一种聚合反应釜组件及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工领域的一种聚合反应釜组件及其使用方法，尤其是用于以或含有 丙烯酰胺为原料聚合生成胶状高分子聚合物的反应釜组件及其控制工艺。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯酰胺类聚合物是一类大量生产的水溶性聚合物之一。被应用于石油、水处 理、造纸、纺织印染、农业等领域。
[0003] 在聚丙烯酰胺类产品制备中，有一类聚丙烯酰胺聚合产物或共聚物在聚合反应釜 中形成整块胶状高分子聚合物，含水量通常为65?80%，具有较强的粘弹性。
[0004] 一种聚合物处理工艺是将这种大块胶状聚丙烯酰胺胶体从聚合釜釜底挤出到专 用的螺杆挤出粉碎机中，通过螺杆牵引挤出后经过粉碎切割机，将胶块粉碎为小块胶粒，然 后在下一工艺单元将小块胶粒干燥为20?80目的粉状产品，这个过程包括了胶状高分子 聚合物胶块的挤出粉碎，以及进一步的干燥等操作。
[0005] 从聚合反应釜中将整块胶状聚丙烯酰胺含水聚合物挤出往往是个困难的过程，尤 其是在一些特定聚合条件下，如低含水量，高分子量的聚合物等，此时聚合物的釜底出料挤 出造粒尤为困难，通常在底部螺杆挤出粉碎机螺杆的牵引同时还需要聚合反应釜内部通入 0. 2MPa?0. 6MPa的气压，通常为压缩空气或氮气，施加一定压力使整块胶体聚合物被压 出。因此，聚合反应釜的设计压力要能够承受所施加的压力。虽然聚合反应进行时设备内 压力通常为接近常压的〇?〇. 〇5MPa，但是考虑到将胶块挤出聚合反应釜的工艺过程，通常 聚合釜的设计压力需要〇? 8?I. OMPa。
[0006] 尽管如此，在一些特定聚合物条件下，胶状聚合物的挤出有时还是难于进行，尤其 是高分子量的聚丙烯酰胺胶状聚合物，有时由于釜壁与整体胶块的摩擦力过大，且釜内施 加的气压较高（〇. 3?0. 6MPa)，而出料口螺杆机处压力为常压，造成胶块上下压差过大，造 成胶块被上下压穿，形成穿孔，被压穿后的胶块失去向下的气压，即失去向下面螺杆挤出粉 碎机的动力，这需要靠长时间的静置过程来等候胶块在重力下逐渐复原，之后再继续施压 进行出料操作，有时甚至需要拆开反应釜人工进行清理，影响了生产效率，同时操作人员人 工清理劳动强度大。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中的上述问题，本发明提供了 一种能够在较低压力（0.05? 0. 2MPa)下将聚合反应釜中整块胶状聚合物压出的聚合反应釜组件及其使用方法，能够降 低设备所需最高操作压力，并缩短操作时间，提高设备生产效率。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于以或包含丙烯酰胺作为原料 的反应的聚合反应釜组件以及使用方法，其中所述聚合反应釜组件包括釜体、鼓气口及鼓 气管路，所述鼓气口及鼓气管路连接气源，所述釜体底部设置出料口并连接造粒装置，其特 征在于：
[0009] 所述釜体上设置润滑液进料口，可用于通入润滑液体及吹扫气体，各润滑液进料 口上连接润滑液加入管路以输送润滑液。
[0010] 所述润滑液进料口的位置以接近锥段与直筒段焊缝为好，可以在釜体直筒段或锥 段，一般所述润滑液进料口与所述釜体锥段与直筒段焊缝的距离小于等于锥段垂直于地面 的垂直高度，即锥段高度1/3 ;
[0011] 或者，所述润滑液进料口在所述釜体的锥段并位于锥段高度2/3以上。
[0012] 各润滑液加入管路上设置润滑液计量罐，各润滑液计量罐连接所述气源。
[0013] 所述润滑液进料口及其润滑液加入管路采用(p4mm?q)6mm的不锈钢管，优选 q)2mm?(p3mm的不锈钢管。
[0014] 各润滑液进料口插入釜体内的管口上设置管口盖板，各管口盖板采用点焊与釜体 内壁固定，使各管口盖板底平面与釜体内壁平行固定并在互相没有点焊处形成缝隙作为导 向孔，所述导向孔使润滑液能够沿釜壁扩散，形成有效的润滑层。所形成的各导向孔中管口 盖板底平面与荃体内壁之间的距离为1?3_，优选2_。
[0015] 所述管口盖板的顶平面和底平面的形状都为圆形、椭圆形、扁圆形，所述管口盖板 的材质与釜体的材质相同，通常需要圆角处理，以避免边角毛刺，锐角。所述管口盖板的顶 平面和底平面的形状不局限于上述形状，只要能达到所述效果。
[0016] 所述润滑液进料口的设置数量为3?8个，优选4?5个并配套相同数量的润滑 液计量罐，鼓气口及鼓气管路的设置数量可不同与进料口数量。比如图1中所示的4个润 滑液进料口。
[0017] 所述釜体顶部设置进料口，釜体底部出料口连接出料球阀并连接螺杆挤出造粒机 作为造粒装置，荃体外套置反应荃荃体夹套。
[0018] 由所述润滑液进料口通入的润滑液为水或者分散剂，分散剂是煤油类有机烃或煤 油类有机烃混合复配液体。
[0019] 所述釜体内通过鼓气口及鼓气管路通入氮气或者空气以控制釜体内压力，鼓气口 连接鼓气管路，鼓气管路上连接流量计，流量计连接气源，如上所述，与各润滑液计量罐连 接气源类似，所述鼓气管路上流量计也都与气源连接。
[0020] 本发明还提供了一种使用如上所述的聚合反应釜组件的方法，其特征在于包括以 下步骤：
[0021] 1)通过釜体顶部设置的进料口，加入反应原料进行聚合反应，聚合反应过程中使 用鼓气口及鼓气管路通入氮气或者压缩空气对釜体内的反应原料进行搅拌混合，在聚合反 应结束后，釜体内形成整块的聚合物胶块，开始进行出料操作；
[0022] 2)打开釜体底部出料球阀，启动螺杆挤出造粒机，同时在釜体中充入压缩空气或 氮气将釜体内压力控制在〇. 1?〇. 15MPa区间，用压缩空气或氮气将润滑液计量罐内润滑 液以0. 1?0. SMPa压力通过润滑液加入管路并由润滑液进料口压入釜体中，润滑液通过各 管口盖板底平面与釜体内壁形成的导向孔在釜体内壁与聚合物胶块之间形成润滑层，同时 釜体内聚合物胶块在气压及螺杆挤出造粒机的牵引下，顺利出料造粒，直至完成。
[0023] 在上述方法中，润滑层的形成能够降低釜壁与聚合物相接处摩擦阻力。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 引入润滑液降低了聚合反应完成后聚合物被压出聚合反应釜的阻力，即出料阻力 减少，降低了反应釜釜体内所需要的气体压力，从而降低聚合反应釜设计压力，降低设备投 资，降低操作危险性；可以适当加大设备体积，获得较现有设备更大的单台反应器。从而提 高效率，降低能耗。
[0026] 常规釜内胶块在压出过程中，有时由于釜内气体压力过高，以及胶块自身结合强 度偏低等因素，造成压出操作后期发生压穿现象。本发明的反应釜由于出料时压料压力的 降低，有效降低了压穿现象的发生几率。
【附图说明】
[0027] 图1是实施例1的聚合反应釜组件的结构示意图。
[0028] 图2是实施例1的聚合反应釜组件的设置润滑液进料口的反应釜的结构示意图。
[0029] 图3是图2的水平剖视图。
[0030] 图4是图2的坚向剖视图。
[0031] 图5是本发明的一种管口盖板的结构示意图。
[0032] 图6是本发明的另一种管口盖板的结构示意图。
[0033] 附图标记说明：
[0034] 1 :荃体；2-1、2-2、2-3、2-4:润滑液进料口；3:反应釜釜体夹套；4 :出料球阀；5: 润滑液加入管路；6 :鼓气口及鼓气管路；7 :润滑液计量罐；8 :螺杆挤出造粒机；9 :管口盖 板；10 :气源；11 :流量计；a :润滑液；b :氮气。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合实施例，进一步说明本发明。
[0036] 实施例1
[0037] -种用于以或包含丙烯酰胺作为原料的反应的聚合反应釜组件以及使用方法，其 中所述聚合反应釜组件包括釜体1、鼓气口及鼓气管路6,所述鼓气口及鼓气管路6连接气 源1〇(共计四组)，所述釜体1底部设置出料口并连接造粒装置，所述釜体1上设置润滑液进 料口 2-1、2-2、2-3、2-4，可用于通入润滑液体及吹扫气体，各润滑液进料口 2-1、2-2、2-3、 2-4上连接润滑液加入管路5以输送润滑液。各润滑液加入管路5上设置润滑液计量罐7， 各润滑液计量罐7连接所述气源10。
[0038] 所述釜体1顶部设置进料口，釜体1底部出料口连接出料球阀4并连接螺杆挤出 造粒机8作为造粒装置,荃体1外套置反应荃荃体夹套3。
[0039] 本实施例中釜体1直筒段直径为小1000mm，直筒段长，即上下垂直方向高度为 2000mm，锥段长度600mm，锥段垂直角度为30°，即锥段侧壁与直筒段所呈锐角的角度为 30°，胶体的出料口连接的出料球阀4为DMOO电动出料球阀。釜体1的锥段设置四个润 滑液进料口 2-1、2-2、2-3、2-4并配套相同数量的润滑液计量罐7,位置在锥段接近直筒段 与锥段焊缝位置，四个进料口在同一高度在设备上水平均布。
[0040] 所述润滑液进料口 2-1、2-2、2-3、2-4及其润滑液加入管路5采用48X Imm不锈 钢管。
[0041]各润滑液进料口 2-1、2-2、2-3、2-4插入釜体1内的管口上设置管口盖板9,各管口 盖板9采用点焊与釜体1内壁固定，使各管口盖板9底平面与釜体1内壁平行固定并在互 相没有点焊处形成缝隙作为导向孔，所述导向孔使润滑液能够沿釜壁扩散，形成有效的润 滑层。所形成的各导向孔中管口盖板9底平面与釜体1内壁之间的距离为2mm。
[0042] 所述管口盖板9的顶平面和底平面的形状都为圆形，管口盖板9的材质与釜体1 的材质相同，圆角处理。
[0043] 由所述润滑液进料口 2-1、2-2、2-3、2_4中通入的润滑液为水。
[0044] 所述釜体1内通过鼓气口及鼓气管路6通入氮气或者空气以控制釜体1内压力， 鼓气口连接鼓气管路，鼓气管路上连接流量计11，流量计11连接气源10,如上所述，与各润 滑液计量罐7连接气源10类似，所述鼓气管路