专利名称：一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种化工生产设施，尤其涉及一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置。
背景技术：
应用于污水处理行业的阳离子聚丙烯酰胺，主要用做行业副产物-污泥的高效絮凝脱水剂。阳离子聚丙烯酰胺的中间产品为阳离子聚丙烯酰胺胶体，后续通过造粒、干燥、粉碎、筛分等步骤产出干燥粉状最终产品。目前大多数聚丙烯酰胺生产厂家主要采用水溶液绝热聚合法进行聚丙烯酰胺胶体生产，而氧气作为一种阻聚剂，大量存在于物料水溶液中，直接抑制聚合反应顺利进行，从而影响产品性能及质量。生产过程中首先需要将反应物料丙烯酰胺及丙烯酰氧三甲基氯化铵配置成一定浓度的水溶液，引入绝热聚合反应釜内，然后将物料水溶液通入氮气，置换出其中的氧气，再将多种引发剂引入反应釜中，促使聚合反应的进行。随着引发剂自由基的生成，聚合反应开始，并产生大量聚合反应热，此时反应釜内温度不断升高，且物料水溶液逐渐由液态变为胶态，最终生成胶体产品。现有绝热聚合反应釜存在的问题是(I)由于在生产过程中氮气及引发剂导入结构的缺陷造成氮气置换及引发剂混入不均；(2)采用封闭绝热的结构形式，使聚合反应生成的热量不能及时导出造成阳离子聚丙烯酰胺聚合反应无法均匀、稳定运行，聚合温升过程不易控制，直接影响了最终聚丙烯酰胺胶体的性能及质量。(3)随着行业的科技进步，科研开发工作发展迅速，对中试规模的生产装置有强烈需求，而现有设备结构复杂、庞大，仅适于大规模生产使用，若用于中试规模的生产则会造成设备及材料的浪费。综上所述，开发新型适于中试规模生产需要且实现氮气置换及引发剂加入均匀并散热良好的阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置成为业界关注问题。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于针对上述问题，提供一种改善氮气及引发剂分布的均匀性，提高氮气置换效果，并能迅速释放反应热，促进聚合反应均匀、稳定进行的适于中试规模生产的阳离子聚丙烯酰胺胶体的聚合反应装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置，其特征在于包括具有中心对称结构的扣罩式封头，在封头上中心对称设置两个竖直氮气/引发剂通入管，并竖直设置物料水溶液通入管及气体溢出管；封头下端设有竖直筒状出料端口，所述出料端口上密封连接可更换的耐热柔质材料反应袋，所述物料水溶液通入管伸入封头内且其出口伸至出料端口的中心位置；封头固定安装在环绕出料端口及反应袋设置的支承架上，支承架环周侧面及底面分别设置环周壁板及底板形成胶体成型腔；环周壁板的两侧以上设有均布散热孔。在所述出料端口的筒壁上沿轴向设有多个间隔设置的水平环周定位卡棱，随胶体成型腔变形的耐热柔质材料反应袋以其袋口套装在出料端口上并通过弹性带箍紧在一环周定位卡棱上方。所述耐热柔质材料反应袋为高密度低压聚乙烯塑料袋。本实用新型的有益效果是提供的反应装置中，物料水溶液通入管的出口伸至出料端口的中心位置，保证物料水溶液从中心位置加入到反应袋中，分布均匀，有利于聚合反应均匀进行；中心对称设置两个氮气/引发剂通入管，能够改善氮气通入及引发剂加入物料水溶液中的分布情况，使其均匀加入并有效分散，同样有利于聚合反应均匀稳定进行；在环周壁板上设置均布散热孔，使聚合反应生成的热量通过散热孔与可控温水浴槽中的水实时进行热交换，促进反应热迅速从反应体系中释放出来，使反应正常进行，保证聚丙烯酰胺胶体的性能及质量。本实用新型结构简单、紧凑，体小量轻，制造成本低，适于中试规模生产阳离子聚丙烯酰胺胶体应用。
图I是本实用新型的主视结构示意图；图2是图I的左视图。图中1物料水溶液通入管，21、22氮气/引发剂通入管，3气体溢出管，4封头，5出料端口，6环周壁板，61前侧壁板，62后侧壁板，63左侧壁板，64右侧壁板，65底板，7支承架，8散热孔，9反应袋，10环周定位卡棱，11弹性带，12螺栓。
以下结合附图和实施例对本实用新型详细说明。
具体实施方式
图I 图2示出一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置，其特征在于包括具有中心对称结构的扣罩式封头4，本例中的封头4为长方形箱体，在封头4上中心对称设置两个竖直氮气/引发剂通入管21、22，并竖直设置物料水溶液通入管I及气体溢出管3 ;封头4下端设有竖直筒状出料端口 5，本例中的竖直筒状出料端口为长方筒端口。出料端口 5上密封连接可更换的耐热柔质材料反应袋9，在实际制作中，在上述出料端口 5的筒壁上沿轴向设有多个间隔设置的水平环周定位卡棱10，随胶体成型腔变形的耐热柔质材料反应袋9以其袋口套装在出料端口 4上并通过弹性带11箍紧在一环周定位卡棱方。上述物料水溶液通入管I伸入封头4内且其出口伸至出料端口 5的中心位置。上述耐热柔质材料反应袋9为高密度低压聚乙烯塑料袋。弹性带11采用橡胶带。封头4固定安装在环绕出料端口 5及反应袋9设置的支承架7上，制作时，扣罩式封头4通过其环周法兰边用螺栓12固定安装在支承架7对应设置的环周法兰边上。封头4下端通过焊接密封连接出料端口 5。支承架环周侧面及底面分别设置环周壁板及底板形成胶体成型腔。环周壁板的两侧以上设有均布散热孔。本实施例中，支承架为长方形架，环周壁板6的左右侧壁板63、64与支承架7为一体件，其两侧安装边均为直角弯折边，前后侧壁板61、62通过螺栓12与上述直角弯折边固定连接，底板65焊接在支承架7底部，这样由前后左右侧壁板61-64及底板65形成包容反应袋9的长方胶体成型腔，最终产品为长方形胶体块。前后左右侧壁板61-64上均设置了均布散热孔8，在实际应用中根据工艺状况，还可采用在两侧或三侧壁板上设置均布散热孔8。根据设定的阳离子聚丙烯酰胺胶体块的成型尺寸调节胶体成型腔的长宽高尺寸。本例中，胶体成型腔的尺寸为长X宽X高=300mmX100mmX800mm,使成型的长方形胶体较薄,控制生成胶体块的厚度，可有效促进聚合反应热迅速散出。使用时，将本实用新型提供的聚合反应装置置于可控温水浴槽中(未示出)，水浸没至反应袋袋体上部。首先通过物料水溶液通入管I将物料水溶液加入至与出料端口 5连接好的反应袋9中。如图I所示，本实施例中，竖直物料水溶液通入管I进入封头4后弯折了一角度a，使其出口伸至出料端口的中心位置，保证物料水溶液从中心位置加入到反应袋中，均匀分布，有利于聚合反应均匀进行。然后利用氮气/引发剂通入管通入氮气进行通氮除氧，并通过气体溢出管3放出氮气及置换出的氧气，以平衡反应体系内部气体压力。通氮除氧一段时间后，仍利用氮气/引发剂通入管21、22将引发剂加入物料水溶液中,之后，继续通氮，直至氮气无法鼓入。由于在封头4上两个竖直氮气/引发剂通入管21、22是中心对称设置，因此氮气及引发剂能均匀引入，均匀分布，有利于在充分通氮除氧同时使聚合反应均匀稳定进行。聚合反应开始后，不断产生的热量通过环周壁板6的前后左右侧壁板61-64上开设的均布散热孔8与可控温水浴槽中的水实时进行热交换，促进反应热迅速从 反应体系中释放出来，根据工艺要求控制水浴槽中水的温度。最终反应袋中物料水溶液经聚合反应变为固态，生成胶体状产品，并随长方形胶体成型腔的形状形成长方胶体块，将前后侧壁板61、62拆开，即可取出胶体块。胶体块产品可进行剪碎、造粒、干燥、粉碎、筛分等后续操作。本实用新型结构简单、紧凑，体小量轻，制造成本低，适于中试规模生产阳离子聚丙烯酰胺胶体应用。以上内容并非对本实用新型的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置，其特征在于包括具有中心对称结构的扣罩式封头，在封头上中心对称设置两个竖直氮气/引发剂通入管，并竖直设置物料水溶液通入管及气体溢出管；封头下端设有竖直筒状出料端口，所述出料端口上密封连接可更换的耐热柔质材料反应袋，所述物料水溶液通入管伸入封头内且其出口伸至出料端口的中心位置；封头固定安装在环绕出料端口及反应袋设置的支承架上，支承架环周侧面及底面分别设置环周壁板及底板形成胶体成型腔；环周壁板的两侧以上设有均布散热孔。
2.根据权利要求I所述的一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置，其特征在于在所述出料端口的筒壁上沿轴向设有多个间隔设置的水平环周定位卡棱，随胶体成型腔变形的耐热柔质材料反应袋以其袋口套装在出料端口上并通过弹性带箍紧在一环周定位卡棱上方。
3.根据权利要求I或2所述的一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置，其特征在于所述耐热柔质材料反应袋为高密度低压聚乙烯塑料袋。
专利摘要本实用新型涉及一种阳离子聚丙烯酰胺胶体聚合反应装置，其特征在于包括具有中心对称结构的扣罩式封头，在封头上中心对称设置两个竖直氮气/引发剂通入管，并竖直设置物料水溶液通入管及气体溢出管；封头下端设有竖直筒状出料端口，出料端口上密封连接可更换的耐热柔质材料反应袋，物料水溶液通入管伸入封头内且其出口伸至出料端口的中心位置；封头固定安装在环绕出料端口及反应袋设置的支承架上，支承架环周侧面及底面设置环周壁板及底板形成胶体成型腔；环周壁板的两侧以上设有均布散热孔。本实用新型的优点是物料水溶液、氮气及引发剂均匀加入并有效分散，散热性能良好，保证聚合反应均匀、稳定进行，保证产品质量。
文档编号C08F20/56GK202492485SQ20122014888
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者刘范嘉, 张轶凡, 李玉庆, 路明 申请人:天津凯英科技发展有限公司