专利名称：一种固液非均相混合反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是反应液与固体颗粒催化剂进行溶液聚合反应的固液非均相混合的反应装置，特别是α-烯烃超高分子量聚合物反应物为液体时的反应装置。涉及一般的化学装置及管道系统领域。
背景技术：
反应液与固体颗粒催化剂在反应釜中进行聚合反应是α-烯烃超高分子量聚合物制备的一种方法，如本公司2003年9月27日申请的“一种α-烯烃超高分子量聚合物的制备方法及装置”(申请号03134881.5)就是一种固液非均相混合的α-烯烃超高分子量聚合物反应物为液体时就能连续生产、换热效率高、生产效率高、产品取出方便的制备方法和装置。该方法要求其生产装置要在隔绝空气和低温的条件下搅拌均匀使固体颗粒催化剂在反应液中均匀分布。由于没有符合条件的反应装置，只能采用有外加冷却循环夹套的密闭反应釜再加上一套予冷却装置。这显然就有些复杂了。近年来虽然也陆续出现了一些新的反应装置，如1991年4月24日授权的实用新型“悬浮聚合反应釜”(ZL9022066.1.3)在有夹套的反应釜内插设一组可置换的框式或桨式搅拌器，配以釜内的三组阻尼棒，使聚合搅拌过程中反应釜内流体位于不同点处的线速度差异较小，各介质流层的流速更趋均匀，可以获得粒度较为均一的聚合单体，但此种搅拌器除了水平环向流外还有上下循环流，仍然搅拌不够均匀，且反应釜的低温性能差，密闭性能差，对于产生高热的α-烯烃超高分子量聚合物的聚合反应来说尚欠理想；2002年7月3日授权的“低温反应釜”(ZL01234582.2)既有真空保温层和夹套并在夹套中通以液氮，又在釜内设有螺旋盘管通以液氮，可以实现超低温聚合反应，但其搅拌器为普通的桨式搅拌器，低速时为水平环向流，高速时为径向流，难以将固液非均相混合搅拌均匀，且密闭性不好。上述两专利技术各有所侧重，对于固液非均相混合的α-烯烃超高分子量聚合物的聚合反应均不理想，或者说不能满足要求。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种在隔绝空气和低温条件下搅拌均匀、换热效率高的固液非均相混合的溶液聚合反应装置。
根据固液非均相混合聚合反应对反应釜的要求，针对现有反应釜存在的不足，本实用新型提出一种改进设计，其结构如图1所示，它与常规反应釜一样，也由搅拌系统、制冷系统和反应釜组成，搅拌系统由电动机14、减速器15通过联轴器16与搅拌器10连接组成，制冷系统由包于反应釜内胆21外由外壳22包封的夹套5、置于釜内的内制冷管20及制冷介质入口2、18、制冷介质出口6、19组成，反应釜为带有加料口12、出料口23、排污口1、温度传感器套管17与支座4的上有钟形釜盖9盖封外包夹套5的椭圆底圆柱形内胆21，而本装置的特点是在反应釜的内胆21上端与釜盖9之间固连一隔板7后再由法兰加密封圈与釜盖9连接，安装在釜盖9与隔板7之间的支撑架8上的电动机14经减速器15、联轴器16往下穿过隔板7与折叶桨式搅拌器10连接，在反应釜内近内胆21的周围竖向均匀布置多组“U”形内制冷管20，夹套5内盘有半管螺旋管制冷管。其中的隔板7为双层结构，上层为金属多孔板或网格板，下层为开孔式泡沫塑料或聚乙烯泡沫板。此种结构既可承受电动机14、减速器15、联轴器16和搅拌器10的重量，又可通气而隔液，使反应液不能溅到隔板7上而氮气却可通过进入电动机14腔，并经氮气置换出口13至氮气循环系统，在隔板7上还有进料口12和温度传感器套管17穿过。搅拌器10为折叶桨式，平直的桨片与转轴夹角为45°左右，桨片的厚度在宽度的1/4～1/5(详见图2)。内制冷管20成“U”形竖向顺着径向密布，“U”形管与内胆21壁的间隙为“U”形管直径的1/4左右，管间距为“U”形管直径的1/4左右，制冷介质入口18管在里，制冷介质出口19管在外，制冷介质入口18在制冷介质出口19上平行地穿出内胆21。夹套5为圆面向外的半管螺旋管，制冷介质从穿出夹套5底部的制冷介质入口2进入，经过半管螺旋管，从穿出夹套5上端侧的制冷介质出口6排出。
图1固液非均相混合反应装置图图2折叶桨正视图图3折叶桨侧视图其中1——排污口2——制冷介质入口3——搅拌桨4——支座5——夹套 6——制冷介质出口7——隔板 8——支撑架9——釜盖 10——搅拌器11——氮气入釜口 12——加料口13——氮气置换出口 14——电动机
15——减速器 16——联轴器17——温度传感器套管 18——制冷介质入口19——制冷介质出口20——内制冷管21——内胆22——外壳23——出料口具体实施方式
实施例.以本实施例说明本实用新型的具体实施方式
。本例是作α-烯烃超高分子量聚合反应用的装置，其构成如图1所示。其中反应釜形状如图，内胆21为钢质；外壳22的形状与内胆21相似，包于内胆21外，外壳22的内壁与内胆21的外周等间距，外壳22也用钢质材料制成；外壳22与内胆21之间的夹套5为盘绕圆面向外的钢质半管，下端连接一钢管伸出外壳22作制冷介质入口2，上端连接一钢管从外壳22侧穿出作制冷介质出口6；在反应釜内靠近内胆21内壁竖向均匀布置“U”形钢管作内制冷管20，而“U”形管上端弯90°穿过内胆21并与其焊封构成制冷介质入口18和制冷介质出口19；内胆21上端与釜盖9之问焊接一圆形隔板7，隔板7为双层结构，上层为钢质网格板，下层为聚乙烯泡沫板，它既可承重，又通气隔液，其上有法兰，由钢材制成半球壳形釜盖9下端有法兰，在该法兰与隔板7的法兰之间加密封圆后可用螺栓连接；隔板7中心开有插入搅拌器10的孔，孔外焊一短钢管作支撑架8以固定电动机14、减速器15和搅拌器10；减速器15下端经联轴器16连接搅拌器10，搅拌器10下端固连折叶桨式搅拌桨3；在釜盖9上侧开孔插入一钢管并过隔板7与反应釜相通作加料口12，其上端经三通构成氮气入釜口11，在釜盖9另一侧开孔插入一钢管至反应釜内作温度传感器套管17；从反应釜底部中央开孔焊封一钢管穿过夹套5和外壳22至反应釜外作排污口1，排污口1侧开口接短管作出料口23，釜盖9顶部中央开口作氮气置换出口13。用此装置作了多次α-烯烃超高分子量聚合物的聚合反应，经实测，反应釜内没有空气，全部是氮气，密封性能极好；制冷均匀，制冷温度低；搅拌均匀，聚合反应效果好。
如此设计的反应装置，第一很好地解决了隔绝空气的密封问题，将电动机14、减速器15和联轴器16置于釜盖9与隔板7之间与置于釜外相比密封要容易解决且密封性能极好，釜内不会有空气进入，提高了聚合反应的质量；第二制冷系统采用夹套5内盘半管螺旋管和釜内加内制冷管20的技术方案，制冷均匀效果好，换热效率高，比在空夹套内通氮气或在夹套内加圆管通氮气制冷方案优越，完全能满足α-烯烃超高分子量聚合物聚合反应释热的制冷要求，其制冷温度可达-20～-30℃；第三，由于采用折叶桨式搅拌器，使釜内的反应混合物既有轴向分流，又有径向分流和环向分流，在相于阻尼棒的内制冷管20的辅助下，可使混合物搅拌的非常均匀。
权利要求1.一种固液非均相混合反应装置，包括搅拌系统、制冷系统和反应釜，搅拌系统由电动机[14]、减速机[15]通过联轴器[16]连接组成，制冷系统由包于反应釜内胆[21]外的夹套[5]、置于釜内的内制冷管[20]及制冷介质入口[2]、[18]、制冷介质出口[6]、[19]组成，反应釜为带有加料口[12]，出料口[23]、排污口[1]、温度传感器套管[17]与支座[4]的上有椭圆形釜盖[9]盖封外包夹套[5]的圆柱形内胆[21]，其特征是在釜内胆[21]上端与釜盖[9]之间固连有隔板[7]后再连有法兰加密封圈后与釜盖[9]连接，安装在釜盖[9]与隔板[7]之间支撑架[8]上的电动机[14]经减速器[15]、联轴器[16]与往下穿过隔板[7]的折叶桨式搅拌器[10]连接，在釜内近内胆[21]周面竖向均匀分布多组“U”形内制冷管[20]，夹套[5]为半管螺旋管。
2.根据权利要求1所述的一种固液非均相混合反应装置，其特征是所述隔板[7]为双层结构，上层为金属多孔板或网格板，下层为开孔式泡沫塑料或聚乙烯泡沫板。
3.根据权利要求1所述的一种固液非均相混合反应装置，其特征是所述搅拌器[10]为折叶桨式，平直的桨片与转轴夹角在45°左右，桨片的厚度为宽度的1/4～1/5。
4.根据权利要求1所述的一种固液非均相混合反应装置，其特征是所述内制冷管[20]成“U”形顺着釜的径向密布，其“U”形管与内胆[21]的间隙为“U”形管直径的1/4左右，管间距为“U”形管直径的1/4左右，制冷介质入口[18]管在里，制冷介质出口[19]管在外，制冷介质入口[18]在制冷介质出口[19]上平行穿出内胆[21]。
5.根据权利要求1所述的一种固液非均相混合反应装置，其特征是所述夹套[5]为圆面向外的半管螺旋管，制冷介质入口[2]从夹套[5]底部穿出，制冷介质出口[6]从夹套[5]的上端侧穿出。
专利摘要本实用新型是反应液与固体颗粒催化剂进行溶液聚合反应的固液非均相混合的低温反应装置。它由电动机14、减速机15通过联轴器16与搅拌器10连接组成的搅拌系统，包于反应釜内胆21外由外壳22包封的夹套5与置于釜内的制冷管20组成的制冷系统和反应釜组成。其特征是在反应釜内胆21上端与釜盖9之间固连一隔板7后由法兰、密封圈与釜盖9连接，安装在釜盖9与隔板7之间的支撑架8上的电动机14经减速机15、联轴器16往下穿过隔板7与折叶桨式搅拌器10连接，在反应釜内近内胆21的周面竖向均匀布置多组“U”形内制冷管20，夹套5为半管螺旋管。本装置较好地解决了隔绝空气的密封问题，搅拌均匀，提高了换热效率。
文档编号B01J19/18GK2756310SQ200420066789
公开日2006年2月8日 申请日期2004年6月11日 优先权日2004年6月11日
发明者常维纯, 关中原, 税碧垣, 李春漫 申请人:中国石油天然气股份有限公司