CN117599730B - 一种化工聚合反应釜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种化工聚合反应釜，属于聚合反应技术领域，包括带有搅拌系统和进料系统的釜体，所述釜体上周向均匀开设有若干进料口，所述搅拌系统由径向搅拌部、轴向搅拌部和含有中心轴的传动部组成，在传动部带动下，径向搅拌部所形成的径向搅动流和轴向搅拌部所形成的轴向搅动流同时存在。本发明利用进料系统实施多点分散下料，所实施的多点分散下料可有效避免原料局部集中的情况发生，提高原料之间的即时混合效果，同时利用具备同步实施轴向搅动和径向搅动功能的搅拌系统对分散下料的原料进行混合搅拌，原料的有效充分混合为聚合反应的高效进行打下基础，提高最终所制备的产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及聚合反应技术领域，具体为一种化工聚合反应釜。
背景技术
化工聚合反应釜（以下简称反应釜）是一种用于化学合成中聚合反应的设备，常用于丁腈胶乳、丙烯酸乳液、造纸乳胶等乳液类产品或胶乳类产品的聚合制备。反应釜通常配有搅拌系统、实现加热和冷却的温控系统、压力控制系统，在聚合反应过程中，首先将所需的单体、催化剂、溶剂和其他所需的反应原料加入到反应釜中，然后启动搅拌器和温控系统，以提供足够的能量使反应发生，反应会在所需的温度和压力条件下进行。
常见反应釜中的搅拌器所能实现的搅拌方式和所能形成的搅拌流方向固定且单一，上下层原料以及内外层原料之间的相互流动混合性较低，而原料的混合速度和混合效果会直接影响聚合反应的进度和聚合反应所制备的产品的质量。同时在采用单点下料方式的情况下，原料初始分散范围小、局部集中下料，易导致原料聚集，原料的聚集会进一步增大混合不均、混合速度慢所带来的不良影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种化工聚合反应釜，包括带有搅拌系统和进料系统的釜体，所述釜体上周向均匀开设有若干进料口。
所述进料系统包括带有与进料口一一对应的对接口的环形料道、将环形料道分隔为若干进料区域的隔板，每个进料区域下方对应设置若干安装在环形料道下端且与环形料道连通的分散管，分散管下端朝中心轴倾斜。
所述搅拌系统由径向搅拌部、轴向搅拌部和含有中心轴的传动部组成，在传动部带动下，径向搅拌部所形成的径向搅动流和轴向搅拌部所形成的轴向搅动流同时存在。
所述径向搅拌部包括从上往下套装在中心轴上的若干固定盘，固定盘环面周向均匀安装有搅动涡板。
所述轴向搅拌部包括搅动摆板、位于固定盘上方且套装在中心轴上的圆块，圆块环面周向均匀开设有与搅动涡板错开的凹槽，凹槽与搅动摆板一端转动连接，上下相对的搅动摆板之间铰接有衔接板，衔接板对称设置，最上方的搅动摆板上开设有与衔接板对应的通槽，通槽内滑动连接有销轴，同时销轴转动安装在L形的下推板竖直段下端，下推板水平段上下滑动安装在同个中空圆筒上且贯穿至中空圆筒内，中空圆筒安装在釜体上端内壁，中空圆筒内上下对称设置有套装在中心轴上的安装板，安装板相靠近的端面安装有导移块，导移块相靠近的端面由交错排布的上斜弧面和下斜弧面组成，且上下两个上斜弧面相对，下推板水平段安装有上下两端均转动安装有滚轴的内置块，滚轴滑动连接在导移块之间。
在一种可能实施的方式中，所述分散管由安装在环形料道下端的软管和软管下端连接的硬管组成，且硬管从回型框内穿过并抵触回型框内顶壁，回型框内底壁通过弹簧连接有限位板，限位板与硬管相抵触，回型框远离中心轴的一端安装有呈L形且竖直段带插孔的调节板，环形料道外侧壁开设有与调节板竖直段对应的孔组，插孔与对应的孔组内的其中一个孔通过插杆相连。
在一种可能实施的方式中，所述环形料道由环形固定板、环形内侧挡板以及环形固定板和环形内侧挡板之间连接的环形半管道组成，环形固定板安装在釜体内壁上，环形半管道内壁周向均匀开设有内陷槽，内陷槽数量多于隔板数量，隔板下端与内陷槽嵌合，隔板上端通过螺栓与环形固定板上端固定连接。
在一种可能实施的方式中，所述中心轴的下端对称安装有与釜体内底壁接触的下置条，下置条相远离的一端安装有与釜体内侧壁接触的侧置条。
在一种可能实施的方式中，所述搅动摆板中部沿中心轴径向开设有若干减阻槽，减阻槽内插接有封闭块，同个搅动摆板上的封闭块上端与同一个共板连接，共板通过螺栓安装在搅动摆板上端。
在一种可能实施的方式中，所述下置条下端以及侧置条与釜体内侧壁接触的端部均为三角状。
在一种可能实施的方式中，所述传动部包括安装在釜体上端外侧的电机，电机输出轴通过安装在釜体上的轴承与中心轴相连接。
本发明的有益效果：
1、根据本发明实施例提供的一种化工聚合反应釜，利用进料系统实施多点分散下料，所实施的多点分散下料可有效避免原料局部集中的情况发生，提高原料之间的即时混合效果，同时利用具备同步实施径向搅动和轴向搅动功能的搅拌系统对分散下料的原料进行混合搅拌，原料的有效充分混合为聚合反应的高效进行打下基础，提高最终所制备的产品的质量。
2、根据本发明实施例提供的一种化工聚合反应釜，所采用的搅拌系统包含径向搅拌部和轴向搅拌部，其中径向搅拌部可形成径向搅动流对原料实施混合搅拌，从上往下分布的若干搅动涡板形成层层径向搅动，促进竖直方向下的原料之间充分混合。
3、根据本发明实施例提供的一种化工聚合反应釜，其中轴向搅拌部可形成轴向搅动流对原料实施混合搅拌，即形成了另一种搅拌形态，扩大了搅动范围，提高了原料的混合搅拌效果。
4、根据本发明实施例提供的一种化工聚合反应釜，所采用的轴向搅拌部还促进了竖直层面下的上下原料之间的混合以及水平层面下的内外原料之间的混合，在径向混合搅拌的基础上，进一步使原料之间更加充分的混合，进而利于聚合反应的高效进行。在促进水平层面下内外原料之间的混合同时，还使得下料点处的原料得到及时分散，进一步的提高了分散下料的效果。
5、根据本发明实施例提供的一种化工聚合反应釜，所采用的下置条和侧置条分别对釜体的内底壁和内侧壁实施同步刮动，以避免原料粘附在釜体内壁上，使原料得到充分的利用，同时对径向搅拌部和轴向搅拌部的搅动区域进行补充，使釜体内壁的原料也得到同步的搅拌混合，确保聚合反应的高效进行，以保证聚合反应所制备的产品质量。
附图说明
图1是本发明提供的一种化工聚合反应釜的立体结构示意图。
图2是本发明提供的一种化工聚合反应釜的正视剖视结构示意图。
图3是本发明提供的一种化工聚合反应釜的搅拌系统和局部剖视的进料系统的立体结构示意图。
图4是本发明图3中X区域的放大示意图。
图5是本发明图3中Y区域的放大示意图。
图6是本发明提供的一种化工聚合反应釜的搅拌系统的局部平面结构示意图。
图7是本发明提供的一种化工聚合反应釜的搅拌系统的局部立体结构示意图。
图8是本发明图7中Z区域的放大示意图。
图中：1、釜体；2、搅拌系统；3、进料系统；11、进料口；20、径向搅拌部；21、轴向搅拌部；23、中心轴；24、传动部；201、固定盘；202、搅动涡板；211、圆块；212、凹槽；213、搅动摆板；214、衔接板；215、通槽；216、下推板；217、中空圆筒；218、安装板；219、导移块；221、滚轴；222、内置块；231、下置条；232、侧置条；233、封闭块；234、共板；30、环形料道；31、隔板；32、分散管；300、软管；301、硬管；302、回型框；303、限位板；304、调节板；305、插杆；306、环形固定板；307、环形内侧挡板；308、环形半管道；309、内陷槽。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于下面所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改进,因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参阅图1、图2，一种化工聚合反应釜，包括带有搅拌系统2和进料系统3的釜体1，所述釜体1上周向均匀开设有若干进料口11，进料口11与现有的上料设备的出料端相连，上料设备内装载有对应的聚合反应原料，上料设备使原料在一定压力下通过进料口11充入进料系统3中，釜体1下端开设有出料口，出料口与现有控制出料的设备连接；需要说明的是，本釜体1与现有聚合反应釜一样，同样具备加热和冷却的温控系统、压力控制系统等完成聚合反应的部件。
请参阅图3、图4和图5，所述进料系统3包括与进料口11一一对应的若干进料区域、进料区域上设置的若干分散管32，所述进料系统3包括带有与进料口11一一对应的对接口的环形料道30、将环形料道30分隔为若干进料区域的隔板31，每个进料区域下方对应设置若干安装在环形料道30下端且与环形料道30连通的分散管32，分散管32下端朝中心轴23倾斜。
聚合反应所需的原料通过对应的上料设备在一定压力下由进料口11充入环形料道30内，将相应的进料区域填充，最终由分散管32落入釜体1内，同时配合搅拌系统2对多点分散下落的原料进行搅拌混合，所实施的多点分散下料可有效避免原料局部集中的情况发生，提高原料之间的即时混合效果，而原料的有效充分混合为聚合反应的高效进行打下基础，提高最终所制备的产品的质量。倾斜设置的分散管32可使原料靠近搅拌中心加入，以得到及时的搅拌混合，提高原料之间的混合效果。
请参阅图2、图3，所述搅拌系统2由径向搅拌部20、轴向搅拌部21和含有中心轴23的传动部24组成，在传动部24带动下，径向搅拌部20所形成的径向搅动流和轴向搅拌部21所形成的轴向搅动流同时存在；所述传动部24包括安装在釜体1上端外侧的电机，电机输出轴通过安装在釜体1上的轴承与中心轴23相连接。
请参阅图3、图6、图7、图8，所述径向搅拌部20包括从上往下套装在中心轴23上的若干固定盘201，固定盘201环面周向均匀安装有搅动涡板202；所述轴向搅拌部21包括搅动摆板213、位于固定盘201上方且套装在中心轴23上的圆块211，圆块211环面周向均匀开设有与搅动涡板202错开的凹槽212，凹槽212与搅动摆板213一端转动连接，上下相对的搅动摆板213之间铰接有衔接板214，衔接板214对称设置，最上方的搅动摆板213上开设有与衔接板214对应的通槽215，通槽215内滑动连接有销轴，同时销轴转动安装在L形的下推板216竖直段下端，下推板216水平段上下滑动安装在同个中空圆筒217上且贯穿至中空圆筒217内，中空圆筒217安装在釜体1上端内壁，中空圆筒217内上下对称设置有套装在中心轴23上的安装板218，安装板218相靠近的端面安装有导移块219，导移块219相靠近的端面由交错排布的上斜弧面和下斜弧面组成，且上下两个上斜弧面相对，下推板216水平段安装有上下两端均转动安装有滚轴221的内置块222，滚轴221滑动连接在导移块219之间，滚轴221用于减小内置块222在导移块219之间移动的移动阻力。
请参阅图2、图3，所述中心轴23的下端对称安装有与釜体1内底壁接触的下置条231，下置条231相远离的一端安装有与釜体1内侧壁接触的侧置条232；所述下置条231下端以及侧置条232与釜体1内侧壁接触的端部均为三角状。
进料的同时，通过电机带动中心轴23转动，中心轴23通过固定盘201带动搅动涡板202同步转动，转动中的搅动涡板202形成径向搅动流对原料实施混合搅拌，从上往下分布的若干搅动涡板202形成层层径向搅动，促进竖直方向下的原料之间充分混合。同时，转动的中心轴23带动安装板218和导移块219同步转动，带滚轴221的内置块222在上下相对的上斜弧面之间相对移动时，受上斜弧面作用，内置块222带动下推板216竖直向上移动，最上方的搅动摆板213在下推板216的拉动下绕着其铰接点向上转动，其他搅动摆板213在衔接板214的作用下随最上方的搅动摆板213同步向上转动，而当带滚轴221的内置块222在上下相对的下斜弧面之间相对移动时，受下斜弧面作用，搅动摆板213均同步向下转动，即在导移块219随中心轴23持续转动的过程中，搅动摆板213处于上下往复摆动的状态下，上下往复摆动的搅动摆板213形成轴向搅动流对原料实施混合搅拌，既形成了另一种搅拌形态，扩大了搅动范围，提高了原料的混合搅拌效果，还促进了竖直层面下的上下原料之间的混合以及水平层面下的内外原料之间的混合，在径向混合搅拌的基础上，进一步使原料之间更加充分的混合，进而利于聚合反应的高效进行。在促进水平层面下内外原料之间的混合同时，还使得下料点处的原料得到及时分散，进一步的提高了分散下料的效果。
在径向搅拌部20和轴向搅拌部21工作的同时，转动的中心轴23带动下置条231和侧置条232同步转动，下置条231和侧置条232分别对釜体1的内底壁和内侧壁实施同步刮动，以避免原料粘附在釜体1内壁上，使原料得到充分的利用，同时对径向搅拌部20和轴向搅拌部21的搅动区域进行补充，使釜体1内壁的原料也得到同步的搅拌混合，确保聚合反应的高效进行，以保证聚合反应所制备的产品质量。将下置条231和侧置条232与釜体1内壁接触的端部设置成三角状，是为了使二者更好的发挥刮动功能。
请参阅图4、图5，所述分散管32由安装在环形料道30下端的软管300和软管300下端连接的硬管301组成，且硬管301从回型框302内穿过并抵触回型框302内顶壁，回型框302内底壁通过弹簧连接有限位板303，限位板303与硬管301相抵触，回型框302远离中心轴23的一端安装有呈L形且竖直段带插孔的调节板304，环形料道30外侧壁开设有与调节板304竖直段对应的孔组，插孔与对应的孔组内的其中一个孔通过插杆305相连。在组装生产釜体1时，便对一批釜体1中的分散管32的倾斜角度进行调整，具体的，通过向下移动调节板304，调节板304通过回型框302向下拉动硬管301，使得软管300向下弯动，当调节板304上的插孔与相应位置的孔对齐后，插入插杆305以固定调节板304，在同个下料区域所对应的若干分散管32中选择相应数量的分散管32来对其倾斜角度进行调整，也可是所有分散管32的倾斜角度均同步改变，分散管32的倾斜角度改变，原料的下料点便改变，若干分散点可分布在同个圆线上，也可在水平面上交错分布，以此来改变原料的分散状态。在弹簧的作用下，限位板303在硬管301转动过程中始终抵触硬管301，使硬管301夹紧在其与回型框302内顶壁之间。
请参阅图3、图4、图5，所述环形料道30由环形固定板306、环形内侧挡板307以及环形固定板306和环形内侧挡板307之间连接的环形半管道308组成，环形固定板306安装在釜体1内壁上，环形半管道308内壁周向均匀开设有内陷槽309，内陷槽309数量多于隔板31数量，隔板31下端与内陷槽309嵌合，隔板31上端通过螺栓与环形固定板306上端固定连接。通过改变相邻隔板31之间弧线距离，可相应的增加或减少同个进料区域所对应的分散管32的数量，即调整分散下料点数，对于占比例大的原料可相应增加分散点数，以扩大其下料范围以及避免单点大量下料，进而提高原料的混合搅拌效果，确保聚合反应有效进行。具体的，将隔板31移动至相应位置的内陷槽309处，然后使其下端与内陷槽309抵紧嵌合，随后通过螺栓将隔板31固定在环形料道30上。
请参阅图8，所述搅动摆板213中部沿中心轴23径向开设有若干减阻槽，减阻槽内插接有封闭块233，同个搅动摆板213上的封闭块233上端与同一个共板234连接，共板234通过螺栓安装在搅动摆板213上端。对于粘度较大的原料或者聚合反应所制备的产品粘度较大，对应的釜体1内的减阻槽呈开放状态，以此减小搅动摆板213的搅动负荷，同时依然保持搅动摆板213所具备的搅动功能和效果。
在本发明实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接，或滑动连接；可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。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。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故：凡依据本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种化工聚合反应釜，包括带有搅拌系统(2)和进料系统(3)的釜体(1)，其特征在于：所述釜体(1)上周向均匀开设有若干进料口(11)，釜体(1)下端开设有出料口，进料口(11)与进料系统(3)连接用于实施多点进料；
所述进料系统(3)包括与进料口(11)一一对应的若干进料区域、进料区域上设置的若干分散管(32)，分散管(32)下端朝中心轴(23)倾斜；
所述搅拌系统(2)由径向搅拌部(20)、轴向搅拌部(21)和含有中心轴(23)的传动部(24)组成，在传动部(24)带动下，径向搅拌部(20)所形成的径向搅动流和轴向搅拌部(21)所形成的轴向搅动流同时存在；
所述径向搅拌部(20)包括从上往下套装在中心轴(23)上的若干固定盘(201)，固定盘(201)环面周向均匀安装有搅动涡板(202)；
所述轴向搅拌部(21)包括搅动摆板(213)、位于固定盘(201)上方且套装在中心轴(23)上的圆块(211)，圆块(211)环面周向均匀开设有与搅动涡板(202)错开的凹槽(212)，凹槽(212)与搅动摆板(213)一端转动连接，上下相对的搅动摆板(213)之间铰接有衔接板(214)，最上方的搅动摆板(213)上开设有与衔接板(214)对应的通槽(215)，通槽(215)内滑动连接有销轴，同时销轴转动安装在L形的下推板(216)竖直段下端，下推板(216)水平段上下滑动安装在同个中空圆筒(217)上且贯穿至中空圆筒(217)内，中空圆筒(217)安装在釜体(1)上端内壁，中空圆筒(217)内上下对称设置有套装在中心轴(23)上的安装板(218)，安装板(218)相靠近的端面安装有导移块(219)，导移块(219)相靠近的端面由若干交错排布的上斜弧面和下斜弧面组成，且上下位的上斜弧面相对设置，下推板(216)水平段安装有上下两端均转动安装有滚轴(221)的内置块(222)，滚轴(221)滑动连接在导移块(219)之间；
所述中心轴(23)的下端对称安装有与釜体(1)内底壁接触的下置条(231)，下置条(231)相远离的一端安装有与釜体(1)内侧壁接触的侧置条(232)；
所述搅动摆板(213)中部沿中心轴(23)径向开设有若干减阻槽，减阻槽内插接有封闭块(233)，同个搅动摆板(213)上的封闭块(233)上端与同一个共板(234)连接，共板(234)通过螺栓安装在搅动摆板(213)上端；
所述分散管(32)由安装在环形料道(30)下端的软管(300)和软管(300)下端连接的硬管(301)组成，且硬管(301)从回型框(302)内穿过并抵触回型框(302)内顶壁，回型框(302)内底壁通过弹簧连接有限位板(303)，限位板(303)与硬管(301)相抵触，回型框(302)远离中心轴(23)的一端安装有呈L形且竖直段带插孔的调节板(304)，若干进料区域组成环形料道(30)，相邻进料区域之间设置有隔板(31)，环形料道(30)外侧壁开设有与调节板(304)竖直段对应的孔组，插孔与对应的孔组内的其中一个孔通过插杆(305)相连；
所述环形料道(30)由环形固定板(306)、环形内侧挡板(307)以及环形固定板(306)和环形内侧挡板(307)之间连接的环形半管道(308)组成，环形固定板(306)安装在釜体(1)内壁上，环形半管道(308)内壁周向均匀开设有内陷槽(309)，内陷槽(309)数量多于隔板(31)数量，隔板(31)下端与内陷槽(309)嵌合，隔板(31)上端通过螺栓与环形固定板(306)上端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种化工聚合反应釜，其特征在于：所述下置条(231)下端以及侧置条(232)与釜体(1)内侧壁接触的端部均为三角状。
3.根据权利要求1所述的一种化工聚合反应釜，其特征在于：所述传动部(24)包括安装在釜体(1)上端外侧的电机，电机输出轴通过安装在釜体(1)上的轴承与中心轴(23)相连接。
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