專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高分子材料聚合反應(yīng)釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釜式反應(yīng)設(shè)備，尤其是涉及一種高分子材料聚合反應(yīng)釜。
背景技術(shù)：
目前聚合反應(yīng)釜多采用漿式、錨式或者二者組合變化結(jié)構(gòu)的攪拌器。中國(guó)發(fā)明"順丁橡 膠聚合反應(yīng)釜"(申請(qǐng)?zhí)?00520022805.2)提出了一種順丁橡膠聚合反應(yīng)釜，包括釜體， 釜體的頂部設(shè)有攪拌裝置，攪拌裝置包括向下垂直穿進(jìn)釜體內(nèi)中部的攪拌軸，位于所述釜體 內(nèi)的所述攪拌軸自上而下分別設(shè)有多個(gè)攪拌槳，每個(gè)攪拌槳外側(cè)面與釜體的內(nèi)側(cè)壁相配合， 上下相鄰的攪拌槳彼此交錯(cuò)排列，所述釜體的底部設(shè)有底攪拌裝置，底攪拌裝置包括向上穿 垂直進(jìn)釜體內(nèi)下部的下攪拌軸，下攪拌軸的頂端安裝有底攪拌槳。其目的在于提供一種可使 聚合反應(yīng)的溫度分布更趨合理，有良好的徑向混合效果，可提高產(chǎn)品的平均分子質(zhì)量，降低 支化度和微凝膠含量的順丁橡膠聚合反應(yīng)釜。
中國(guó)發(fā)明"懸浮聚合反應(yīng)釜"(申請(qǐng)?zhí)?5206570.3)提出了一種用于制造有機(jī)聚合物 球體的懸浮聚合反應(yīng)釜，包括一個(gè)痩長(zhǎng)形釜體以及一組插設(shè)在釜體內(nèi)的可替換的框式或槳式 或框槳組合式攪拌器。在聚合攪拌過(guò)程中反應(yīng)釜內(nèi)流體位于各軸向不同點(diǎn)處的線速度差異較 小，因而可以獲得粒度較為均一的聚合單體。
中國(guó)發(fā)明"連續(xù)生產(chǎn)的橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備的三相螺旋攪拌器"提出了一種連續(xù)生產(chǎn)的橡 膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備的三相螺旋攪拌器，在支撐座上設(shè)置有通過(guò)聯(lián)接件與垂直攪拌螺旋相聯(lián)的電 動(dòng)機(jī)，垂直攪拌螺旋的上端與支撐座之間設(shè)置有軸承，設(shè)置在垂直攪拌螺旋下端的主動(dòng)錐齒 輪與設(shè)置在水平攪拌螺旋上的從動(dòng)錐齒輪相聯(lián)。將本發(fā)明安裝在連續(xù)生產(chǎn)的橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè) 備的攪拌罐內(nèi)，攪拌罐內(nèi)上部的橡膠瀝青混合料從上向下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)、下部的橡膠瀝青混合料 從中部向左右兩側(cè)并向上旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使得橡膠瀝青混合料在攪拌罐內(nèi)充分混合，克服了現(xiàn)有 水平螺旋攪拌器的端部漏瀝青弊端。它具有設(shè)計(jì)合理、效率高、橡膠粉與瀝青混合均勻等優(yōu) 點(diǎn)，可在連續(xù)生產(chǎn)的橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備上使用，也可在其它空間較大的攪拌機(jī)上使用。
對(duì)于高分子聚合反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程的傳熱傳質(zhì)極大地影響反應(yīng)進(jìn)程和聚合物分子量；聚合 后期的高粘度液體在攪拌作用下，容易產(chǎn)生"爬桿"效應(yīng)(物料順著攪拌軸向上"爬")，
3從而引起機(jī)械失靈和攪拌失效等故障；傳統(tǒng)的漿式、錨式或二者組合變化結(jié)構(gòu)的攪拌器攪拌 效率低，分布分散和液面更新慢，不能滿足大型反應(yīng)釜的傳質(zhì)傳熱要求，綜上，現(xiàn)有技術(shù)尚 未涉及解決分子材料聚合反應(yīng)的"爬桿"等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種攪拌效果好、傳熱傳質(zhì)效率高的高分子材料聚合反應(yīng)釜，它能 解決高粘度熔體爬桿難題和脫揮問(wèn)題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種高分子材料聚合反應(yīng)釜，包括釜體
，在釜體內(nèi)的攪拌軸上安裝有帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉和帶狀外螺旋攪拌槳葉。 所述帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉和所述帶狀外螺旋攪拌槳葉旋轉(zhuǎn)方向相反。 所述帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉直接連接在攪拌軸上，所述帶狀外螺旋攪拌槳葉通過(guò)支撐槳支
撐連接在攪拌軸上。
所述帶狀外螺旋攪拌槳葉的下端部分有刮片，刮片兩端分別與帶狀外螺旋攪拌槳葉和攪 拌軸連接。
所述帶狀外螺旋攪拌槳葉與釜體內(nèi)壁的間隙為10-20mm。
所述刮片與釜體內(nèi)壁的間隙為10-15mm。
所述帶狀外螺旋攪拌槳葉為一條或多條。
所述釜體上部為倒圓錐狀的闊口，中部為圓桶狀，下部為圓錐狀。
所述釜體的高徑比為l. 5 3: 1;釜體下部圓錐部分底角為60 90。，釜體上部倒圓錐 部分夾角為60 90。 o
所述釜體中部圓筒狀部分直徑與帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉、帶狀外螺旋攪拌槳葉、刮片寬度 的比值為5-10。
所述釜體的加熱夾套內(nèi)設(shè)有螺旋流道。
所述釜體的上封蓋設(shè)置有加熱夾套和保溫層。
所述加熱夾套間隙為10-20mm。
所述釜體進(jìn)料口的進(jìn)料管伸入反應(yīng)釜內(nèi)部，使進(jìn)料管下游末端外沿垂直方向處于反應(yīng)釜 中部圓桶狀部分以內(nèi)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在以下方面
1、釜體上部為倒圓錐狀的闊口，中部為圓桶狀，下部為圓錐狀。釜體上部闊口設(shè)計(jì)， 有效增大液面，增加脫揮等傳質(zhì)活動(dòng)效率；釜體下部圓錐狀設(shè)計(jì)，有效增加高粘度物料出料 能力，降低高粘度高分子物料釜內(nèi)存料。2、 上封蓋的加熱和保溫設(shè)計(jì)，避免可凝性液體在封蓋處凝結(jié)，有效提高脫揮等傳質(zhì)活 動(dòng)效率。
3、 夾套間隙設(shè)計(jì)為10 20mm之間，有利于導(dǎo)熱油更新，有效增加傳熱效率。
4、 釜體夾套設(shè)計(jì)螺旋流道，有利于導(dǎo)熱油更新，有效增加傳熱效率。
5、 外螺旋與釜體內(nèi)壁間隙設(shè)計(jì)為5 30毫米，優(yōu)選10 20毫米，刮片與釜體內(nèi)壁的間隙 設(shè)計(jì)為5 15毫米，優(yōu)選8 12毫米；攪拌軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，外螺旋和刮片起到刮壁的作用，利于釜 體內(nèi)壁液面更新，提高傳熱效率，避免內(nèi)壁物料熱降解。
6、 攪拌裝置上的雙螺旋設(shè)計(jì)，內(nèi)螺旋與外螺旋方向相反，當(dāng)攪拌軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)螺旋將 物料向下壓，外螺旋將物料向上推，內(nèi)外螺旋不直接相連，產(chǎn)生漏流，從而起到三維混合作 用，支撐槳也能起到槳式攪拌器的作用，提升了攪拌效率。


本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中 圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記中，l為釜體，2為帶狀外螺旋攪拌槳葉，3為帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉，4為闊口， 5為攪拌軸，6為上封蓋，7為夾套，8為真空口， 9為保溫層，IO為驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)密封裝置，ll為 導(dǎo)熱油出口， 12為入料口， 13為導(dǎo)熱油入口， 14為夾套，15為螺旋流道，16為刮片，17為出 料口， 18為支撐槳。
具體實(shí)施例方式
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征 和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述， 均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。S卩，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一 系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
如圖1所示，本發(fā)明所提供的高分子材料反應(yīng)釜主要包括以下部件釜體l，帶狀外螺旋 攪拌槳葉2，帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉3，闊口4，攪拌軸5，上封蓋6，夾套7，真空口8，保溫層9 ，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)密封裝置IO，導(dǎo)熱油出口ll，入料口12，導(dǎo)熱油入口13，夾套14，螺旋流道15， 刮片16，出料口17，支撐槳18。
本發(fā)明所提供的高分子材料反應(yīng)釜的釜體l主要由上部的倒圓錐狀的闊口、圓桶狀中部 和圓錐狀下部三部分組成，這三部分是焊接在一起的。該反應(yīng)釜的高徑比(釜體高度和直徑之比，此時(shí)的釜體直徑為中部圓桶位置的直徑)為1 5:1，優(yōu)選1.5 3:1。該釜體下部圓錐 部分底角為45 120。，優(yōu)選60 90° 。該釜體上部倒圓錐部分夾角為45 120。，優(yōu)選60 90° 。
在反應(yīng)釜的上封蓋6設(shè)有加熱夾套7和保溫層9、真空口8、進(jìn)料口12，進(jìn)料口根據(jù)用途可 以有一個(gè)或多個(gè)，進(jìn)料口的下游可設(shè)置進(jìn)料管，進(jìn)料管末端外沿垂直方向處于反應(yīng)釜中部圓 桶狀部分以內(nèi)，以避免進(jìn)料時(shí)物料散落在釜體闊口處。真空口8通過(guò)接管與冷凝器、接受罐 、緩沖罐后與真空泵連接，使釜內(nèi)處于真空狀態(tài)，并排出反應(yīng)產(chǎn)生的揮發(fā)份。
反應(yīng)釜頂部設(shè)有驅(qū)動(dòng)密封裝置IO，驅(qū)動(dòng)密封裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速箱、機(jī)械密封，驅(qū) 動(dòng)密封裝置用以帶動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)最好是連續(xù)可調(diào)的，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)攪 拌速度。攪拌裝置由攪拌軸5、帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉3、帶狀外螺旋攪拌槳葉2、刮片16、支 撐槳18組成，攪拌軸垂直設(shè)置并位于反應(yīng)釜的中心軸線上。帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉3焊接或鉚 接在攪拌軸5上。帶狀外螺旋攪拌槳葉2通過(guò)支撐槳18與攪拌軸5連接，帶狀外螺旋攪拌槳葉2 可以為一條或多條，帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉3和帶狀外螺旋攪拌槳葉2的旋轉(zhuǎn)方向相反，刮片16 位于帶狀外螺旋攪拌槳葉2下端位置，刮片16兩端分別與攪拌軸5和帶狀外螺旋攪拌槳葉2連 接，連接方式可采用焊接或鉚接，帶狀外螺旋攪拌槳葉2的外邊緣與釜體內(nèi)壁的間隙為 5-30mm，優(yōu)選10-20mm，刮片16的外邊緣與釜體內(nèi)壁的間隙為5-15mm，優(yōu)選8-12mm。帶狀內(nèi)螺 旋攪拌槳葉寬度、帶狀外螺旋攪拌槳葉寬度、刮片寬度分別為釜體中部圓桶直徑的0.05 0. 20倍，優(yōu)選O. 08 0. 15倍。
反應(yīng)釜的上封蓋與釜體采用法蘭連接，法蘭間可用石棉墊或金屬墊密封。
在反應(yīng)釜的釜體設(shè)有帶有螺旋流道15的加熱夾套14和保溫層9。加熱夾套14的螺旋流道 內(nèi)可通導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油通過(guò)熱傳遞對(duì)反應(yīng)釜加熱，導(dǎo)熱油從導(dǎo)熱油入口13進(jìn)入螺旋流道，從 導(dǎo)熱油出口ll流出，通過(guò)管線流回?zé)嵊蜖t。導(dǎo)熱油入口13設(shè)置在釜體的下部，導(dǎo)熱油出口ll 設(shè)置在釜體的上部，以利于熱傳遞。保溫層9敷設(shè)在加熱夾套14的外表面，以減少熱損失。 加熱夾套14的間隙為10 20毫米，優(yōu)選14 18毫米，夾套間隙設(shè)計(jì)較通常的設(shè)計(jì)間隙小50% 左右，利于導(dǎo)熱油更新，降低能耗，提高傳熱效率。加熱夾套7的間隙也為10 20毫米，優(yōu) 選也為14 18毫米，也是達(dá)到同樣的目的。
在反應(yīng)釜的釜體底部設(shè)置出料口17，出料口直徑為釜體中部圓桶直徑的O. 05 0. 20倍， 優(yōu)選0.08 0. 15倍。出料口設(shè)置出料閥，出料閥可以是手動(dòng)的、氣動(dòng)的或電動(dòng)的。反應(yīng)釜內(nèi) 物料反應(yīng)時(shí)，出料閥關(guān)閉密封，出料時(shí)出料閥開(kāi)啟出料。
釜體可設(shè)置測(cè)溫口，根據(jù)需要可在釜體設(shè)置一個(gè)或多個(gè)測(cè)溫口。釜體可設(shè)置粘度測(cè)試口，在粘度測(cè)試口可設(shè)置粘度測(cè)試儀，在線測(cè)試粘度。
本發(fā)明所述的釜體、上封蓋、夾套、螺旋流道、出料口、攪拌裝置、驅(qū)動(dòng)
密封裝置材料是均為通常使用材料或設(shè)備。本發(fā)明所述的釜體、管線、閥門(mén)、上封蓋均 需要根據(jù)反應(yīng)釜真空要求、反應(yīng)物料粘度、出料壓力設(shè)計(jì)承壓能力。
下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不因此受到任何限制。
實(shí)施例l
按照本發(fā)明的描述一臺(tái)高分子材料反應(yīng)釜。反應(yīng)釜的圓桶部分高度為1200mm，內(nèi)徑為 1100mm，闊口部分的高度為390m，闊口底角為60。，圓錐部分底角為90。，釜底中心位置出 料口直徑為100mm，設(shè)置出料閥。夾套間隙為16mm，保溫層厚度50mm。攪拌軸直徑為160mm， 內(nèi)螺旋槳葉寬度100mm，外螺旋槳葉和刮片寬度均為100mm。進(jìn)料管直徑為200mm，伸入釜內(nèi) 150mm。配備最大抽氣能力300L/s的水環(huán)羅茨真空機(jī)組。
反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行硬段含量為58%的熱塑性聚酯彈性體縮聚過(guò)程時(shí)，絕對(duì)壓力為100Pa，沒(méi)有 "爬桿"現(xiàn)象，反應(yīng)時(shí)間3.5小時(shí)，產(chǎn)品特性粘度在1.55 1.58之間，產(chǎn)品分子量大、質(zhì)量 均勻。理論出料量為800kg時(shí)，實(shí)際出料795kg。
對(duì)比例l
一臺(tái)現(xiàn)有反應(yīng)釜，圓桶型，圓桶直徑1100mm，高度1200mm，錨式攪拌器，夾套間隙40mm ，保溫層厚度50mm。攪拌軸直徑為160mm，錨直徑100mm。配備最大抽氣能力300L/s的水環(huán)羅 茨真空機(jī)組。
反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行硬段含量為58%的熱塑性聚酯彈性體縮聚過(guò)程時(shí)，絕對(duì)壓力為200Pa，有" 爬桿"現(xiàn)象，反應(yīng)時(shí)間4.5小時(shí)，產(chǎn)品特性粘度在1.33 1.42之間，產(chǎn)品分子量小、質(zhì)量不 均勻。理論出料量為800kg時(shí)，實(shí)際出料770kg。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征 或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一高分子材料聚合反應(yīng)釜，包括釜體(1)，其特征在于在釜體(1)內(nèi)的攪拌軸(5)上安裝有帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉(3)和帶狀外螺旋攪拌槳葉(2)。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于所述 帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉(3)和所述帶狀外螺旋攪拌槳葉(2)旋轉(zhuǎn)方向相反。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于 所述帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉(3)直接連接在攪拌軸(5)上，所述帶狀外螺旋攪拌槳葉(2) 通過(guò)支撐槳(18)支撐連接在攪拌軸(5)上。
4 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于 所述帶狀外螺旋攪拌槳葉(2)的下端部分有刮片(16)，刮片(16)兩端分別與帶狀外螺 旋攪拌槳葉(2)和攪拌軸(5)連接。
5 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于 所述帶狀外螺旋攪拌槳葉(2)與釜體內(nèi)壁的間隙為10-20mm。
6 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于所述 刮片(16)與釜體內(nèi)壁的間隙為10-15mm。
7 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于所述 釜體(1)上部為倒圓錐狀的闊口，中部為圓桶狀，下部為圓錐狀。
8 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于所述 釜體的加熱夾套(14)內(nèi)設(shè)有螺旋流道(15)。
9 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于所述 釜體的上封蓋(6)設(shè)置有加熱夾套(7)和保溫層(9)。
10 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高分子材料聚合反應(yīng)釜，其特征在于 所述加熱夾套間隙為10-20mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高分子材料聚合反應(yīng)釜，包括釜體、上封蓋、驅(qū)動(dòng)密封裝置、攪拌裝置、進(jìn)出料口；其中，釜體上部為倒圓錐狀的闊口，中部為圓桶狀，下部為圓錐狀；釜體設(shè)有帶有螺旋流道的加熱夾套14和保溫層9；上封蓋6設(shè)有加熱夾套7和保溫層9、真空口8、進(jìn)料口12；攪拌裝置由攪拌軸5、帶狀內(nèi)螺旋攪拌槳葉3、帶狀外螺旋攪拌槳葉2、刮片16、支撐槳18組成；驅(qū)動(dòng)密封裝置由電機(jī)、減速機(jī)、機(jī)封組成；攪拌軸上部與驅(qū)動(dòng)密封裝置聯(lián)結(jié)。本發(fā)明攪拌效果好，傳熱傳質(zhì)效率高，能解決高粘度熔體爬桿難題和脫揮問(wèn)題，特別適宜用作高粘度高分子材料的聚合反應(yīng)。
文檔編號(hào)B01F7/24GK101596440SQ200910303859
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者勇 李, 潘玉林, 趙丕龍, 趙海英, 陳雙輝 申請(qǐng)人:四川晨光科新塑膠有限責(zé)任公司