CN201713462U - 一种用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，属于化学反应及混合设备领域。本实用新型的混合反应器包括反应器釜体、釜腔、搅拌轴，釜体固定于工作台上，工作台上还设置有至少一个液压升降装置，在液压升降装置的动力端设置有固定架，固定架上还固设有电机，搅拌轴的一端连接于电机的动力端，另一端穿入釜腔，搅拌轴在釜腔内部固设有搅拌器。釜体还设置有滑动轴承支撑架，滑动轴承支撑架的中心设置有滑动轴承，搅拌轴安装于该轴承上。本实用新型的搅拌器可以升降，径向混合效率高、轴向混合效果好、无死角，能源消耗低、操作维护简便，特别适合于生产粘度高、在反应过程中有相变的物质以及混合比重相差大的混合物。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种混合反应器，特别涉及一种用于芳纶聚合的混合反应器，属于化学反应及混合设备领域。
背景技术
聚芳酰胺纤维，简称芳纶，是以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的一类耐高温、高强度、高模量的有机纤维，其典型品种有芳纶1313、芳纶1414和杂环芳纶等。因它们的性能优异，在国防、尖端技术和民生领域获得了广泛应用。在合成树脂过程中，由于聚合反应放热大、树脂粘度高，并且在反应过程中会发生液-固相变（即树脂从液态很快变成凝胶态，再反应一段时间后变成固态），给传热、传质带来很大困难。如在制备芳纶1414过程中，反应速度极快，在几分钟之内粘度可由几厘泊到几千泊，为了能使树脂聚合反应顺利进行，要求反应物在较短的时间内混合均匀，而一般的搅拌釜混合器，无论在搅拌强度、传热面积、还是混合的均匀性方面都不能满足聚芳酰胺树脂合成的要求。
日本专利特开昭53-50296公开了一种变径式搅拌器，在反应器的搅拌轴上装有一组折叠式可自由改变有效半径的搅拌叶片，在反应过程中搅拌半径不断变动，起到搅拌和粉碎的双重作用。但这种变径式搅拌器在收缩时，在搅拌轴周围形成没有相对运动的死区，反应物与搅拌叶以相同的速度旋转，降低了混合效果。此外，这种搅拌器的刚性差，搅拌翼容易折断。
中国专利CN85205311在上述专利用一组变径搅拌器的基础上，另加一组2叶-4叶式搅拌或螺旋式搅拌器。所有搅拌边缘加工成锯齿形，并通过变频器改变搅拌速度以增加混合效果。这种搅拌器虽然通过增设搅拌叶以增加搅拌效果，但是该装置在工作过程中，叶轮只能在同一个位置上旋转，不能升降，轴向混合仍然存在死角，使得反应釜内不同层面的聚合物不能得以充分混合，最终得到的聚合物分子量分布宽，质量不稳定；并且随着搅拌叶片组数的增加，搅拌功率急剧增加，而且该装置同样存在搅拌刚性差，搅拌翼容易折断的问题。这种搅拌器很难放大到工业规模生产。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有聚芳酰胺树脂聚合混合反应器所存在的混合反应器轴向混合存在死角、混合效果较差的不足，提供一种搅拌轴或反应釜体可以升降的聚芳酰胺树脂聚合反应装置。
本实用新型实现上述目的的技术方案如下：
一种用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，包括反应器釜体、釜腔、搅拌轴，所述釜体固定于工作台上，工作台上还设置有至少一个液压升降装置，在液压升降装置的动力端设置有固定架，所述固定架上还固设有电机，搅拌轴的一端连接于电机的动力端，另一端穿入釜腔，所述搅拌轴在釜腔内部固设有搅拌器。
所述搅拌器为十字形搅拌器。
为了进一步减少搅拌死区，增加混合搅拌效果，所述搅拌器的端部还设置有浆叶，所述浆叶可以垂直焊接于搅拌器的端部。所述浆叶用硬度比釜壁低的材料制成，一般采用聚四氟乙烯板、聚苯酯、碳纤维增强板制成。该桨叶除起搅拌作用外，还有刮拭釜壁，起到自清里的作用。
为了进一步增加搅拌混合效果，本实用新型的搅拌轴在釜腔内还设置一锚式搅拌器，所述锚式搅拌器的外形曲线可以设置成与釜腔底部的曲线一致，以便能更好地起到刮拭釜底的作用。
为了更好地起到刮试釜底的作用，可以在锚式搅拌器的外缘固设一刮片。
所述搅拌轴在釜体外还设置有密封装置。
所述密封装置为弹性波纹管。
为了防止搅拌轴在釜腔内摆动，在釜腔内壁还设置有滑动轴承支撑架，滑动轴承支撑架的中心设置有滑动轴承，搅拌轴安装于该轴承上。所述滑动轴承用耐腐蚀、耐磨材料做成，如碳纤维增强石墨、碳纤维增强聚苯硫醚、聚苯酯、碳纤维增强聚醚醚酮等。
为了增加传热效果，所述反应器釜腔的长径比L/D设置为大于3。
本实用新型的混合反应的釜体为夹套式结构，夹套中可通冷/热介质，以满足工艺要求的需要。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：本实用新型的釜腔长径比比一般搅拌釜的长径比大一倍以上，热量能得到及时传递，具有传热效果好的优点，尤其适合超高粘度物料的混合与传热。强化传热、传质的结果使得反应更加平稳，聚合物的分子量分布更窄，不产生由于分散混合不匀引起的凝胶和有害胶团。并且本实用新型还设置了液压升降装置，可以带动搅拌轴上下移动，是一种搅拌器可以升降的聚合反应装置，搅拌轴上的搅拌器可以在液压升降装置的作用下，带动反应釜内的物料上下翻动，本实用新型改变了旋转搅拌桨仅能在平面内切割离心物料的运动方式，克服了搅拌折叶桨难以上下翻动粘稠物料的严重缺陷，因此径向混合效率高、轴向混合效果好、无死角，并且在搅拌叶片的边缘上镶嵌有浆叶，可对釜壁不断地进行刮拭，有良好的清理作用，使反应釜内物料在每个部位都能得到充分混合，分散成为均一的体系。
由于搅拌器可以升降，本实用新型只需要少量的搅拌叶片便能达到良好的混合效果，因此能源消耗低、操作维护简便，特别适合于生产粘度高、在反应过程中有相变的物质以及混合比重相差大的混合物。本实用新型还可用于其它高粘度的化学反应装置或用于两种比重相差很大的物料的混合。
附图说明：
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型实施例2的结构示意图。
图中表记：1-电机，2-弹性波纹管，3-液压升降装置，4-釜体，5-搅拌器，6-浆叶，7-滑动轴承支架，8-滑动轴承，9-锚式搅拌器，10-刮片，11-釜腔，12-搅拌轴，13-出口阀门，14-工作台，15-液压装置的固定架，16-冷/热介质出口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，包括反应器釜体4、釜腔11、搅拌轴12，所述釜体4固定于工作台14上，工作台14上还设置有两个液压升降装置3，液压升降装置3的动力端设置有固定架15，固定架15上还固设有电机1，搅拌轴12的一端连接于电机1的动力端，另一端穿入釜腔，搅拌轴12在釜腔内部固设有十字形搅拌器5和锚式搅拌器9，十字形搅拌器5的端部还垂直焊接有浆叶6，锚式搅拌器9的外形曲线与釜腔底部的曲线一致，锚式搅拌器9的外缘还固设一刮片10。釜腔内壁还设置有滑动轴承支撑架7，滑动轴承支撑架7的中心设置有滑动轴承8，搅拌轴12安装于该轴承上。搅拌轴12在釜体外还设置有密封装置2，所述密封装置2为弹性波纹管。
本实施例的釜体为夹套式结构，釜体底部的物料出口连有出口阀门13，釜体夹套底部设置有冷/热介质出口16，釜腔的容积为300升，长径比L/D为3。
在300升反应器中，在干燥氮气保护下加入114升N-甲基吡咯烷酮（水分含量小于200ppm）后再加入无水氯化钙4.8kg，于40～60℃下加热溶解。然后再用冰盐水冷却到15～25℃，加入粉状对苯二胺4.926kg，待其溶解后再冷却到0～2℃，再加入粉状对苯二甲酰氯9.324kg，开动电机进行搅拌混合，搅拌轴在液压升降装置的带动下上下升降，搅拌器带动反应釜内的物料上下翻动。由于反应快速，几分钟后物料变成凝胶状，反应物因放热反应升温到40～60℃。强烈搅拌15～30分钟后，凝胶逐步变成粉状物，成粉后继续搅拌10分钟结束缩聚反应。粉状产物经中和、水洗、过滤、干燥后得鹅黄色的粉状物。所得树脂的对数比浓粘度大于6.0以上。
在上述同样的工艺条件下，用不带升降式搅拌的普通锚桨式反应釜进行缩聚反应时，物料变成凝胶后，因阻力太大而无法搅动，如增加搅拌叶片的组数，增大搅拌功率，虽然可以完成缩聚反应，但所得树脂的对数比浓粘度小于4.0，而且从反应釜的上、中、下部取样，所得对数比浓粘度相差1.0以上。搅拌功率也比升降式反应装置大60%以上。
实施例2
本实施例用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，包括反应器釜体4、釜腔11、搅拌轴12，釜体4固定于工作台14上，工作台14上还设置有两个液压升降装置3，液压升降装置3的动力端设置有固定架15，固定架15上还固设有电机1，搅拌轴12的一端连接于电机1的动力端，另一端穿入釜腔。搅拌轴12在釜腔内部固设有搅拌器5，搅拌器5为十字形搅拌器，搅拌器5的端部还设置有浆叶6，所述浆叶6垂直焊接于搅拌器5的端部。釜腔内壁还设置有滑动轴承支撑架7，滑动轴承支撑架7的中心设置有滑动轴承8，搅拌轴12安装于该轴承上。搅拌轴12在釜体外还设置有密封装置2，所述密封装置2为弹性波纹管。
本实施例的釜体为夹套式结构，釜体底部的物料出口连有出口阀门13，釜体夹套底部设置有冷/热介质出口16，釜腔的容积为300升，长径比L/D为3。所述反应器釜腔的长径比L/D设置为3。
在300升反应器中，在干燥氮气保护下加入194.2升二甲基乙酰胺（水分含量小于150ppm），再加入粉状间苯二胺20.0kg，在20～30℃溶解。待其溶解后冷却到-12～-15℃，再分批加入粉状间苯二甲酰氯37.6kg并迅速搅拌混合。随着反应进行，物料逐步变稠，直至粘度达到20万厘泊以上。所得树脂的对数比浓粘度大于1.8以上。
在上述同样的工艺条件下，用不带升降式搅拌的普通锚桨式反应釜进行缩聚反应时，所得树脂的对数比浓粘度小于1.2。
Claims (10)
1.一种用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，包括反应器釜体、釜腔、搅拌轴，所述釜体固定于工作台上，其特征在于：所述工作台上还设置有至少一个液压升降装置，在液压升降装置的动力端设置有固定架，所述固定架上还固设有电机，搅拌轴的一端连接于电机的动力端，另一端穿入釜腔，所述搅拌轴在釜腔内部固设有搅拌器。
2.根据权利要求1所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述搅拌器为十字形搅拌器。
3.根据权利要求2所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述搅拌器的端部还垂直焊接有浆叶。
4.根据权利要求1所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述搅拌轴在釜腔内还设置一锚式搅拌器，所述锚式搅拌器的外形曲线与釜腔底部的曲线一致。
5.根据权利要求4所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述锚式搅拌器的外缘还固设一刮片。
6.根据权利要求1所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述搅拌轴在釜体外还设置有密封装置。
7.根据权利要求6所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述密封装置为弹性波纹管。
8.根据权利要求1所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述釜腔的长径比L/D大于3。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述釜体还设置有滑动轴承支撑架，滑动轴承支撑架的中心设置有滑动轴承，所述搅拌轴安装于该轴承上。
10.根据权利要求9所述的用于聚芳酰胺树脂聚合的混合反应器，其特征在于：所述釜体为夹套式结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of utility model: Mix reactor for polyaramide resin polymerization Effective date of registration: 20130415 Granted publication date: 20110119 Pledgee: Zigong commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Sichuan Phaeton Technology Co., Ltd. Registration number: 2013990000208 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20140424 Granted publication date: 20110119 Pledgee: Zigong commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Sichuan Phaeton Technology Co., Ltd. Registration number: 2013990000208 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Mix reactor for polyaramide resin polymerization Effective date of registration: 20140425 Granted publication date: 20110119 Pledgee: Zigong commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Sichuan Phaeton Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000293 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20150427 Granted publication date: 20110119 Pledgee: Zigong commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Sichuan Phaeton Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000293 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
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Denomination of utility model: Mix reactor for polyaramide resin polymerization Effective date of registration: 20150514 Granted publication date: 20110119 Pledgee: Zigong commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Sichuan Phaeton Technology Co., Ltd. Registration number: 2015990000370 |
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Date of cancellation: 20160107 Granted publication date: 20110119 Pledgee: Zigong commercial bank Limited by Share Ltd Pledgor: Sichuan Phaeton Technology Co., Ltd. Registration number: 2015990000370 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 643200 Fu County town, Fushun County, Sichuan, Zigong province (Chenguang Science Park) Patentee after: SICHUAN HUITENG TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 643200 Zigong City, Sichuan province Chenguang Science Park Road West, No. 411 Fu Jiang Patentee before: Sichuan Phaeton Technology Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110119 Termination date: 20170407 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |