水溶性聚合物水处理剂生产用管式合成系统的制作方法

本实用新型属于化工生产设备技术领域，具体涉及一种水溶性聚合物水处理剂生产用管式合成系统。

背景技术：
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磷是所有生物生命所必须的元素，它的作用不能被任何其他养分所替代，但是磷本身也是污染源之一，水体中磷含量过高会造成水体中生物富营养化，容易引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，赤潮、红潮等海洋生态异常现象出现的重要原因之一就是水体中生物富营养化，而水体中磷含量过高是水体中生物富营养化重要原因。因此，在水处理净化领域，国家环保政策要求采用低磷、无磷水处理剂对水体进行净化。

水溶性聚合物水处理剂如：更新丙烯酸/马来酸、丙烯酸/丙烯酸羟烷酯等二元共聚物，这类共聚物除抑制碳酸钙外，还有优异的抑制磷酸钙的能力，复合制剂增加强极性基团的二元共聚物，如苯乙烯磺酸/马来酸共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等共聚物配伍，不仅能抑制碳酸钙、磷酸钙垢，而且对锌离子有着稳定作用，对氧化铁和粘泥也有很好的分散性能，加强新型三元共聚物或四元共聚物，如丙烯酸/烯磺酸/丙烯酰胺等的开发。

因此，在水处理净化领域，水溶性聚合物水处理剂被大量的需求，但是，目前水溶性聚合物水处理剂的生产主要采用的是搪玻璃反应釜间歇式生产模式，搪玻璃反应釜间歇式生产主要采用人工投料，劳动强度大、效率低下，原料投放比例控制不精确、温度控制不精确，无法保证产品质量，既费时又有安全风险。间歇反应釜系统生产升温、降温频繁、间歇生产生产效率低下，无法满足市场需要。

技术实现要素：
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综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本实用新型提供了一种水溶性聚合物水处理剂生产用管式合成系统，它是通过计量泵精确控制投料比例，同时利用多级换热设备，精确控制合成温度，巧妙利用换热和反应为一体的管式反应器完成聚合反应，实现水溶性聚合物水处理剂的生产，循环反应，连续生产，具有生产效率高，劳动强度低，副反应少，产品收率高，产品质量稳定，无排放等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种水溶性聚合物水处理剂生产用管式合成系统，其中：包括多个原料储罐，多个原料储罐中的一个通过原料泵Ⅰ连通换热器Ⅰ，换热器Ⅰ的出料口分别连通原料混合釜Ⅱ的进料口及混料槽，所述的原料混合釜Ⅱ下端的出料口连通原料泵Ⅰ的进料口，换热器Ⅰ的出料口与混料槽之间的连接管路上设置有流量计Ⅰ及混料阀门Ⅰ，引发剂储罐连通高位滴加罐，高位滴加罐的出料口连通原料混合釜Ⅱ上端的物料滴加口，高位滴加罐的出料口与原料混合釜Ⅱ的物料滴加口之间的连接管路上设置有滴加阀门，储水罐通过计量泵Ⅰ连通原料混合釜Ⅱ上端的加水口，储水罐通过计量泵Ⅱ连通原料混合釜Ⅰ上端的加水口，多个原料储罐中的一个通过原料泵Ⅱ连通原料混合釜Ⅰ的进料口，原料混合釜Ⅰ下端的出料口连通原料泵Ⅱ的进料口，原料泵Ⅱ的出料口分别连通原料混合釜Ⅰ的进料口及混料槽，原料泵Ⅱ的出料口与混料槽之间的连接管路上设置有流量计Ⅱ，所述的混料槽下端的出料口通过循环泵连通反应器的进料口，反应器的出料口分别连通混料槽及保温釜，保温釜连通成品储罐，所述的反应器上连接有内循环换热系统及外循环换热系统。

进一步，所述的反应器为盘管式反应器包括管道混合器、管道式夹套换热器及连接弯头，两个管道混合器及一个管道式夹套换热器组成一个基本反映单元，管道式夹套换热器设置在两个管道混合器之间，多个基本反应单元之间通过连接弯头连通，组成盘绕的管式反应器。

进一步，所述的管道混合器包括不锈钢管道及设置在不锈钢管道内壁上的混料绞龙Ⅰ。

进一步，所述的管道式夹套换热器包括不锈钢内管、不锈钢外管及混料绞龙Ⅱ，不锈钢外管套装在不锈钢内管外，混料绞龙Ⅱ螺旋盘绕设置在不锈钢内管的内壁上，所述的不锈钢外管与不锈钢内管之间形成冷却流道，冷却流道连通内循环换热系统。

进一步，所述的内循环换热系统包括内循环水槽、内循环水泵及内循环换热器，内循环水槽内存储有冷却水，所述的内循环换热器的出液口连通反应器的冷却流道的进水口，反应器的冷却流道的出水口连通内循环水槽的回水口，内循环水槽的出水口通过内循环水泵连通内循环换热器的进液口。

进一步，所述的外循环换热系统包括外循环水槽、外循环水泵及外循环换热器，外循环水槽内存储有冷却水，所述的外循环换热器的出水口连通内循环换热器的冷却水进口，内循环换热器的冷却水出口连通外循环水槽，外循环水槽通过外循环水泵连通外循环换热器的进水口。

进一步，所述的储水罐内存储的水为一次水。

进一步，所述的外循环水槽内的冷却水为一次水。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型是通过计量泵精确控制投料比例，同时利用多级换热设备，精确控制合成温度，巧妙利用换热和反应为一体的管式反应器完成聚合反应，实现水溶性聚合物水处理剂的生产，循环反应，连续生产，具有生产效率高，劳动强度低，副反应少，产品收率高，产品质量稳定，无排放等优点。

2、本实用新型设置内循环换热系统及外循环换热系统，内循环换热系统控制反应器18内的反应物料的反应温度，使反应温度保持恒定，外循环换热系统控制内循环换热系统内的换热介质的温度，使内循环换热系统内的换热介质温度保持恒定，能够很好的控制系统的反应温度，使本实用新型可连续恒温稳定运行，精确控制合成温度，很好的克服现有的反应设备升温、降温频繁的缺陷，保持设备稳定运行。

3、本实用新型的反应器采用盘管式反应器，盘管式反应器占地面积小，反应流程长，逆反应少，聚合反应过程中产生的热量被及时移走，能够很好的将反应温度恒定在极小的范围内，有利于反应温度的控制，保证产品的合成效率，减少次品的出现。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的反应器的结构示意图；

图3为本实用新型的管道混合器的结构示意图；

图4为本实用新型的管道式夹套换热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1~4所示，一种水溶性聚合物水处理剂生产用管式合成系统，包括多个原料储罐1，多个原料储罐1中的一个通过原料泵Ⅰ2连通换热器Ⅰ3，换热器Ⅰ3为风冷换热器，换热器Ⅰ3的出料口分别连通原料混合釜Ⅱ4的进料口及混料槽5，所述的原料混合釜Ⅱ4下端的出料口连通原料泵Ⅰ2的进料口，换热器Ⅰ3的出料口与混料槽5之间的连接管路上设置有流量计Ⅰ6及混料阀门Ⅰ7，引发剂储罐8连通高位滴加罐9，高位滴加罐9的出料口连通原料混合釜Ⅱ4上端的物料滴加口，高位滴加罐9的出料口与原料混合釜Ⅱ4的物料滴加口之间的连接管路上设置有滴加阀门10，储水罐11内存储的水为一次水，储水罐11通过计量泵Ⅰ12连通原料混合釜Ⅱ4上端的加水口，储水罐11通过计量泵Ⅱ13连通原料混合釜Ⅰ14上端的加水口，多个原料储罐1中的一个通过原料泵Ⅱ15连通原料混合釜Ⅰ14的进料口，原料混合釜Ⅰ14下端的出料口连通原料泵Ⅱ15的进料口，原料泵Ⅱ15的出料口分别连通原料混合釜Ⅰ14的进料口及混料槽5，原料泵Ⅱ15的出料口与混料槽5之间的连接管路上设置有流量计Ⅱ16，所述的混料槽5下端的出料口通过循环泵17连通反应器18的进料口，反应器18的出料口分别连通混料槽5及保温釜19，保温釜19连通成品储罐20，所述的反应器18上连接有内循环换热系统及外循环换热系统。所述的反应器18为盘管式反应器18包括管道混合器181、管道式夹套换热器182及连接弯头183，两个管道混合器181及一个管道式夹套换热器182组成一个基本反映单元，管道式夹套换热器182设置在两个管道混合器181之间，多个基本反应单元之间通过连接弯头183连通，组成盘绕的管式反应器18。所述的管道混合器181包括不锈钢管道1811及设置在不锈钢管道1811内壁上的混料绞龙Ⅰ1812。所述的管道式夹套换热器182包括不锈钢内管1821、不锈钢外管1822及混料绞龙Ⅱ1823，不锈钢外管1822套装在不锈钢内管1821外，混料绞龙Ⅱ1823螺旋盘绕设置在不锈钢内管1821的内壁上，所述的不锈钢外管1822与不锈钢内管1821之间形成冷却流道1824，冷却流道1824连通内循环换热系统。内循环换热系统包括内循环水槽21、内循环水泵22及内循环换热器23，内循环水槽21内存储有冷却水，

所述的内循环换热器23的出液口连通反应器18的冷却流道1824的进水口，反应器18的冷却流道1824的出水口连通内循环水槽21的回水口，内循环水槽21的出水口通过内循环水泵22连通内循环换热器23的进液口。所述的外循环换热系统包括外循环水槽24、外循环水泵25及外循环换热器26，外循环水槽24内存储有冷却水，该冷却水为一次水，所述的外循环换热器26的出水口连通内循环换热器23的冷却水进口，内循环换热器23的冷却水出口连通外循环水槽24，外循环水槽24通过外循环水泵25连通外循环换热器26的进水口。

使用时，以二元共聚物生产为例，引发剂A存入引发剂储罐8中，将二元共聚物反应所需的原料B存入与原料泵Ⅰ2连接的原料储罐1中，将原料C存入与原料泵Ⅱ15连通的原料储罐1中。

启动原料泵Ⅰ2，先将原料B泵入原料混合釜Ⅱ4中，同时启动计量泵Ⅰ12，将一次水定量加入到原料混合釜Ⅱ4，在原料混合釜Ⅱ4原料B与一次水充分混合搅拌，并在原料泵Ⅰ2的作用下，与水混合后的原料B在换热器Ⅰ3及原料混合釜Ⅱ4内循环，使原料B升温，当原料B的温度维持在60℃时，启动滴加阀门10，将引发剂A高位滴加进原料混合釜Ⅱ4，在原料混合釜Ⅱ4内与原料B及一次水混合搅拌。

启动原料泵Ⅱ15，在常温状态下，将原料C泵入原料混合釜Ⅰ14中，启动计量泵Ⅱ13，将一次水定量加入原料混合釜Ⅰ14，启动原料混合釜Ⅰ14，原料C在原料泵Ⅱ15及原料混合釜Ⅰ14内混合搅拌均匀。

在混料槽5事先加入100kg二元共聚物成品，启动循环泵17及反应器18，在内循环反应系统的内循环水槽21内补入纯水，在外循环换热系统的外循环水槽24内补入一次水，启动内循环水泵22及外循环水泵25，向内循环水槽21内通入蒸汽，使内循环水温升温至90℃。

再次启动原料泵Ⅰ2，按比例将原料B泵入原料混合釜Ⅱ4，按比例向原料混合釜Ⅱ4中滴加引发剂A，原料B与引发剂A及一次水充分混合搅拌后，送入混料槽5。同时，原料混合釜Ⅰ14中与一次水混合搅拌均匀后的C料被泵入混料槽5。然后，混料槽5内的原料被送入反应器18内进行聚合反应。

反应器18工作过程中，内循环水槽21内的水经过内循环水泵22送入内循环换热器23，然后再次被送入反应器18的管道式夹套换热器182的冷却流道1824内，将聚合反应温度控制在90±1℃范围内，外循环水泵25将外循环水槽24内的一次水经外循环换热器26后送入内循环换热器23内，对内循环换热器23进行冷却降温，使内循环换热器23内的水温度控制在85±1℃范围内，内循环换热系统对反应器18内物料进行冷却降温，使反应温度恒定，外循环换热系统对内循环换热器23内的水进行冷却降温，使水保持温度恒定，双换热系统，保证反应温度恒定。

反应器18内生产的二元聚合物成品进入混料槽5内，与混料槽5内的物料一起再次参与聚合反应，循环生产，当混料槽5内的成品达到容积上线后，可将反应器18与保温釜19之间的出料控制阀打开，反应器18的出料口连通保温釜19，二元聚合物成品物料输送至保温釜19中保温，最后送入成品储罐20保存。

要说明的是，以上所述实施例是对本实用新型技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本实用新型技术方案的思路和范围，均应包含在本实用新型所要求的权利范围之内。