专利名称：本体聚合防爆聚反应装置的制作方法
涉及领域本发明是一种用于本体聚合工艺中防止产生爆聚的反应装置。涉及一般的化学装置和管道系统领域。
背景技术：
本体聚合工艺是一种广泛应用于超高分子量聚合物合成的工艺。但多数聚合反应为放热反应，如不能及时将反应产生的热量排出，则易产生爆聚，影响聚合物性能。为防止爆聚，通常采用两种方法。一是采用微胶囊技术，即采用特殊的包覆材料将聚合物单体和催化剂制成微胶囊(粒径小于0.25cm)置于换热介质中，利用微胶囊换热面积大、换热介质为连续相且容积大的特点，可迅速将反应热除去。但该法设备复杂，投资大，产量低。二是采用盘管式聚合反应装置，它的换热装置是在反应器内设置盘管，利用盘管内流动的冷却介质将反应热除去。但此种装置换热效率不理想，反应产物难以取出，产量低，生产效率不高。
发明内容
本发明的目的是发明一种本体聚合工艺中防止产生爆聚的换热效率高、能连续生产且生产效率高的比较简单的反应装置。
本发明的总体构成如图1所示。它是在密闭的反应容器7内最上部的加料器1正下方安装一套反应器，或其下再从上至下依次串接一个或多个反应器，最下一套反应器下有输送带6和成品仓27。该反应器由滚筒2、托轮3、刮刀4、导轮5和换热介质进出口14组成。其具体结构是顺着滚筒2旋转方向顺序间隔安装有多个托轮3、一个导轮5和一个刮刀4，换热介质进出口14位于滚筒2两端的转轴内。第二个及其以下的反应器位于上一个反应器的左下方。第一个反应器的托轮从滚筒2横向水平中心线开始安装，直到180°的另一端偏下安装导轮5，第二个及其以下的反应器的第一个托轮3从位于上一个反应器刮刀4的正下方偏右，其后连续间隔安装多个托轮3，一直到滚筒2横向水平中心线另一端下的导轮5，每一个反应器的刮刀4安装在导轮3前水平中心线的上方。其中的滚筒2(见图2)由不锈钢材料制成的圆柱形筒体17内由两圆环状支撑板18连接套装一个两端封闭的圆柱形内筒19，支撑板18上均匀开有多个孔，筒体17两端的平板封头20中心各固连有填料函21，在其内填充填料22后由压盖固定螺栓23将压盖24盖封，填料函21外装有轴承16，其轴承盖15由轴承盖固定螺栓12固定在支座11上，在填料函21中心有换热介质进出口14管，该管穿过到筒体17内并与之松配合，换热介质进出口14两外端有法兰，其里有凸卡并由定位螺栓13与支座11固定；在筒体17左边的平板封头20外固有大齿轮9，传动轴8固连有小齿轮10，大小齿轮啮合。加料器1为扁嘴漏斗形，漏斗内装有常用的均布器28，以使加料均匀地加到滚筒2上，其长度与滚筒2的长度相同。托轮3为轮轴心两头有轴的辊轮，其长度与滚筒2的长度相同。刮刀4刀尖冲着滚筒2旋转方向与滚筒2倾斜相触，其长度与滚筒2的长度相同。导轮5为两端有轴的辊轮，安装时导轮5周面与滚筒2筒面之间留有一定的间隙，以便刮刀4刮下的聚合物从间隙中落下到下一级装置的滚筒2上或传送带6上。整个反应装置密封在反应容器7内，以满足本体聚合要求的通氮气隔绝空气的反应条件。这就要求进料和出产品都应有一套特殊的装置。进料装置(见图3)是在加料器1的上方的反应容器7壁上开口封接管路，接一阀门25、原料缓冲罐26及另一阀门25后至加料口。由于原料是液体，故所用阀门25为常用的液体阀门即可。此种进料装置虽然反应容器7内的氮气压力略大于一个大气压，当打开原料缓冲罐26下的阀门25时(此时原料缓冲罐26上方的阀门25已关闭)，由于原料的重力作用，不用加压原料仍可加入加料器1。进料时，关闭原料缓冲罐26下的阀门25，打开上面的阀门25，料进到一定量，关闭上边的阀门25。往反应器上加料，只要将下边的阀门25打开即可。加完料关闭下边的阀门25，然后又可重复上述过程。成品输出装置也同样需要一个缓冲的成品仓27。它是在传送带6下装一内有搅拌器30的成品漏斗29斗口向上穿过反应容器7壁到外，再接阀门25、成品仓27及另一阀门25后至成品出口。这里的阀门25因产品是固态，所以应选用固体阀门。在生产过程中，先关闭成品仓27外的阀门25，开启成品仓27里的阀门25，让成品送往成品仓27，待成品仓27内存储了一定数量的成品后，关闭里边的阀门25，打开外边的阀门25，成品即可流出，当成品取完后，再关闭外边的阀门25，开启里边的阀门25，又可将成品往成品仓27内输送。在成品漏斗29内加装搅拌器30，是为粉碎成品，以使其能顺利地流出。反应容器7还应有换热介质的进口、出口以及氮气的进口、出口。这些都应封闭好，不能造成氮气的外泄。而在反应容器7外还应有换热介质的制冷及循环系统和氮气源。至于换热介质可采用常规的小分子有机物水溶液。
本发明的工作过程是反应物料及催化剂在混料器混合均匀后加进原料缓冲罐26，通过加料器7均匀分布在滚筒2上并形成薄膜。由于聚合反应物在开始时粘度较低容易流动，故托轮3可将聚合反应物均匀地托抹在滚筒2上。在催化剂的作用下，聚合反应加速发生，放出的热量由通入滚筒2内的换热介质及时吸收并带走，聚合产物则附着在滚筒2上。当反应到一定程度，可由刮刀4将聚合物从滚筒2上刮下，通过导轮5与滚筒2之间的间隙落入下一级反应器或导出到传送带6上传送到成品仓27。
具体实施实施例1其构成如图1。反应装置的滚筒2由不锈钢制成，直径1m，长度2m，转速由变速机控制，滚筒2的转动线速度为0.5/min。由2个反应器组成。加料器1为扁嘴漏斗形，长度为2m；托轮3直径0.1m，长2m，共6个，从滚筒2横向水平中心线右端开始每隔30°安装1个；导轮5直径0.2m，长2m，安装在滚筒2横向水平中心线左端下15°处。第二个反应器位于第一个反应器左下方，其横向垂直中心线距第一反应器横向垂直中心线0.7m，托轮3有8个，在与第一个反应器的6个托轮3相同位置上安装6个托轮3，还在滚筒2横向水平中心线左端往上每隔30°再安装2个托轮3。
实施例2由一个反应器构成。滚筒2用不锈钢材料制成，直径2m，长度3m，其转动线速度为0.25m/min；加料器1为扁嘴漏斗形，长度3m；托轮3直径0.2m，长3m，6个托轮3从滚筒2横向水平中心线右端开始每隔30°均匀安装；导轮5直径0.4m，长3m，安装在滚筒2横向水平中心线左端下15°处。
本发明由于采用了将聚合物单体和催化剂混合后均匀分布在内有流动换热介质散热的滚筒2上进行聚合反应，换热好，完全可以防止产生爆聚，可连续生产，生产效率高，聚合产物能自动送到成品仓，方便地提出，并且设备也较简单。
图1 2个反应器的反应装置总体结构示意2 滚筒结构3 加料装置示意4 成品输出装置示意图其中1 加料器 2 滚筒3 托滚 4 刮刀5 导轮 6 输送带7 反应容器 8 传动轴9 大齿轮 10 小齿轮11 支座 12 轴承盖固定螺栓13 定位螺栓 14 换热介质进出口15 轴承盖 16 轴承17 筒体 18 支撑板19 内筒 20 平板封头21 填料函 22 填料23 压盖固定螺栓 24 压盖25 阀门 26 原料缓冲罐27 成品仓 28 均布器29 成品漏斗 30 搅拌器
权利要求
1.一种用于本体聚合工艺中防止产生爆聚的反应装置，包括反应容器[7]和换热装置，其特征是在密闭的反应容器[7]内最上部的加料器[1]正下方安装一套反应器或其下再从上至下依次串接一套或多套反应器，最下一套反应器下有输送带[6]和成品仓[27]，反应器由滚筒[2]、托轮[3]、刮刀[4]、导轮[5]和换热介质进出口[14]组成，顺着滚筒[2]旋转方向顺序间隔安装有多个托轮[3]、一个导轮[5]和一个刮刀[4]，换热介质进出口[14]位于滚筒[2]两端的转轴内。
2.根据权利要求1所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是第二套及其以下的反应器位于上一个反应器的左下方，第一套反应器的托轮[3]从滚筒[2]横向水平中心线开始安装直到180°的另一端偏下安装导轮[5]，第二套及其以下的反应器的第一个托轮[3]从位于上一套反应器刮刀[4]的正下方偏右，其后连续间隔安装多个托轮[3]一直到滚筒[2]横向水平中心线另一端偏下的导轮[5]。
3.根据权利要求1、2所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是所述滚筒[2]由不锈钢材料制成，圆柱形筒体[17]内由两支撑板[18]连接套装一两端封闭的圆柱形内筒[19]，圆环状支撑板[18]上均匀开有多个孔，筒体[17]两端的平板封头[20]中心各固连有填料函[21]，填料[22]由压盖螺栓[23]将压盖[24]盖封，填料函[21]外装有轴承[16]，其轴承盖[15]由轴承固定螺栓[12]固定在支座[11]上，在填料函[21]中心有换热介质进出口[14]空管穿过到筒体[17]内并与之松配合，换热介质进出口[14]两外端有法兰，其里有凸卡并由定位螺栓[13]与支座[11]固定；在筒体[17]左边的平板封头[20]外周有大齿轮[9]与传动轴[8]固连的小齿轮[10]啮合。
4.根据权利要求1、2所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是所述加料器[1]为扁嘴漏斗形，且在漏斗中装有均布器[28]，扁嘴的长度与滚筒[2]的长度相同。
5.根据权利要求1、2所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是所述托轮[3]为轮轴心有转轴的辊轮，其长度与滚筒[2]的长度相同。
6.根据权利要求1、2所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是刮刀[4]刀尖冲着滚筒[2]旋转方向与滚筒[2]倾斜相触，其长度与滚筒[2]的长度相同。
7.根据权利要求1、2所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是所述导轮[5]为两端有轴的辊轮，安装后其轮面与滚筒[2]筒面之间留有一定间隙，其长度与滚筒[2]的长度相同。
8.根据权利要求1所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是在加料器[1]上方有与反应容器[7]密封的加料管通向外面的阀门[25]、原料缓冲罐[26]及另一个阀门[25]后接加料口。
9.根据权利要求1所述的本体聚合防爆聚反应装置，其特征是传送带[6]下有装搅拌器[30]的成品漏斗[29]斗口向上穿过反应容器[7]壁，由管路经阀门[25]、成品仓[27]及另一个阀门[25]后至出口。
全文摘要
本发明提供一种用于本体聚合工艺中防爆聚的反应装置。它是在密闭的反应容器7内上部的加料器1正下方安装一套反应器，或其下再从上到下依次串接一个或多个反应器，在最下一级的反应器下有输送带6和成品仓27。反应器由滚筒2、托轮3、刮刀4、导轮5和换热介质进出口14组成。本装置换热效率高，能连续生产，生产效率高，且装置也较简单。
文档编号B01J3/04GK1569321SQ03150258
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月23日 优先权日2003年7月23日
发明者李国平, 张秀杰, 刘兵, 张金岭, 艾慕阳, 鲍旭晨 申请人:中国石油天然气股份有限公司