一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备的制造方法
【专利摘要】一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，包括配料釜、反应容器和温度调控机构，温度调控机构包括太阳能集热器、保温水箱、储水池、恒温器和循环泵，所述反应容器为箱体结构，内进水管、分管和支管。本实用新型以太阳能作为热源，通过太阳能集热器将光能转换为热能，对保温水箱内的传热介质进行加热，用于溶解和预热高吸水树脂的合成原料，促进高吸水树脂合成生产的节能减排，具有很高的应用意义，高效传热反应容器具有多组平行翅片管，增大了反应热交换面积，提高传热速率，支管与反应液中部距离更接近，提高对反应物的加热速率，及时带走聚合反应释放的化学热，防止反应热积累以消除反应体系爆聚的危险，提高反应体系温度的均匀性。
【专利说明】
一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及高吸水性树脂生产设备技术领域，具体为一种高吸水树脂生产用节能恒温反应设备。
【背景技术】
[0002]太阳能资源属于可再生能源，不仅资源丰富、使用成本低廉，而且对环境无任何污染、无需运输，是亟待加大推广使用的清洁能源。使用太阳能是实现节能减排和可持续发展的国家发展战略规划、解决日益严重的环境污染和能源紧缺问题的重要途径之一，处于优先发展的地位。目前，在合成高吸水性树脂过程中，溶解合成高吸水树脂的原料(如丙烯酰胺)时，需要提供一定热量来加速原料溶解，以便提高生产效率;各原料混合均匀后，在进行共聚合成反应前，需将混合原料进行电加热或蒸汽加热至一定温度(50°C?80°C)，这势必造成煤炭等不可再生资源的消耗和大量污染物的排放。
[0003]此外，在制备高吸水树脂时，普遍采用大体积容器作为反应容器，热交换介质与反应体系中心之间的距离相对较远，在反应(放热)阶段，设备无法及时转移高吸水树脂中瞬间产生的热量，热量在高吸水性树脂内部持续积累，极易引起高吸水性树脂爆聚，导致位于合成体中部与外部的高吸水树脂分子结构不一致，降低高吸水树脂性能的稳定性及应用性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对以上现有技术出现的问题，提供一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，解决现有技术中合成高吸水性树脂时、加热过程采用电加热或蒸汽加热、造成煤炭等不可再生资源的消耗和大量污染物的排放的技术问题；同时解决现有技术中热交换介质与反应体系中心之间的距离相对较远、热量在高吸水性树脂内部持续积累、极易引起高吸水性树脂爆聚、导致位于合成体中部与外部的高吸水树脂分子结构不一致、降低高吸水树脂性能的稳定性及应用性的技术难题。
[0005]为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]—种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，包括配料釜、反应容器和温度调控机构，其特征在于:
[0007]所述温度调控机构包括太阳能集热器、保温
[0008]水箱、储水池、恒温器和循环栗，所述太阳能集热器和保温水箱电连接，其余各构件通过保温管连通;其中，所述保温水箱和储水池之间形成循环回路;所述保温水箱和储水池的下口都连接恒温器的上口 ；所述恒温器的下口连接循环栗的上口 ；所述循环栗的下口连接一段保温管后分支形成两个保温管支路，一条保温管支路流经配料釜，另一条保温管支路流经反应容器，之后两条支路汇合进入保温水箱;每段保温管上均设控制阀门；
[0009]所述反应容器为高效传热反应容器，为箱体结构，其内设进水管、分管和支管;所述进水管从高效传热反应容器的底部中心位置竖直穿入高效传热反应容器内部，其端部与分管垂直连通，所述分管的轴线平行于高效传热反应容器的底面，其两端固定于反应容器侧壁上，所述支管为多组互相平行的等内径管，其轴线平行于高效传热反应容器的底面，其一端与分管垂直连通，另一端贯穿反应容器侧壁后与外部的保温管连通。
[0010]作为本实用新型的优选技术方案，所述配料釜内设夹套，传热介质流经夹套对配料爸内的反应物料进行加热。
[0011]进一步优选的，所述反应容器中，支管的安装高度低于反应容器总高度的三分之
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[0012]优选的，所述进水管、分管和支管均为金属管，金属材料的导热系数大于16W/(m.°C)o
[0013]优选的，所述进水管、分管和支管外设有若干用于增大热交换面积的薄翅片。
[0014]其中，所述进水管上的薄翅片为纵向翅片，翅片高度2.5厘米，厚度0.12厘米，翅片数量为16?26个。
[0015]优选的，分管和支管上的薄翅片为螺旋翅片，翅片高2厘米，翅片厚度0.12厘米，翅片管螺距I厘米。
[0016]所述薄翅片为金属片，所采用的金属材料导热系数大于16W/Cm-0Oo
[0017]与现有技术相比，本实用新型的技术优势在于:
[0018]1、本实用新型以太阳能作为热源，通过太阳能集热器将光能转换为热能，对保温水箱内的传热介质进行加热，用于溶解和预热高吸水树脂的合成原料。该项技术促进高吸水树脂合成生产的节能减排，从经济和环保角度来说，具有很高的应用意义；
[0019]2、高效传热反应容器具有多组平行翅片管，可增大反应热交换面积以提高传热速率;相对传统设备，高效传热反应容器支管与反应液中部距离更接近，在升温阶段，可提高对反应物的加热速率;在反应阶段，传热介质可及时带走聚合反应释放的化学热，防止反应热积累以消除反应体系爆聚的危险，并提高反应体系温度的均匀性，确保反应体系外部、中部处高吸水性树脂分子结构的一致性。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型设备的整体结构示意图；
[0021]图2为本实用新型中高效传热反应容器内部结构的俯视图；
[0022]图3为进水管7.2、支管7.1和分管7.3的连接结构示意图；
[0023]图4为图2的左视图。
[0024]附图标记:1-太阳能集热器，2-保温水箱，3-储水池，4-恒温器，5-循环栗，6_配料釜，7-反应容器，7.1-支管，7.2-进水管，7.3-分管，7.4-传热介质，7.5-反应容器侧壁，7.6-薄翅片，8-保温管，9-安全阀，10-电辅热加热装置，11-第一阀门，12-第二阀门，13-第三阀门，14-第四阀门，15-第五阀门，16-第六阀门，17-第七阀门，18-第八阀门，19-第九阀门，20-第十阀门，21-第^^一阀门，22-第十二阀门。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型更容易被清楚理解，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]如图1，本实用新型提供一种高吸水性树脂生产用节能型恒温反应设备，包括配料釜6、反应容器7和温度调控机构，其配料釜6具有夹套，传热介质7.4流经夹套对反应物料进行加热，通过保温管8和第十二阀门22与反应容器7连接。温度调控机构包括太阳能集热器
1、保温水箱2、储水池3、恒温器4和循环栗5。所述储水池3通过保温管8顺序连接第四阀门14和恒温器4，并通过第一阀门11和第二阀门12连接保温水箱2。所述保温水箱2安装安全阀9和电辅热加热装置10。
[0027]如图2、3和图4，所述反应容器7为高效传热反应容器，为长方体的箱体构造，其内部构造包括进水管7.2、分管7.3和支管7.1，所述进水管7.2、分管7.3和支管7.1的材质采用不锈钢，进水管7.2通过高效传热反应容器的底部中心位置垂直贯穿进入高效传热反应容器内部，与分管7.3垂直连通，所述分管7.3平行于反应容器7的底面，其两端固定于反应容器侧壁7.5，其安装高度低于反应容器7高度的三分之二，与支管7.1垂直贯通，所述支管7.1为多组互相平行的内径相同的管，其平行于反应容器的底面，与反应容器侧壁7.5贯通，且汇总于反应容器外部的保温管8。所述太阳能集热器I与保温水箱2连接，所述保温水箱2通过保温管8顺序连接第三阀门13、恒温器4、第五阀门15、循环栗5和第六阀门16，所述第六阀门16通过保温管8顺序连接第七阀门17、配料釜6、第九阀门19、第十一阀门21和保温水箱2，所述第六阀门16通过保温管8顺序连接第八阀门18、反应容器7、第十阀门20和第十一阀门
21ο
[0028]所述高效传热反应容器内部的进水管7.2、分管7.3和支管7.1外设有若干用于增大热交换面积的薄翅片7.6，所述进水管7.2上的薄翅片7.6为纵向翅片，翅片高度2.5厘米，厚度0.12厘米，翅片数量为16?26个，分管7.3和支管7.1上的薄翅片7.6为螺旋翅片，翅片高2厘米，翅片厚度0.12厘米，翅片管螺距I厘米，所有薄翅片7.6材料都采用不锈钢，纵向翅片和螺旋翅片的设置目的是便于将制备的SAP从容器中取出。
[0029]本实用新型高吸水性树脂生产用节能型恒温反应设备的工作原理如下:
[0030]太阳能集热器I将光能转化为热能，对保温水箱2内的传热介质7.4(本实施例中为水)进行加热;恒温器4可以调节控制传热介质7.4的温度，在原料溶解、预热和反应阶段，保温水箱2内的传热介质7.4温度过高，恒温器4调用储水池3内的低温传热介质，将高温传热介质的温度调至合适温度;在反应升温阶段，电辅热加热装置10开启，将传热介质加热至指定温度;循环栗5为传热介质提供动能;配料釜6用于各物料的溶解与混匀，之后将混合物转移至高效传热反应容器内进行合成反应，由于合成高吸水性树脂过程为强放热反应，大量的反应热被流经支管的传热介质迅速转移出去，进而维持反应体系恒定温度。
[0031]图1?4中箭头方向示意传热介质7.4的流动方向，在配料爸6溶解原料时，打开第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第六阀门16、第七阀门17、第九阀门19和第^^一阀门21，关闭第八阀门18和第十阀门20，恒温器4将保温水箱内的传热介质7.4调节至指定温度，通过循环栗5送至配料釜6的加热套中，对配料釜6中的原料进行加热，以提高各原料的溶解速度，缩短反应液的混匀时间，进而提高生产效率。反应液混合均匀后，打开第十二阀门22，将反应液转移至高效传热反应容器，通过恒温器4将水温调节至指定温度，打开第八阀门18和第十阀门20，关闭第七阀门17和第九阀门19，使加热介质流经高效传热反应容器内的分管7.3和支管7.1，对高效传热反应容器内的反应液进行加热;反应开始后，吸水性树脂释放的大量热量，被传热介质带走，以保持SAP在指定反应温度下进行反应。
[0032]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附属权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
【主权项】
1.一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，包括配料釜(6)、反应容器(7)和温度调控机构，其特征在于: 所述温度调控机构包括太阳能集热器(I)、保温水箱(2)、储水池(3)、恒温器(4)和循环栗(5)，所述太阳能集热器(I)和保温水箱(2)电连接，其余构件通过保温管(8)连通，其中，所述保温水箱(2)和储水池(3)之间形成循环回路;所述保温水箱(2)和储水池(3)的下口都连接恒温器(4)的上口；所述恒温器(4)的下口连接循环栗(5)的上口；所述循环栗(5)的下口连接一段保温管(8)后分开形成两个保温管支路，一条保温管支路流经配料釜(6)，另一条保温管支路流经反应容器(7)，之后两条支路汇合进入保温水箱(2);每段保温管(8)上均设控制阀门； 所述反应容器(7)为高效传热反应容器，为箱体结构，内设进水管(7.2)、分管(7.3)和支管(7.1);所述进水管(7.2)从高效传热反应容器的底部中心位置竖直穿入高效传热反应容器内部，其端部与分管(7.3)垂直连通;所述分管(7.3)的轴线平行于高效传热反应容器的底面，其两端固定于反应容器侧壁(7.5)上;所述支管(7.1)为多组互相平行的等内径管，其轴线平行于高效传热反应容器的底面，其一端与分管(7.3)垂直连通，另一端贯穿反应容器侧壁(7.5)后与外部的保温管(8)连通。2.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，其特征在于:所述配料釜(6)内设夹套，传热介质流经夹套对配料釜(6)内的反应物料进行加热。3.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，其特征在于:所述反应容器(7)中，支管(7.1)的安装高度低于反应容器(7)总高度的三分之二。4.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，其特征在于:所述进水管(7.2)、分管(7.3)和支管(7.1)均为金属管，所用金属材料的导热系数大于16W/Cm-0Oo5.根据权利要求1?4任意一项所述的一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，其特征在于:所述进水管(7.2)、分管(7.3)和支管(7.1)外设有用于增大热交换面积的薄翅片(7.6)06.根据权利要求5所述的一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，其特征在于:所述进水管(7.2)上的薄翅片(7.6)为纵向翅片，翅片高度2.5厘米，厚度0.12厘米，翅片数量为16?26个。7.根据权利要求5所述的一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，其特征在于:所述分管(7.3)和支管(7.1)上的薄翅片(7.6)为螺旋翅片，翅片高2厘米，厚度0.12厘米，翅片管螺距I厘米。8.根据权利要求6或7所述的一种高吸水性树脂生产用节能恒温反应设备，其特征在于:所述薄翅片(7.6)为金属片，所采用的金属材料导热系数大于16W/ Cm-0Oo
【文档编号】B01J19/00GK205412964SQ201620073444
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】张守祺, 王振华, 刘海涛, 傅宇方, 赵尚传, 赵志超
【申请人】交通运输部公路科学研究所, 黑龙江省水文地质工程地质勘查院