CN116832701A - 一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子聚合物制备技术领域，特别涉及一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置和系统。本发明实施例提供了一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置，包括进料口、流动板体和出料口；所述流动板体的两端分别与所述进料口和所述出料口连接，所述流动板体向下倾斜以使预聚溶液从所述进料口流至所述出料口，所述流动板体底部设置有多个加热装置，多个所述加热装置沿所述流动板体中物料的流动方向设置，以为所述流动板体提供由所述进料口至所述出料口递增的温度。本发明实施例提供了一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置和系统，能够提供一种温度可控的反应装置和系统。

Description

一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置和系统

技术领域

本发明涉及高分子聚合物制备技术领域，特别涉及一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置和系统。

背景技术

聚丙烯酰胺是一种线形高分子化合物，聚合制备时可以根据需求选择不同的单体，使聚合物具备多种功能。

相关技术中，制备聚丙烯酰胺时，由于其本身为放热反应，反应釜内的温度难以控制，反应的温度过高过低都会使反应的速率降低，产品质量变差。

因此，针对以上不足，急需一种温度可控的反应装置和系统。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置和系统，能够提供一种温度可控的反应装置和系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置，包括进料口、流动板体和出料口；

所述流动板体的两端分别与所述进料口和所述出料口连接，所述流动板体向下倾斜以使预聚溶液从所述进料口流至所述出料口，所述流动板体底部设置有多个加热装置，多个所述加热装置沿所述流动板体中物料的流动方向设置，以为所述流动板体提供由所述进料口至所述出料口递增的温度。

在一种可能的设计中，还包括传送机构，所述传送机构包括传送带和挡板，所述传送带循环转动，所述传送带的下部沿所述流动板体平行设置，所述传送带设置有多个所述挡板，所述传送带转动将多个所述挡板循环传送至所述流动板体表面；

当所述挡板向下移动至所述流动板体靠近进料口的表面时，两个所述挡板和所述流动板体形成一个装盛所述预聚溶液的盒状空间，当所述挡板移动至所述流动板体靠近所述出料口的表面时，所述挡板沿所述传送带向上移动以打开所述盒状空间，所述盒状空间内形成的产品运输至所述出料口。

在一种可能的设计中，所述流动板体长55～60m，宽0.8～1.2m，所述加热装置间隔1m设置，所述加热装置通过调节功率以使所述流动板体的前半段以每米1.5～2.5℃的升温速率升温至55～60℃，后半段保持55～60℃的温度不变；其中，所述前半段为所述流动板体靠近所述进料口的一半，所述后半段为所述流动板体靠近所述出料口的一半，所述预聚溶液进入所述流动板体时的温度为2～7℃。

在一种可能的设计中，所述流动板体每间隔1m设置有温度传感器，所述温度传感器与所述加热装置一一对应且电连接，所述温度传感器将其检测到的温度传输给所述加热装置，所述加热装置根据其接受到的温度实时调节输出功率以控制所述流动板体的温度。

在一种可能的设计中，所述挡板的高度为5～8cm。

在一种可能的设计中，所述传送带的传动速度为60m/h。

在一种可能的设计中，所述出料口设置有切割组件，所述切割组件用于将生成的胶体切块。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于制备聚丙烯酰胺的系统，基于上述中任一项的反应装置，所述系统包括混合装置、所述反应装置和加工装置；

所述混合装置用于混合均匀制备聚丙烯酰胺的各个原材料以形成所述预聚溶液；

所述反应装置的进料口用于接收所述混合装置制得的所述预聚溶液，所述反应装置制得的胶体经由所述出料口运输至所述加工装置；

所述加工装置用于将所述反应装置得到的胶体依次进行造粒、干燥、粉碎、筛分和包装处理。

在一种可能的设计中，所述混合装置包括配料釜、进料釜、引发剂配料罐、引发剂进料罐、聚合混料缓冲罐和氮气罐；

所述配料釜用于接收用于聚合反应的各个原料以完成配料，所述进料釜用于接收来自所述配料釜的各配料并将各个配料混合均匀，所述引发剂配料罐用于配置不同组分的引发剂，所述引发剂进料罐用于混合来自所述引发剂配料罐的各个引发剂组分，所述聚合混料缓冲罐用于将来自所述进料釜和所述引发剂进料罐的物料混合均匀后通入所述反应装置的进料口，所述氮气罐用于为所述配料釜、进料釜、引发剂配料罐、引发剂进料罐、聚合混料缓冲罐和反应装置中通入氮气。

在一种可能的设计中，所述加工装置包括螺旋破碎机、第一输料绞龙、造粒机、第二输料绞龙、干燥流化床、研磨机、旋风收粉器、全封闭振动筛、风机、成品罐、第三输料绞龙和自动称量包装机；

所述螺旋破碎机用于接收所述出料口输出的胶体并将其破碎，所述第一输料绞龙用于将破碎的胶体传送至所述造粒机造粒，所述第二输料绞龙用于将所述造粒机制备的颗粒传送至干燥流化床干燥，所述研磨机用于将所述干燥流化床干燥的颗粒研磨粉碎，粉碎后的颗粒经过引风机送至所述旋风收粉器，所述旋风收粉器收集的粉末进入全封闭振动筛中筛分，粒径合格的粉末有所述风机进入所述成品罐，粒径不合格的粉末进入所述研磨机继续研磨，所述成品罐中的成品粉经过所述第三输料绞龙运输至所述称量包装机剂量装袋。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

本实施例中，将流动板体作为预聚溶液发生聚合反应的场所。本申请的流动板体为狭长状，如此设置，预聚溶液分布在流动板体中，使整个预聚溶液的液面深度较低，深度较低的液面更有利于散热，并且，流动板体单位长度内的预聚溶液体积较少，聚合反应产生的热量较低，因此，流动板体的设计更有利于控制聚合反应的反应温度。进一步地，通过多个加热装置的配合，使整个预聚溶液的温度梯度升温，逐渐将反应的温度控制在最佳的范围，极大地提升了反应的速率和产品的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于制备聚丙烯酰胺的系统结构示意图。

图中：1、配料釜；2、进料釜；3、引发剂配料罐；4、引发剂进料罐；5、聚合混料缓冲罐；6、氮气罐；7、反应装置；71、流动板体；72、传送带；73、挡板；8、螺旋破碎机；9、第一输料绞龙；10、造粒机；11、第二输料绞龙；12、干燥流化床；13、研磨机；14、旋风收粉器；15、全封闭振动筛；16、风机；17、成品罐；18、第三输料绞龙；19、自动称量包装机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置7，包括进料口、流动板体71和出料口；

流动板体71的两端分别与进料口和出料口连接，流动板体71向下倾斜以使预聚溶液从进料口流至出料口，流动板体71底部设置有多个加热装置，多个加热装置沿流动板体71中物料的流动方向设置，以为流动板体71提供由进料口至出料口递增的温度。

本实施例中，将流动板体71作为预聚溶液发生聚合反应的场所。本申请的流动板体71为狭长状，如此设置，预聚溶液分布在流动板体71中，使整个预聚溶液的液面深度较低，深度较低的液面更有利于散热，并且，流动板体71单位长度内的预聚溶液体积较少，聚合反应产生的热量较低，因此，流动板体71的设计更有利于控制聚合反应的反应温度。进一步地，通过多个加热装置的配合，使整个预聚溶液的温度梯度升温，逐渐将反应的温度控制在最佳的范围，极大地提升了反应的速率和产品的质量。

需要说明的是，梯度升温能够防止聚合反应过于剧烈而导致的预聚溶液的温度上升过快，最终不利于反应温度的合理控制。

在本发明的一些实施例中，还包括传送机构，传送机构包括传送带72和挡板73，传送带72循环转动，传送带72的下部沿流动板体71平行设置，传送带72设置有多个挡板73，传送带72转动将多个挡板73循环传送至流动板体71表面；

当挡板73向下移动至流动板体71靠近进料口的表面时，两个挡板73和流动板体71形成一个装盛预聚溶液的盒状空间，当挡板73移动至流动板体71靠近出料口的表面时，挡板73沿传送带72向上移动以打开盒状空间，盒状空间内形成的产品运输至出料口。

在本实施例中，当挡板73移动到流动管道上面时，形成盒状空间。随着挡板73的移动，盒状空间中的预聚溶液也随着盒状空间移动，挡板73的移动速度即为预聚溶液的移动速度，并且，在移动的过程中液面不会有大规模波动。通过控制挡板73的移动速度和加热装置的功率，能够精准控制不同位置上预聚溶液的温度，使预聚溶液逐渐升温至最佳反应温度。此外，挡板73能够有效地阻隔不同盒状空间中的预聚溶液，进而有效地防止了不同盒状空间之间的预聚溶液发生热传递，如此更有利于实现温度的精准控制。

在本发明的一些实施例中，流动板体71长55～60m，宽0.8～1.2m，加热装置间隔1m设置，加热装置通过调节功率以使流动板体71的前半段以每米1.5～2.5℃的升温速率升温至55～60℃，后半段保持55～60℃的温度不变；其中，前半段为流动板体71靠近进料口的一半，后半段为流动板体71靠近出料口的一半，预聚溶液进入流动板体71时的温度为2～7℃。

在本实施例中，流动板体71长55～60m，宽0.8～1.2m，能够将大量的预聚溶液以较低的深度布置在流动板体71中。加热装置间隔1m，如此设置，能够灵活、精准地通过调节加热装置的功率来控制流动板体71长度方向上的温度变化。加热通道的前半段通过加热装置控温，以每米1.5～2.5℃的升温速率升温至55～60℃，使得预聚溶液逐渐可控升温至最佳反应温度。后半段通过控制加热装置的功率使预聚溶液的温度维持在最佳反应温度。

需要说明的是，相对于通过水浴控温的方式，本申请通过狭长流动板体71和加热装置的配合，使控温更加精确。水浴控温由于其内部的反应釜腔内为圆形空间，所有的预聚溶液均位于圆形空间内反应，反应产生的大量热量无法通过热传递及时传走，尤其是其中心部位产生的热量，更是难以快速通过热传递穿走，因此，即便有水浴控温，内部不同部位的反应温度也不同，进而造成反应效率降低，生成的产品质量出现参差。

在本发明的一些实施例中，流动板体71每间隔1m设置有温度传感器，温度传感器与加热装置一一对应且电连接，温度传感器将其检测到的温度传输给加热装置，加热装置根据其接受到的温度实时调节输出功率以控制流动板体71的温度。

在本实施例中，温度传感器实时采集的温度实时反馈给其对应的加热装置，加热装置根据接收的温度实时调节功率，使流动板体71的温度始终维持在预设温度。

在本发明的一些实施例中，挡板73的高度为5～8cm。

在本实施例中，挡板73的高度限制了预聚溶液液面的高度，因此，可以根据预设的液面高度来设计挡板73的高度。

在本发明的一些实施例中，传送带72的传动速度为60m/h。

在本实施例中，传动带的传动速度影响了预聚溶液在流动板体71中的反应时间，传送带72传动的速度越快，预聚溶液反应的时间越短，传送带72传动的速度越慢，预聚溶液反应的时间越长。针对制备聚丙烯酰胺的聚合反应，控制传送带72的速度为60m/h，使预聚溶液流动到出料口时刚好充分反应，制备速率高，反应物反应彻底。

在本发明的一些实施例中，出料口设置有切割组件，切割组件用于将生成的胶体切块。

本发明实施例还提供了一种用于制备聚丙烯酰胺的系统，基于上述中任一项的反应装置7，系统包括混合装置、反应装置7和加工装置；

混合装置用于混合均匀制备聚丙烯酰胺的各个原材料以形成预聚溶液；

反应装置7的进料口用于接收混合装置制得的预聚溶液，反应装置7制得的胶体经由出料口运输至加工装置；

加工装置用于将反应装置7得到的胶体依次进行造粒、干燥、粉碎、筛分和包装处理。

在本发明的一些实施例中，混合装置包括配料釜1、进料釜2、引发剂配料罐3、引发剂进料罐4、聚合混料缓冲罐5和氮气罐6；

配料釜1用于接收用于聚合反应的各个原料以完成配料，进料釜2用于接收来自配料釜1的各配料并将各个配料混合均匀，引发剂配料罐3用于配置不同组分的引发剂，引发剂进料罐4用于混合来自引发剂配料罐3的各个引发剂组分，聚合混料缓冲罐5用于将来自进料釜2和引发剂进料罐4的物料混合均匀后通入反应装置7的进料口，氮气罐6用于为配料釜1、进料釜2、引发剂配料罐3、引发剂进料罐4、聚合混料缓冲罐5和反应装置7中通入氮气。

在本发明的一些实施例中，加工装置包括螺旋破碎机8、第一输料绞龙9、造粒机10、第二输料绞龙11、干燥流化床12、研磨机13、旋风收粉器14、全封闭振动筛15、风机16、成品罐17、第三输料绞龙18和自动称量包装机19；

螺旋破碎机8用于接收出料口输出的胶体并将其破碎，第一输料绞龙9用于将破碎的胶体传送至造粒机10造粒，第二输料绞龙11用于将造粒机10制备的颗粒传送至干燥流化床12干燥，研磨机13用于将干燥流化床12干燥的颗粒研磨粉碎，粉碎后的颗粒经过引风机16送至旋风收粉器14，旋风收粉器14收集的粉末进入全封闭振动筛15中筛分，粒径合格的粉末有风机16进入成品罐17，粒径不合格的粉末进入研磨机13继续研磨，成品罐17中的成品粉经过第三输料绞龙18运输至自动称量包装机19剂量装袋。

为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面通过实施例对上升系统进行详细说明。

实施例1

(1)配料

通过循环冷媒将配料釜1温度控制为2℃。将45％丙烯酰胺、80％DMC(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)和除盐水按10:2:1的质量比依次计量泵入配料釜1中，控制丙烯酰胺单体浓度34.6％。打开氮气罐6出气阀向配料釜1内通入氮气排除液体原料中的氧气，打开配料釜1搅拌器搅拌混合1h，在搅拌结束前10min按100ppm浓度加入溶解于除盐水的络合剂，络合剂优选二乙基三胺五乙酸或乙二胺四乙酸。

通过循环冷媒将引发剂配料罐3温度控制在2℃，将1份除盐水加入引发剂配料罐3，开启超声搅拌，并开启氮气除氧，再将按比例称量的过硫酸钾、亚硫酸氢钠组成的氧化还原引发剂(引发剂量添加量为单体质量的0.35％，引发剂体系中亚硫酸氢钠和过硫酸钾的质量比为1:5)加入引发剂配料罐3。

(2)进料聚合

配料结束前提前由氮气罐6向进料釜2、引发剂进料罐4、聚合混料缓冲罐5通氮除氧，并通过循环冷媒将进料釜2、引发剂进料罐4温度控制在2℃左右；氮气罐6向反应装置7内通入氮气，反应装置7内保持0.10Mpa微正压，启动反应装置7梯度控温系统，做好聚合进料准备。

配料达到要求后，将反应溶液由配料釜1泵入进料釜2，启动进料釜2搅拌；将引发剂由引发剂配料罐3泵入引发剂进料罐4，启动引发剂进料罐4超声搅拌。

同时启动进料釜2、引发剂进料罐4进料泵，两股进料物流按设定比例流量汇集于聚合混料缓冲罐5内的水力螺旋喷嘴处，进料釜2反应液相流速度高，带动喷嘴处的螺旋浆旋转，与引发剂进行初步混合，在聚合混料缓冲罐5底部超声搅拌的作用下进一步混合，经充分混合后的反应物料按设定流量进入反应装置7。

反应装置7板宽1米，有效长度60米，温度控制采用数字电加热与变频泵循环热水控制。反应装置7在进料后1米范围内加热到引发初始温度10℃左右，维持釜内液面5cm，物料流速控制为60m/h，温控系统在前25米以米为单位，以1.8℃为梯度，逐渐升温至55℃，在每一个梯度终端维持相对的稳定性，维持最终反应温度60℃。丙烯酰胺和DMC聚合生成阳离子聚丙烯酰胺凝胶体。聚合反应时间为1h，转化率100％。阳离子聚丙烯酰胺凝胶体经反应板卸料端刮刀、切割刀切割成块状落入储料仓内。

反应装置7储料仓满后，下部电动机构打开储料仓卸料仓门，由螺旋破碎机8挤出，经第一输料绞龙9送至造粒机10进行造粒。

(3)造粒、干燥

阳离子聚丙烯酰胺凝胶块经造粒机10后挤压成颗粒状，经第二输料绞龙11送至振动干燥流化床12进行干燥，控制干燥温度140℃，干燥时间为1.1h，吹出的物料经旋风分离器、布袋除尘器回收，一起经气流送入研磨机13进行研磨，蒸汽经引风机引出，经干燥后排出。经干燥后阳离子聚丙烯酰胺水份小于10％。

(4)粉碎、筛分、包装

干燥后的物料进入研磨机13进行粉碎，粉碎后经引风机送至旋风收粉器14，经收集下来的物料进入全封闭振动筛15进行筛分，筛分过程不产生废气。粒径根据客户要求定制研磨，粒径不合格的物料返回研磨机13循环粉碎、筛分，直至粒径合格，然后由风机16送至成品罐17内储存，外售时经第三输料绞龙18送至自动称量包装机19计量装袋。

实施例2

(1)配料

通过循环冷媒将配料釜1温度控制为2℃。将45％丙烯酰胺、80％DMC(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)和除盐水按10:2:1的质量比依次计量泵入配料釜1中，控制丙烯酰胺单体浓度34.6％。打开氮气罐6出气阀向配料釜1内通入氮气排除液体原料中的氧气，打开配料釜1搅拌器搅拌混合45min，在搅拌结束前10min按100ppm浓度加入溶解于除盐水的络合剂，络合剂优选二乙基三胺五乙酸或乙二胺四乙酸。

通过循环冷媒将引发剂配料罐3温度控制在2℃，将1份除盐水加入引发剂配料罐3，开启超声搅拌，并开启氮气除氧，再将按比例称量的过硫酸钾、亚硫酸氢钠组成的氧化还原引发剂(引发剂量添加量为单体质量的0.30％，引发剂体系中亚硫酸氢钠和过硫酸钾的质量比为1:4.5)加入引发剂配料罐3。

(2)进料聚合

配料结束前提前由氮气罐6向进料釜2、引发剂进料罐4、聚合混料缓冲罐5通氮除氧，并通过循环冷媒将进料釜2、引发剂进料罐4温度控制在2℃左右；氮气罐6向反应装置7内通入氮气，反应装置7内保持0.10Mpa微正压，启动反应装置7梯度控温系统，做好聚合进料准备。

配料达到要求后，将反应溶液由配料釜1泵入进料釜2，启动进料釜2搅拌；将引发剂由引发剂配料罐3泵入引发剂进料罐4，启动引发剂进料罐4超声搅拌。

同时启动进料釜2、引发剂进料罐4进料泵，两股进料物流按设定比例流量汇集于聚合混料缓冲罐5内的水力螺旋喷嘴处，进料釜2反应液相流速度高，带动喷嘴处的螺旋浆旋转，与引发剂进行初步混合，在聚合混料缓冲罐5底部超声搅拌的作用下进一步混合，经充分混合后的反应物料按设定流量进入反应装置7。

反应装置7板宽1米，有效长度60米，温度控制采用数字电加热与变频泵循环热水控制。反应装置7在进料后1米范围内加热到引发初始温度10℃左右，维持釜内液面5cm，物料流速控制为60m/h，温控系统在前25米以米为单位，以1.8℃为梯度，逐渐升温至55℃，在每一个梯度终端维持相对的稳定性，维持最终反应温度58℃。丙烯酰胺和DMC聚合生成阳离子聚丙烯酰胺凝胶体。聚合反应时间为1h，转化率100％。阳离子聚丙烯酰胺凝胶体经反应板卸料端刮刀、切割刀切割成块状落入储料仓内。

反应装置7储料仓满后，下部电动机构打开储料仓卸料仓门，由螺旋破碎机8挤出，经第一输料绞龙9送至造粒机10进行造粒。

(3)造粒、干燥

阳离子聚丙烯酰胺凝胶块经造粒机10后挤压成颗粒状，经第二输料绞龙11送至振动干燥流化床12进行干燥，控制干燥温度130℃，干燥时间为1.1h，吹出的物料经旋风分离器、布袋除尘器回收，一起经气流送入研磨机13进行研磨，蒸汽经引风机引出，经干燥后排出。经干燥后阳离子聚丙烯酰胺水份小于10％。

(4)粉碎、筛分、包装

干燥后的物料进入研磨机13进行粉碎，粉碎后经引风机送至旋风收粉器14，经收集下来的物料进入全封闭振动筛15进行筛分，筛分过程不产生废气。粒径根据客户要求定制研磨，粒径不合格的物料返回研磨机13循环粉碎、筛分，直至粒径合格，然后由风机16送至成品罐17内储存，外售时经第三输料绞龙18送至自动称量包装机19计量装袋。

实施例3

(1)配料

通过循环冷媒将配料釜1温度控制为2℃。将45％丙烯酰胺、80％DMC(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)和除盐水按10:2:1的质量比依次计量泵入配料釜1中，控制丙烯酰胺单体浓度34.6％。打开氮气罐6出气阀向配料釜1内通入氮气排除液体原料中的氧气，打开配料釜1搅拌器搅拌混合45min，在搅拌结束前10min按100ppm浓度加入溶解于除盐水的络合剂，络合剂优选二乙基三胺五乙酸或乙二胺四乙酸。

通过循环冷媒将引发剂配料罐3温度控制在2℃，将1份除盐水加入引发剂配料罐3，开启超声搅拌，并开启氮气除氧，再将按比例称量的过硫酸钾、亚硫酸氢钠组成的氧化还原引发剂(引发剂量添加量为单体质量的0.25％，引发剂体系中亚硫酸氢钠和过硫酸钾的质量比为1:4.0)加入引发剂配料罐3。

(2)进料聚合

配料结束前提前由氮气罐6向进料釜2、引发剂进料罐4、聚合混料缓冲罐5通氮除氧，并通过循环冷媒将进料釜2、引发剂进料罐4温度控制在2℃左右；氮气罐6向反应装置7内通入氮气，反应装置7内保持0.10Mpa微正压，启动反应装置7梯度控温系统，做好聚合进料准备。

配料达到要求后，将反应溶液由配料釜1泵入进料釜2，启动进料釜2搅拌；将引发剂由引发剂配料罐3泵入引发剂进料罐4，启动引发剂进料罐4超声搅拌。

同时启动进料釜2、引发剂进料罐4进料泵，两股进料物流按设定比例流量汇集于聚合混料缓冲罐5内的水力螺旋喷嘴处，进料釜2反应液相流速度高，带动喷嘴处的螺旋浆旋转，与引发剂进行初步混合，在聚合混料缓冲罐5底部超声搅拌的作用下进一步混合，经充分混合后的反应物料按设定流量进入反应装置7。

反应装置7板宽1米，有效长度60米，温度控制采用数字电加热与变频泵循环热水控制。反应装置7在进料后1米范围内加热到引发初始温度10℃左右，维持釜内液面5cm，物料流速控制为60m/h，温控系统在前25米以米为单位，以1.8℃为梯度，逐渐升温至55℃，在每一个梯度终端维持相对的稳定性，维持最终反应温度55℃。丙烯酰胺和DMC聚合生成阳离子聚丙烯酰胺凝胶体。聚合反应时间为1h，转化率100％。阳离子聚丙烯酰胺凝胶体经反应板卸料端刮刀、切割刀切割成块状落入储料仓内。

反应装置7储料仓满后，下部电动机构打开储料仓卸料仓门，由螺旋破碎机8挤出，经第一输料绞龙9送至造粒机10进行造粒。

(3)造粒、干燥

阳离子聚丙烯酰胺凝胶块经造粒机10后挤压成颗粒状，经第二输料绞龙11送至振动干燥流化床12进行干燥，控制干燥温度130℃，干燥时间为1.1h，吹出的物料经旋风分离器、布袋除尘器回收，一起经气流送入研磨机13进行研磨，蒸汽经引风机引出，经干燥后排出。经干燥后阳离子聚丙烯酰胺水份小于10％。

(4)粉碎、筛分、包装

干燥后的物料进入研磨机13进行粉碎，粉碎后经引风机送至旋风收粉器14，经收集下来的物料进入全封闭振动筛15进行筛分，筛分过程不产生废气。粒径根据客户要求定制研磨，粒径不合格的物料返回研磨机13循环粉碎、筛分，直至粒径合格，然后由风机16送至成品罐17内储存，外售时经第三输料绞龙18送至自动称量包装机19计量装袋。

通过实施例产品指标对比可知：在反应物浓度一致，搅拌转速相同的条件下，搅拌时间可在通常1小时基础上，缩短15min；从产品分子量指标来看添加的引发剂量来说0.30％，配比1：4.5左右时比添加0.35％分子量大，而少于0.3％，分子量就又降低了，因此相比现在工艺的引发剂添加量可降14％以上；从反应最终温度来看，可以控制在60℃左右，相比现有工艺的95℃降了33％以上，有效抑制副反应的发生，降低金属离子的含量；特别是干燥过程来看，原先同样功率的干燥设备与流程，由2h短到1.2h～1.5h之间，效果非常明显；从对反应时间来看，由釜式反应的5h左右，降到1h左右，效果非常明显；从对反应过程的观察来看，当引发剂多时，反应速度相对快一些，反应物颜色不均匀，有团状与线状区域。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于制备聚丙烯酰胺的反应装置，其特征在于，包括进料口、流动板体和出料口；

所述流动板体的两端分别与所述进料口和所述出料口连接，所述流动板体向下倾斜以使预聚溶液从所述进料口流至所述出料口，所述流动板体底部设置有多个加热装置，多个所述加热装置沿所述流动板体中物料的流动方向设置，以为所述流动板体提供由所述进料口至所述出料口递增的温度。

2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，还包括传送机构，所述传送机构包括传送带和挡板，所述传送带循环转动，所述传送带的下部沿所述流动板体平行设置，所述传送带设置有多个所述挡板，所述传送带转动将多个所述挡板循环传送至所述流动板体表面；

当所述挡板向下移动至所述流动板体靠近进料口的表面时，两个所述挡板和所述流动板体形成一个装盛所述预聚溶液的盒状空间，当所述挡板移动至所述流动板体靠近所述出料口的表面时，所述挡板沿所述传送带向上移动以打开所述盒状空间，所述盒状空间内形成的产品运输至所述出料口。

3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述流动板体长55～60m，宽0.8～1.2m，所述加热装置间隔1m设置，所述加热装置通过调节功率以使所述流动板体的前半段以每米1.5～2.5℃的升温速率升温至55～60℃，后半段保持55～60℃的温度不变；其中，所述前半段为所述流动板体靠近所述进料口的一半，所述后半段为所述流动板体靠近所述出料口的一半，所述预聚溶液进入所述流动板体时的温度为2～7℃。

4.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，所述流动板体每间隔1m设置有温度传感器，所述温度传感器与所述加热装置一一对应且电连接，所述温度传感器将其检测到的温度传输给所述加热装置，所述加热装置根据其接受到的温度实时调节输出功率以控制所述流动板体的温度。

5.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，所述挡板的高度为5～8cm。

6.根据权利要求5所述的反应装置，其特征在于，所述传送带的传动速度为60m/h。

7.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述出料口设置有切割组件，所述切割组件用于将生成的胶体切块。

8.一种用于制备聚丙烯酰胺的系统，其特征在于，基于权利要求1-7中任一项所述的反应装置，所述系统包括混合装置、所述反应装置和加工装置；

所述混合装置用于混合均匀制备聚丙烯酰胺的各个原材料以形成所述预聚溶液；

所述反应装置的进料口用于接收所述混合装置制得的所述预聚溶液，所述反应装置制得的胶体经由所述出料口运输至所述加工装置；

所述加工装置用于将所述反应装置得到的胶体依次进行造粒、干燥、粉碎、筛分和包装处理。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述混合装置包括配料釜、进料釜、引发剂配料罐、引发剂进料罐、聚合混料缓冲罐和氮气罐；

所述配料釜用于接收用于聚合反应的各个原料以完成配料，所述进料釜用于接收来自所述配料釜的各配料并将各个配料混合均匀，所述引发剂配料罐用于配置不同组分的引发剂，所述引发剂进料罐用于混合来自所述引发剂配料罐的各个引发剂组分，所述聚合混料缓冲罐用于将来自所述进料釜和所述引发剂进料罐的物料混合均匀后通入所述反应装置的进料口，所述氮气罐用于为所述配料釜、进料釜、引发剂配料罐、引发剂进料罐、聚合混料缓冲罐和反应装置中通入氮气。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述加工装置包括螺旋破碎机、第一输料绞龙、造粒机、第二输料绞龙、干燥流化床、研磨机、旋风收粉器、全封闭振动筛、风机、成品罐、第三输料绞龙和自动称量包装机；

所述螺旋破碎机用于接收所述出料口输出的胶体并将其破碎，所述第一输料绞龙用于将破碎的胶体传送至所述造粒机造粒，所述第二输料绞龙用于将所述造粒机制备的颗粒传送至干燥流化床干燥，所述研磨机用于将所述干燥流化床干燥的颗粒研磨粉碎，粉碎后的颗粒经过引风机送至所述旋风收粉器，所述旋风收粉器收集的粉末进入全封闭振动筛中筛分，粒径合格的粉末有所述风机进入所述成品罐，粒径不合格的粉末进入所述研磨机继续研磨，所述成品罐中的成品粉经过所述第三输料绞龙运输至所述称量包装机剂量装袋。