CN102408532B

CN102408532B - 氨纶连续聚合生产的反应器

Info

Publication number: CN102408532B
Application number: CN 201110315267
Authority: CN
Inventors: 尚永胜; 张益兴
Original assignee: JIANGYIN ZHONGLU CHEMICAL FABRICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGYIN ZHONGLU CHEMICAL FABRICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: CN102408532A

Abstract

本发明涉及一种氨纶连续聚合生产的反应器，所述反应器包括机架（1）、反应器本体（3）和反应器进料管（4），所述反应器本体（3）包括主轴（3.1）、前腔室（3.4）、后腔室（3.5）、前腔室多叶搅拌器（3.6）、后腔室多叶搅拌器（3.7）和腔室冷却壁（3.8），所述主轴（3.1）安装在前腔室（3.4）和后腔室（3.5）内，前腔室多叶搅拌器（3.6）和后腔室多叶搅拌器（3.7）分别安装在前腔室（3.4）和后腔室（3.5）内的主轴（3.1）上，前腔室（3.4）和后腔室（3.5）的内壁均设置成腔室冷却壁（3.8），同时还在前腔室（3.4）与后腔室（3.5）之间设置有腔室冷却壁（3.8），前腔室多叶搅拌器（3.6）的端面与前腔室的腔室冷却壁（3.8）之间的间隙为3~6mm。本发明性能可靠，维护简单。

Description

氨纶连续聚合生产的反应器

技术领域

本发明涉及一种高分子聚合用反应器，尤其是涉及一种氨纶连续聚合生产的反应器。属于氨纶连续聚合生产的专用反应器技术领域。

背景技术

连续聚合是近年来发展起来的新一代氨纶生产工艺，与传统的间歇聚合工艺相比，连续聚合可获得质量更好，品质更为均一的产品，且生产工艺路线简单，反应器种类较少，更易获得较低的能耗。在近年来的新项目中，连续聚合工艺得到了广泛地应用，淘汰旧的间歇聚合，使用新型连续聚合工艺已经是必然的趋势。

生产氨纶纤维纺丝所用的氨基甲酸脂聚合物溶液是通过二步反应来实现的；首先，过量的二异氰酸酯与聚乙二醇酯反应，生成异氰酸酯封端的低分子量的聚合物，即通常说的预聚物。第二步，预聚物在溶液中与二胺混合物反应，生成高分子量的氨基甲酸脂聚合物，调整反应的化学计量，使聚合物分子的扩链反应及时中止，这样就得到了理想的氨基甲酸脂聚合物溶液，即俗称的纺丝原液。

本发明作出以前，目前还目前出现氨纶连续聚合生产的反应器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种性能可靠，维护简单的完全满足氨纶连续聚合生产的氨纶连续聚合生产的反应器。

本发明的目的是这样实现的：一种氨纶连续聚合生产的反应器，所述反应器包括机架、传动系统、反应器本体和反应器进料管，所述反应器本体包括主轴、前腔室、后腔室、前腔室多叶搅拌器、后腔室多叶搅拌器和腔室冷却壁，所述前腔室和后腔室前、后相连通，所述主轴安装在前腔室和后腔室内，前腔室多叶搅拌器和后腔室多叶搅拌器分别安装在前腔室和后腔室内的主轴上，前腔室和后腔室的内壁均设置成腔室冷却壁，同时还在前腔室与后腔室之间设置有腔室冷却壁，前腔室多叶搅拌器的端面与前腔室的腔室冷却壁之间的间隙为3~6mm；所述反应器进料管与反应器本体连接在一起，并与所述前腔室相连通。

本发明氨纶连续聚合生产的反应器，所述反应器进料管包括进料管本体、混合胺进料管、预聚物进料管、端面法兰盖和手动刮片系统；所述进料管本体，包括主进料管、第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰分别安装在主进料管的中间和一端；所述混合胺进料管，包括混合胺管和第三法兰，混合胺管呈L型结构，第三法兰安装于混合胺管的一端，混合胺管置于所述主进料管内，第三法兰则露出主进料管外；所述预聚物进料管，包括预聚物进料支管和第四法兰，第四法兰安装于预聚物进料支管外端，预聚物进料支管内端连接于所述主进料管上；所述端面法兰盖连接于所述第二法兰外端，端面法兰盖外侧设置有圆棒形物体；所述手动刮片系统，包括手柄、第一联杆、偏心曲柄、第二联杆和刮片，所述手柄安装于第一联杆一端，第一联杆另一端与偏心曲柄一端相连，偏心曲柄另一端与第二联杆一端相连，第二联杆另一端与刮片相连；所述手动刮片系统的第一联杆、偏心曲柄和第二联杆均设置于所述主进料管内，刮片置于主进料管管口，手柄置于所述端面法兰盖外。

所述前腔室和后腔室及各腔室冷却壁上均有螺栓孔，通过长螺杆将上述各部件紧固在一起，形成密闭的空间。

将－10℃的冷媒以一定的压力注入到反应器的各个腔室冷却壁中，开动电动机，并按工艺的要求进行变频操作，使反应器的转数达到工艺要求，然后将规定浓度的预聚物（PP）及按配方制作好的混合胺按一定速率同时输入到反应器中，高速旋转的前腔室多叶搅拌将把注入其中的二种物料快速高效的混合在一起，使其发生剧烈的反应，反应生成纺丝原液并同时产生大量的热，该部分热量将与腔室冷却壁发生热交换，使反应器始终保持在一定的温度范围内。反应基本完成后，生成的原液被从前腔室推送到后腔室内，由后腔室多叶搅拌将其输送到后道工序的储槽内。

本发明的有益效果是：

本发明反应器可以连续生产，旋转速度按工艺要求可调，反应器可以灵活拆卸，方便各种间隙调整及内部清洗。且性能可靠，维护简单，各种参数在工艺要求范围内可以微调，完全满足氨纶连续聚合生产。

附图说明

图1为本发明涉及的第二反应器连续聚合工艺流程图。

图2为本发明氨纶连续聚合生产的反应器的结构总图。

图3为本发明的传动系统结构示意图。

图4为图3的侧视图。

图5为本发明的反应器本体的结构示意图。

图6为本发明的前后腔室多叶搅拌器外形示意图。

图7为本发明的反应器进料管外形示意图。

图8为本发明反应器进料管的纵剖面示意图。

图9为本发明的进料管本体纵剖面示意图。

图10为本发明的混合胺进料管纵剖面示意图。

图11为本发明的预聚物进料管纵剖面示意图。

图12为本发明的端面法兰盖外形示意图。

图13为本发明的手动刮片系统示意图。

图中附图标记：

机架1；

传动系统2、变频防爆电机2.1、主动带轮2.2、被动带轮2.3、传动齿形带2.4、皮带压紧装置2.5；

反应器本体3、主轴3.1、机械密封3.2、轴承3.3、前腔室3.4、后腔室3.5、前腔室多叶搅拌器3.6、后腔室多叶搅拌器3.7、腔室冷却壁3.8；

反应器进料管4、进料管本体4.1、第一法兰4.1.1、第二法兰4.1.2、主进料管4.1.3；混合胺进料管4.2、第三法兰4.2.1、混合胺管4.2.2；预聚物进料管4.3、预聚物进料支管4.3.1、第四法兰4.3.2；端面法兰盖4.4；手动刮片系统4.5、手柄4.5.1、第一联杆4.5.2、偏心曲柄4.5.3、第二联杆4.5.4、刮片4.5.5；

氨纶连续聚合生产的反应器5

预聚物缓冲罐6

混合胺7

预聚物8

冷媒9。

具体实施方式

本发明是连续聚合工艺生产中，实现第二步反应的核心反应器，预聚物（简称PP）与二胺混合物（简称Anmine）在第二反应器中得到充分的混合、搅拌、剪切。在第二反应器各腔室可控的温度、压力范围内发生反应，得到理想的纺丝原液。具体请见下示工艺见图1。

参见图2，附图2为本发明氨纶连续聚合生产的反应器的结构总图。由图2可以看出，本发明氨纶连续聚合生产的反应器，主要由机架1、传动系统2、反应器本体3和反应器进料管4组成。所述传动系统2和反应器本体3均安装在机架1上，传动系统2与反应器本体3相连，反应器进料管4也与反应器本体3相连。

参见图3~4，图3为本发明传动系统结构示意图。图4为图3的侧视图。由图3和图4可以看出，所述传动系统2，主要由变频防爆电机2.1、主动带轮2.2、被动带轮2.3、传动齿形带2.4和皮带压紧装置2.5组成。变频防爆电机2.1安装在机架1上，主动带轮2.2安装在变频防爆电机2.1输出端，被动带轮2.3安装在反应器本体3输出端，传动齿形带2.4连接于主动带轮2.2与被动带轮2.3之间，皮带压紧装置2.5安装机架1上，与传动齿形带2.4相接触。

参见图5~6，图5为本发明的反应器本体的结构示意图。图6为本发明的前后腔室多叶搅拌器外形示意图。由图5和图6可以看出，所述反应器本体3是本反应器的核心装置，主要由主轴3.1、前腔室3.4、后腔室3.5、前腔室多叶搅拌器3.6、后腔室多叶搅拌器3.7和腔室冷却壁3.8组成。所述前腔室3.4和后腔室3.5前、后相连通，所述主轴3.1通过机械密封3.2和轴承3.3安装在前腔室3.4和后腔室3.5内，前腔室多叶搅拌器3.6和后腔室多叶搅拌器3.7分别安装在前腔室3.4和后腔室3.5内的主轴3.1上，前腔室3.4和后腔室3.5的内壁均设置成腔室冷却壁3.8，同时还在前腔室3.4与后腔室3.5之间设置有腔室冷却壁3.8，前腔室多叶搅拌器3.6的端面与前腔室的腔室冷却壁3.8之间只有极小的间隙（3~6mm），当物料进入到这一区域内时，高速旋转的前腔室多叶搅拌器会对物料形成快速的剪切与搅拌，使进入这一区域的预聚物与二胺混合物充分接触、混合，为快速高效的反应提供了良好的条件。后腔室多叶搅拌器3.7则更多地是起到了泵叶轮的作用，将前腔推送过来的已经反应完毕的原液及时输送出反应器本体。前腔室3.4和后腔室3.5及各腔室冷却壁上均有特设的螺栓孔，通过特制的长螺杆可以轻松地将上述各部件紧固在一起，形成密闭的空间，也可以很容易地进行拆卸以方便对反应器进行清洗。

参见图7~8，图7为本发明的反应器进料管外形示意图。图8为本发明反应器进料管的纵剖面示意图。由图7和8可以看出，本发明反应器进料管4，包括进料管本体4.1、混合胺进料管4.2、预聚物进料管4.3、端面法兰盖4.4和手动刮片系统4.5。所述反应器进料管4通过法兰与反应器本体连接在一起，并与所述前腔室3.4相连通。

参见图9，图9为本发明的进料管本体纵剖面示意图。由图9可以看出，所述进料管本体4.1，包括主进料管4.1.3、第一法兰4.1.1和第二法兰4.1.2，第一法兰4.1.1和第二法兰4.1.2分别安装在主进料管4.1.3的中间和一端。

参见图10，图10为本发明的混合胺进料管纵剖面示意图。由图10可以看出，所述混合胺进料管4.2，包括混合胺管4.2.2和第三法兰4.2.1，混合胺管4.2.2呈L型结构，第三法兰4.2.1安装于混合胺管4.2.2的一端，混合胺管4.2.2置于所述主进料管4.1.3内，第三法兰4.2.1则露出主进料管1.3外。

参见图11，图11为本发明的预聚物进料管纵剖面示意图。由图11可以看出，所述预聚物进料管4.3，包括预聚物进料支管4.3.1和第四法兰4.3.2，第四法兰4.3.2安装于预聚物进料支管4.3.1外端，预聚物进料支管4.3.1内端连接于所述主进料管4.1.3上，如图8。预聚物进料支管4.3.1与主进料管4.1.3完全是圆滑过渡结构，以保证预聚物在输送过程中无死角与无滞留。

参见图12，图12为本发明的端面法兰盖外形示意图。由图12可以看出，所述端面法兰盖4.4连接于所述第二法兰4.1.2外端，如图8。其上的圆棒形物体4.4.1是手动刮片系统4.5中手柄的限位装置。其一侧的端面形状也是为了保证预聚物的流动腔室都是圆滑过渡的形状，无死角与台阶。

参见图13，图13为本发明的手动刮片系统示意图。由图13可以看出，所述手动刮片系统4.5，包括手柄4.5.1、第一联杆4.5.2、偏心曲柄4.5.3、第二联杆4.5.4和刮片4.5.5，所述手柄4.5.1安装于第一联杆4.5.2一端，第一联杆4.5.2另一端与偏心曲柄4.5.3一端相连，偏心曲柄4.5.3另一端与第二联杆4.5.4一端相连，第二联杆4.5.4另一端与刮片4.5.5相连。所述手动刮片系统4.5的第一联杆4.5.2、偏心曲柄4.5.3和第二联杆4.5.4均设置于所述主进料管4.1.3内，刮片4.5.5置于主进料管4.1.3管口，手柄4.5.1置于所述端面法兰盖4.4外。用手柄4.5.1人工操作，可以使刮片4.5.5以混合胺管4.2.2为旋转中心，进行左右各约60度的转动。同时也可推拉手柄4.5.1，使刮片4.5.5沿混合胺4.2.2管前后作往复运动。正是这种运动使进料管插入到反应器中一侧的端面不时处于被扰动的环境中，使结胶现象无法在这一区域内持续存在，因此杜绝了管路堵塞的可能。

上述所有部件中与物料接触的部分全部进行精抛光，抛光精度达到Ra0.4。

实际应用中，第一法兰将与反应器的进料法兰相连接，主进料管将插入到反应器中，第二法兰将与端面法兰盖相连，使反应器进料管成为一个封闭的空间，主进料管的内壁将与混合胺管外壁形成了一个封闭空间来保证预聚物的通过。本发明保证混合胺直接进入到反应器中，而不会在中途与预聚物发生接触。

将本反应器进料管插入到反应器的进料管中，预聚物和混合胺分别通过各自的管路进入到反应器内部，在每班的运行过程中，员工大约每二小时去操作一次进料管手动刮片系统的手柄，左右旋转，前后往复各五次左右即可。

在实际生产中，正是靠工人操作每班进行几次这两个方向的运动，使进料管插入反应器的一端端面无法形成固定的结胶。从而杜绝了管路堵塞的现象。延长了反应器的清洗间隔，大大提高了反应器的生产效率。

Claims

1.一种氨纶连续聚合生产的反应器，其特征在于：所述反应器包括机架（1）、传动系统（2）、反应器本体（3）和反应器进料管（4），所述反应器本体（3）包括主轴（3.1）、前腔室（3.4）、后腔室（3.5）、前腔室多叶搅拌器（3.6）、后腔室多叶搅拌器（3.7）和腔室冷却壁（3.8），所述前腔室（3.4）和后腔室（3.5）前、后相连通，所述主轴（3.1）安装在前腔室（3.4）和后腔室（3.5）内，前腔室多叶搅拌器（3.6）和后腔室多叶搅拌器（3.7）分别安装在前腔室（3.4）和后腔室（3.5）内的主轴（3.1）上，前腔室（3.4）和后腔室（3.5）的内壁均设置成腔室冷却壁（3.8），同时还在前腔室（3.4）与后腔室（3.5）之间设置有腔室冷却壁（3.8），前腔室多叶搅拌器（3.6）的端面与前腔室的腔室冷却壁（3.8）之间的间隙为3~6mm；所述反应器进料管（4）与反应器本体（3）连接在一起，并与所述前腔室（3.4）相连通；所述反应器进料管（4）包括进料管本体（4.1）、混合胺进料管（4.2）、预聚物进料管（4.3）、端面法兰盖（4.4）和手动刮片系统（4.5）；所述进料管本体（4.1），包括主进料管（4.1.3）、第一法兰（4.1.1）和第二法兰（4.1.2），第一法兰（4.1.1）和第二法兰（4.1.2）分别安装在主进料管（4.1.3）的中间和一端；所述混合胺进料管（4.2），包括混合胺管（4.2.2）和第三法兰（4.2.1），混合胺管（4.2.2）呈L型结构，第三法兰（4.2.1）安装于混合胺管（4.2.2）的一端，混合胺管（4.2.2）置于所述主进料管（4.1.3）内，第三法兰（4.2.1）则露出主进料管（4.1.3）外；所述预聚物进料管（4.3），包括预聚物进料支管（4.3.1）和第四法兰（4.3.2），第四法兰（4.3.2）安装于预聚物进料支管（4.3.1）外端，预聚物进料支管（4.3.1）内端连接于所述主进料管（4.1.3）上；所述端面法兰盖（4.4）连接于所述第二法兰（4.1.2）外端，端面法兰盖（4.4）外侧设置有圆棒形物体（4.4.1）；所述手动刮片系统（4.5），包括手柄（4.5.1）、第一联杆（4.5.2）、偏心曲柄（4.5.3）、第二联杆（4.5.4）和刮片（4.5.5），所述手柄（4.5.1）安装于第一联杆（4.5.2）一端，第一联杆（4.5.2）另一端与偏心曲柄（4.5.3）一端相连，偏心曲柄（4.5.3）另一端与第二联杆（4.5.4）一端相连，第二联杆（4.5.4）另一端与刮片（4.5.5）相连；所述手动刮片系统（4.5）的第一联杆（4.5.2）、偏心曲柄（4.5.3）和第二联杆（4.5.4）均设置于所述主进料管（4.1.3）内，刮片（4.5.5）置于主进料管（4.1.3）管口，手柄（4.5.1）置于所述端面法兰盖（4.4）外。

2.根据权利要求1所述的一种氨纶连续聚合生产的反应器，其特征在于：所述前腔室（3.4）和后腔室（3.5）及各腔室冷却壁（3.8）上均有螺栓孔，通过长螺杆将上述各部件紧固在一起，形成密闭的空间。

3.根据权利要求1所述的一种氨纶连续聚合生产的反应器，其特征在于：所述传动系统（2）与反应器本体（3）的主轴（3.1）相连，反应器进料管（4）与反应器本体（3）的前腔室（3.4）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种氨纶连续聚合生产的反应器，其特征在于：所述传动系统（2），包括变频防爆电机（2.1）、主动带轮（2.2）、被动带轮（2.3）、传动齿形带（2.4）和皮带压紧装置（2.5），变频防爆电机（2.1）安装在机架（1）上，主动带轮（2.2）安装在变频防爆电机（2.1）输出端，被动带轮（2.3）安装在反应器本体（3）输出端，传动齿形带（2.4）连接于主动带轮（2.2）与被动带轮（2.3）之间，皮带压紧装置（2.5）安装机架（1）上，与传动齿形带（2.4）相接触。