CN113332941A - 一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，特别涉及聚醚多元醇制备过程中一种或两种烷氧化物与反应液进料方式的改进系统。该装置主要包括：反应器筒体；预聚物入口；烷氧化物入口管；反应液螺旋混配入口管；人孔；搅拌器电动机；安全阀口；真空出口；氮气入口；雾化喷嘴；搅拌器桨叶及物料出口等。本发明的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺主要采用烷氧化物与反应液在进入反应器内部之前预混合及4~6套雾化喷嘴混合雾化喷出方式，达到有机高分子合成生产分子量分布更窄、更均质效果的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，特别涉及一种或两种烷氧化物进料方式的改进系统，主要应用于聚醚多元醇制备领域。
背景技术
聚醚多元醇下游应用主要为聚氨酯行业，聚氨酯产品是先进高分子复合材料，对推动我国节能减排、发展低碳经济具有重大意义，包括原料聚醚多元醇在内的聚氨酯产业链属于近年来我国重点发展的新材料产业，近年来，受全球聚氨酯工业产能转移影响，聚氨酯行业发展势头较好，带动原料聚醚多元醇需求的增长。同时对聚醚多元醇分子量分布的要求越来越高，窄分布的聚醚多元醇是市场高品质需求的方向之一。
现有聚醚多元醇制备装置技术中，存在以下几个缺陷：
（1）传统生产聚酰多元醇多采用釜式搅拌反应器，搅拌是主要的均质方式，不但搅拌功率大，而且反应过程中搅拌的不均匀、有效体积小，批次产量低，所生产的聚醚多元醇相对分子质量分布宽，不利于聚氨酯发泡；
（2）第三代Press聚合反应系统通过起始剂预制反应器、主反应器、接受器和两级循环的配合，使产品分子量较窄、副产物含量低。但其反应系统较复杂，由三个反应器或罐5个换热器和4台泵组成，增加了控制节点，影响产品质量分布；
（3）专利CN106622091A公开了一种多级循环对称喷射式环氧化合物聚合反应系统及方法，虽然有多级循环可以使分子量分布更窄，但文丘里喷嘴只有在液位没过喷嘴下端时才能起到较理想的作用，且反应器体积增大时会产生流量死区，分子分部会不均，又由于设置了上下两级喷嘴，如果都能达到理想效果所要求的起始剂量就较大，不但无法一次性生产高分子量产品还大幅增加循环设备的能耗。
发明内容
鉴于以上问题，在聚醚多元醇制备领域需要设计、改进一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺解决以上问题，本发明提供的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺采用烷氧化物入口管与反应液螺旋混配入口管成45°~60°夹角连接于反应器筒体外部结构，其中反应液入口管垂直均布于在反应器筒体椭圆封头上。连接于每一个反应液螺旋混配入口管底端的雾化喷嘴为高效H型雾化喷嘴，反应液螺旋混配入口管内还设有螺旋形薄板，装置设有搅拌器电动机带动搅拌器桨叶的搅拌器。以上几种措施为聚醚多元醇制备过程中反应物匀质起到了作用，达到了聚醚多元醇分子量分布的窄分布的高品质目的。
本发明技术方案是：
1.一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：设备主要包括反应器筒体；预聚物入口；烷氧化物入口管；反应液螺旋混配入口管；人孔；搅拌器电动机；安全阀口；真空出口；氮气入口；雾化喷嘴；搅拌器桨叶及物料出口；
其中，反应器筒体上部封头部分设有预聚物入口；烷氧化物入口管；反应液螺旋混配入口管；人孔；安全阀口；真空出口；氮气入口；
其中，雾化喷嘴连接于反应液螺旋混配入口管下端即设置在反应筒体内部；
其中，搅拌器电动机置于搅动杆上部并同心于反应器筒体上部封头，搅拌器桨叶多层圆周均布于搅动轴上；
其中，物料出口开于反应器筒体的下端。
2．根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：反应液螺旋混配入口管垂直圆周均布于反应器顶部封头外部，数量为4至6套，每套与烷氧化物入口管呈45°~60°夹角，并连接于反应器筒体外部。
3．根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：连接于反应液入口下端的雾化喷嘴为高效H型雾化喷嘴，具有雾化烷氧化物与反应液构成的混合液的作用，数量4~6套。
4.根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：反应液螺旋混配入口管内设有螺旋形薄板。
5.根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：装置所设的搅拌器电机驱动的搅拌器桨叶为2~3层，转速30~80rpm。
本发明的有益效果是：
1、本发明在反应器环节就达到很好的均质效果，缩短了反应时间，增加产能，尤其是生产大吨位产品时，降低了能耗，相对分子质量分布更窄，由于在一个反应器内完成反应，产品质量更加稳定。
2、本发明改变传统设计思路，把传统釜式搅拌反应器，以搅拌为主的均质方式，变为以螺旋混配管段和高效多喷嘴为主，搅拌为辅的均质方式，解决了搅拌的不均匀、有效体积小，批次产量低，尤其解决了大吨位生产时反应时间长，分子量分布不均的问题，同时也解决了流量死区问题，减少了控制节点。
附图说明
图1是本发明一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺的整体结构示意图。
图2是本发明一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺的俯视图。
图3是本发明一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺的反应液螺旋混配入口管局部示意图。
图中，1、反应器筒体；2、预聚物入口；3、烷氧化物入口管；4、反应液螺旋混配入口管；5、人孔；6、搅拌器电动机；7、安全阀口；8、真空出口；9、氮气入口；10、雾化喷嘴；11、搅拌器桨叶；12、物料出口。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
参看图1，本发明的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺包括反应器筒体1、预聚物入口2、烷氧化物入口管3、反应液螺旋混配入口管4、人孔5、搅拌器电动机6、安全阀口7、真空出口8、氮气入口9、雾化喷嘴10、搅拌器桨叶11、物料出口12。
具体结构如下:
预聚物入口2、烷氧化物入口管3、反应液螺旋混配入口管4、人孔5、安全阀口7、真空出口8、氮气入口9焊接于反应器筒体1上部封头部分
雾化喷嘴10连接于反应液螺旋混配入口管4下端即设置在反应筒体1内部；
搅拌器电动6机置于搅动杆上部并同心于反应器筒体1上部封头，搅拌器桨叶11多层圆周均布于搅动轴上；物料出口12开于反应器筒体1的下端。
本发明工作原理和实现方法如下：
（1）根据配方，确定反应物的加入时间、配比量、反应条件等，将预聚物从预聚物入口2加入，预聚物溶液在反应液螺旋混配入口管4和物料出口12之间形成循环，烷氧化物从烷氧化物入口管3加入，形成反应液；其中，反应液螺旋混配入口管4具有垂直特征，烷氧化物入口管3与其成45°~60°夹角，在反应液加入过程中具有主动带入烷氧化物作用，并在在进入反应器筒体1前进行预混合，对于整体反应具有积极意义。
（2）反应液螺旋混配入口管4圆周均布的结构具有多管齐下效果，为大反应器大批量生产提供了更好的均质效果。
（3）反应液螺旋混配入口管4内设有旋形薄板填料，使得混合液在反应液螺旋混配入口管4内成螺旋流动前进，进一步达到了反应液均质效果。
（4）雾化喷嘴10置于反应液螺旋混配入口管4下，经喷嘴雾化后的混合液产生很大的接触面积和很小的雾化颗粒，混合液雾化后不产生温度梯度，雾化气相和混合液相无温度差，接触面积大，颗粒小，无温差，生产出窄分布的聚醚多元醇且分子分布均匀。
（5）设在反应器筒体1内的搅拌器电动机6驱动搅拌器上的2~3层搅拌桨叶11搅拌进一步均质。
（6）反应物达到很好的均质效果后，经过开于反应器筒体1的锥体下端的物料出口12泵出，再经过独立于本反应装置之外的循环系统进行循环进料后，形成窄分布的聚醚多元醇。
Claims (5)
1.一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：设备主要包括反应器筒体；预聚物入口；烷氧化物入口管；反应液螺旋混配入口管；人孔；搅拌器电动机；安全阀口；真空出口；氮气入口；雾化喷嘴；搅拌器桨叶及物料出口；
其中，反应器筒体上部封头部分设有预聚物入口；烷氧化物入口管；反应液螺旋混配入口管；人孔；安全阀口；真空出口；氮气入口；
其中，雾化喷嘴连接于反应液螺旋混配入口管下端即设置在反应筒体内部；
其中，搅拌器电动机置于搅动杆上部并同心于反应器筒体上部封头，搅拌器桨叶多层圆周均布于搅动轴上；
其中，物料出口开于反应器筒体的下端。
2.根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：反应液螺旋混配入口管垂直圆周均布于反应器顶部封头外部，数量为4~6套，与烷氧化物入口管呈45°~60°夹角，并连接于反应器筒体外部。
3.根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：连接于反应液入口下端的雾化喷嘴为高效H型雾化喷嘴，具有雾化烷氧化物与反应液构成的混合液的作用，数量4~6套。
4.根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：反应液螺旋混配入口管内设有螺旋形薄板。
5.根据权利要求1所述的一种高效的多喷嘴聚醚多元醇制备装置及工艺，其特征是：装置所设的搅拌器电机驱动的搅拌器桨叶为2~3层，转速30~80rpm。
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