1.本发明涉及聚合反应技术领域，具体指一种聚合反应装置和工艺。
背景技术：2.共聚反应是由两种或多种单体共同参加的加成聚合反应，形成的聚合物分子链中含有两种或多种单体单元，该聚合物称为共聚物。从操作复杂性来说，共聚单体往往直接购买较为便利，然而对于一些特殊共聚单体来说，例如反应中间体、较易分解物质等，则通常会增加共聚单体反应工段以及相配套的分离工段，将反应生成的共聚单体分离提纯后再进入共聚单元，进行共聚反应，再将共聚产物进入产物分离工段，由此可见，上述情况的聚合过程工序较长，工艺复杂。
3.隔板精馏塔(也称为隔壁精馏塔)实质就是在塔内部增设一个竖立的隔板，将常规精馏塔的内部一分为二，在一个精馏塔内同时完成传质和传热过程。与完全热耦合精馏塔相比，隔板精馏塔将完全热耦合精馏塔的预分馏塔与主塔组合在同一个精馏塔内，节省了设备投资，同时由于热量在同一个塔内重复循环利用，因此也节省了能耗。通常情况下，隔板塔技术应用在3组份及以上的精馏分离过程。如专利申请号为201210199674.x(公布号为cn102690176a)的中国发明专利《一种连续精馏分离原甲酸三甲酯的工艺方法》引入了隔板精馏塔的技术用于将脱轻塔塔釜馏出物分离为甲醇、原甲酸三甲酯和溶剂油。
4.具体地，如图1所示，隔板精馏塔包括有塔体、冷凝器和再沸器。
5.塔体包括有自上而下依次布置的顶段、中段和底段。塔体顶段的内部形成有第一公共精馏区；塔体中段的内部设有竖直布置的隔板，该隔板将塔体中段的内腔分隔为第一隔板精馏区和第二隔板精馏区；塔体底段的内部形成有第二公共精馏区；
6.冷凝器设于塔体的顶部，用于对塔体顶段馏出的物料进行冷凝。
7.再沸器设于塔体的底部，用于对塔体底段馏出的物料进行汽化。
8.进料口处一般为三份进料(将三种组分分别记为x、y和z，将x、y和z的饱和温度分别记为t
x
、ty和tz)，假定tz＞ty＞t
x
，即z为重组分，x为轻组分，y为中间组份，塔体顶部为轻组分x出料，塔体底部为重组分z出料，隔板右侧中部左右为中间组份出料。
技术实现要素：9.本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种缩短聚合工序的聚合反应装置。
10.本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述聚合反应装置的聚合反应工艺，该工艺能缩短聚合工序并提高反应转化率。
11.本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种聚合反应装置，包括有塔体，包括有自上而下依次布置的顶段、中段和底段；
12.冷凝单元，设于塔体的顶部，用于对塔体顶段馏出的物料进行冷凝；以及
13.再沸单元，设于塔体的底部，用于对塔体底段馏出的物料进行汽化；
14.其特征在于：所述塔体顶段的内部形成有混合区；
15.所述塔体中段和底段中至少在中段的内部设有竖直布置的隔板，该隔板将塔体对应位置的内腔分隔为第一隔板精馏区和第二隔板精馏区；
16.所述塔体中段具有与所述第一隔板精馏区相贯通的第一进料口和第二进料口，分别用于供物质a和物质b进料，以使物质a和物质b在所述的第一隔板精馏区生成共聚单体c和高沸物e；
17.所述塔体中段具有与所述第二隔板精馏区相贯通的第三进料口，用于供共聚单体d进料，以使共聚单体c和共聚单体d在所述的第二隔板精馏区生成共聚物p；
18.所述塔体顶段处具有与所述混合区相贯通的溶剂进口。
19.为了提高物质a、物质b和共聚单体c的转化率，所述塔体顶段具有与混合区相贯通的第一出料口；
20.所述塔体中段具有与所述第一隔板精馏区相贯通的第一回料口和第二回料口，分别用于供所述冷凝单元冷凝后的物质a和物质b回料；
21.所述塔体中段具有与所述第二隔板精馏区相贯通的第三回料口，用于供所述冷凝单元冷凝后的共聚单体c回料。
22.为了提高共聚单体d的转化率，所述塔体中段具有与所述第二隔板精馏区相贯通的第四回料口，用于供所述冷凝单元冷凝后的共聚单体d回料。当共聚单体d与物质b为同一物质时，则无需设置该第四回料口。
23.为了实现a、b、c、d、溶剂的逐级冷凝，所述的冷凝单元包括有
24.第一冷凝器，其气相入口连通所述的第一出料口，其液相出口连通所述的溶剂进口；
25.第二冷凝器，其气相入口连通所述第一冷凝器的气相出口，其液相出口连通所述的第三回料口；
26.第三冷凝器，其气相入口连通所述第二冷凝器的气相出口，其液相出口连通所述的第四回料口；
27.第四冷凝器，其气相入口连通所述第三冷凝器的气相出口，其液相出口连通所述的第二回料口；以及
28.第五冷凝器，其气相入口连通所述第四冷凝器的气相出口，其液相出口连通所述的第一回料口。
29.为了方便控制第一隔板精馏区中物质a和物质b的浓度，所述冷凝单元与所述第一回料口之间的管路上设有第一流量调节阀；
30.所述冷凝单元与所述第二回料口之间的管路上设有第二流量调节阀。
31.上述隔板的设置方法有两种：
32.第一种方案中，所述塔体中段的内部设有所述的隔板；
33.所述塔体底段的内部形成有公共精馏区；
34.所述塔体底段具有与所述公共精馏区相贯通的第三出料口；
35.所述塔体底段具有与所述公共精馏区相贯通的第六回料口，用于供再沸单元汽化后的物质回料。
36.为了提供一定量的上升蒸汽流，所述的再沸单元包括有第二再沸器，该第二再沸
器的液相入口连通所述的第三出料口，第二再沸器的气相出口连通所述的第六回料口。
37.为了回收溶剂，还包括有后处理单元，用于对塔体底段馏出的物料进行后处理并相互分离；
38.所述后处理单元的液相入口连通所述的第三出料口，后处理单元的溶剂出口连通所述的溶剂进口。
39.第二种方案中，所述塔体中段和底段的内部设有所述的隔板；
40.所述塔体底段具有与所述第一隔板精馏区相贯通的第二出料口以及与所述第二隔板精馏区相贯通的第三出料口；
41.所述塔体底段具有与所述第一隔板精馏区相贯通的第五回料口以及与所述第二隔板精馏区相贯通的第六回料口，用于供再沸单元汽化后的物质回料。
42.为了提供一定量的上升蒸汽流，所述的再沸单元包括有
43.第一再沸器，其液相入口连通所述的第二出料口，其气相出口连通所述的第五回料口；以及
44.第二再沸器，其液相入口连通所述的第三出料口，其气相出口连通所述的第六回料口。
45.为了回收溶剂，还包括有后处理单元，用于对塔体底段馏出的物料进行后处理并相互分离；
46.所述后处理单元的液相入口连通所述的第二出料口和第三出料口，后处理单元的溶剂出口连通所述的溶剂进口。
47.相比第二种方案，上述第一种方案中，第一隔板精馏区生成的共聚单体c可以主要以液相形态进入公共精馏区再进入第二隔板精馏区进行共聚反应，相比将c全部汽化从塔体顶部冷凝器冷凝后返回第二隔板精馏区的操作来说，能节省部分能耗。
48.为了方便提供催化剂参与共聚反应，所述塔体中段具有与所述第二隔板精馏区相贯通的催化剂进口。
49.本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有上述聚合反应装置的聚合反应工艺，其特征在于包括有以下步骤：物质a和物质b通过第一进料口和第二进料口进入第一隔板精馏区，共聚单体d通过第三进料口进入第二隔板精馏区，溶剂通过溶剂进口进入混合区，物质a和物质b在第一隔板精馏区通过可逆反应生成共聚单体c和高沸物e，共聚单体c后续进入第二隔板精馏区，并与共聚单体d在第二隔板精馏区通过聚合反应生成共聚物p，未反应的物质a、物质b、共聚单体c和共聚单体d以及部分溶剂在塔体顶段馏出，高沸物e、共聚物p以及部分溶剂在塔体底段馏出。
50.与现有技术相比，本发明的优点在于：
51.(1)本发明巧妙的利用了隔板塔的两个区域(即第一隔板精馏区和第二隔板精馏区)来分别作为两个不同的反应区域，采用简单的结构就完成了“共聚单体反应工段+共聚单体分离工段+共聚工段”的流程，节省投资相当明显；
52.(2)本发明工艺中第一隔板精馏区中进行可逆反应，物质a和物质b边反应并提浓，可以提高可逆反应转化率，最终进料a、b、c和d除不凝气会带走少量原料损失外，其余均有效反应转化了。
附图说明
53.图1为背景技术中隔板精馏塔的结构示意图；
54.图2为本发明第一种聚合反应装置的结构示意图；
55.图3为本发明第二种聚合反应装置的结构示意图；
56.图4为图2中第一种聚合反应装置取消共聚反应后的结构示意图；
57.图5为图2中第一种聚合反应装置中将冷凝器减少为三个后的结构示意图；
58.图6为图5中第一种聚合反应装置中底部馏出物中含c和/或d情况下的结构示意图；
59.图7为本发明实施例1中聚合反应装置的结构示意图；
60.图8为本发明实施例2中聚合反应装置的结构示意图；
61.a、b：共聚单体反应的单体物质；
62.c、d：共聚反应的共聚单体物质；
63.e：单体反应的生成物，高沸物；
64.p：共聚反应的生成的共聚物；
65.t1：隔板精馏塔；
66.e1～e5：塔顶冷凝器；
67.e6，e7：塔底再沸器；
68.c1：压缩机或风机；
[0069]va
，va，v
ab
：流量调节阀。
具体实施方式
[0070]
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0071]
对于如下反应：
[0072][0073]
其中共聚单体c由以下反应生成：
[0074][0075]
上述可逆反应，是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应的方向进行的反应，最终达到平衡，这也意味着可逆反应的转化率不会太高，平衡时，即使反应有效容积再增大也不会改变平衡。要改变原有的平衡条件，通常有以下几种方法：1)增大反应物的量；2)及时移除反应物；3)改变反应温度。因此对于一些可逆反应，出现了反应精馏操作，增大回流比，及时移除反应目标产物，从而提高了反应物的转化率。当然反应精馏也有些要求，例如反应必须在液相内进行，不能是强吸热反应，另外对于催化剂的寿命、形态也都有要求。
[0076]
本发明巧妙地利用隔板精馏塔技术，开发了一种聚合反应装置，替代原普通工艺的共聚单体合成工段+共聚单体分离工段+聚合工段，极大简化了流程。
[0077]
为说明本发明原理，反应2中以生成c为例来具体说明，将a、b、c、d、溶剂的饱和温度分别记为ta、tb、tc、td、t
溶剂
。
[0078]
对于ta《tc且tb《tc的情况来说，适用于如图2所示的第一种聚合反应装置，该聚合反应装置包括有塔体1、冷凝单元2、再沸单元3和后处理单元4。
[0079]
其中，塔体1包括有自上而下依次布置的顶段11、中段12和底段13。
[0080]
具体地，塔体顶段11的内部形成有混合区111，塔体顶段11的顶部具有与混合区111相贯通的第一出料口112，塔体顶段11的中部具有与混合区111相贯通的溶剂进口113。
[0081]
塔体中段12的内部设有竖直布置的隔板120，该隔板120将塔体中段12的内腔分隔为位于左侧的第一隔板精馏区120a以及位于右侧的第二隔板精馏区120b；塔体中段12的中部具有与第一隔板精馏区120a相贯通的第一进料口121和第二进料口122，分别用于供物质a和物质b进料，以使物质a和物质b在第一隔板精馏区120a通过可逆反应生成共聚单体c和高沸物e；塔体中段12的中部具有与第二隔板精馏区120b相贯通的第三进料口123和催化剂进口124，分别用于供共聚单体d和催化剂进料，以使共聚单体c和共聚单体d在第二隔板精馏区120b通过聚合反应生成共聚物p；塔体中段12的上部具有与第一隔板精馏区120a相贯通的第一回料口125和第二回料口126，分别用于供物质a和物质b回料；塔体中段12的上部具有与第二隔板精馏区120b相贯通的第三回料口127和第四回料口128，分别用于供共聚单体c和共聚单体d回料。图1中，第一进料口121和第二进料口122共用同一端口。
[0082]
塔体底段13的内部形成有公共精馏区131，塔体底段13的底部具有与公共精馏区131相贯通的第三出料口133，塔体底段13的上部具有与公共精馏区131相贯通的第六回料口135。
[0083]
冷凝单元2设于塔体1的顶部，用于对塔体顶段11馏出的物料进行冷凝。图1中，冷凝单元2包括有第一冷凝器21、第二冷凝器22、第三冷凝器23、第四冷凝器24和第五冷凝器25。
[0084]
具体地，第一冷凝器21的气相入口连通第一出料口112，液相出口连通溶剂进口113；第二冷凝器22的气相入口连通第一冷凝器21的气相出口，液相出口连通第三回料口127；第三冷凝器23的气相入口连通第二冷凝器22的气相出口，液相出口连通第四回料口128；第四冷凝器24的气相入口连通第三冷凝器23的气相出口，液相出口连通第二回料口126；第五冷凝器25的气相入口连通第四冷凝器24的气相出口，液相出口连通第一回料口125。另外，第五冷凝器25的液相入口与第一回料口125之间的管路上设有第一流量调节阀251；第四冷凝器24的液相出口与第二回料口126之间的管路上设有第二流量调节阀241。
[0085]
再沸单元3设于塔体1的底部，用于对塔体底段13馏出的物料进行汽化。图2中，再沸单元3包括有第二再沸器32，该第二再沸器32的液相入口连通第三出料口133，第二再沸器32的气相出口连通第六回料口135。
[0086]
后处理单元4用于对塔体底段13馏出的物料进行后处理并相互分离。具体地，后处理单元4的液相入口连通第三出料口133，后处理单元4的溶剂出口连通溶剂进口113。
[0087]
上述第一种聚合反应装置的工作原理如下：反应2的反应物a、b通过第一进料口121和第二进料口122进入第一隔板精馏区120a，在第一隔板精馏区120a发生反应2，对于ta《tc且tb《tc的情况来说，a和b相对于c来说是轻物质，因此会逐级在塔体1顶部的混合区111提浓，这里为保证公共精馏区131无a和b，第一隔板精馏区120a顶部需要夹带少量c，隔板120不直接与塔体底段13的底壁相连接，如图2所示，未连接部分留有足够的精馏区(即上述公共精馏区131)，c+e(高沸物)+溶剂经过第一隔板精馏区120a反应精馏后，从第一隔板精馏区120a中下部进入公共精馏区131，部分共聚单体c在公共精馏区131与d进行反应1，部分往上得到提纯继续与d进行反应，反应2的高沸物e和反应1的共聚物p则在塔体1底部提浓。
[0088]
对于tc《tb且tc《tb的情况来说，适用于如图3所示的第二种聚合反应装置，与图2所示的第一种聚合反应装置相比，其不同之处在于：
[0089]
图3所示的聚合反应装置中，塔体中段12和底段13的内部设有竖直布置的隔板120，该隔板120将塔体中段12和底段13的内腔分隔为第一隔板精馏区120a和第二隔板精馏区120b；塔体底段13的底部具有与第一隔板精馏区120a相贯通的第二出料口132以及与第二隔板精馏区120b相贯通的第三出料口133；塔体底段13的上部具有与第一隔板精馏区120a相贯通的第五回料口134以及与第二隔板精馏区120b相贯通的第六回料口135。
[0090]
再沸单元3包括有第一再沸器31和第二再沸器32。具体地，第一再沸器31的液相入口连通第二出料口132，气相出口连通第五回料口134；第二再沸器32的液相入口连通第三出料口133，气相出口连通第六回料口135。
[0091]
后处理单元4的液相入口连通第二出料口132和第三出料口133，后处理单元4的溶剂出口连通溶剂进口113。
[0092]
上述第二种聚合反应装置的工作原理如下：隔板120直接与塔体底段13的底壁相连接，共聚单体c全部汽化通过塔体1顶部的冷凝单元2冷凝后进入第二隔板精馏区120b。
[0093]
对比上述两种聚合反应装置：图3中，隔板120直接与塔体底段13的底壁相连接，塔体1底部再沸器设置两个，隔板120底部两侧分别设有e(高沸物)出口和p(共聚物)出口，两个再沸器出口分别进入对应隔板侧，在第一隔板精馏区120a所有的a、b及生成物c全部被蒸发至塔体1顶部经冷凝后再回流，a、b进入第一隔板精馏区120a，c进入第二隔板精馏区120b进行共聚反应1；图2中，隔板120不直接与塔体底段13的底壁相连接，这样隔板120下方有公共精馏区131，塔体1底部可只设置一个公用再沸器，第一隔板精馏区120a经反应2生成的高沸物e和第二隔板精馏区120b经反应1生成的共聚物p在各自区域富集后，均通过公共精馏区131进一步富集，最后从塔体1底部出料，这样的设计目的在于第一隔板精馏区120a生成的共聚单体c可以主要以液相形态进入公共精馏区131再进入第二隔板精馏区120b进行共聚反应，相比将c全部汽化从塔体1顶部冷凝器冷凝后返回第二隔板精馏区的操作来说，能节省部分能耗。
[0094]
为保证流动性，塔体1底部出料需要配以一定的溶剂，对于溶剂的选择应选用能较易溶解聚合物的溶剂，这样不仅使得聚合物溶液易于流动，也降低了塔底再沸器的温度；且t
溶剂
＞ta、t
溶剂
＞tb，更优选的为t
溶剂
＞ta，t
溶剂
＞tb，t
溶剂
＞tc且t
溶剂
＞td。塔体1顶部气相中含有a、b、c、d、溶剂及不凝气，根据塔体1顶部气相中物质操作状态下的饱和温度，塔体1顶部采用多个冷凝器逐级冷却的方式，将物质初步分离后，将a、b含量较高的物流(相对于c、d)返回至塔体1左侧略低于隔板120顶部位置进口(即第一回料口125和第二回料口126)，将c、d含量较高的物流(相对于a、b)返回至塔体1右侧略低于隔板120顶部位置进口(即第三回料口127和第四回料口128)，将溶剂含量较高的物流(相对于a、b、c、d)返回至塔体1顶部的溶剂进口113。本实施例中，t
溶剂
》tc》td》tb》ta，饱和温度越高，越容易冷凝(对于气相)，冷凝单元2逐级冷凝的，例如冷凝温度依次为100℃、80℃、50℃、35℃等，在100℃的时候溶剂已经被冷下来了(毕竟是混合物，也会将其他物质冷凝一小部分)，其他还是气相(溶剂也还有小部分，大部分应该被冷凝下来了)去80℃继续冷凝，以此类推，按溶剂、c、d、b、a的顺序进行回料。
[0095]
对于第一隔板精馏区120a的反应2来说，该反应为生成共聚单体的可逆反应，因此
通过设置塔体1顶部冷凝单元2的回流液(a、b较高的回流液)的流量调节阀(即上述第一流量调节阀251和第二流量调节阀241，增大第一流量调节阀251和第二流量调节阀241的开度，物质a和b的总转化率增加)，可以控制第一隔板精馏区120a中a、b的浓度，使得进料中的a和b完全转换为c和e。
[0096]
本发明巧妙的利用了隔板塔的两个区域(即第一隔板精馏区120a和第二隔板精馏区120b)来分别作为反应2和反应1的反应区域，另外对于常见的隔板精馏塔来说，例如图1所示，左侧一般为三组份进料，假定tz＞ty＞t
x
，即z为重组分，x为轻组分，y为中间组份，塔体顶部为轻组分x出料，塔体底部为重组分z出料，隔板右侧中部左右为中间组份出料。在本发明工艺中，一方面，将反应生成的高沸物e和共聚物p(及溶剂)视为塔体1底部的重组分z出料；不凝气体作为塔体1顶部的轻组分x出料；其余组份作为中间组份(本发明中第二隔板精馏区120b假设不加入共聚单体d，仍按普通隔板精馏考虑，则应在第二隔板精馏区120b中间有一股c物料的出料，由第一隔板精馏区120a反应而来，塔体1顶部为轻组分不凝气出料，塔体1底部为重组分e(高沸点)出料，如图4所示；另一方面，将传统隔板塔中间组份的出口改成反应1中共聚单体d的进口(对于本发明的轻组分不凝气和重组分e或p来说，a、b、c和d组份都算是中间组份，因此c和d会在第二隔板精馏区120b中间区域富集)，使c和d在第二隔板精馏区120b富集区进行共聚反应，而生成的共聚物p为重组分，从塔体1底部出料，这也意味着通过本发明的工艺设计，所有的原料(中间组份)都通过反应1和反应2转变成轻组分和重组分了(不凝气会带走少量a、b、c和d的其中1中或几种，会有少量损耗)。本发明仅采用一个隔板精馏塔和若干个塔体1顶部冷凝器的组合就完成了“共聚单体反应工段+共聚单体分离工段+共聚工段”的流程，节省投资相当明显。另外，可以看到本工艺仅有轻组分和重组分出口，其他a、b、c和d以内回流的形式在第一隔板精馏区120a或第二隔板精馏区120b进行汽液接触，进行反应1和反应2，最终进料a、b、c和d除不凝气会带走少量原料损失外，其余均有效反应转化了，因此本发明工艺的原料转化率也达到或高于目前普通的共聚物合成工艺的转化率。
[0097]
对于塔体1顶部冷凝器数量来说，理想的设置应对塔体1顶部气进行逐级冷凝，将物质a、b、c、d和溶剂富集在不同回流液中，因此理想的情况需要设置5个，如图2和图3所示，这5个冷凝器均为分凝器，即既有气相出口又有液相出口，液相作为回流液回到塔体1内，气相进入下一级冷凝器，最后一级冷凝器的气相出口为不凝气，进行排放。这里溶剂比较特殊，并不参与反应，因此可以单独设置冷凝器富集，也可以随物质a、b、c、d的其中一种一起富集在回流液里。
[0098]
当tc《ta《td且tc《tb《td或者td《ta《tc且td《tb《tc，a和b可以作为一种中间沸点物质来考虑，即a和b可以富集在一股回流液里；当ta《tc《tb且ta《td《tb或者tb《tc《ta且tb《td《ta，c和d可以作为一种中间沸点物质来考虑，即c和d可以富集在一股回流液里；上述情况下，塔体1顶部冷凝器可以减少为四个。
[0099]
当ta《tc、ta《td、tb《tc且tb《td或者tc《ta、tc《tb、td《ta且td《tb，a和b可以作为一种中间沸点物质来考虑，即a和b可以富集在一股回流液里，c和d可以作为一种中间沸点物质来考虑，即c和d可以富集在一股回流液里；上述情况下，塔体1顶部冷凝器可以减少为三个，如图5所示。
[0100]
如图5所示，当物质a和b作为同一回流液回流时，第一流量调节阀251和第二流量
调节阀241也相应减少一个。另外，原料a、b、d直接进入塔体1，而仅在不凝气中原料a、b、d(或者以c的形态)略有损耗，因此对于原料a、b、d的进料流股应采用流量比例调节，比例系数应和反应1、反应2的化学计量数相匹配。
[0101]
塔体1底部出料中含有高沸物e和共聚物p以及溶剂，需要通过后处理单元4将目标产物p分离，同时将溶剂分离后作为循环溶剂补充至塔体1顶部。共聚单体c、d中，若t
溶剂
《tc且/或t
溶剂
《td，则部分c和/或d可以和溶剂一起从塔体1底部和共聚物p一起排出，在后处理单元4中回收c和/或d后返回至第二隔板精馏区120b低于隔板最高处位置，如图6所示，
[0102]
本发明的溶剂来源主要有三个，一个是塔体1顶部冷凝器的富溶剂相的回流液，一个是后处理单元4分离而来的循环溶剂，还有一个是新鲜的补充溶剂(补充损耗)，可以合并为一股物料进入塔体1顶部。共聚反应1通常会有催化剂、助催化剂等加入，这里统一用cat表示，可以随d原料一起加入，也可以单独加入塔体1。
[0103]
对于一些特殊的共聚反应，例如其中的一个共聚单体由另一个共聚单体和其他物质反应而来，如下反应：
[0104][0105][0106]
共聚单体c由a和b反应而来，而b还是共聚反应的另一种反应单体，对于这类反应本发明也是适用的，并且可以适当简化，塔体1顶部冷凝器可以取消一个，如图7和图8所示。
[0107]
本发明中，如果物质b为低碳烃且常压不易液化的气体，例如乙烯、丙烯等，塔体1顶部冷凝器需要深冷才能将b物质冷凝下来，而且b物质冷凝下来的同时，不凝气也会被冷凝下来，并没有达到分离效果，对于这种情况来说，可取消一个塔体1顶部冷凝器，并且对最后一级不凝气进行部分b物质回收处理，经压缩机或者风机增压后返回第一隔板精馏区120a，如图7和图8所示。
[0108]
实施例1：
[0109]
本实施例的共聚反应为如下形式：
[0110][0111][0112]
具体为：
[0113][0114][0115]
其中cpd为环戊二烯，nbe为降冰片烯，hb为高沸物。
[0116]
本实施例采用的聚合反应装置如图7所示，本实施例中nbe和溶剂的沸点较为接近，且溶剂不参与反应，为简化流程，塔体1顶部物流中nbe和溶剂作为同一股物流冷凝返回塔体1，因为物质b为气相乙烯，为保证反应3和反应4的反应效果，乙烯的进料靠近均靠近隔板下部区域。上述反应中涉及物质的常压沸点如下表1所示。
[0117]
表1：
[0118]
名称乙烯cpdnbehb溶剂代号bace-常压沸点-103.741.594.225569
[0119]
本实施例的聚合反应，一般通过加入氢气来控制分子量，氢气和乙烯混合后进入隔板右侧区域，另外乙烯中含有微量的乙烷，因此对本工艺来说，氢气和乙烷即为不凝气，为防止累积，需要及时排出，而乙烯沸点非常低，很难冷凝，因此设置压缩机，将部分排放气压缩后返回至第一隔板精馏区120a，另外共聚单体nbe的常压沸点比溶剂高，因此部分未反应nbe从塔底离开，有必要通过后处理单元4进行回收，原料、产物及关键物流的流股数据如下表2所示。
[0120]
表2：
[0121][0122][0123]
从上表中可以看出，总的乙烯原料进料为40.3716+43.8635＝84.2351kg/h，总转化率为(1-2.506/84.2351)*100％＝97％，而cpd的转化率达98.93％(hb可作为副产物外售)，可以说这两种原料的转化率都非常高了。图中e1的作用主要是冷凝溶剂和nbe，(经二级不同温度冷凝后，很显然s9物流的cpd物质被提浓了)，回流液返回至塔体1顶部；e2的作用主要是冷凝cpd，回流液返回第一隔板精馏区120a；由于乙烯沸点非常低，取消了回收乙烯的冷凝器，在e2的不凝气中，将大部分的不凝气用压缩机增压后进行回收；va的作用是控制隔板左侧cpd的浓度(相对于产物nbe来说，增大反应物cpd浓度)，本实施例中返回的物流
为s9，cpd的绝对流量为61.9kg/h；图中vb的作用是控制第一隔板精馏区120a中乙烯的浓度(相对于产物nbe来说，增大反应物乙烯浓度)，本实施例中返回的物流为s10，乙烯的绝对流量为44kg/h。本实施例中nbe为高沸点物质(相对原料cpd来说)，因此部分未反应nbe从塔体1底部随p和hb一起离开，后续经后处理单元4将溶剂和溶剂一起回收并返回塔体1，后处理单元4中溶剂会有部分损耗，可在补充溶剂入口补充损失溶剂。本实施例的原料乙烯和cpd分别设置流量调节阀并设定比例调节。
[0124]
实施例2：
[0125]
本实施例的共聚反应为如下形式：
[0126][0127][0128]
具体为：
[0129][0130][0131]
其中dmon为四环十二碳烯。
[0132]
本实施例采用的聚合反应装置如图8所示，本实施例中dmon和溶剂的沸点差别较大，且溶剂不参与反应，为简化流程，塔体1顶部物流中nbe和溶剂作为同一股物流冷凝返回塔体1，因为物质b为气相乙烯，为保证反应3和反应4的反应效果，乙烯的进料靠近均靠近隔板下部区域。上述反应中涉及物质的常压沸点如下表3所示。
[0133]
表3：
[0134]
名称乙烯nbedmonhb溶剂代号bace-常压沸点-103.794.222433269
[0135]
本实施例的聚合反应，一般通过加入氢气来控制分子量，氢气和乙烯混合后进入隔板右侧区域，另外乙烯中含有微量的乙烷，因此对本工艺来说，氢气和乙烷即为不凝气，为防止累积，需要及时排出，而乙烯沸点非常低，很难冷凝，因此设置压缩机，将部分排放气压缩后返回至第一隔板精馏区120a，另外共聚单体dmon的常压沸点比溶剂高，因此部分未反应dmon从塔底离开，有必要通过回收单元进行回收，原料、产物及关键物流的流股数据如下表4所示。
[0136]
表4：
[0137]
[0138][0139]
从上表中可以看出，总的乙烯原料进料为53.3+47.5＝100.8kg/h，总转化率为(1-2.9/100.8)*100％＝97.1％，而cpd的转化率达99％(hb可作为副产物外售)，e1主要作用为冷凝高沸点的dmon物质，而e2主要冷凝溶剂和nbe的混合物，其余设置和实施例1一致。
技术特征：1.一种聚合反应装置，包括有塔体(1)，包括有自上而下依次布置的顶段(11)、中段(12)和底段(13)；冷凝单元(2)，设于塔体(1)的顶部，用于对塔体顶段(11)馏出的物料进行冷凝；以及再沸单元(3)，设于塔体(1)的底部，用于对塔体底段(13)馏出的物料进行汽化；其特征在于：所述塔体顶段(11)的内部形成有混合区(111)；所述塔体中段(12)和底段(13)中至少在中段(12)的内部设有竖直布置的隔板(120)，该隔板(120)将塔体对应位置的内腔分隔为第一隔板精馏区(120a)和第二隔板精馏区(120b)；所述塔体中段(12)具有与所述第一隔板精馏区(120a)相贯通的第一进料口(121)和第二进料口(122)，分别用于供物质a和物质b进料，以使物质a和物质b在所述的第一隔板精馏区(120a)生成共聚单体c和高沸物e；所述塔体中段(12)具有与所述第二隔板精馏区(120b)相贯通的第三进料口(123)，用于供共聚单体d进料，以使共聚单体c和共聚单体d在所述的第二隔板精馏区(120b)生成共聚物p；所述塔体顶段(11)处具有与所述混合区(111)相贯通的溶剂进口(113)。2.根据权利要求1所述的聚合反应装置，其特征在于：所述塔体顶段(11)具有与混合区(111)相贯通的第一出料口(112)；所述塔体中段(12)具有与所述第一隔板精馏区(120a)相贯通的第一回料口(125)和第二回料口(126)，分别用于供所述冷凝单元(2)冷凝后的物质a和物质b回料；所述塔体中段(12)具有与所述第二隔板精馏区(120b)相贯通的第三回料口(127)，用于供所述冷凝单元(2)冷凝后的共聚单体c回料。3.根据权利要求2所述的聚合反应装置，其特征在于：所述塔体中段(12)具有与所述第二隔板精馏区(120b)相贯通的第四回料口(128)，用于供所述冷凝单元(2)冷凝后的共聚单体d回料。4.根据权利要求3所述的聚合反应装置，其特征在于：所述的冷凝单元(2)包括有第一冷凝器(21)，其气相入口连通所述的第一出料口(112)，其液相出口连通所述的溶剂进口(113)；第二冷凝器(22)，其气相入口连通所述第一冷凝器(21)的气相出口，其液相出口连通所述的第三回料口(127)；第三冷凝器(23)，其气相入口连通所述第二冷凝器(22)的气相出口，其液相出口连通所述的第四回料口(128)；第四冷凝器(24)，其气相入口连通所述第三冷凝器(23)的气相出口，其液相出口连通所述的第二回料口(126)；以及第五冷凝器(25)，其气相入口连通所述第四冷凝器(24)的气相出口，其液相出口连通所述的第一回料口(125)。5.根据权利要求2所述的聚合反应装置，其特征在于：所述冷凝单元(2)与所述第一回料口(125)之间的管路上设有第一流量调节阀(251)；所述冷凝单元(2)与所述第二回料口(126)之间的管路上设有第二流量调节阀(241)。6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的聚合反应装置，其特征在于：所述塔体中
段(12)的内部设有所述的隔板(120)；所述塔体底段(13)的内部形成有公共精馏区(131)；所述塔体底段(13)具有与所述公共精馏区(131)相贯通的第三出料口(133)；所述塔体底段(13)具有与所述公共精馏区(131)相贯通的第六回料口(135)，用于供再沸单元(3)汽化后的物质回料。7.根据权利要求6所述的聚合反应装置，其特征在于：所述的再沸单元(3)包括有第二再沸器(32)，该第二再沸器(32)的液相入口连通所述的第三出料口(133)，第二再沸器(32)的气相出口连通所述的第六回料口(135)。8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的聚合反应装置，其特征在于：所述塔体中段(12)和底段(13)的内部设有所述的隔板(120)；所述塔体底段(13)具有与所述第一隔板精馏区(120a)相贯通的第二出料口(132)以及与所述第二隔板精馏区(120b)相贯通的第三出料口(133)；所述塔体底段(13)具有与所述第一隔板精馏区(120a)相贯通的第五回料口(134)以及与所述第二隔板精馏区(120b)相贯通的第六回料口(135)，用于供再沸单元(3)汽化后的物质回料。9.根据权利要求8所述的聚合反应装置，其特征在于：所述的再沸单元(3)包括有第一再沸器(31)，其液相入口连通所述的第二出料口(132)，其气相出口连通所述的第五回料口(134)；以及第二再沸器(32)，其液相入口连通所述的第三出料口(133)，其气相出口连通所述的第六回料口(135)。10.一种应用有如权利要求1至9中任一权利要求所述的聚合反应装置的聚合反应工艺，其特征在于包括有以下步骤：物质a和物质b通过第一进料口(121)和第二进料口(122)进入第一隔板精馏区(120a)，共聚单体d通过第三进料口(123)进入第二隔板精馏区(120b)，溶剂通过溶剂进口(113)进入混合区(111)，物质a和物质b在第一隔板精馏区(120a)通过可逆反应生成共聚单体c和高沸物e，共聚单体c后续进入第二隔板精馏区(120b)，并与共聚单体d在第二隔板精馏区通过聚合反应生成共聚物p，未反应的物质a、物质b、共聚单体c和共聚单体d以及部分溶剂在塔体顶段(11)馏出，高沸物e、共聚物p以及部分溶剂在塔体底段(13)馏出。
技术总结本发明公开了一种聚合反应装置，包括有塔体(1)，包括有自上而下依次布置的顶段(11)、中段(12)和底段(13)；所述塔体中段(12)和底段(13)中至少在中段(12)的内部设有竖直布置的隔板(120)，该隔板(120)将塔体对应位置的内腔分隔为第一隔板精馏区(120a)和第二隔板精馏区(120b)；塔体中段(12)具有与第一隔板精馏区(120a)相贯通的第一进料口(121)和第二进料口(122)；塔体中段(12)具有与第二隔板精馏区(120b)相贯通的第三进料口(123)。本发明还公开了一种应用有上述聚合反应装置的聚合反应工艺。与现有技术相比，本发明能缩短聚合工序并提高反应转化率。并提高反应转化率。并提高反应转化率。
技术研发人员：王果 郭松 张凯伦 杜柑宏
受保护的技术使用者：拓烯科技(衢州)有限公司
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/7/5
