树型多级反应器的制作方法

本发明涉及沥青制备碳纤维设备领域。更具体地说，本发明涉及一种树型多级反应器。

背景技术：

1、原料通过一定温度和压力进行热聚合反应是化工产品的一项重要技术。热聚合反应过程中需要不断的进行强搅拌，防止局部过热超温，使反应均匀，同时还需要反应完成后对反应器进行彻底清洗，不能有残留物料，防止下次反应时残留物料继续反应，造成过反应，从而使产品性能大大下降，不满足高品质要求。

2、在沥青热聚合制备中间相沥青，热聚合的反应时间以及反应温度非常重要，时间短热聚合反应不充分，沥青不能完全转化成中间相沥青，时间长容易造成部分中间相沥青过反应，中间相沥青是制备碳纤维的原材料，中间相沥青制备碳纤维中，要求温度略低于热聚合温度，同时中间相的品质要求也非常苛刻，中间相沥青的占比对碳纤维的品质产生直接影响，中间相沥青制备碳纤维丝温度与沥青转换中间相沥青热聚合反应温度相近，因此为了节省能耗，可利用热聚合反应后的中间项沥青直接进行碳纤维制造。

3、因为拉丝过程中温度也很高，为防止中间相沥青过反应，理想状态是刚生成的中间相沥青就进行拉丝，因此需要反应器的容器容量越小越好，同时还要满足产量需求，因此需要设立多级反应器，降低每个反应器的反应时间，这样即可满足碳纤维的产量又可以节省能耗，同时也可以根据产品需要，在不同反应器的反应时间内，添加一些物料，调和中间相沥青的最终产品成分，从而使碳纤丝性能更优秀。

4、传统的单个反应器，如果做成多级的，每个反应器中间就需要管道连接，有管道连接就存在管道无法清洗的情况，每次残留的物料影响下一次产品的品质，同时管道结焦易堵塞，难清理，因此根据上述情况，急需开发出一体多级反应器，以满足上述要求或者其他类似工况要求。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种树型多级反应器，包括：

3、多个反应器单元，多个反应器单元从上至下依次连接，每个反应器单元包括：

4、反应腔体，其上设有与外部连接的进料口、补压口及清洗口，相邻两个反应腔体相对交错连接，所述进料口、所述补压口及所述清洗口上均设有阀门；

5、连通组件，其包括开设于相邻两个反应腔体连接处的贯通口、设置于所述贯通口上的转换器，所述转换器具有使上下相邻两个反应腔体连通且与所述反应腔体外部不连通的第一工位状态、与相邻两个反应腔体和所述反应腔体外部均不连通的第二工位状态、与相邻两个反应腔体中的上部反应腔体连通且同时与上部反应腔体外部连通的第三工位状态；

6、搅拌组件，其包括设置于所述反应腔体内的搅拌器和驱动所述搅拌器转动的驱动器；

7、加热组件，其设置于多个反应腔体外部。

8、优选的是，所述反应腔体倾斜与水平面的夹角为30~60°，所述贯通口上部连通于相邻两个反应腔体中位于上部的反应腔体的底部，所述贯通口下部连通于位于下部的反应腔体的侧壁上。

9、优选的是，相邻两个反应腔体的连接处上相对同轴开设有排污通道和旋转轴通道，所述排污通道和所述旋转轴通道分别穿过所述贯通口侧壁与所述贯通口连通；

10、所述转换器包括：

11、上部密封件，其设置于所述贯通口上部，所述上部密封件上开设有与所述贯通口连通的第一通孔；

12、下部密封件，其设置于所述贯通口下部，所述下部密封件上开设有与所述贯通口连通的第二通孔；

13、多通道密封球，其设于所述贯通口内，并且所述多通道密封球的外壁抵接于所述上部密封件和所述下部密封件之间，所述多通道密封球沿其径向开设有第一通道和与所述第一通道相互独立不连通的第二通道，所述第二通道一端与所述排污通道连通；

14、旋转驱动件，其包括密封转动穿设于所述旋转轴通道上的旋转轴，所述旋转轴一端伸出所述旋转轴通道外部、另一端卡接于所述多通道密封球上；

15、其中，当转动所述旋转轴至第一工位状态时，则所述第一通道的上端和下端分别与所述第一通孔和第二通孔连通；当转动所述旋转轴至第二工位状态时，则所述多通道密封球外壁同时封闭所述第一通孔和所述第二通孔；当转动所述旋转轴至第三工位状态时，则所述多通道密封球外壁封闭所述第二通孔，同时所述第二通道的另一端与所述第一通孔连通。

16、优选的是，所述上部密封件包括抵接于所述多通道密封球上壁面上的上部密封座和抵接于所述上部密封座顶部的环形的上部密封垫，所述上部密封座设有所述第一通孔。

17、优选的是，所述下部密封件包括抵接于所述多通道密封球下壁面上的下部密封座、抵接于所述下部密封座底部的环形的下部密封垫、抵接于所述下部密封垫上的密封座压盖、以及套设于所述下部密封座外侧壁和所述密封座压盖内侧壁上的第一填料密封函，其中，所述下部密封座的外侧壁沿径向向内凹陷形成环形的第一平台、所述密封座压盖的内侧壁沿径向向外凸设形成环形的第二平台，所述第一平台和所述第二平台相对设置形成环形的第一容纳腔，所述第一容纳腔内上下限位套设有呈压缩状态的第一弹簧。

18、优选的是，所述旋转驱动件包括活动穿设于所述旋转轴通道上的旋转轴、套设于所述旋转轴外侧壁和所述旋转轴通道内侧壁之间的第二密封填料函、固定于所述反应腔体外壁上的旋转轴支架、固定于所述旋转轴支架上的轴承座、以及固定于所述轴承座上的轴承，其中，所述旋转轴伸出所述旋转轴通道的一端穿设固定于所述轴承上；

19、其中，所述多通道密封球侧壁上开设有插槽，所述旋转轴另一端卡接于所述插槽内。

20、优选的是，所述多通道密封球侧壁上与所述旋转轴同轴设有排污轴套，所述排污轴套与所述第二通道连通；

21、还包括排污组件，其包括：

22、排污密封座，其套设于所述排污通道内，所述排污密封座上开设有第三通孔，所述第三通孔一端活动套设于所述排污轴套外壁上，所述第三通孔内壁与所述排污轴套外壁之间套设有第三密封填料函，所述排污密封座外侧壁沿径向向外凸设有环形的第三平台，所述第三平台上套设有环形的第一密封垫；

23、排污管，其一端套设于所述第三通孔外壁上，且抵接于所述第一密封垫上，所述排污管与所述第三通孔连通，所述排污管内侧壁和所述第三通孔外侧壁之间套设有第四密封填料函；其中，所述排污管内壁沿其径向扩径形成环形的第四平台、所述排污密封座外壁沿径向向外凸出形成环形的第五平台，所述第四平台和所述第五平台形成第二容纳腔，所述第二容纳腔内沿所述排污管轴向套设有呈压缩状态的第二弹簧，所述排污管靠近所述排污密封座侧壁沿径向向外凸设有环形的第六平台，所述排污通道内壁沿径向向外扩径形成环形的第七平台，所述第六平台与所述第七平台之间设有环形的第二密封垫，所述排污管侧壁与所述排污通道侧壁之间套设有第五密封填料函；

24、排污管压盖，其上开设有与所述排污管连通的第四通孔，所述排污管压盖一端套设于所述排污管远离所述多通道密封球的一端，且抵接于所述第六平台上，所述排污管压盖另一端固定于所述反应腔体上。

25、优选的是，所述搅拌器的搅拌轴密封转动穿设于所述反应腔体顶部，所述驱动器包括与所述搅拌轴固定的减速器和与所述减速器固定的电机。

26、优选的是，所述加热组件包括套设于多个反应腔体外壁上的夹套层和填充于所述夹套层内的换热介质。

27、优选的是，所述反应腔体上设有压力检测仪表和温度检测仪表。

28、本发明至少包括以下有益效果：

29、第一、本发明通过设置连通组件，可使反应腔体有不同的流体通道，每个反应腔体既可以与相邻反应腔体连通，也可以与外部连通。

30、第二、本发明通过设置反应腔体的对称交错布置，上部反应腔体最低处开口与相邻下部反应腔体相连，可使上部反应腔体中的所有介质进入下部反应腔体中，使上部反应腔体无残留。

31、第三、本发明最后一级反应腔体与最终产品端相连接，可以降低降温升温的能耗，同时避免中间相沥青因为降温升温引起的品质问题。

32、第四、本发明可在不同反应阶段添加不同原料，调节最终产品中间相沥青的品质，使碳纤维拉丝更容易。

33、第五、连通组件中多通道密封球与贯通口的配合，不需要在反应器之间设置管道连接，避免发生管道无法清洗或清洗不彻底的情况发生，从而避免每次残留的物料影响下一次产品的品质，以及也同时解决了管道结焦易堵塞，难清理的问题；以及当多通道密封球执行第三工位状态时，则又可以将清洗后的污液排尽。

34、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。