍。按本發明設備的另一個優點是，由于型件的鐘型形狀有利于對壁的焊接，不再會出現促進反應產物結塊的缺口樣凹陷。這些型件的垂直配置特別有利于避免形成結塊。在這一步驟中，通過不同高度型件的結合使用，起到了折流板的作用。
參考如下的實施例，說明采用本發明設備可獲得的優點。
比較例1按EP-A12410中實施例3的步驟如下設計的壓力為17bar，容積為25m3，裝有一個攪拌器并在內壁上焊有壁厚為3mm的半盤管，內徑為100mm的垂直起立圓筒形容器，注滿有20℃的24m3的水。在開動攪拌器后，95℃的熱水通過半盤管，測定在該容器中水溫升達55℃時的升溫時間。升溫時間是20分鐘；單位時間輸入熱量是2970kW。
實施例2按照類似于比較例1的步驟進行，所不同之處在于不再是半盤管，焊接到容器內壁上的是壁厚3mm、型件高h為65mm和型件寬為77mm的鐘形型件。在開動攪拌器后，以與在例1中同樣的循環速度把95℃的熱水通過該鐘形型件，并測定在該容器中達到55℃水溫時所需的升溫時間。升溫時間是14分鐘。每單位時間供熱量為4240kW，是比較例1供熱量的141％。
權利要求
1.實現聚合過程的設備，包括一個常規的圓筒形反應容器1，該容器1具有入口和出口管線(2，3)，至少一個多葉攪拌器4，如果合適的話，其它內部零件，諸如一塊或多塊折流板，以及，安裝在容器內壁上的換熱器6，其特征在于，該換熱器是由焊接到內壁上的制成鐘形的型件構成的。
2.如權利要求1的設備，其特征在于，該鐘形型件是交替的凹、凸形狀，并且以三段部分構成，并以鏡像對稱方式重復，該鐘形型件具有三種不同的曲率半徑r1，r2和r3，在焊縫側上的型件優選與容器內壁13的走向平行。
3.如權利要求1和2的設備，其特征在于，凹段部分10的曲率半徑r2大于凸段部分11的曲率半徑r3，并且大于鐘形型件凹段部分9的曲率半徑r1，其r2/r3之比為2∶1-10∶1，r2/r1之比2∶1-20∶1，并且半徑r1為5mm-25mm，半徑r2為25mm-500mm，半徑r3為10mm-50mm，鐘形型件的斷面高h為50mm-200mm，斷面寬b為50mm-500mm。
4.如權利要求1-3的設備，其特征在于，鐘形型件用對接縫焊12焊接到容器內壁13并將其彼此焊接。
5.如權利要求1-4的設備，其特征在于，鐘形型件以與反應容器的縱軸成0°角度焊接到容器內壁13上。
6.如權利要求5的設備，其特征在于，變化高度h的斷面被彼此焊接。
7.使用按權利要求1-6的設備在水介質中聚合乙烯基不飽和單體的方法。
8.如權利要求7的方法，其特征在于，通過懸浮、乳液和微懸浮聚合法，在水介質中進行氯乙烯的自由基聚合，如果合適的話，也可存在有其它共聚用單體。
全文摘要
本發明涉及一種實現聚合過程用的設備,該設備包括一個常規的圓筒反應容器1,該容器具有入口和出口管線(2,3),至少一個多葉攪拌器4,如果合適的話,還可有其它內部零件,諸如一片或多片折流板,以及,安裝在容器內壁上的熱交換器6,其特征在于,該換熱器是由被焊接到內壁上的制成鐘形的型件構成的。
文檔編號B01J19/00GK1202392SQ9810205
公開日1998年12月23日 申請日期1998年6月5日 優先權日1997年6月6日
發明者阿爾杜·維默爾, 于爾根·基施納, 羅蘭·舍費爾 申請人:芬諾利特塑料有限公司