CN111085146A - 一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，涉及聚羧酸减水剂合成领域。该装置包括反应釜、冷却器和换热器。其中，反应釜的顶部开设进料口和添加口，底部开设出料口，反应釜的外壳具有夹层，夹层的下部连通冷却水进管，上部连通冷却水出管。冷却器连通冷却水进管和冷却水出管的另一端。换热器包括并联的多个换热器片，且相邻的两个换热器片分别与反应釜和冷却器连通；其中，反应釜与换热器之间连通有进液管和出液管，冷却器与换热器之间连通有进水管和出水管。该合成装置通过将反应液和冷却器中的冷却水分别引入相邻的换热器片中，从而对反应液进行循环且持续的降温，极大的提高了降温效率和合成效果，且能够一直维持温度恒定。

Description

一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置

技术领域

本发明涉及聚羧酸减水剂合成领域，尤其涉及一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置。

背景技术

聚羧酸减水剂取代了上一代的萘系减水剂，被称为第三代高性能减水剂，其生产过程中无“三废”产生，属于绿色环保型材料。国内聚羧酸减水剂采用的大单体从最初的活性较低的APEG逐渐发展到活性较高的TPEG、HPEG,从低活性到高活性大单体的发展符合减水剂历史发展趋势。

日前市场上又出现了一种乙烯基醚聚乙二醇类高活性大单体(VPEG、EPEG)，由于该类大单体活性高，反应需要在低恒温条件下来完成。如果要准确控制低恒温合成反应温度，就需要一套低恒温反应装置，只有这样才能合成出性能优异的聚羧酸减水剂。目前对反应釜降温一般采用在夹套中通冷却水来完成，这种操作的完成需要时间长、能耗高，而且降温速度、效果极难控制低温并维持恒定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过将反应液和冷却器中的冷却水分别引入相邻的换热器片中，从而对反应液进行循环且持续的降温，极大的提高了降温效率和合成效果，且能够一直维持温度恒定的聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，包括：

反应釜，所述反应釜的顶部开设有进料口和若干个添加口，底部开设有出料口，所述反应釜的外壳内部具有夹层，所述夹层的下部连通有冷却水进管，上部连通有冷却水出管。

冷却器，所述冷却器与冷却水进管和冷却水出管的另一端连通。

换热器，所述换热器包括并联的多个换热器片，且相邻的两个换热器片分别与反应釜和冷却器连通；其中，所述反应釜与换热器之间连通有进液管和出液管，所述冷却器与换热器之间连通有进水管和出水管。

所述冷却水进管、冷却水出管、进液管、出液管、进水管和出水管上均连通有循环泵和截止阀。

进一步的技术方案在于，所述反应釜的内部还设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括水平架设在反应釜内壁上的搅拌杆，所述搅拌杆的数量为两个，所述搅拌杆的侧壁上间隔环绕有若干个搅拌片，所述搅拌杆与反应釜的内壁可转动连接，且其一端穿出反应釜的外壳并套设有驱动齿轮，两驱动齿轮的中间固定有与二者均啮合的传动齿轮，所述传动齿轮的中心轴动力连接有驱动电机。

进一步的技术方案在于，所述搅拌片为直角梯形结构，且位于两搅拌杆上的搅拌片沿搅拌杆的中心轴呈反方向设置。

进一步的技术方案在于，所述搅拌片为栅格状结构。

进一步的技术方案在于，所述反应釜的上部为底面半径大于顶面半径的圆台形结构，所述反应釜的中部为与上部扣合连接的圆柱形结构，所述反应釜的下部为与中部扣合连接的顶面半径大于底面半径的圆台形结构。

进一步的技术方案在于，所述搅拌杆架设在反应釜的中部。

进一步的技术方案在于，所述冷却器为循环水式制冷机。

进一步的技术方案在于，所述反应釜上还连通有温度计。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该装置采用了一种全新的连接方式，借助并联的换热器片，实现对反应釜和反应液的双重降温。

首先，通过冷却器将冷却水通入反应釜的外壳夹层中，从而对反应釜进行整体的降温。

其次，将冷却水和反应液分别引入相邻的换热器片中，从而使冷却水对与之相邻的反应液进行降温，并且反应液和冷却水保持稳定的循环流动，更加快捷且有效的达到降温效果，极大地缩短了降温时间。

同时，进入换热器和反应釜中工作的冷却水在温度逐渐升高后会循环返回冷却器中再次降温被循环利用，保证了换热器和反应釜中的冷却水温度一直均衡，从而进一步提高了降温效率，保证聚羧酸减水剂在合成中始终处于所需的低温且恒温的环境，提高了合成效率。

并且，该装置在调整好冷却水的交换速率后，能够保证合成反应自动循环有效的进行，摆脱了人力的操作，减少了生产投入。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所述搅拌装置的轴测结构示意图。

具体实施方案

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的仅仅实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，包括反应釜1、冷却器2和换热器3。其中，反应釜1的顶部开设有进料口11和若干个添加口12，底部开设有出料口13，反应釜1的外壳内部具有夹层14，夹层14的下部连通有冷却水进管21，上部连通有冷却水出管22。而冷却器2则与冷却水进管21和冷却水出管22的另一端连通。

换热器3包括并联的多个换热器片，且相邻的两个换热器片分别与反应釜1和冷却器2连通；其中，反应釜1与换热器3之间连通有进液管31和出液管32，冷却器2与换热器3之间连通有进水管33和出水管34。并且，冷却水进管21、冷却水出管22、进液管31、出液管32、进水管33和出水管34上均连通有循环泵4和截止阀5。

在合成反应前，首先将主要反应物从进料口11添加到反应釜1中，启动该装置，将反应釜1中的物料液降温到指定温度，接着通过若干个添加口12将其它小单体及辅料溶液滴加淋浴到反应釜中，反应即开始进行，反应为放热反应。在合成运行过程中，反应液会通过进液管31进入换热器3的换热器片中并通过出液管32再返回反应釜1内部形成循环流动。与之相对的，冷却器2中的冷却水会通过进水管33进入换热器3中与反应液并联且相邻的换热器片中，当换热器片中的冷却水温度升高后通过出水管34返回冷却器2对冷却水进行降温从而再次通过进水管33进入换热器3中循环使用。

与此同时，冷却水还会通过冷却水进管21进入反应釜1外壳的夹层14中对反应釜1进行降温，经过热交换后逐渐升温的冷却水由冷却水出管22返回冷却器2降温后再次循环完成对反应釜1外壳的降温；在合成及热交换进行过程中，控制各种小单体、催化剂、引发剂、链转移剂等滴加量和滴加时间，滴加完毕保温一定时间，加碱中和、加水稀释，完成整个聚羧酸减水剂的合成反应，合成好的聚羧酸减水剂通过出料口13流出，进入指定的减水剂母液储存罐。

该装置采用了一种全新的连接方式，借助并联的换热器片，实现对反应釜1和反应液的双重降温。首先，通过冷却器2将冷却水通入反应釜1的外壳夹层14中，从而对反应釜1进行整体的降温。其次，将冷却水和反应液分别引入相邻的换热器片中，从而使冷却水对与之相邻的反应液进行降温，并且反应液和冷却水保持稳定的循环流动，更加快捷且有效的达到降温效果，极大地缩短了降温时间。同时，进入换热器3和反应釜1中工作的冷却水在温度逐渐升高后会循环返回冷却器2中再次降温被循环利用，保证了换热器3和反应釜1中的冷却水温度一直均衡，从而进一步提高了降温效率，保证聚羧酸减水剂在合成中始终处于所需的低温且恒温的环境，提高了合成效率。并且，该装置在调整好冷却水的交换速率后，能够保证合成反应自动循环有效的进行，摆脱了人力的操作，减少了生产投入。

如图1～图2所示，所述反应釜1的内部还设置有搅拌装置15，所述搅拌装置15包括水平架设在反应釜1内壁上的搅拌杆151，所述搅拌杆151的数量为两个，所述搅拌杆151的侧壁上间隔环绕有若干个搅拌片152，两搅拌杆151与反应釜1的内壁可转动连接，且其一端穿出反应釜1的外壳并套设有驱动齿轮153，两驱动齿轮153的中间固定有与二者均啮合的传动齿轮154，所述传动齿轮154的中心轴动力连接有驱动电机150。

该搅拌装置15在使用中首先通过驱动电机150带动传动齿轮154旋转，从而传动齿轮154带动与其啮合的两个驱动齿轮153随之转动，驱动齿轮153固定套设在搅拌杆151，因此搅拌杆151同步旋转，最终以搅拌杆151为轴的搅拌片152随搅拌杆151转动对反应液进行搅拌，加速了反应液的合成，提高了反应效率。

其中，采用的搅拌片152为直角梯形结构，且位于两搅拌杆151上的搅拌片152沿搅拌杆151的中心轴呈反方向设置。从而每一个搅拌片152的外侧边缘沿轴向的各处线速度均不同，但两组搅拌片152叠加起来的速度一致，从而在同样旋转做功的情况下尽可能的提高了搅拌速率，又不会因为某一处流速过大造成反应液搅拌不均或反应釜1中压力集中。

并且，搅拌片152为栅格状结构而非板状结构，使反应液能够在栅格孔中漏出，增大了搅拌片152与反应液的接触面积，进一步增强了搅拌做功，提高搅拌效率，不会对反应液造成过大的压力和阻力，又有效的的避免了板状结构对反应液的推动力过大，不够灵活，造成反应液激荡，搅拌不均的情况。并且在生产中栅格结构比板状结构的材料使用少，提高了生产效率进而节约了成本。

该装置使用的反应釜1上部为底面半径大于顶面半径的圆台形结构，反应釜1的中部为与上部扣合连接的圆柱形结构，反应釜1的下部为与中部扣合连接的顶面半径大于底面半径的圆台形结构。上部和下部的圆台形结构更有利于反应液的循环流动，在原料注入和输出时减缓冲击力。而中部的圆柱形结构则保证了反应釜1的容积。此时将搅拌装置15架设在反应釜1的中部，保证了搅拌面积尽可能的更大，搅拌效果也更加的均衡。

冷却器2采用的是循环水式制冷机。该制冷机系统内充注一定量的制冷剂，在一个封闭系统内经压缩、冷凝、节流和蒸发的反复循环将水冷却下来。在符合装置使用需求的前提下满足了能源节约的生产需求。

并且，在反应釜1上还连通有温度计6，以便于对反应釜1内的反应液温度进行实时的监测，以保证其始终用处于恒温低温的合成环境中，能够被工作人员直观的监测到，也更有利于规避风险。

以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明作出的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，包括：

反应釜(1)，所述反应釜(1)的顶部开设有进料口(11)和若干个添加口(12)，底部开设有出料口(13)，所述反应釜(1)的外壳内部具有夹层(14)，所述夹层(14)的下部连通有冷却水进管(21)，上部连通有冷却水出管(22)；

冷却器(2)，所述冷却器(2)与冷却水进管(21)和冷却水出管(22)的另一端连通；

换热器(3)，所述换热器(3)包括并联的多个换热器片，且相邻的两个换热器片分别与反应釜(1)和冷却器(2)连通；其中，所述反应釜(1)与换热器(3)之间连通有进液管(31)和出液管(32)，所述冷却器(2)与换热器(3)之间连通有进水管(33)和出水管(34)；

所述冷却水进管(21)、冷却水出管(22)、进液管(31)、出液管(32)、进水管(33)和出水管(34)上均连通有循环泵(4)和截止阀(5)。

2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，所述反应釜(1)的内部还连接有搅拌装置(15)，所述搅拌装置(15)包括水平架设在反应釜(1)内壁上的搅拌杆(151)，所述搅拌杆(151)的数量为两个，所述搅拌杆(151)的侧壁上间隔环绕有若干个搅拌片(152)，所述搅拌杆(151)与反应釜(1)的内壁可转动连接，且其一端穿出反应釜(1)的外壳并套设有驱动齿轮(153)，两驱动齿轮(153)的中间固定有与二者均啮合的传动齿轮(154)，所述传动齿轮(154)的中心轴动力连接有驱动电机(150)。

3.根据权利要求2所述的一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，所述搅拌片(152)为直角梯形结构，且位于两搅拌杆(151)上的搅拌片(152)沿搅拌杆(151)的中心轴呈反方向设置。

4.根据权利要求2所述的一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，所述搅拌片(152)为栅格状结构。

5.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，所述反应釜(1)的上部为底面半径大于顶面半径的圆台形结构，所述反应釜(1)的中部为与上部扣合连接的圆柱形结构，所述反应釜(1)的下部为与中部扣合连接的顶面半径大于底面半径的圆台形结构。

6.根据权利要求5所述的一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，所述搅拌杆(151)架设在反应釜(1)的中部。

7.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，所述冷却器(2)为循环水式制冷机。

8.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂低恒温合成反应装置，其特征在于，所述反应釜(1)上还连通有温度计(6)。

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