CN103170299B - 一种可发性聚苯乙烯反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可发性聚苯乙烯反应釜，其包括釜体、搅拌装置、阻挡装置以及感应装置；釜体的外壁呈双螺旋设置的盘管；盘管一端设置冷媒介输入口及其冷媒介输入控制阀，以及热媒介输入口及其热媒介输入控制阀；另一端设置冷媒介输出口及其冷媒介输出控制阀，以及热媒介输出口及其热媒介输出控制阀；搅拌装置包括搅拌架、搅拌电机及至少一搅拌桨；阻挡装置设置若干阻挡部，搅拌架上还设置若干安装位，每一安装位上固定安装一阻挡部；感应装置设置压力测量部、压力表、温度测量部与感应控制器；温度测量部固定安装于搅拌架，感应控制器电控连接各控制阀；压力测量部与压力表连接；釜体上部设置上封头；上封头设置取样阀；釜体下部设置下封头。

Description

一种可发性聚苯乙烯反应釜

技术领域

本发明涉及可发性聚苯乙烯的制备，尤其涉及的是，一种可发性聚苯乙烯反应釜。

背景技术

可发性聚苯乙烯又称为发泡级聚苯乙烯，英文名称ExpandablePolystyrene，简称EPS，是聚苯乙烯树脂的三大品种之一。可发性聚苯乙烯EPS用于制造聚苯乙烯泡沫塑料，俗称“发泡胶”或者“拿普龙”。可发性聚苯乙烯EPS是在悬浮法聚苯乙烯珠状树脂中，充入一定量的低沸点烃类发泡剂制造而成的。具体的制造方法有以下三种。

1、一步浸渍法：把苯乙烯单体注入以水作为介质的聚合釜中，加入过氧化苯酰（引发剂）和羟乙基纤维素（分散剂），在85～90℃下进行聚合反应，当聚合度达到85%以上时，加入发泡剂，再继续聚合到终止。经过洗涤、干燥后，就得到了可发性聚苯乙烯EPS产品。

2、二步浸渍法：先将苯乙烯单体进行悬浮聚合制得一定粒度的珠状树脂，过筛分级。再将珠状树脂重新按悬浮聚合的方法加入水、分散剂、乳化剂、发泡剂后，在反应釜中进行加入浸渍处理，即可得到可发性聚苯乙烯EPS。

3、种子聚合法：采用一定粒度的聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯醚等树脂粉末或者微粒作为种子悬浮于聚合介质中，再将含有引发剂的苯乙烯滴加入反应器内进行聚合，当聚合反应进入聚合后期时加入发泡剂，可以得到颗粒均匀的可发性聚苯乙烯EPS。采用不同种子得到的EPS树脂，其性能也有所不同：用聚乙烯做种子制得的EPS具有冲击性和耐油性，用聚氯乙烯做种子得到的EPS具有阻燃性。

可发性聚苯乙烯生产通常采用苯乙烯、纯水与辅料在带有半管换热的反应釜中经低温聚合、灌气、高温聚合等工序后，制得EPS。聚合反应必须控制好温度，聚合过程中也会放出大量的反应热。反应釜通常通过在半管上连通的冷水管和蒸汽管以控制反应的温度，冷水或蒸汽流经半管与反应釜换热，冷水或蒸汽的流量通过各自的手动阀门控制，问题是，手动控制操作繁琐，精确度低，不能实现自动化操作。

并且，反应过程中，由于酸根的存在，尤其是硫酸根与盐酸根等，极有可能腐蚀内壁。并且，反应后，通常存在积垢，需要清除。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的可发性聚苯乙烯反应釜。

本发明的技术方案如下：一种可发性聚苯乙烯反应釜，其包括釜体、搅拌装置、阻挡装置以及感应装置；所述釜体的外壁呈双螺旋设置的盘管，其设置半圆形截面；所述盘管一侧具有与所述外壁表面相匹配的扁平表面以贴合所述外壁，用于调节所述釜体的温度；所述盘管一端设置冷媒介输入口及其冷媒介输入控制阀，以及热媒介输入口及其热媒介输入控制阀；另一端设置冷媒介输出口及其冷媒介输出控制阀，以及热媒介输出口及其热媒介输出控制阀；所述搅拌装置包括搅拌架、搅拌电机及至少一搅拌桨；所述搅拌架安装于所述釜体的内腔，所述搅拌桨固定设置于所述搅拌架；所述阻挡装置设置若干阻挡部，所述搅拌架上还设置若干安装位，每一所述安装位上固定安装一所述阻挡部；所述感应装置设置压力测量部、压力表、温度测量部与感应控制器；所述温度测量部固定安装于所述搅拌架，并与所述感应控制器连接，用于传输温度信息到所述感应控制器；所述感应控制器电控连接所述冷媒介输入控制阀、所述冷媒介输出控制阀、所述热媒介输入控制阀与所述热媒介输出控制阀，用于根据所述温度信息打开或关闭一对所述输入控制阀与所述输出控制阀；所述压力测量部固定安装于所述搅拌架，并与所述压力表连接，用于传输压力信息到所述压力表，通过所述压力表显示所述压力信息；所述釜体的上部设置上封头；所述上封头设置取样阀；所述釜体的下部设置下封头。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述搅拌架还设置一与所述釜体同质的检测部。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述封头为半球形或半椭球形；并且，所述下封头在其距离所述上封头的最远位置设置一排泄阀，并且，所述排泄阀设置锁止结构。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述搅拌装置还包括激光测速单元。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述搅拌桨为叶轮与斜叶的组合桨；或者，所述搅拌桨为磁力搅拌桨，并且，所述搅拌电机为磁力搅拌器。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述搅拌装置还包括扭矩测量器和微处理器，所述扭矩测量器用于测量扭矩以判断粘度，传输给所述微处理器，由其控制所述搅拌电机的输出。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述上封头设置至少一观察窗。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述上封头设置至少一泄压阀。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述上封头设置至少一入料口。

优选的，所述可发性聚苯乙烯反应釜中，所述釜体设置保温套，用于套置所述釜体以及所述盘管。

采用上述方案，本发明采用感应控制器自动控制阀门以控制反应的温度，具有很强的实用价值和市场应用前景。

附图说明

图1为本发明的一个实施例反应釜的示意图；

图2为本发明的一个实施例的搅拌装置与阻挡装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的一个实施例是，一种可发性聚苯乙烯反应釜，即EPS反应釜，其包括釜体102，所述釜体的上部设置上封头101，所述釜体的下部设置下封头103。

所述釜体的外壁呈双螺旋设置的盘管，其设置半圆形截面；本发明各相关实施例巧妙的引入了类似于基因领域的双螺旋结构，但结构与之有所区别，双螺旋设置的盘管是以所述釜体为轴，自下而上或者从上到下，按顺时针方向或逆时针方向分别设置两个螺旋，即两个螺旋均为左手螺旋或者均为右手螺旋，两者不连通，这样，可以设置一根冷水管，以及一根热水管或蒸汽管；又如，分别按顺时针方向和逆时针方向设置两个螺旋，其相交处连通设置，即所述双螺旋是一体的；可以理解为左手螺旋和右手螺旋的部分相交；此时两根管是连通的，同时作为热水管或者冷水管；这样，采用上述两种方案，尤其是后者，经实验证明能够大大增强盘管的加热效率或冷却效率，具有很好的应用效果。所述盘管具有半圆形截面，所述盘管一侧具有与所述外壁表面相匹配的扁平表面以贴合所述外壁，用于调节所述釜体的温度；也就是说，盘管一面扁平设置，以尽可能与釜体的外壁相接触，增强热量的传导效果，而远离釜体外壁的一面成弧形，以在同样的材料基础上，获得更大的截面积，或者说是获得更大的容积。优选的，盘管为铝管或者铜管。

所述盘管一端设置冷媒介输入口及其冷媒介输入控制阀，以及热媒介输入口及其热媒介输入控制阀；另一端设置冷媒介输出口及其冷媒介输出控制阀，以及热媒介输出口及其热媒介输出控制阀；其中，冷媒介为冷水、低温有机液体等；热媒介为热水、水蒸汽或者高温有机液体等。例如，设置两根不连通的管时，每一根管单独设置一个输入口及其输入控制阀，以及一个输出口及其输出控制阀，分别作为冷媒介管、热媒介管；例如，设置一根冷水管以及一根热水管时，冷水管单独设置一个冷水输入口及其冷水输入控制阀，以及一个冷水输出口及其冷水输出控制阀，热水管单独设置一个热水输入口及其热水输入控制阀，以及一个热水输出口及其热水输出控制阀；又如，设置两根连通的管时，总共设置两个输入口及其输入控制阀，以及两个输出口及其输出控制阀，类似于上例，不再赘述。

并且，EPS反应釜还包括搅拌装置、阻挡装置以及感应装置；如图2所示，所述搅拌装置包括搅拌架201、搅拌电机（图中未示出）及至少一搅拌桨；所述搅拌架安装于所述釜体的内腔，所述搅拌桨固定设置于所述搅拌架；如图2所示，所述搅拌装置包括第一搅拌桨203以及第二搅拌桨205；所述阻挡装置设置若干阻挡部，例如，第一阻挡部202以及第二阻挡部204等等；所述搅拌架上还设置若干安装位，每一所述安装位上固定安装一所述阻挡部；或者，所述阻挡装置还设置阻挡架，阻挡架上设置若干所述阻挡部；优选的，阻挡部的位置邻近所述搅拌桨，但在搅拌桨运作时不与其相接触。例如，所述搅拌桨为叶轮与斜叶的组合桨，或者，所述搅拌桨为磁力搅拌桨，并且，所述搅拌电机为磁力搅拌器。

反应釜搅拌器里的磁力偶合器通过电机或配减速机带动外磁钢体旋转，通过磁性作用从而带动密封罩内的内磁钢体旋转，内磁钢体的轴与搅拌器的轴连为一体，达到搅拌物料作用，隔离内磁钢的密封罩与釜体之间平面用石墨垫通过螺栓压紧，实现与外界完全隔离，从而实现了高温、高压下的无泄漏。特别适用于中试和大型生产用的易燃、易爆、剧毒、贵重介质在高温、高压、抽真空等条件下进行搅拌反应，彻底解决了机械密封和填料密封无法克服的泄漏问题，确保环境和人身不受侵害。

例如，搅拌装置和阻挡装置包括旋转轴及其搅拌桨，以及搅拌电机、减速箱、搅拌架、挡板与导流筒等；搅拌电机和减速箱设置于釜体外部，带动釜体内部旋转轴旋转，从而带动搅拌桨旋转，挡板与导流筒设置于搅拌架。

优选的，所述搅拌装置还包括激光测速单元，例如，所述激光测速单元为激光多普勒测速仪或粒子成像测速仪。这样，可以实时了解实际反应的液体流速或者搅拌速度，以调整和控制反应的进行，对于实际生产具有非常实用的价值。

优选的，所述搅拌装置还包括扭矩测量器和微处理器，所述扭矩测量器用于测量扭矩以判断粘度，传输给所述微处理器，由其控制所述搅拌电机的输出；在实际生产中，粘度是一项非常重要的指标，能够指示反应的程度，本实施例通过测量扭矩，能够精确得到粘度的数据，微处理器根据该数据和预设的处理方式，控制所述搅拌电机的输出，例如，加大输出，提高搅拌速度；或者减小输出，降低搅拌速度；这样，就可以有效控制生产进度和反应进度，获取更高的生产效率和更好的产品效果。

优选的，所述搅拌架还设置一与所述釜体同质的检测部。优选的，检测部为环形，优选的，其靠近所述釜体的内壁设置，这样，在反应完成后，可以通过取出搅拌架，研究检测部的状况，了解内壁的腐蚀情况；从而实现了及时准确地发现内壁的腐蚀情况。

所述感应装置设置压力测量部、压力表、温度测量部与感应控制器。

所述温度测量部固定安装于所述搅拌架，并与所述感应控制器连接，用于传输温度信息到所述感应控制器；优选的，设置多个温度测量部，均匀设置于所述搅拌架。优选的，搅拌架设置线路槽，线路槽穿过所述上封头，温度测量部通过布设于线路槽的导线传输电信号给所述感应控制器。

所述感应控制器电控连接所述冷媒介输入控制阀、所述冷媒介输出控制阀、所述热媒介输入控制阀与所述热媒介输出控制阀，用于根据所述温度信息打开或关闭一对所述输入控制阀与所述输出控制阀；即，根据所述温度信息打开或关闭一对所述冷媒介输入控制阀、所述冷媒介输出控制阀；或者，打开或关闭一对所述热媒介输入控制阀、所述热媒介输出控制阀。

所述压力测量部固定安装于所述搅拌架，并与所述压力表连接，用于传输压力信息到所述压力表，通过所述压力表显示所述压力信息；优选的，所述压力测量部固定安装于所述搅拌架的下部。

优选的，还设置报警装置，其分别与所述感应控制器、所述压力表连接，用于在超出预设置的温度值或预设置的压力值时，发出声光警报信号，以便及时处理异常状况。

所述上封头设置取样阀；这样，能够在反应过程中，适时取样获取反应状况。优选的，所述取样阀设置安全锁以免误操作；优选的，该安全锁为密码式机械锁。优选的，所述搅拌电机、所述压力表与所述感应控制器设置于所述上封头；或者，所述搅拌电机、所述压力表与所述感应控制器设置于所述釜体的外壁。优选的，所述上封头设置至少一入料口，这样，在连续生产时，无须拆开上封头，简便快捷。

优选的，所述上封头设置至少一观察窗；用于在反应开始、反应进行中、或者反应结束时，实时了解釜体内部情况，有效地采取技术手段，预防和避免生产事故发生，保障操作人员的安全。优选的，所述上封头设置至少一泄压阀，在釜体内部压力过大时，泄放釜体内部压力。优选的，泄压阀位于釜体内部的部分设置若干过滤层，位于釜体外部的部分设置泄压管道及其容器，这样，能够最大程度的避免恶性生产事故的发生。

例如，所述封头为半球形或半椭球形；即，所述上封头和/或所述下封头为半球形或半椭球形；所述上封头与所述下封头的形状相同或者相异均可。并且，优选的，所述下封头在其距离所述上封头的最远位置设置一排泄阀，这样，非常便于清除积垢。并且，优选的，所述排泄阀设置锁止结构，以确保反应的安全性。优选的，所述下封头还设置若干支撑柱，例如三足鼎立或者四足、六足式的支撑柱，以支撑所述反应釜。

优选的，所述釜体设置保温套，用于套置所述釜体以及所述盘管；这样在冬季生产需要升温时，能够获得较好的升温效果。优选的，所述保温套设置若干解套绳索，在需要降温或者揭开保温套时，生产人员拉动绳索，保温套从釜体上部翻落，即可实现快速解套。

本发明的EPS反应釜，可采用多层规格不一可拆式的搅拌器，与可拆式阻挡器有机接合，保证了物料搅拌均匀，换热效果佳，经实验，EPS粒子的粒径达到90％以上，从而提高了EPS的发泡效率。釜体外附有双螺旋半圆盘管充分满足EPS聚合工艺快速升降温的要求，调节方便快捷；阻挡器和搅拌器为可拆式，便于检修和更换。经实验，国内外同类产品的生产能耗约为45Kw至75Kw，而本发明所制备的EPS反应釜只需37Kw，有利于为国家节省大量能源。

进一步地，本发明的实施例还可以是，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的EPS反应釜。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，包括釜体、搅拌装置、阻挡装置以及感应装置；

所述釜体的外壁呈双螺旋设置的盘管，其设置半圆形截面；

所述盘管一侧具有与所述外壁表面相匹配的扁平表面以贴合所述外壁，用于调节所述釜体的温度；

所述盘管一端设置冷媒介输入口及其冷媒介输入控制阀，以及热媒介输入口及其热媒介输入控制阀；另一端设置冷媒介输出口及其冷媒介输出控制阀，以及热媒介输出口及其热媒介输出控制阀；

所述搅拌装置包括搅拌架、搅拌电机及至少一搅拌桨；

所述搅拌架安装于所述釜体的内腔，所述搅拌桨固定设置于所述搅拌架；

所述阻挡装置设置若干阻挡部，所述搅拌架上还设置若干安装位，每一所述安装位上固定安装一所述阻挡部；

所述感应装置设置压力测量部、压力表、温度测量部与感应控制器；

所述温度测量部固定安装于所述搅拌架，并与所述感应控制器连接，用于传输温度信息到所述感应控制器；

所述感应控制器电控连接所述冷媒介输入控制阀、所述冷媒介输出控制阀、所述热媒介输入控制阀与所述热媒介输出控制阀，用于根据所述温度信息打开或关闭一对所述输入控制阀与所述输出控制阀；

所述压力测量部固定安装于所述搅拌架，并与所述压力表连接，用于传输压力信息到所述压力表，通过所述压力表显示所述压力信息；

所述釜体的上部设置上封头；

所述上封头设置取样阀；

所述釜体的下部设置下封头。

2.根据权利要求1所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述搅拌架还设置一与所述釜体同质的检测部。

3.根据权利要求1所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述封头为半球形或半椭球形；并且，所述下封头在其距离所述上封头的最远位置设置一排泄阀，并且，所述排泄阀设置锁止结构。

4.根据权利要求1所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述搅拌装置还包括激光测速单元。

5.根据权利要求4所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述搅拌桨为叶轮与斜叶的组合桨，或者，所述搅拌桨为磁力搅拌桨，并且，所述搅拌电机为磁力搅拌器。

6.根据权利要求1所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述搅拌装置还包括扭矩测量器和微处理器，所述扭矩测量器用于测量扭矩以判断粘度，传输给所述微处理器，由其控制所述搅拌电机的输出。

7.根据权利要求1所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述上封头设置至少一观察窗。

8.根据权利要求1所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述上封头设置至少一泄压阀。

9.根据权利要求1所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述上封头设置至少一入料口。

10.根据权利要求1至9任一所述可发性聚苯乙烯反应釜，其特征在于，所述釜体设置保温套，用于套置所述釜体以及所述盘管。