CN111686675A - 一种用于聚氨酯生产的反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反应设备技术领域，公开了一种用于聚氨酯生产的反应釜，包括釜体、搅拌装置和温控装置，温控装置包括至少两个相互平行且间隔布置的温控板，温控板与釜体之间形成反应腔，温控板内布置有流通管道，温控装置还包括第一测温计；釜体上还布置有循环进口和循环出口，循环进口上还布置有流量阀和第二测温计；搅拌装置包括电机和搅拌桨，各个反应腔内分别布置有搅拌桨。控制系统根据第一测温计和第二测温计调整温控介质的温度以及流量阀的开度，利用温控介质调节反应腔内的温度；每个反应腔与温控板的接触面积大，提高了温度的传输速率；同时减小了反应腔与温控板之间的距离，从而减小了不同的反应腔之间的温度差，保证原料的温度均匀。

Description

一种用于聚氨酯生产的反应釜

技术领域

本发明涉及反应设备技术领域，特别是涉及一种用于聚氨酯生产的反应釜。

背景技术

聚氨酯是合成树脂的一种，聚氨酯通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品，聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，聚氨酯广泛应用于交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电等许多领域。

反应釜是聚氨酯生产的一种专用生产设备，聚氨酯在聚氨酯反应釜内进行制作的过程中对温度要求比较高，聚氨酯原料的反应温度需要控制在设定温度，通常都需要在反应釜上布置加热装置和搅拌装置，先利用加热装置对反应釜内进行加热，使反应釜内的温度达到设定温度后进行化学反应，同时利用搅拌机构对原料进行搅拌混合，保证原料加热均匀。但是聚氨酯的生成反应是放热反应，聚氨酯在制作时会产生大量的热量，该热量会导致反应釜内的温度高于设定温度，导致线性分子链反应易出现不良问题，产生支化和交联，影响分子间的规则性。

现有的加热装置的加热方式主要包括空气加热、油加热、电加热，利用在反应釜的外壁上布置的加热腔或者是加热管进行加热，通过调节加热装置的介质温度来调节反应釜内的温度，使反应釜内的温度达到设定温度。但是在调节介质温度时，加热装置需要先将温度传递至釜体，再由釜体辐散至内部的反应腔，传热速度较慢，同时会导致靠近釜体的内壁的原料与靠近釜体的中心的原料的温度不均匀，影响聚氨酯的生产质量。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于聚氨酯生产的反应釜，以解决现有技术中的聚氨酯在反应时加热装置调节反应腔的温度速度较慢，且原料温度不均匀的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于聚氨酯生产的反应釜，包括釜体、布置在所述釜体上的搅拌装置和温控装置，还包括与所述搅拌装置、温控装置信号连接的控制系统；

所述温控装置包括至少两个相互平行且间隔布置的温控板，相邻的两个温控板之间以及温控板与所述釜体之间形成供原料反应的反应腔，各个反应腔之间相互连通，所述温控板内布置有供温控介质流通的流通管道，所述温控装置还包括布置在所述釜体上的第一测温计；所述釜体上还布置有与所述流通管道连接的循环进口和循环出口，所述循环进口上还布置有流量阀和第二测温计；

所述搅拌装置包括电机和搅拌桨，各个反应腔内分别布置有所述搅拌桨，所述搅拌桨与所述电机之间连接有传动机构；

所述第一测温计、第二测温计均与所述控制系统信号连接，所述第一测温计用于向所述控制系统传输釜体内的温度，所述第二测温计用于向所述控制系统传输温控介质的温度，所述控制系统用于向所述流量阀传输开度信号。

优选地，所述流通管道为竖直布置的Z形管道。

优选地，所述温控装置还包括布置在所述釜体的外部的保温层。

优选地，所述传动机构包括与所述电机的输出轴固定的主动齿轮和与所述主动齿轮啮合连接的传动齿轮，所述搅拌桨与所述主动齿轮、传动齿轮固定连接。

优选地，所述搅拌桨包括与所述传动机构连接的搅拌轴和布置在所述搅拌轴上的桨叶，所述桨叶为螺旋桨叶。

优选地，相邻两个反应腔内的搅拌桨的螺旋桨叶的螺旋方向相反。

优选地，所述釜体上还布置有用于供氮气进入的进气口和远离所述进气口的冷凝装置。

优选地，所述冷凝装置包括依次连通的精馏塔、冷凝箱和回收箱，所述精馏塔上布置有与所述釜体连通的进气管，所述精馏塔的底部还布置有与所述釜体连通的回流管，所述冷凝箱上还布置有排气管。

本发明实施例一种用于聚氨酯生产的反应釜与现有技术相比，其有益效果在于：在聚氨酯反应时，第一测温计检测到釜体内的温度，第二测温计检测到温控介质的温度，控制系统根据反应釜的温度调整温控介质的温度以及流量阀的开度，利用温控介质调节反应腔内的温度；温控板布置在釜体内，温控板将釜体分成多个反应腔，增大了每个反应腔与温控板的接触面积，使温控介质的温度更快的传输至反应腔内的原料，提高了温度的传输速率；同时减小了反应腔与温控板之间的距离，从而减小了不同的反应腔之间的温度差，保证原料的温度均匀。

附图说明

图1是本发明的用于聚氨酯生产的反应釜的结构示意图；

图2是图1的用于聚氨酯生产的反应釜的温控板以及内部的流通管道的结构示意图。

图中，1、釜体；11、盖板；12、进料口；13、出料口；14、调节阀；15、支脚；16、保温层；2、温控板；21、流通管道；22、循环进口；23、循环出口；24、第二测温计；25、流量阀；3、第一测温计；4、电机；41、主动齿轮；42、传动齿轮；5、搅拌桨；51、搅拌轴；52、桨叶；6、进气口；7、精馏塔；71、进气管；72、回流管；8、冷凝箱；81、排气管；9、回收箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种用于聚氨酯生产的反应釜的优选实施例，如图1与图2所示，该用于聚氨酯生产的反应釜包括釜体1、搅拌装置、温控装置和冷凝装置，搅拌装置、温控装置和冷凝装置均布置在釜体1上。

釜体1为柱形结构，釜体1的顶部布置有盖板11，盖板11上开设有进料口12，原料由进料口12输送进釜体1内；釜体1的底部布置出料口13，出料口13上布置有调节阀14，通过调节阀14可以调节聚氨酯的流出速率。釜体1的底部还布置有多个支脚15，支脚15沿釜体1的周向间隔布置，反应釜通过支脚15支撑在地面上。釜体1的侧壁上还布置有第一测温计3，第一测温计3布置在釜体1的侧部并延伸至釜体1的内部，第一测温计3用于检测釜体1内的温度。

温控装置包括保温层16和两个温控板2，保温层16布置在釜体1的外部，保温层16用于减少釜体1与外界之间的热量交换，保证釜体1内的温度稳定。两个温控板2相互平行且间隔布置，温控板2的半平面平行于釜体1的中心轴。两个温控板2将釜体1分成三个反应腔，反应腔由温控板2的板面以及釜体1的内壁之间的空间形成，反应腔用于供原料反应。温控板2的侧壁与釜体1的内壁之间固定连接，温控板2的底壁与釜体1的底壁之间具有间隔，相邻的反应腔通过该间隔连通。

温控板2内还布置有流通管道21，流通管道21用于供温控截至流通。流通管道21为竖直布置的Z形管道，釜体1上开布置有循环进口22和循环出口23，循环进口22以及循环出口23分别与Z形管道的两端连通，温控介质由循环进口22、流通管道21与循环出口23之间循环流动，调节反应腔内的温度，Z形管道的布置密度大，可以提高温控板2与反应腔之间的传热效率。

循环进口22处还布置有第二测温计24和流量阀25，第二测温计24用于检测进入流通管道21的温控介质的温度，流量阀25用于调节温控介质的流速，第一测温计3、第二测温计24和流量阀25在使用时分别与反应釜的控制系统连接，控制系统可以为PLC(可编辑罗技控制器)，利用控制系统调整温控介质的速度和流速，从而调节反应腔内的温度，使第一测温计3检测到的反应腔的温度达到设定温度。

搅拌装置包括电机4、搅拌桨5和传动机构，传动机构连接在搅拌桨5和电机4之间，电机4通过传动机构带动搅拌桨5转动。电机4固定布置在釜体1顶部的盖板11上，电机4的输出轴延伸至釜体1内。

传动机构包括主动齿轮41和传动齿轮42，主动齿轮41固定在电机4的输出轴上，传动齿轮42有两个，两个传动齿轮42均与主动齿轮41啮合连接，电机4的输出轴带动主动齿轮41转动，主动齿轮41通过啮合齿带动两个传动齿轮42转动。

搅拌桨5共有三个，三个搅拌桨5分别布置在三个反应腔内，三个搅拌桨5分别用于对三个反应腔内的原料进行搅拌。搅拌桨5包括搅拌轴51和桨叶52，位于中间的搅拌桨5的搅拌轴51与主动齿轮41固定连接，位于两侧的搅拌桨5的搅拌轴51与传动齿轮42固定连接，主动齿轮41、传动齿轮42带动搅拌轴51转动。桨叶52为螺旋桨叶，螺旋桨叶可以带动原料在反应腔内在上下方向上移动，提高原料的搅拌效率。与主动齿轮41连接的搅拌桨5的螺旋桨叶的螺旋方向与另外两个搅拌桨5的螺旋桨叶的螺旋方向相反，主动齿轮41与传动齿轮42的转动方向相反，螺旋桨叶相反可以使各个反应腔内的原料分别上下，提高搅拌效率。

釜体1上还布置有进气口6，进气口6用于供氮气进入，氮气可以将釜体1内的空气以及水分带走，避免空气以及水分与原料反应，影响聚氨酯的化学反应。冷凝装置布置在远离进气口6的一侧，以增加进气口6与冷凝装置之间的间隔。

冷凝装置包括精馏塔7、冷凝箱8和回收箱9，精馏塔7、冷凝箱8和回收箱9依次连通，精馏塔7上布置有进气管71，精馏塔7通过进气管71与釜体1连通，精馏塔7内布置有填料，利用填料对进气管71进入的气体进行降温。精馏塔7的底部布置有与釜体1连通的回流管72，氮气会带出部分气态原料，由于水分、原料、氮气的沸点不同，原料的沸点较高，气态的原料经过精馏塔7时原料液化，原料经过回流管72回流至釜体1内，增加原料的利用效率，而水分、氮气等进入冷凝箱8。

冷凝箱8布置在精馏塔7的上侧，冷凝箱8与精馏塔7连通，冷凝箱8倾斜布置，冷凝箱8远离精馏塔7的一端的高度低于靠近精馏塔7一端的高度。冷凝箱8通过管路与外部的冷凝介质连通，冷凝箱8的底部连接有回收箱9，气体经过冷凝箱8时水分冷却，水分进入回收箱9。冷凝箱8的位置布置有排气管81，氮气经过排气管81排出。

综上，本发明实施例提供一种用于聚氨酯生产的反应釜，其在聚氨酯反应时，第一测温计检测到釜体内的温度，第二测温计检测到温控介质的温度，控制系统根据反应釜的温度调整温控介质的温度以及流量阀的开度，利用温控介质调节反应腔内的温度，当第一测温计检测到釜体内的温度低于设定温度时，控制系统增高温控介质的温度并调整流量阀的开度，温控介质通过温控板增加反应腔的温度，当第一测温计检测到釜体内的温度高于设定温度时，控制系统降低温控介质的温度并调整流量阀的开度，温控介质通过温控板降低反应腔的温度；温控板布置在釜体内，温控板将釜体分成多个反应腔，增大了每个反应腔与温控板的接触面积，使温控介质的温度更快的传输至反应腔内的原料，提高了温度的传输速率；同时减小了反应腔与温控板之间的距离，从而减小了不同的反应腔之间的温度差，保证原料的温度均匀。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，包括釜体、布置在所述釜体上的搅拌装置和温控装置，还包括与所述搅拌装置、温控装置信号连接的控制系统；

所述温控装置包括至少两个相互平行且间隔布置的温控板，相邻的两个温控板之间以及温控板与所述釜体之间形成供原料反应的反应腔，各个反应腔之间相互连通，所述温控板内布置有供温控介质流通的流通管道，所述温控装置还包括布置在所述釜体上的第一测温计；所述釜体上还布置有与所述流通管道连接的循环进口和循环出口，所述循环进口上还布置有流量阀和第二测温计；

所述搅拌装置包括电机和搅拌桨，各个反应腔内分别布置有所述搅拌桨，所述搅拌桨与所述电机之间连接有传动机构；

所述第一测温计、第二测温计均与所述控制系统信号连接，所述第一测温计用于向所述控制系统传输釜体内的温度，所述第二测温计用于向所述控制系统传输温控介质的温度，所述控制系统用于向所述流量阀传输开度信号。

2.根据权利要求1所述的用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，所述流通管道为竖直布置的Z形管道。

3.根据权利要求1所述的用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，所述温控装置还包括布置在所述釜体的外部的保温层。

4.根据权利要求1－3任一项所述的用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，所述传动机构包括与所述电机的输出轴固定的主动齿轮和与所述主动齿轮啮合连接的传动齿轮，所述搅拌桨与所述主动齿轮、传动齿轮固定连接。

5.根据权利要求1－3任一项所述的用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，所述搅拌桨包括与所述传动机构连接的搅拌轴和布置在所述搅拌轴上的桨叶，所述桨叶为螺旋桨叶。

6.根据权利要求5所述的用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，相邻两个反应腔内的搅拌桨的螺旋桨叶的螺旋方向相反。

7.根据权利要求1－3任一项所述的用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，所述釜体上还布置有用于供氮气进入的进气口和远离所述进气口的冷凝装置。

8.根据权利要求7所述的用于聚氨酯生产的反应釜，其特征在于，所述冷凝装置包括依次连通的精馏塔、冷凝箱和回收箱，所述精馏塔上布置有与所述釜体连通的进气管，所述精馏塔的底部还布置有与所述釜体连通的回流管，所述冷凝箱上还布置有排气管。

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