CN113181866A - 一种聚乳酸缩聚合成设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乳酸缩聚合成设备及方法，包括反应釜，所述反应釜底部连接有三组支腿，所述反应釜顶部连接有密封盖，所述密封盖上安装有检测件和进料件，所述反应釜上安装有排料件；所述密封盖上安装有排汽管，所述排汽管出汽端连接有用于对反应釜内蒸汽进行收集冷凝的冷凝组件；本发明根据现有需求进行设计，圆台能减少物料集中在反应釜内腔中部，物料更好的与反应釜侧壁接触受热，搅拌组件剪切作用小，能增大物料的流动度和混合度，且易于拆装，集水组件能防止排汽管内壁上凝结的水滴落在反应釜内腔，防止水滴落在反应釜内腔影响物料的缩聚反应，利于聚乳酸有效的缩聚合成。
Description
技术领域
本发明涉及聚乳酸生产技术领域，具体是一种聚乳酸缩聚合成设备及方法。
背景技术
聚乳酸（PLA）是一种聚酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，PLA是热塑性的，可以用一般加工塑料的工艺加工，制成薄膜、片材和纤维。聚乳酸在生产时需要使用缩聚反应器。
现有的缩聚反应器在使用时，通过在反应釜内设置多个搅拌叶片对物料进行搅拌，但聚乳酸在缩聚合成时，浓稠度较高，电机需要增大输出，而电机输出力加大使多个搅拌叶片对物料充分搅拌的过程中，剪切作用大，物料易出现局部混合搅拌过度的问题，导致物料在与催化剂反应时，易反应不均，影响整体缩聚合成效果。针对以上问题，提出一种聚乳酸缩聚合成设备及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乳酸缩聚合成设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚乳酸缩聚合成设备，包括反应釜，所述反应釜底部连接有三组支腿，所述反应釜顶部连接有密封盖，所述密封盖上安装有检测件和进料件，所述反应釜上安装有排料件；
所述密封盖上安装有排汽管，所述排汽管出汽端连接有用于对反应釜内蒸汽进行收集冷凝的冷凝组件，所述排汽管还连接有用于对反应釜内腔抽真空的抽真空组件，所述排汽管内连接有防止排汽管内壁水滴落在反应釜内腔的集水组件；
所述反应釜底板中部向反应釜内腔凸出形成圆台，所述圆台上连接有用于对物料搅拌的搅拌组件，所述密封盖底部连接有用于搅拌组件稳定转动的定位盘，所述圆台内腔安装有用于驱动搅拌组件工作的驱动组件。
优选的，所述冷凝组件包括冷凝器和集液箱，所述冷凝器进汽端连接进汽管，所述进汽管远离冷凝器一端连接排汽管，所述冷凝器上设有冷水进口和冷水出口，所述冷凝器远离进汽管一端的冷凝水出口通过进液管连接集液箱。
优选的，所述抽真空组件包括抽真空管，所述抽真空管出气端连接安装在集液箱顶部的抽真空设备，所述抽真空管远离抽真空设备的一端延伸至排汽管内腔。
优选的，所述集水组件包括集水壳，所述集水壳底部边缘固定连接排汽管内壁，所述集水壳外侧壁与排汽管内壁之间形成环形腔，所述环形腔连通导液管，所述导液管安装在排汽管侧壁上，且导液管远离排汽管的一端连接进液管，所述抽真空管穿过集水壳顶部开口，所述集水壳顶部开口内径大于抽真空管外径。
优选的，所述搅拌组件包括固定杆和螺旋搅拌片，所述固定杆上安装有锚式搅拌叶片，所述固定杆顶端两侧连接有用于支撑锚式搅拌叶片的横杆，所述锚式搅拌叶片外壁与反应釜内壁相配合，所述锚式搅拌叶片上安装有两组螺旋搅拌片，两组螺旋搅拌片设置在锚式搅拌叶片两侧且旋向相反。
优选的，所述驱动组件包括电机，所述电机输出端通过联轴器连接电机输出杆，所述圆台内壁设有用于固定联轴器和电机的支架，且所述圆台内腔与外部连通，所述电机输出杆延伸至反应釜内腔连接方杆，所述固定杆底部内腔设有与方杆配合的方形槽，所述固定杆远离方形槽的一端转动连接定位盘，所述定位盘固定连接在密封盖底部。
优选的，所述检测件包括压力表、带灯视镜和观察窗，所述密封盖上安装有用于检测反应釜内腔压力的压力表，所述密封盖顶部还安装有观察管，所述观察管上安装有观察窗，所述观察管一侧连接有用于照射观察窗的带灯视镜，所述反应釜外壁还连接有用于对反应釜内腔温度检测的温度表。
优选的，所述进料件包括进料口和惰性气体导入管，所述进料口设置在密封盖上且与反应釜内腔连通，所述进料口上设有封盖，所述惰性气体导入管连接在密封盖顶部与反应釜内腔连通，所述密封盖上还设有至少两组用于添加其他液体或气体的输入管。
优选的，所述排料件包括连接在反应釜底部的出料管，用于反应釜内腔物料的排出，所述反应釜侧壁还连接有取样管，所述取样管和出料管上均设有阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过在反应釜内部设置圆台，圆台上安装有搅拌组件，圆台能减少物料集中在反应釜内腔中部，物料更好的与反应釜侧壁接触受热，且锚式搅拌叶片搅动范围大，剪切作用小，锚式搅拌叶片与反应釜内壁配合接触，对于浓稠度较高的物料，能减少反应釜内部物料滞留，同时相对设置的两组螺旋搅拌片能增大物料的流动度，便于物料更好的混合反应，提高聚乳酸生产质量；
2.本发明中的搅拌组件易于拆装，装置清洗时，将密封盖取出后即可将搅拌组件取出，方便清洗维护，提高装置实用性；
3.本发明中的集水组件能防止排汽管内壁上凝结的水滴落在反应釜内腔，防止水滴落在反应釜内腔影响物料的缩聚反应；
4.本发明中抽真空管设置在排汽管内，使冷凝组件能在正压或负压状态下均能进行冷凝，抽真空时能提高蒸汽进入冷凝组件的速度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中的局部结构示意图。
图3为本发明中反应釜内部的结构示意图。
图4为本发明中搅拌组件的结构示意图。
图5为本发明中方形槽设置处的结构示意图。
图6为本发明中集水壳的结构示意图。
图中：11--反应釜、12--支腿、13--密封盖、14--排汽管、15--进汽管、16--抽真空管、17--冷凝器、18--导液管、19--进液管、20--抽真空设备、21--集液箱、22--取样管、23--电机、24--出料管、25--压力表、26--带灯视镜、27--观察窗、28--进料口、29--惰性气体导入管、30--温度表、31--定位盘、33--固定杆、34--横杆、35--锚式搅拌叶片、36--螺旋搅拌片、37--电机输出杆、38--方杆、39--方形槽、40--集水壳。
具体实施方式
下面将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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
请参阅图1-6，本发明实施例中，一种聚乳酸缩聚合成设备，包括反应釜11，所述反应釜11底部连接有三组支腿12，所述反应釜11顶部连接有密封盖13，所述密封盖13上安装有检测件和进料件，所述反应釜11上安装有排料件；
所述密封盖13上安装有排汽管14，所述排汽管14出汽端连接有用于对反应釜11内蒸汽进行收集冷凝的冷凝组件，所述排汽管14还连接有用于对反应釜11内腔抽真空的抽真空组件，所述排汽管14内连接有防止排汽管14内壁水滴落在反应釜11内腔的集水组件；
所述反应釜11底板中部向反应釜11内腔凸出形成圆台，所述圆台上连接有用于对物料搅拌的搅拌组件，所述密封盖13底部连接有用于搅拌组件稳定转动的定位盘31，所述圆台内腔安装有用于驱动搅拌组件工作的驱动组件。
所述冷凝组件包括冷凝器17和集液箱21，所述冷凝器17进汽端连接进汽管15，所述进汽管15远离冷凝器17一端连接排汽管14，所述冷凝器17上设有冷水进口和冷水出口，所述冷凝器17远离进汽管15一端的冷凝水出口通过进液管19连接集液箱21；反应釜11内的蒸汽能从排汽管14进入冷凝器17，冷凝成水后排入集液箱21内收集。
所述抽真空组件包括抽真空管16，所述抽真空管16出气端连接安装在集液箱21顶部的抽真空设备20，所述抽真空管16远离抽真空设备20的一端延伸至排汽管14内腔；抽真空设备20工作时能对反应釜11内腔抽真空，抽真空管16端部设置在排汽管14内腔，使冷凝组件在正压或负压状态下均能进行冷凝，抽真空时能提高蒸汽进入冷凝组件的速度。
所述集水组件包括集水壳40，所述集水壳40底部边缘固定连接排汽管14内壁，所述集水壳40外侧壁与排汽管14内壁之间形成环形腔，所述环形腔连通导液管18，所述导液管18安装在排汽管14侧壁上，且导液管18远离排汽管14的一端连接进液管19，所述抽真空管16穿过集水壳40顶部开口，所述集水壳40顶部开口内径大于抽真空管16外径；排汽管14侧壁上凝结的水能滴落在环形腔内后从导液管18排出，防止排汽管14内壁上凝结的水滴落在反应釜11内腔，防止水滴落在反应釜11内腔影响物料的缩聚反应。
所述搅拌组件包括固定杆33和螺旋搅拌片36，所述固定杆33上安装有锚式搅拌叶片35，所述固定杆33顶端两侧连接有用于支撑锚式搅拌叶片35的横杆34，所述锚式搅拌叶片35外壁与反应釜11内壁相配合，所述锚式搅拌叶片35上安装有两组螺旋搅拌片36，两组螺旋搅拌片36设置在锚式搅拌叶片35两侧且旋向相反；圆台能减少物料集中在反应釜11内腔中部，物料更好的与反应釜11侧壁接触受热，锚式搅拌叶片35搅动范围大，剪切作用小，锚式搅拌叶片35与反应釜11内壁配合接触，对于浓稠度较高的物料，能减少反应釜11内部物料滞留，同时相对设置的两组螺旋搅拌片36能增大物料的流动度，便于物料更好的混合反应，提高聚乳酸生产质量。
所述驱动组件包括电机23，所述电机23输出端通过联轴器连接电机输出杆37，所述圆台内壁设有用于固定联轴器和电机23的支架，且所述圆台内腔与外部连通，所述电机输出杆37延伸至反应釜11内腔连接方杆38，所述固定杆33底部内腔设有与方杆38配合的方形槽39，所述固定杆33远离方形槽39的一端转动连接定位盘31，所述定位盘31固定连接在密封盖13底部；电机23工作能能带动搅拌组件工作，搅拌组件转动时固定杆33在定位盘31内转动，需要对装置拆卸清理时，取出密封盖13后，能将搅拌组件取出，取出的过程中，方形槽39滑动脱离方杆38，拆卸方便，便于取出后的清洗维护，方便操作。
所述检测件包括压力表25、带灯视镜26和观察窗27，所述密封盖13上安装有用于检测反应釜11内腔压力的压力表25，所述密封盖13顶部还安装有观察管，所述观察管上安装有观察窗27，所述观察管一侧连接有用于照射观察窗27的带灯视镜26，能打开带灯视镜26照射观察窗27对反应釜11内的反应进行观察；所述反应釜11外壁还连接有用于对反应釜11内腔温度检测的温度表30。
所述进料件包括进料口28和惰性气体导入管29，所述进料口28设置在密封盖13上且与反应釜11内腔连通，所述进料口28上设有封盖，所述惰性气体导入管29连接在密封盖13顶部与反应釜11内腔连通，所述密封盖13上还设有至少两组用于添加其他液体或气体的输入管。
所述排料件包括连接在反应釜11底部的出料管24，用于反应釜11内腔物料的排出，所述反应釜11侧壁还连接有取样管22，反应时能通过取样管22取出部分物料观察或检测，所述取样管22和出料管24上均设有阀门。
本发明的工作原理是：在使用该一种聚乳酸缩聚合成设备时，打开进料口28向反应釜11内腔添加缩聚反应所需物料，关闭封盖后，抽真空组件工作将反应釜11内腔抽真空，通过惰性气体导入管29充入惰性气体进行保护；反应釜11通电对反应釜11内腔进行加热，驱动组件带动搅拌组件工作对物料进行混合搅拌，搅拌到预定时间后进行保温反应；反应结束后加入催化剂和脱水剂，升温加压进行脱水处理，蒸汽能进入冷凝组件；脱水后添加催化剂和稳定机，继续搅拌进行缩聚反应，反应完成后能打开阀门从出料管24排出，排出时能使搅拌组件工作加快物料的输出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
Claims (10)
1.一种聚乳酸缩聚合成设备，包括反应釜（11），所述反应釜（11）底部连接有三组支腿（12），所述反应釜（11）顶部连接有密封盖（13），所述密封盖（13）上安装有检测件和进料件，所述反应釜（11）上安装有排料件；
其特征在于：所述密封盖（13）上安装有排汽管（14），所述排汽管（14）出汽端连接有用于对反应釜（11）内蒸汽进行收集冷凝的冷凝组件，所述排汽管（14）还连接有用于对反应釜（11）内腔抽真空的抽真空组件，所述排汽管（14）内连接有防止排汽管（14）内壁水滴落在反应釜（11）内腔的集水组件；
所述反应釜（11）底板中部向反应釜（11）内腔凸出形成圆台，所述圆台上连接有用于对物料搅拌的搅拌组件，所述密封盖（13）底部连接有用于搅拌组件稳定转动的定位盘（31），所述圆台内腔安装有用于驱动搅拌组件工作的驱动组件。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述冷凝组件包括冷凝器（17）和集液箱（21），所述冷凝器（17）进汽端连接进汽管（15），所述进汽管（15）远离冷凝器（17）一端连接排汽管（14），所述冷凝器（17）上设有冷水进口和冷水出口，所述冷凝器（17）远离进汽管（15）一端的冷凝水出口通过进液管（19）连接集液箱（21）。
3.根据权利要求2所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述抽真空组件包括抽真空管（16），所述抽真空管（16）出气端连接安装在集液箱（21）顶部的抽真空设备（20），所述抽真空管（16）远离抽真空设备（20）的一端延伸至排汽管（14）内腔。
4.根据权利要求3所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述集水组件包括集水壳（40），所述集水壳（40）底部边缘固定连接排汽管（14）内壁，所述集水壳（40）外侧壁与排汽管（14）内壁之间形成环形腔，所述环形腔连通导液管（18），所述导液管（18）安装在排汽管（14）侧壁上，且导液管（18）远离排汽管（14）的一端连接进液管（19），所述抽真空管（16）穿过集水壳（40）顶部开口，所述集水壳（40）顶部开口内径大于抽真空管（16）外径。
5.根据权利要求1所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述搅拌组件包括固定杆（33）和螺旋搅拌片（36），所述固定杆（33）上安装有锚式搅拌叶片（35），所述固定杆（33）顶端两侧连接有用于支撑锚式搅拌叶片（35）的横杆（34），所述锚式搅拌叶片（35）外壁与反应釜（11）内壁相配合，所述锚式搅拌叶片（35）上安装有两组螺旋搅拌片（36），两组螺旋搅拌片（36）设置在锚式搅拌叶片（35）两侧且旋向相反。
6.根据权利要求5所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述驱动组件包括电机（23），所述电机（23）输出端通过联轴器连接电机输出杆（37），所述圆台内壁设有用于固定联轴器和电机（23）的支架，且所述圆台内腔与外部连通，所述电机输出杆（37）延伸至反应釜（11）内腔连接方杆（38），所述固定杆（33）底部内腔设有与方杆（38）配合的方形槽（39），所述固定杆（33）远离方形槽（39）的一端转动连接定位盘（31），所述定位盘（31）固定连接在密封盖（13）底部。
7.根据权利要求1所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述检测件包括压力表（25）、带灯视镜（26）和观察窗（27），所述密封盖（13）上安装有用于检测反应釜（11）内腔压力的压力表（25），所述密封盖（13）顶部还安装有观察管，所述观察管上安装有观察窗（27），所述观察管一侧连接有用于照射观察窗（27）的带灯视镜（26），所述反应釜（11）外壁还连接有用于对反应釜（11）内腔温度检测的温度表（30）。
8.根据权利要求1所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述进料件包括进料口（28）和惰性气体导入管（29），所述进料口（28）设置在密封盖（13）上且与反应釜（11）内腔连通，所述进料口（28）上设有封盖，所述惰性气体导入管（29）连接在密封盖（13）顶部与反应釜（11）内腔连通，所述密封盖（13）上还设有至少两组用于添加其他液体或气体的输入管。
9.根据权利要求1所述的一种聚乳酸缩聚合成设备，其特征在于：所述排料件包括连接在反应釜（11）底部的出料管（24），用于反应釜（11）内腔物料的排出，所述反应釜（11）侧壁还连接有取样管（22），所述取样管（22）和出料管（24）上均设有阀门。
10.一种权利要求1-9任一所述的聚乳酸缩聚合成设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：打开进料口（28）向反应釜（11）内腔添加缩聚反应所需物料，关闭封盖后，抽真空组件工作将反应釜（11）内腔抽真空，通过惰性气体导入管（29）充入惰性气体进行保护；
步骤二：反应釜（11）通电对反应釜（11）内腔进行加热，驱动组件带动搅拌组件工作对物料进行混合搅拌，搅拌到预定时间后进行保温反应；
步骤三：反应结束后加入催化剂和脱水剂，升温加压进行脱水处理，蒸汽能进入冷凝组件；
步骤四：脱水后添加催化剂和稳定机，继续搅拌进行缩聚反应，反应完成后能打开阀门从出料管（24）排出，排出时能使搅拌组件工作加快物料的输出。
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