CN107715777B - 一种多功能改性芳烃的制造设备及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工设备领域，公开了一种多功能改性芳烃的制造设备及制备方法，包括炼化装置和均化装置；炼化装置包括炼化筒体和搅拌机构；炼化筒体内设有N个炼化室；相邻炼化室间设有管道，管道上设有柱式过滤器；搅拌机构包括步进电机、转轴、内磁转子、隔离套、外磁转子、搅拌支架和搅拌叶片；内磁转子、隔离套、外磁转子依次套设于转轴上，外磁转子上设有搅拌支架；均化装置的主输送管道分为射流混合段、静态混合段和超声混合段；射流混合段内设有支管。本发明能够实现一次性连续完成超细化研磨、分级分离，改性剂的混合炼化，以及改性芳烃母液与芳烃的连续化混料；能够使共混物之间处于彼此相互容纳、分散的液相稳定状态。

Description

一种多功能改性芳烃的制造设备及制备方法

技术领域

本发明涉及化工设备领域，尤其涉及一种多功能改性芳烃的制造设备及制备方法。

背景技术

改性剂液态共混研磨改性，是将两种或两种以上材料经液态混合研磨，分散相粒子被破碎超细化，达到共混物之间彼此相互容纳、分散的液相稳定状态，是简便有效的一种材料改性技术。

对芳烃进行多功能改性时首先需要将无机材料与芳烃母液进行共混研磨炼化改性，制得改性芳烃母液后，再将其与芳烃均化，从而制得多功能改性芳烃。

但是，现有的液态研磨炼化设备都过于单一，不能连续性完成超细化研磨、分级分离，改性剂的混合炼化，不能实现共混物之间彼此相互容纳、分散的液相稳定状态。

同时，现有的将改性芳烃母液和芳烃进行均化的设备和工艺也都过于单一，不能连续性完成制备多功能改性芳烃的技术要求，均化后产品中物料相互不容纳，分散不均匀。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能改性芳烃的制造设备及制备方法。本发明的装置能够实现一次性连续完成超细化研磨、分级分离，改性剂的混合炼化，以及改性芳烃母液与芳烃的连续化均化；能够使共混物之间处于彼此相互容纳、分散的液相稳定状态。

本发明的具体技术方案为：一种多功能改性芳烃的制造设备，包括炼化装置和均化装置。

所述炼化装置包括横向设置的圆柱型炼化筒体和搅拌机构。

所述炼化筒体沿轴向由隔板分隔为N个炼化室，N个炼化室按物料流动方向依次记为炼化室I至N，所述炼化室I的顶部设有进料口，炼化室N的顶部设有出料口；相邻炼化室之间通过管道连接，所述管道上设有两个并联的柱式过滤器；所述柱式过滤器包括进液腔、过滤网和出液腔，所述过滤网的截面呈齿状环形。

所述搅拌机构包括设于炼化筒体外的步进电机、转轴、内磁转子、隔离套、外磁转子、搅拌支架和搅拌叶片；所述转轴穿设炼化筒体轴心并与所述步进电机轴联接，每个炼化室中分别设有固定于转轴上的内磁转子，内磁转子外部套有与炼化筒体一体的隔离套，每个炼化室中分别设有套于隔离套外部的外磁转子，每个外磁转子上固定有搅拌支架，搅拌支架上设有搅拌叶片；其中，内磁转子固定于转轴而同步转动，隔离套隔离内磁转子与外磁转子，外磁转子与隔离套可相对转动且内磁转子磁力驱动外磁转子，与搅拌支架同步转动。

所述均化装置包括主输送管道；所述主输送管道按流向依次分为射流混合段、静态混合段和超声混合段；

所述射流混合段内设有支管，所述支管的输出方向与主输送管道输送方向相反。

所述静态混合段内设有静态混合器。

所述超声混合段内依次设有多个超声波混合器及对应的超声波混合器接口。

所述炼化装置的出料口与所述均化装置的支管的输入接口连接。

本发明的工作原理为：

炼化装置：物料从进料口进入炼化室I中进行搅拌，炼化室I中满料后，物料铜鼓管道向下一个炼化室，管道上设有柱式过滤器，能够阻挡颗粒较大的物料流向下游。依次经过多个炼化室多级炼化搅拌后，物料颗粒逐渐细化，从出料口输出的物料中共混物之间处于彼此相互容纳、分散的液相稳定状态。其中，搅拌机构中内磁转子与外磁转子可采用现有技术中常规装置。通过隔离套将内磁转子、转轴与外磁转子隔离，密封性好，能够防止物料侵蚀内磁转子和转轴。其中两个柱式过滤器并联设置，与之前的过滤网相比，在更换滤网时，可以不中断反应，从而提高生产效率。此外柱式过滤器自身与普通滤网相比，其截面为齿状环形，过滤面积更大，效率更高。而步进电机能够实现转轴的正转与反转，能够进一步提高搅拌效率。

均化装置：物料经过充分炼化后，制得改性芳烃母液，进入均化装置的支管，在射流混合段，改性芳烃母液以较高的速度喷射到缓慢流动的芳烃中，在射流边界，由于改性芳烃母液和芳烃之间的速度差，而形成了一个混合层，该混合层沿着射流流动方向扩展，通过夹带和混合，使母液不断进入芳烃中，实现母液与芳烃的快速分散混合。在静态混合段，芳烃与母液的混合流体受到混合元件的约束，产生分流、合流、旋转，使混合流体达到充分的混合。超声混合段，由与超声波作用具有强烈的机械作用和空化作用，可以使母液与芳烃的混合流体达到微观尺寸内的快速汇合。以上三种混合段依次设置在芳烃的主流动管道中，可以使最终产品多功能改性芳烃达到优良的连续快速混合效果，与分开的间歇式混合模式相比，具有混合速度快、分散效果好，能耗利用率高，成本低的特点。

作为优选，每个所述炼化室内填充有介质球；每个所述炼化室内所述介质球的填充率为40%-70%，且炼化室I至N中介质球的直径依次变小。

介质球的作用是能够辅助搅拌和研磨，使物料颗粒逐渐细化。将上游至下游炼化室中的介质球直径之间变小，能够实现分级研磨，使物料的研磨程度逐渐提高，从而使得最终成品物料中共混物之间处于彼此相互容纳、分散的液相稳定状态。

作为优选，所述介质球为氧化锆介质球。

作为优选，所述炼化筒体材料为硬质耐磨合金。

作为优选，所述炼化室的数量为五个，各炼化室内介质球的直径分布依次为：30-20mm、19-15mm、14-10mm、9-5mm、4-1mm。

作为优选，所述炼化室的数量为五个，所述柱式过滤器的过滤网的网孔目数按物料流动方向依次为：100-150目、200-300目、400-500目、600-700目、800-1000目。

过滤网的网孔逐渐减小，能够实现分级细化研磨，防止较大颗粒物料进入下游炼化室中。

作为优选，所述搅拌叶片横向固定于搅拌支架上，且搅拌叶片向转轴方向倾斜设置；位于下游的炼化室内的搅拌叶片数量不少于位于上游的炼化室内的搅拌叶片数量。

搅拌叶片向转轴方向倾斜，与搅拌支架之间呈锐角，与常规的不倾斜设置相比，倾斜设置后能够将物料由原先的层流状态改变为混流状态，从而使得混料效果更加出色。

搅拌叶片越多，搅拌程度越高，上游的炼化室搅拌叶片数量较少，下游的炼化室搅拌叶片数量较多，能够配合介质球的设置，实现分级搅拌，使物料的搅拌程度逐渐提高，从而使得最终成品物料中共混物之间处于彼此相互容纳、分散的液相稳定状态。

作为优选，所述炼化室的数量为五个，前两个炼化室内搅拌叶片的数量为2片，后三个炼化室内的搅拌叶片的数量为3片。

作为优选，所述主输送管道为圆管；所述静态混合段、超声混合段的通径断面积为射流混合段通径断面积的2.5-5倍。

作为优选，所述支管的输出端设有与主输送管道流向逆向喷射且呈伞面状分布的若干支路，所述支路的输出端上设有喷嘴。

作为优选，多个所述超声波混合器上的通孔在流向上相互错位设置。

相互错位设置，能够起到更好的超声混合效果。

作为优选，所述射流混合段上位于所述支管的上游设有主管计量泵；所述支管上按输出方向依次设有增压泵、支管计量泵，支管压力计接口；所述超声波混合段上设有主管压力计接口和温度计接口。

作为优选，所述静态混合器为SV静态混合器组合。

一种多功能改性芳烃的制备方法，先将含有改性剂的芳烃由炼化装置制备多功能改性芳烃母液，再将多功能改性芳烃母液与芳烃本体由均化装置制备多功能改性芳烃。

该制备方法具体为:

由支管计量泵将含有改性剂的芳烃从炼化装置的进料口连续输送到炼化室I中，在炼化室I中，芳烃与改性剂在介质球和搅拌机构的作用下，进行炼化，并通过柱式过滤器依次输送到下一级的炼化室中，进行更加精细的炼化，最后从最后一级炼化室的出料口出料，制得多功能改性芳烃母液.

所述多功能改性芳烃母液经过均化装置的增压泵增压后，经支管进入到芳烃的主输送管道内部，经支路分配至喷嘴，再喷射到主输送管道中流动的芳烃中，再依次通过主输送管道中的静态混合器和超声波混合器作用，进行均化，所得液体即为多功能改性芳烃。

作为优选，所述炼化装置的进料口的压力维持在0.2-0.3MPa。

作为优选，搅拌机构的步进电机交替正、反向旋转，其交替间隔为10-15min。

作为优选，所述多功能改性芳烃母液的添加量为芳烃的1-10wt%。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明装置能够实现一次性连续完成超细化研磨、分级分离，改性剂的混合炼化，以及改性芳烃母液与芳烃的连续化混料；能够使共混物之间处于彼此相互容纳、分散的液相稳定状态。

附图说明

图1是本发明中炼化装置的一种剖视图；

图2是图1中A-A截面图；

图3是图1中B-B截面图；

图4是本发明中柱式过滤器的截面俯视图；

图5为本发明中均化装置的一种结构示意图；

图6为图5中各超声波混合器错位排列的侧视图。

附图标记为：主输送管道1、射流混合段2、静态混合段3、超声混合段4、支管5、超声波混合器6、超声波混合器接口7、主管计量泵8、增压泵9、支管计量泵10、支管压力计接口11、支路12、喷嘴13、换能器14、通孔15、主管压力计接口16、温度计接口17、静态混合器18；炼化筒体100、隔板101、炼化室102、进料口103、出料口104、柱式过滤器105、进液腔106、步进电机107、转轴108、内磁转子109、隔离套110、外磁转子111、搅拌支架112、搅拌叶片113、介质球114、过滤网115、出液腔116。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。

实施例1

一种多功能改性芳烃的制造设备，包括炼化装置和均化装置。

其中，如图1所示，炼化装置包括横向设置的圆柱型炼化筒体100和搅拌机构。

所述炼化筒体沿轴向由隔板101分隔为五个炼化室102，五个炼化室按物料流动方向依次记为炼化室I至V，所述炼化室I的顶部分别设有进料口103，炼化室V的顶部设有出料口104。相邻炼化室之间通过管道连接，所述管道上设有两个并联的柱式过滤器105；所述柱式过滤器包括进液腔106、过滤网115和出液腔116。如图4所示，过滤网的截面呈齿状环形。过滤网的网孔按物料流动方向依次减小，具体为：120目、250目、450目、650目、900目。每个炼化室内填充有氧化锆介质球114。介质球的填充率为55%，且炼化室I至V中介质球的直径依次变小，各炼化室内介质球的直径分布依次为：30-20mm、19-15mm、14-10mm、9-5mm、4-1mm。

所述搅拌机构包括设于炼化筒体外的步进电机107、转轴108、内磁转子109、隔离套110、外磁转子111、搅拌支架112和搅拌叶片113；所述转轴穿设炼化筒体轴心并与所述步进电机轴联接，每个炼化室中分别设有固定于转轴上的内磁转子，内磁转子外部套有与炼化筒体一体的隔离套，每个炼化室中分别设有套于隔离套外部的外磁转子，每个外磁转子上固定有搅拌支架，所述搅拌叶片横向固定于搅拌支架上，且搅拌叶片向转轴方向倾斜设置。其中，转轴与内磁转子同步转动，隔离套隔离内磁转子与外磁转子，外磁转子与隔离套可相对转动且外磁转子与搅拌支架同步转动。如图2、图3所示，所述搅拌叶片横向固定于搅拌支架上，前两个炼化室内搅拌叶片的数量为2片，后三个炼化室内的搅拌叶片的数量为3片。

如图5所示，所述均化装置包括圆形主输送管道1，所述主输送管道按流向依次分为射流混合段2、静态混合段3和超声混合段4。其中所述静态混合段、超声混合段的通径断面积为射流混合段通径断面积的3倍。

所述射流混合段上位于所述支管的上游设有主管计量泵8，射流混合段内设有支管5，所述支管上按输出方向依次设有增压泵9、支管计量泵10，支管压力计接口11。支管的输出端设有与主输送管道流向逆向喷射且呈伞面状分布的若干支路12，每一个支路的输出端上设有喷嘴13。

所述静态混合段内设有静态混合器18，其为SV静态混合器组合。

所述超声混合段内依次设有四个超声波混合器6及对应的超声波混合器接口7。所述超声波混合器上设有换能器14。如图6所示，其中四个超声波混合器上的通孔15在流向上相互错位设置。所述超声波混合段上还设有主管压力计接口16和温度计接口17。

所述炼化装置的出料口与所述均化装置的支管连接。

实施例2

一种多功能改性芳烃的制备方法，采用实施例1的制造设备，先将含有改性剂的芳烃由炼化装置制备多功能改性芳烃母液，再将多功能改性芳烃母液与芳烃本体由均化装置制备多功能改性芳烃。

该制备方法具体为:

由支管计量泵将含有改性剂的芳烃从炼化装置的进料口连续输送到炼化室I中，在炼化室I中，芳烃与改性剂在介质球和搅拌机构的作用下，进行炼化，并通过柱式过滤器依次输送到下一级的炼化室中，进行更加精细的炼化，最后从最后一级炼化室的出料口出料，制得多功能改性芳烃母液.

所述多功能改性芳烃母液经过均化装置的增压泵增压后，经支管进入到芳烃的主输送管道内部，经支路分配至喷嘴，再喷射到主输送管道中流动的芳烃中，再依次通过主输送管道中的静态混合器和超声波混合器作用，进行均化，所得液体即为多功能改性芳烃。

其中，述炼化装置的进料口的压力维持在0.25MPa。搅拌机构的步进电机交替正、反向旋转，其交替间隔为12min。所述多功能改性芳烃母液的添加量为芳烃的5wt%。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (14)

1.一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于：包括炼化装置和均化装置；

所述炼化装置包括横向设置的圆柱型炼化筒体（100）和搅拌机构；

所述炼化筒体沿轴向由隔板（101）分隔为N个炼化室（102），N个炼化室按物料流动方向依次记为炼化室I至N，所述炼化室I的顶部设有进料口（103），炼化室N的顶部设有出料口（104）；相邻炼化室之间通过管道连接，所述管道上设有两个并联的柱式过滤器（105）；所述柱式过滤器包括进液腔（106）、过滤网（115）和出液腔（116），所述过滤网的截面呈齿状环形；

所述搅拌机构包括设于炼化筒体外的步进电机（107）、转轴（108）、内磁转子（109）、隔离套（110）、外磁转子（111）、搅拌支架（112）和搅拌叶片（113）；所述转轴穿设炼化筒体轴心并与所述步进电机轴联接，每个炼化室中分别设有固定于转轴上的内磁转子，内磁转子外部套有与炼化筒体一体的隔离套，每个炼化室中分别设有套于隔离套外部的外磁转子，每个外磁转子上固定有搅拌支架，搅拌支架上设有搅拌叶片；其中，内磁转子固定于转轴而同步转动，隔离套隔离内磁转子与外磁转子，外磁转子与隔离套可相对转动且内磁转子磁力驱动外磁转子，外磁转子与搅拌支架同步转动；

所述均化装置包括主输送管道（1）；所述主输送管道按流向依次分为射流混合段（2）、静态混合段（3）和超声混合段（4）；

所述射流混合段内设有支管（5），所述支管的输出方向与主输送管道输送方向相反；

所述静态混合段内设有静态混合器（18）；

所述超声混合段内依次设有多个超声波混合器（6）及对应的超声波混合器接口（7）；

所述炼化装置的出料口（104）与所述均化装置的支管（5）的输入接口连接。

2.如权利要求1所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，每个所述炼化室内填充有介质球（114）；每个所述炼化室内所述介质球的填充率为40%-70%，且炼化室I至N中介质球的直径依次变小。

3.如权利要求2所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，所述炼化室的数量为五个，各炼化室内介质球的直径分布依次为：30-20mm、19-15mm、14-10mm、9-5mm、4-1mm。

4.如权利要求2所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，所述炼化室的数量为五个，所述柱式过滤器的过滤网的网孔目数按物料流动方向依次为：100-150目、200-300目、400-500目、600-700目、800-1000目。

5.如权利要求1所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，所述搅拌叶片横向固定于搅拌支架上，且搅拌叶片向转轴方向倾斜设置；位于下游的炼化室内的搅拌叶片数量不少于位于上游的炼化室内的搅拌叶片数量。

6.如权利要求1所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，所述均化装置的主输送管道为圆管；所述静态混合段、超声混合段的通径断面积为射流混合段通径断面积的2.5-5倍。

7.如权利要求1所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，所述均化装置的支管的输出端设有与主输送管道流向逆向喷射且呈伞面状分布的若干支路（12），所述支路的输出端上设有喷嘴（13）。

8.如权利要求1所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，均化装置的多个所述超声波混合器上的通孔（15）在流向上相互错位设置。

9.如权利要求1所述的一种多功能改性芳烃的制造设备，其特征在于，所述射流混合段上位于所述支管的上游设有主管计量泵（8）；所述支管上按输出方向依次设有增压泵（9）、支管计量泵（10），支管压力计接口（11）；所述超声波混合段上设有主管压力计接口（16）和温度计接口（17）。

10.一种多功能改性芳烃的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-9之一所述的多功能改性芳烃的制造设备；先将含有改性剂的芳烃由炼化装置制备多功能改性芳烃母液，再将多功能改性芳烃母液与芳烃本体由均化装置制备多功能改性芳烃。

11.如权利要求10所述的一种多功能改性芳烃的制备方法，其特征在于：

由支管计量泵将含有改性剂的芳烃从炼化装置的进料口连续输送到炼化室I中，在炼化室I中，芳烃与改性剂在介质球和搅拌机构的作用下，进行炼化，并通过柱式过滤器依次输送到下一级的炼化室中，进行更加精细的炼化，最后从最后一级炼化室的出料口出料，制得多功能改性芳烃母液；

所述多功能改性芳烃母液经过均化装置的增压泵增压后，经支管进入到芳烃的主输送管道内部，经支路分配至喷嘴，再喷射到主输送管道中流动的芳烃中，再依次通过主输送管道中的静态混合器和超声波混合器作用，进行均化，所得液体即为多功能改性芳烃。

12.如权利要求11所述的一种多功能改性芳烃的制备方法，其特征在于，所述炼化装置的进料口的压力维持在0.2-0.3MPa。

13.如权利要求11所述的一种多功能改性芳烃的制备方法，其特征在于，搅拌机构的步进电机交替正、反向旋转，其交替间隔为10-15min。

14.如权利要求11所述的一种多功能改性芳烃的制备方法，其特征在于，所述多功能改性芳烃母液的添加量为芳烃的1-10wt%。

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