一种改性聚丙烯发泡珠粒反应釜的制作方法

本发明涉及一种反应设备，特别涉及一种改性聚丙烯发泡珠粒反应釜。

背景技术：

反应釜广泛应用于涂料、医药、建材、化工、颜料、树脂、食品、科研等行业，该设备可根据用户产品的工艺要求选用碳钢、不锈钢等材料制作、以及设置加热、冷却装置以满足不同的工艺和生产需要；加热形式有夹套电加热、盘管加热，该设备结构设计合理、工艺先进、经久耐用，并具有操作简单、使用方便等特点，是理想的投资少、投产快、收益高的化工设备。超临界二氧化碳釜压发泡工艺所采用的反应釜在加热加压过程中也需要搅拌以确保内部粒子与发泡剂的分散均匀性。

现有聚丙烯发泡采用过饱和气体原理，将聚丙烯微颗粒与发泡剂助剂等加入反应釜中充分混合，并按一定要求进行温度压力控制，最后通过压力骤降使聚丙烯和发泡剂体系进入过饱和状态，从而引发大量气核生长，溶解在聚丙烯熔体中的气体快速扩展到成核点，经冷却后形成发泡颗粒，再将发泡颗粒进行清洗，烘干，筛选，包装，经成型设备成型。

在实际使用中，我们发现现有的发泡反应釜存在以下问题：

1.由于发泡温度在熔点温度附近2-4度，过高过低都会影响粒子成型效果，精确的温度的控制对发泡至关重要，现有技术在控制中经常超温，造成颗粒发泡失败。

2.压力是决定颗粒发泡倍率的主要因素，反应过程中压力波动会造成粒子发泡不均匀，密度不统一；

3.已知的发泡反应釜内外轴承之间由于压力工作压力大，容易漏气，为了防止泄露需要机械、氮气或液压密封，但仍然无法彻底解决这个问题；

4.反应釜内靠近搅拌桨的下轴承温度较高，工作寿命低，仅能使用两个月左右；

5．为了使物料分散均匀，通常会使物料在水中搅拌分散，由于水的存在，使反应釜容易锈蚀。通常采用不锈钢材质的釜体会使设备造价昂贵；

6.反应釜在生产过程中，需要通过多个设备接口添加多种物料，由于反应釜工作时处于高温高压环境，进出料接口阀门容易泄漏；

7.搅拌转数过快过慢，都会影响发泡剂在聚丙烯粒子中的溶解速度和结晶性能；

8.在生产过程中，一旦发生搅拌停止或超温会造成釜内粒子粘结，导致物料报废；严重地会造成物料无法排出，聚丙烯颗粒在釜内结成一个粘黏整体，导致重大经济损失。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可更好地获得高发泡性能的发泡粒子的改性聚丙烯发泡珠粒反应釜。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种改性聚丙烯发泡珠粒反应釜，包括反应釜本体，其所述反应釜本体上方设置有变频电机，所述变频电机连接有减速机，所述减速机连接有通过所述电机带动旋转的外永磁体，所述外永磁体内设置有在所述外永磁体磁力吸引下旋转的内永磁体，所述外永磁体与所述内永磁体之间设置有第一密封腔；

所述反应釜本体内设置有位于其纵向中心轴位置的、且从所述反应釜本体底部延伸至所述反应釜本体顶部的搅拌轴；从所述反应釜本体顶部外至所述第一密封腔下方的一段搅拌轴外表面设置有轴冷却水套；所述轴冷却水套上连接设置有轴冷却水进口和轴冷却水出口；

所述搅拌轴通过设置在上釜体内部且位于所述上釜体法兰上方的活动连接在所述搅拌轴上的联轴器连接；所述搅拌轴连接设置有轴承，所述轴承外表面设置有轴承冷却水套。

本发明通过磁力驱动，内永磁体和外永磁体中间通过可透磁的第一密封腔进行磁力密封，可以保证可靠的密封性能，从而可以进行精确的温度和压力控制，保证发泡温度在熔点温度上下2-4度，从而使发泡均匀，密度统一；轴冷却水进口和轴冷却水出口可保护磁力密封搅拌轴和轴承，防止釜内高温通过轴和轴套传递给轴承，使轴承失效。

作为优选，所述轴承从上而下包括第一轴承、第二轴承、第三轴承和第四轴承，所述第四轴承设置在所述搅拌轴穿过进入所述反应釜本体的内顶部处，所述第四轴承外表面设置有轴承冷却水套。

采用四级轴承可降低发泡反应釜内外轴承之间由于压力工作压力大从而容易漏气的发生，而且降低反应釜内靠近搅拌桨的第四轴承下轴承的温度，从而提高工作寿命；下轴承设置在反应釜的冷却水套中，使下轴承温度在80度以下，工作寿命至少为两到五年。

作为优选，所述反应釜本体采用不锈钢复合结构，内壁复合3-10mm厚的不锈钢；所述第一密封腔为不锈钢筒密封腔。这样可起到防腐和降低设备造价，设备同碳钢价格一致，防腐性能和不锈钢一样。反应釜内外部的上下轴承中间通过可透磁的不锈钢筒进行磁力密封。

作为优选，所述外永磁体外设置有位于外永磁体一侧下方的减速机冷却水进口和位于外永磁体另一侧上方的减速机冷却水出口。

减速机冷却水进出口的特定结构设置，可更好的对反应轴和轴承进行降温，防止永磁体消磁。反应釜釜体到减速机之间是磁力密封联轴器，生产时反应釜内温度高达130-160，热量通过轴和连接体传到磁力密封部件。这里降温控温非常重要，设置冷却水，使永磁体温度低于80摄氏度，否则超过100摄氏度会导致消磁。

作为优选，所述反应釜本体包括上釜体和下釜体，所述上釜体上设置有物料进口，所述下釜体底部设置有物料出口；所述物料出口处设置有卸料阀，所述卸料阀为金属硬密封球阀；所述下釜体釜壁上设置有蒸汽进口和多级分布设置的温度探头，所述下釜体底部设置有蒸汽冷凝水出口。

反应釜采用蒸汽潜热加热，水蒸气液化放热后变成冷凝水从底部的冷凝水排水口返回锅炉。反应釜上的进料出料阀使用硬密封金属球阀，采用金属硬密封球阀，可耐150度以上高温、10mpa以上高压，不会漏气，保持良好长期可靠性。从而更好的进行精确的温度和压力控制。

更优选地，所述物料进口包括进水口、树脂进口、二氧化碳进口、纯水进口、辅料进口、泄压口和安全阀；

所述上釜体和下釜体连接处设置有上釜体法兰。设置上釜体法兰有助于釜体内部检修。

更优选地，反应釜上的进料出料阀使用金属硬密封球阀或peek耐高温软密封材质的球阀。

采用金属硬密封，既耐高温，又保证良好的密封效果；采用peek耐高温软密封材质的球阀也有较好的高温高压密封性能，价格便宜，维修方便。

作为优选，所述联轴器为抱瓦联轴器，包括位于内永磁体和轴冷却水套内的磁力搅拌轴和固定有搅拌桨叶的搅拌桨轴两部分。

作为优选，所述抱瓦联轴器上方设置有与所述下轴承密封连接的迷宫密封。采用该方案可以有效防止釜内物料进入到发泡反应釜轴承之间，引起轴承磨损。

更优选地，所述迷宫密封结构为复合直通镶嵌式密封。

作为优选，所述下釜体内部搅拌轴上设置有多级分布的搅拌桨，所述下釜体侧壁上对称设置有折流板。

采用多级分布的搅拌桨和对称设置的折流板，可以使物料混合更均匀，釜内物料温度分布均一，从而使粒子发泡更均匀，密度更统一。

更优选地，所述搅拌桨为四层结构，上面三层为推进式结构，最下一层为刮板式结构。

搅拌转速优选30-300转。设置不同结构的多层搅拌桨，可以更有效的进行搅拌，使发泡剂充分溶解到树脂粒子中，从而使发泡效率更高，获得的发泡粒子泡孔更均匀。

作为优选，所述搅拌轴与所述轴冷却水套之间设置有冷却水夹套。冷却水夹套用于给磁力密封轴和下轴承降温。

作为优选，反应釜本体设置有连锁保护报警装置，包括：设置在搅拌轴上的搅拌转速监控连锁报警装置，磁力密封超温报警装置，冷却水流量报警装置以及反应釜液位报警装置。

本发明所述连锁保护报警装置可实现搅拌设置搅拌转速监控连锁、温度的连锁、反应釜液位和压力连锁，从而实现连锁保护功能。搅拌设置搅拌转速监控连锁，搅拌停转必须立即排料，防止物料在釜内粘结，从而保证反应釜可靠的运行；反应釜液位报警能检测反应釜内是否有水，没有水就不能生产；釜内温度和压力报警，能防止温度压力设置不当导致严重生产事故。出现这些报警都要立即处理，必要时需要排料，否则会造成更大损失。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过磁力驱动，内永磁体和外永磁体中间通过可透磁的第一密封腔进行磁力密封，可以保证可靠的密封性能，从而可以进行精确的温度和压力控制，保证发泡温度在熔点温度附近2-4度，从而使发泡均匀，密度统一；轴冷却水进口和轴冷却水出口可保护磁力密封搅拌轴和下轴承，防止釜内高温通过轴和轴套传递给下轴承，使下轴承失效；而且下轴承设置在反应釜的冷却水套中，使轴承温度在80度以下，工作寿命至少为两到五年；

2、采用四级轴承可降低发泡反应釜内外轴承之间由于压力工作压力大从而容易漏气的发生，而且降低反应釜内靠近搅拌桨的第四轴承下轴承的温度，从而提高工作寿命；

3、减速机冷却水进出口的特定结构设置，可更好的对反应轴和轴承进行降温，防止永磁体消磁；

4、反应釜采用蒸汽加热，水蒸气液化放热后变成冷凝水从底部的冷凝水排水口返回锅炉。反应釜上的进料出料阀使用硬密封金属球阀，采用金属硬密封球阀，可耐150度以上高温、10mpa以上高压，不会漏气，保持良好长期可靠性。从而更好的进行精确的温度和压力控制；

5、采用金属硬密封，既耐高温，又保证良好的密封效果；采用peek耐高温软密封材质的球阀也有较好的高温高压密封性能，价格便宜，维修方便；

6、采用抱瓦联轴器和迷宫密的方案，可以有效防止釜内物料进入到发泡反应釜轴承之间，引起轴承磨损；

7、采用多级分布的搅拌桨15和对称设置的折流板，可以使物料混合更均匀，釜内物料温度分布均一，从而使粒子发泡更均匀，发泡效率更高，密度更统一；

8、连锁保护报警装置可实现搅拌设置搅拌转速监控连锁、温度的连锁、反应釜液位和压力连锁，从而实现连锁保护功能。搅拌设置搅拌转速监控连锁，搅拌停转必须立即排料，防止物料在釜内粘结，从而保证反应釜可靠的运行；反应釜液位报警能检测反应釜内是否有水，没有水就不能生产；釜内温度和压力报警，能防止温度压力设置不当导致严重生产事故。

附图说明

图1是本发明改性聚丙烯发泡珠粒反应釜结构示意图之一；

图2是本发明改性聚丙烯发泡珠粒反应釜结构示意图之二；

图3是本发明迷宫密封的一种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-3所示，改性聚丙烯发泡珠粒反应釜包括反应釜本体1，反应釜本体1上方设置有变频电机20，变频电机20连接有减速机2，减速机2连接有通过电机20带动旋转的外永磁体3，外永磁体3内设置有在外永磁体3磁力吸引下旋转的内永磁体4，外永磁体3与内永磁体4之间设置有第一密封腔5；反应釜本体1内设置有位于其纵向中心轴位置的、且从反应釜本体1底部延伸至反应釜本体1顶部的搅拌轴6；从反应釜本体1顶部外至第一密封腔5下方的一段搅拌轴6外表面设置有轴冷却水套7；轴冷却水套7上连接设置有轴冷却水进口71和轴冷却水出口72；搅拌轴6通过设置在上釜体11内部且位于上釜体法兰13上方的活动连接在搅拌轴6上的联轴器14连接；搅拌轴6连接设置有轴承8，轴承8外表面设置有轴承冷却水套9。

为降低发泡反应釜内外轴承之间由于压力工作压力大从而容易漏气的发生，而且降低反应釜内靠近搅拌桨的第四轴承下轴承的温度，从而提高工作寿命，轴承8从上而下包括第一轴承81、第二轴承82、第三轴承83和第四轴承84，第四轴承84设置在搅拌轴6穿过进入反应釜本体1的内顶部处，第四轴承84外表面设置有轴承冷却水套9。

为实现搅拌转速监控连锁、温度的连锁、反应釜液位和压力连锁，从而实现连锁保护功能，反应釜本体1设置有连锁保护报警装置，包括：设置在搅拌轴上的搅拌转速监控连锁报警装置，磁力密封超温报警装置，冷却水流量报警装置以及反应釜液位报警装置。

反应釜本体1采用不锈钢复合结构，内壁复合3-10mm厚的不锈钢；第一密封腔5为不锈钢筒密封腔。这样可起到防腐和降低设备造价，设备同碳钢价格一致，防腐性能和不锈钢一样。反应釜内外部的上下轴承中间通过可透磁的不锈钢筒进行磁力密封。

外永磁体3外设置有位于外永磁体一侧下方的减速机冷却水进口21和位于外永磁体3另一侧上方的减速机冷却水出口22。

减速机冷却水进出口的特定结构设置，可更好的对反应轴和轴承进行降温，防止永磁体消磁。

为更好的进行精确的温度和压力控制，反应釜本体1采用上釜体11和下釜体12的结构，上釜体11上设置有物料进口111，下釜体12底部设置有物料出口；物料出口处设置有卸料阀10，卸料阀10为金属硬密封球阀；下釜体12釜壁上设置有蒸汽进口16和多级分布设置的温度探头17，下釜体12底部设置有蒸汽冷凝水出口26。上釜体11和下釜体12连接处设置有上釜体法兰13。设置上釜体法兰13有助于釜体内部检修。

为保证良好的密封效果，反应釜上的进料出料阀可使用金属硬密封球阀或peek耐高温软密封材质的球阀。物料进口111包括进水口、树脂进口、二氧化碳进口、纯水进口、辅料进口、泄压口和安全阀；釜顶设置有一圈进料阀，六七个进口均匀排布。

为了有效防止釜内物料进入到发泡反应釜轴承之间，引起轴承磨损，联轴器14可选择抱瓦联轴器：包括位于内永磁体4和轴冷却水套7内的磁力搅拌轴和固定有搅拌桨叶15的搅拌桨轴两部分。抱瓦联轴器14上方可设置与下轴承8密封连接的迷宫密封18。迷宫密封18结构可选择复合直通镶嵌式密封或其他迷宫密封结构。

采用多级分布的搅拌桨15和对称设置的折流板19，可以使物料混合更均匀，釜内物料温度分布均一，从而使粒子发泡更均匀，密度更统一。为更有效的进行搅拌，使发泡剂充分溶解到树脂粒子中，从而使发泡效率更高，获得的发泡粒子泡孔更均匀，搅拌桨15设置为四层结构，上面三层为推进式结构，最下一层为刮板式结构。搅拌转速优选30-300转。

为进一步给磁力密封轴和下轴承降温，搅拌轴6与轴冷却水套7之间设置有冷却水夹套23。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。