CN105536675A - 一种反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反应装置，将搅拌装置和蒸汽通入机构综合成一体，在搅拌装置的转轴和桨叶上形成高温蒸汽流通通道，高温蒸汽从桨叶上的喷气口喷出，由于多个桨叶和多个喷气口均位于塔体内部，一方面可以起到分散蒸汽的作用，促进蒸汽在塔体液化，使蒸汽带有的热量充分释放到塔体内，蒸汽液化后形成了作为高分子聚合物生产原料的软水，另外，桨叶和喷气口还可跟随转轴转动，使蒸汽更加均匀地到达塔体内的各个部位，提高了高温蒸汽对塔体内高分子聚合物原料的搅拌效果，使得高分子聚合物的反应更加充分、均匀，未反应的聚合单体含量低，且高分子聚合物的分子量较为均匀。

Description

一种反应装置
技术领域
本发明涉及一种反应装置，属于化工设备技术领域。
背景技术
高分子聚合反应是将各反应物原料加入到反应容器中，通过控制反应条件使反应单体发生聚合形成高分子聚合物。为了使反应能够均匀进行，需要对反应容器中的反应物进行搅拌。目前，常采用机械搅拌的方式来对反应物进行搅拌。
中国专利文献CN202778444U公开了一种蒸汽加热搅拌的反应容器，包括塔体、插入到塔体内部的管道，所述管道具有蒸汽入口。在具体使用时，高压蒸汽通过管道以及设置在管道上的蒸汽入口进入到塔体内部，以搅动塔体内的液态混合物。然而，由于高压蒸汽通过管道直接通入塔体内部，因而容易形成大股的蒸汽流，而大股蒸汽流在液态混合物内容易聚集在一起形成大气泡，大气泡在液态混合物中一旦形成就会上浮并从液态混合物的液面处溢出，从而导致对反应物的搅拌效果不理想。另外，由于蒸汽流形成的气泡过大，蒸汽的热能来不及与液态混合物充分交换，蒸汽无法完全液化形成软水，因而塔体内的蒸汽量会随着通入时间的增大而增多，会导致塔体内压力增大，使塔体有爆炸的危险；而为了保持塔体内压力的稳定，防止压力过大，就必须将塔体内的蒸汽排出，排出蒸汽就会降低蒸汽的利用率，浪费蒸汽及蒸汽中的热能。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的反应容器搅拌效果差、蒸汽利用率低的问题，从而提供一种搅拌效果好、蒸汽利用率高的反应装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有气动搅拌装置的装置，包括，塔体，为圆柱具有容纳空间；
搅拌装置，包括沿竖直方向设置在所述塔体中心位置的能够在动力装置带动下转动的转轴，以及沿着所述转轴的竖直方向的轴向间隔设置在所述转轴上的若干桨叶；
所述转轴中空形成气道，所述桨叶上成型有沿着所述桨叶轴向布置的主通道，以及与所述主通道形成一定角度设置的侧通道，所述主通道与所述气道连通，且往所述桨叶的轴向方向延伸形成主喷气口，所述侧通道与所述主通道连通且往所述桨叶的径向方向延伸形成侧喷气口；
所述气道的宽度：所述主通道的宽度：所述侧通道的宽度＝：2-3：1：0.5-0.8；所述主喷气口与塔体的内壁之间的竖直间隙为80-100mm，相邻的两个所述桨叶在竖直方向上的距离为400-600mm；所述主喷气口的直径为30-35mm，所述侧喷气口的直径为15-19mm；
所述气道的一端与蒸汽供气管道连通，以使外界蒸汽进入所述气道，最后经所述主喷气口和所述侧喷气口喷入所述塔体内；
所述塔体的侧壁上设置泄压阀；
所述塔体的侧壁上设置有保温层。
所述气道的一端与蒸汽供气管道连通，以使外界蒸汽进入所述气道，最后经所述主喷气口和所述侧喷气口喷入所述塔体内；
所述塔体的侧壁上设置泄压阀。
所述主通道与水平面之间形成的夹角为3-4°，所述主通道水平延伸，所述侧通道倾斜设置在所述主通道的侧壁上，所述侧通道的中轴线与所述主通道的中轴线形成的夹角为8-15°。
所述主通道的直径从主喷气口的一端向着与所述气道连接的一端逐渐变大，所述主通道与所述气道连接的一端的直径是所述主喷气口直径的1.30-1.40倍。
沿着所述转轴竖直轴线相邻的两个所述桨叶在竖直方向上的距离为400-600mm，相邻的两个所述桨叶中位于低处的所述桨叶上的所述主喷气口和所述侧喷气口的直径是位于高处的所述桨叶上的所述主喷气口和所述侧喷气口直径的1.1-1.2倍。
最靠近所述塔体底部的桨叶的形状为弓形，具有与所述转轴轴线平行的竖直喷口；所述竖直喷口的直径为50-80mm。
在同一高度位置处，所述转轴上连接左右两个所述桨叶，一侧所述桨叶上的所述侧通道向下倾斜延伸，另一侧所述桨叶上的所述侧通道向上倾斜延伸。
所述气道的另一端设置有限压阀。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明的反应装置，将搅拌装置和蒸汽通入机构综合成一体，在搅拌装置的转轴和桨叶上形成高温蒸汽流通通道，高温蒸汽从桨叶上的喷气口喷出，由于多个桨叶和多个喷气口均位于塔体内部，一方面可以起到分散蒸汽的作用，促进蒸汽在塔体液化，使蒸汽带有的热量充分释放到塔体内，蒸汽液化后形成了作为高分子聚合物生产原料的软水，另一方面桨叶和喷气口还可跟随转轴转动，使蒸汽更加均匀地到达塔体内的各个部位，提高了高温蒸汽对塔体内高分子聚合物原料的搅拌效果，使得高分子聚合物的反应更加充分、均匀，未反应的聚合单体含量低，且高分子聚合物的分子量较为均匀；并且，所述气道的宽度：所述主通道的宽度：所述侧通道的宽度＝：2-3：1：0.5-0.8，所述主喷气口与塔体的内壁之间的竖直间隙为80-100mm，相邻的两个所述桨叶22在竖直方向上的距离为400-600mm，所述主喷气口的直径为30-35mm，所述侧喷气口的直径为15-19mm；此时，蒸汽利用率高达到最高，并且保证内部气压不会过高而引起危险；通过设置侧喷气口和主喷气口，使高温蒸汽具有多个喷气方向，进一步提高了高温蒸汽的搅拌效果，并且使高温蒸汽能够在高分子聚合物原料里更加容易液化形成软水，防止塔体内压力过高；塔体的侧壁上设置保温层可以对塔体进行保温。
(2)本发明的反应装置，通过设置侧喷气口和主喷气口，使高温蒸汽具有多个喷气方向，进一步提高了高温蒸汽的搅拌效果，并且使高温蒸汽能够在高分子聚合物原料里更加容易液化形成软水，防止塔体内压力过高。
(3)本发明的反应装置，所述主通道水平延伸，所述侧通道倾斜设置在所述主通道的侧壁上，所述侧通道的中轴线与所述主通道的中轴线形成的夹角为8-15°，从而使高温蒸汽具有向上喷射和水平喷射的两个运动分量，使高分子聚合物原料同时发生水平和垂直搅动，进一步提高了搅动效果，并且使高温蒸汽向上冲击高分子聚合物原料，带动高分子聚合物原料水平和垂直运动，塔体1内高分子聚合物原料更为均匀。
(4)本发明的反应装置，由于侧通道从主通道上分流了部分蒸汽，为了防止蒸汽喷射速度降低，将主喷气口的直径设置为比主通道入口处的小1.30-1.40倍，保证从主喷气口的蒸汽喷射速度。
(5)本发明的反应装置，沿着所述转轴竖直轴线相邻的两个所述桨叶在竖直方向上的距离为400-600mm，同时不同桨叶上的所述主喷气口和所述侧喷气口的直径随着高度的增加逐渐减小，使得喷气量也随着高度增加而减小，由于高度越高的桨叶离液面越近，高度越高的桨叶上的喷气口喷出的高温蒸汽在液体的高分子聚合物生产原料中的停留的时间越短，因而为了保证所有的高温蒸汽能够完全液化，因而将不同桨叶上所述主喷气口和所述侧喷气口的直径随着高度的增加逐渐减小，以充分利用蒸汽。
(6)本发明的反应装置，最靠近所述塔体底部的桨叶的形状为弓形，使桨叶贴合塔体底部的形状设置，并且在桨叶上设置竖直喷口，提高对塔体底部的高分子聚合物的搅动效果。
(7)本发明的反应装置，在同一高度位置处，所述转轴上连接左右两个所述桨叶，一侧所述桨叶上的所述侧通道向下倾斜延伸，另一侧所述桨叶上的所述侧通道向上倾斜延伸。从而使得向上喷射、向下喷射的气体的量大致相同，从而保证反应容器内部压力的一致。
(8)本发明的反应装置，所述主通道的另一端设置有限压阀。限压阀在主通道的压力过高时自动打开，放出部分气体，可防止主通道内压力过高而损坏搅拌装置。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明一种实施例的高分子聚合物反应容器的结构示意图。
图中附图标记表示为：1-塔体；21-转轴；22-桨叶；23-弓形桨叶；31-气道；32-主通道；33-侧通道；34-竖直喷口；4-保温层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种反应装置，用于高分子聚合物的反应，如图1所示，包括，
塔体1，为圆柱具有容纳空间；
搅拌装置，包括沿竖直方向设置在所述塔体1中心位置的能够在动力装置带动下转动的转轴21，以及沿着所述转轴21的竖直方向的轴向间隔设置在所述转轴21上的若干桨叶22；
所述转轴21中空形成气道31，所述桨叶22上成型有沿着所述桨叶22轴向布置的主通道32，以及与所述主通道32形成一定角度设置的侧通道33，所述主通道32与所述气道31连通，且往所述桨叶22的轴向方向延伸形成主喷气口，所述侧通道33与所述主通道32连通且往所述桨叶22的径向方向延伸形成侧喷气口；
所述气道31的宽度：所述主通道32的宽度：所述侧通道33的宽度＝：2-3：1：0.5-0.8；所述主喷气口与塔体1的内壁之间的竖直间隙为80-100mm相邻的两个所述桨叶22在竖直方向上的距离为400-600mm；所述主喷气口的直径为30-35mm，所述侧喷气口的直径为15-19mm；
所述气道31的一端与蒸汽供气管道连通，以使外界蒸汽进入所述气道31，最后经所述主喷气口和所述侧喷气口喷入所述塔体1内；
所述塔体的侧壁上设置泄压阀；
所述塔体的侧壁上设置保温层4。
上述具有气动搅拌装置的反应塔中，将搅拌装置和蒸汽通入机构综合成一体，在搅拌装置的转轴21和桨叶22上形成高温蒸汽流通通道，高温蒸汽从桨叶4上的喷气口喷出，由于多个桨叶22和多个喷气口均位于塔体1内部，一方面可以起到分散蒸汽的作用，促进蒸汽在塔体1液化，使蒸汽带有的热量充分释放到塔体1内，蒸汽液化后形成了作为高分子聚合物生产原料的软水，另一方面桨叶和喷气口还可跟随转轴转动，使蒸汽更加均匀地到达塔体内的各个部位，提高了高温蒸汽对塔体内高分子聚合物原料的搅拌效果，使得高分子聚合物的反应更加充分、均匀，未反应的聚合单体含量低，且高分子聚合物的分子量较为均匀；并且，所述气道的宽度：所述主通道的宽度：所述侧通道的宽度＝：2-3：1：0.5-0.8，所述主喷气口与塔体1的内壁之间的竖直间隙为80-100mm相邻的两个所述桨叶22在竖直方向上的距离为400-600mm，所述主喷气口的直径为30-35mm，所述侧喷气口的直径为15-19mm；此时，蒸汽利用率高达到最高，并且保证内部气压不会过高而引起危险；通过设置侧喷气口和主喷气口，使高温蒸汽具有多个喷气方向，进一步提高了高温蒸汽的搅拌效果，并且使高温蒸汽能够在高分子聚合物原料里更加容易液化形成软水，防止塔体1内压力过高。
进一步地，所述主通道32与水平面之间形成的夹角为3-4°，所述主通道32水平延伸，所述侧通道33倾斜设置在所述主通道32的侧壁上，所述侧通道33的中轴线与所述主通道32的中轴线形成的夹角为8-15°，如8°、10°、12°、15°等。该种设置使高温蒸汽具有向上喷射和水平喷射的两个运动分量，使高分子聚合物原料同时发生水平和垂直搅动，进一步提高了搅动效果，并且使高温蒸汽向上冲击高分子聚合物原料，带动高分子聚合物原料水平和垂直运动，塔体1内高分子聚合物原料更为均匀；并且，主通道32与水平面稍微倾斜一定角度，可以保证气体具有一定旋向地从主通道流入侧通道，具有较高的过渡效果。
所述主通道32的直径从主喷气口的一端向着与所述气道31连接的一端逐渐变大，所述主通道32与所述气道31连接的一端的直径是所述主喷气口直径的1.30倍，也可以为1.30-1.40倍中的任意值，如1.40倍。
由于侧通道33从主通道32上分流了部分蒸汽，为了防止蒸汽喷射速度降低，将主喷气口的直径设置为比主通道32入口处的小1.30-1.40倍，保证从主喷气口的蒸汽喷射速度。
进一步地，沿着所述转轴竖直轴线相邻的两个所述桨叶在竖直方向上的距离为400-600mm，如400mm、500mm、600mm等等，相邻的两个所述桨叶22上的位于低处的所述桨叶22上的所述主喷气口和所述侧喷气口的直径是位于高处的所述桨叶22上的所述主喷气口和所述侧喷气口的直径的1.1倍，也可以为1.1-1.2倍中的任意值，如1.2倍。
相邻的两个所述桨叶22在竖直方向上的距离为400-600mm，同时不同桨叶22上的所述主喷气口和所述侧喷气口的直径随着高度的增加逐渐减小，使的喷气量也随着高度增加而减小，由于高度越高的桨叶22离液面越近，高度越高的桨叶22上的喷气口喷出的高温蒸汽在液体的高分子聚合物生产原料中的停留的时间越短，因而为了保证所有的高温蒸汽能够完全液化，因而将不同桨叶22上所述主喷气口和所述侧喷气口的直径随着高度的增加逐渐减小，以充分利用蒸汽。
进一步地，最靠近所述塔体1底部的桨叶22的形状为弓形，具有与所述转轴21轴线平行的竖直喷口。优选地，所述竖直喷口的直径为75mm，作为变形，所述竖直喷口也可以是50-80mm中的任意值，如50mm、60mm、70mm、80mm等。
最靠近所述塔体1底部的桨叶22的形状为弓形(图1中为弓形桨叶23)，使桨叶22贴合塔体1底部的形状设置，并且在桨叶22上设置竖直喷口34，提高对塔体1底部的高分子聚合物的搅动效果。
进一不地，在同一高度位置处，所述转轴21上连接左右两个所述桨叶22，一侧所述桨叶22上的所述侧通道33向下倾斜延伸，另一侧所述桨叶22上的所述侧通道33向上倾斜延伸。从而使得向上喷射、向下喷射的气体的量大致相同，从而保证反应容器内部压力的一致。
进一步地，所述主通道31的另一端设置有限压阀。
所述主通道31的另一端设置有限压阀。限压阀在主通道31的压力过高时自动打开，放出部分气体，可防止主通道31内压力过高而损坏搅拌装置。
进一步地，所述塔体的侧壁上设置泄压阀，限压阀在反应塔内的压力过高时自动打开，放出部分气体，可防止反应塔内压力过高而造成爆炸危险。
上述实施例中所述的反应装置，如图1所示为圆筒形，也可以为其它形状，如三角形，顶角的角度大于两个底角的角度。
为了保持塔体1内温度，在塔体1外壁还可设置环绕塔体1设置的盘管，通过在盘管内通入热水使塔体1温度保持恒定。
值得说明的是，用于使高分子反应原料进入塔体1内，塔体1靠近顶部开有进料口12用于供各种原料或者其它气体(如氮气)通入塔体1内。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种反应装置，其特征在于，包括，
塔体(1)，为圆柱具有容纳空间；
搅拌装置，包括沿竖直方向设置在所述塔体(1)中心位置的能够在动力装置带动下转动的转轴(21)，以及沿着所述转轴(21)的竖直方向的轴向间隔设置在所述转轴(21)上的若干桨叶(22)；
其特征在于，所述转轴(21)中空形成气道(31)，所述桨叶(22)上成型有沿着所述桨叶(22)轴向布置的主通道(32)，以及与所述主通道(32)形成一定角度设置的侧通道(33)，所述主通道(32)与所述气道(31)连通，且往所述桨叶(22)的轴向方向延伸形成主喷气口，所述侧通道(33)与所述主通道(32)连通且往所述桨叶(22)的径向方向延伸形成侧喷气口；
所述气道(31)的宽度∶所述主通道(32)的宽度∶所述侧通道(33)的宽度＝∶2-3∶1∶0.5-0.8；
所述主喷气口与塔体(1)的内壁之间的竖直间隙为80-100mm，相邻的两个所述桨叶(22)在竖直方向上的距离为400-600mm；
所述主喷气口的直径为30-35mm，所述侧喷气口的直径为15-19mm；
所述气道(31)的一端与蒸汽供气管道连通，以使外界蒸汽进入所述气道(31)，最后经所述主喷气口和所述侧喷气口喷入所述塔体(1)内；
塔体(1)的侧壁上设置泄压阀；
塔体(1)的侧壁上设置有保温层。
2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述主通道(32)与水平面之间形成的夹角为3-4°，所述主通道(32)水平延伸，所述侧通道(33)倾斜设置在所述主通道(32)的侧壁上，所述侧通道(33)的中轴线与所述主通道(32)的中轴线形成的夹角为8-15°。
3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述主通道(32)的直径从主喷气口的一端向着与所述气道(31)连接的一端逐渐变大，所述主通道(32)与所述气道(31)连接的一端的直径是所述主喷气口直径的1.30-1.40倍。
4.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，沿着所述转轴(21)竖直轴线上相邻的两个所述桨叶(22)中，位于低处的所述桨叶(22)上的所述主喷气口和所述侧喷气口的直径是位于高处的所述桨叶(22)上的所述主喷气口和所述侧喷气口直径的1.1-1.2倍。
5.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，最靠近所述塔体(1)底部的桨叶(22)的形状为弓形，具有与所述转轴(21)轴线平行的竖直喷口；所述竖直喷口的直径为50-80mm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的反应装置，其特征在于，在同一高度位置处，所述转轴(21)上连接左右两个所述桨叶(22)，一侧所述桨叶(22)上的所述侧通道(33)向下倾斜延伸，另一侧所述桨叶(22)上的所述侧通道(33)向上倾斜延伸。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的反应装置，其特征在于，所述气道(31)的另一端设置有限压阀。
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