CN203653474U - 烯丙基聚乙二醇的生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了烯丙基聚乙二醇的生产系统，特点包括次级反应器、卧式气液接触反应器、中和反应釜、储存罐、小循环回路和大循环回路，次级反应器的上端设置有链起始剂和催化剂入口，次级反应器的下端物料出口通过小循环回路与次级反应器的上端物料回流口相连通，次级反应器的下端物料出口通过大循环回路与卧式气液接触反应器的中心轴相连通，中心轴上设置有若干个喷嘴，卧式气液接触反应器的周壁均布有多个环氧化合物入口，卧式气液接触反应器的下端物料出口与次级反应器的上端反应产物进口相连通，次级反应器与中和反应釜相连通，中和反应釜的下端物料出口与储存罐相连通，优点是反应效率高，产品质量好，安全性高。

Description

烯丙基聚乙二醇的生产系统

技术领域

本实用新型涉及一种烯丙基聚乙二醇的生产系统。 

背景技术

烯丙基聚乙二醇是新一代聚羧酸系高效减水剂的重要原料。使用烯丙基聚乙二醇合成的聚羧酸高效系减水剂具有高效的颗粒分散性和保持能力，具有减水率高、水泥使用量低、增强效果好、耐久性好、不锈蚀钢筋及对环境友好等优点，可应用在现场搅拌及远距离输送的高性能、高强度（C60以上）的商品混凝土中。 

目前，烯丙基聚乙二醇的制备一般采用含有活泼氢的链起始剂，如脂肪醇、烯醇、脂肪酸、壬基酚等与环氧化合物在高温、高压及催化剂（氢氧化钠、氢化钠、氢氧化钾、醇钠（钾）盐等或者他们的混合物）的作用下加热聚合反应制得，此生产方法采用釜式搅拌反应器进行反应。在不锈钢或搪玻璃反应釜中加入原料链起始剂，搅拌下加催化剂，反应釜夹套加热，抽空脱水，充N₂再抽真空，然后通入环氧化合物，并控制滴加速度、反应压力和温度，通完环氧化合物后继续搅拌至釜内压力不下降为止，结构简单，使用方便，但存在以下缺点： 

（1）在液相中溶解有未反应的环氧化合物，一旦大量积聚，便有发生爆炸危险； 

（2）反应器顶部含大量未反应环氧化合物的气相与搅拌器的机械转动相接触而产生静电，导致火灾，甚至爆炸； 

（3）易产生副反应，产品中游离聚乙二醇含量增高，不仅在反应器顶部且在液相中均会产生； 

（4）反应速度低，高温反应时间长，所得产物氧乙烯链分布较宽，产品色泽较深； 

（5）反应产物增长较小，要制得高分子量产品，须进行多次加成反应。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种反应效率高，产品质量好，安全性高的烯丙基聚乙二醇的生产系统。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种烯丙基聚乙二醇的生产系统，包括次级反应器、卧式气液接触反应器、中和反应釜、储存罐、小循环回路和大循环回路，所述的次级反应器的上端设置有链起始剂和催化剂入口，所述的次级反应器的下端物料出口通过所述的小循环回路与所述的次级反应器的上端物料回流口相连通，所述的次级反应器的下端物料出口通过所述的大循环回路与所述的卧式气液接触反应器的中心轴相连通，所述的中心轴上设置有若干个喷嘴，所述的卧式气液接触反应器的周壁均布有多个环氧化合物入口，所述的卧式气液接触反应器的下端物料出口与所述的次级反应器的上端反应产物进口相连通，所述的次级反应器的下端物料出口与所述的中和反应釜的上端物料进口相连通，所述的中和反应釜的下端物料出口与所述的储存罐相连通。 

所述的卧式气液接触反应器与水平面之间的夹角为5-20°。使卧式气液接触反应器内的反应产物能顺畅及时送入次级反应器。 

所述的中心轴上均匀排布有50-200个喷嘴，所述的环氧化合物入口设置有文丘里气液混合器，所述的卧式气液接触反应器的一侧设置有惰性气体入口。使气液充分接触反应，增强契合混合效果。 

所述的次级反应器的下端设置有1段或多段所述的次级反应器的缩小段，所述的缩小段的体积由上到下依次缩小20-40倍，最上端的所述的缩小段的体积为所述的次级反应器体积的1/20-1/40。可根据起始剂用量的多少，确定缩小段的段数和大小。使反应产物能顺利输送到下一步反应中，从而可实现产物分子量在1200-4000之内调整。 

所述的次级反应器的外壁设置有用于加热的盘管或夹套。通过盘管或夹套加热以维持次级反应器内的反应温度。 

所述的中和反应釜包括上部加热段和下部冷却段，所述的加热段内设置有搅拌器。中和反应釜耦合加热与冷却，加热保证中和反应快速进行，快速熟化，节省反应时间，冷却可以保证生产不同品种的产品时，根据需要的产品温度随机调整，产品品种调整灵 活。 

所述的加热段上端的环氧化合物回流口通过循环冷却器与所述的环氧化合物入口相连通。 

所述的小循环回路上设置真空脱水泵和用于加热的第一换热器，所述的大循环回路上设置有输送泵和用于加热的第二换热器。 

所述的小循环回路上、所述的大循环回路上以及用于连通所述的次级反应器与所述的中和反应釜的管道上分别设置有用于控制管路启闭的控制阀门。通过控制阀门控制各管路的开启与闭合。 

所述的链起始剂为脂肪醇、烯醇、脂肪酸和壬基酚中的任一种，所述的催化剂为氢氧化钠、氢化钠、氢氧化钾、醇钠盐和醇钾盐中的至少一种。 

与现有技术相比，本实用新型的优点在于： 

（1）装置可生产多个产品，实用性强，既能生产加成醇醚类分子量低的产品，也能生产加成醇醚类分子量高的产品，可生产200余种产品。 

（2）反应物料形成雾状与多个环氧化合物气相接触，使气液接触充分，反应速度快，副反应少，产品质量好、收率高，避免了自聚的发生；产品色泽浅，无需脱色，主反应物产量高，产品的分子量分布窄，产品质量稳定，均一性好，生产效率大大提高。 

（3）在气液接触反应器内设有多个环氧乙烷入口，气液接触反应器内接触环氧化合物气相没有旋转部件，防止静电产生，且循环物料中环氧化合物含量低，操作安全性高。 

（4）气液接触反应器内通入适量的惰性气体，操作处于爆炸极限之外。 

（5）具有大、小两个循环回路，保证物料混合更充分，反应更完全，反应初期用小循环回路，节省能量，反应后期，反应热量大时，大小循环回路同时运行，有效移除反应热。 

（6）中和反应釜中少量未反应的环氧混合物经循环冷却器冷却回收送回气液接触反应器，实现环氧化合物零排放，节能环保。 

附图说明

图1为本实用新型烯丙基聚乙二醇的生产系统的结构示意图； 

图2为本实用新型文丘里气液混合器的结构示意图。 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。 

具体实施例 

本实用新型一种烯丙基聚乙二醇的生产系统，如图1所示，包括次级反应器1、卧式气液接触反应器2、中和反应釜3、储存罐4、小循环回路5和大循环回路6，次级反应器1的上端设置有链起始剂和催化剂入口7，次级反应器1的下端物料出口通过小循环回路5与次级反应器1的上端物料回流口相连通，次级反应器1的下端物料出口通过大循环回路6与卧式气液接触反应器2的中心轴8相连通，中心轴8上设置有若干个喷嘴9，卧式气液接触反应器2的周壁均布有多个环氧化合物入口10，卧式气液接触反应器2的下端物料出口11与次级反应器的1上端反应产物进口12相连通，次级反应器1的下端物料出口与中和反应釜3的上端物料进口相连通，中和反应釜3的下端物料出口与储存罐4相连通。 

在此具体实施例中，卧式气液接触反应器2与水平面之间的夹角为5-20°。中心轴8上均匀排布有50-200个喷嘴9，环氧化合物入口10设置有文丘里气液混合器13（如图2所示），卧式气液接触反应器2的一侧设置有惰性气体入口14。次级反应器1的下端设置有1段或多段次级反应器1的缩小段15，缩小段15的体积由上到下依次缩小20-40倍，最上端的缩小段15的体积为次级反应器1体积的1/20-1/40；次级反应器1的外壁设置有用于加热的盘管16（或夹套）。 

在此具体实施例中，中和反应釜3包括上部加热段17和下部冷却段18，加热段17内设置有搅拌器19。加热段17上端的环氧化合物回流口通过循环冷却器20与环氧化合物入口10相连通。小循环回路5上设置真空脱水泵21和用于加热的第一换热器22，大循环回路6上设置有输送泵23和用于加热的第二换热器24。小循环回路5上、大循环回路6上以及用于连通次级反应器1与中和反应釜3的管道上分别设置有用于控制管路启闭的控制阀门（图中未显示）。通过控制阀门控制各管路的开启与闭合。 

在此具体实施例中，链起始剂为脂肪醇、烯醇、脂肪酸和壬基酚中的任一种，催化剂为氢氧化钠、氢化钠、氢氧化钾、醇钠盐和醇钾盐中的至少一种。 

工作过程： 

将定量的链起始剂和催化剂加入次级反应器1，开启小循环回路5上的控制阀门， 链起始剂和催化剂中有水分，它们之间反应也产生一些水分，这些水分在次级反应器1及小循环回路5中通过真空脱除和加热过程中除去。 

在链起始剂与环氧化合物反应之前，卧式气液接触反应器2用氮气置换，同时开启大循环回路6上的控制阀门，将被催化了的链起始剂送入大循环回路6中加热到反应起始温度100-200℃，再送入卧式气液接触反应器2的中心轴8，通过中心轴8上的喷嘴9以雾状喷射到卧式气液接触反应器2内部，环氧化合物经环氧化合物入口10的文丘里气液混合器14以气态喷射到卧式气液接触反应器2内部，两者充分接触反应，控制卧式气液接触反应器2内压力为200-500kPag，操作温度为100-200℃，气液接触反应器2内的残余压力不变时，反应结束。 

反应结束后，卧式气液接触反应器2内产物利用重力作用送入次级反应器1反应一一段时间后，关闭大循环回路6上的控制阀门，开启次级反应器1与中和反应釜3之间管道上的控制阀门，将反应物料通过输送泵23送入中和反应釜3，中和剂加入中和反应釜3内，在搅拌条件下，控制上段加热段17温度为90-120℃，中和反应完成后，控制下段冷却段18温度，使产品冷却到包装温度60-90℃，中和好的产品送入储存罐4直接包装。一般催化剂用量以总物料量的0.3-0.5为宜。 

上述实施例是对本实用新型的进一步说明，但本实用新型的保护范围以权利要求书为准。 

Claims (9)

1.一种烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于包括次级反应器、卧式气液接触反应器、中和反应釜、储存罐、小循环回路和大循环回路，所述的次级反应器的上端设置有链起始剂和催化剂入口，所述的次级反应器的下端物料出口通过所述的小循环回路与所述的次级反应器的上端物料回流口相连通，所述的次级反应器的下端物料出口通过所述的大循环回路与所述的卧式气液接触反应器的中心轴相连通，所述的中心轴上设置有若干个喷嘴，所述的卧式气液接触反应器的周壁均布有多个环氧化合物入口，所述的卧式气液接触反应器的下端物料出口与所述的次级反应器的上端反应产物进口相连通，所述的次级反应器的下端物料出口与所述的中和反应釜的上端物料进口相连通，所述的中和反应釜的下端物料出口与所述的储存罐相连通。 

2.根据权利要求1所述的烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的卧式气液接触反应器与水平面之间的夹角为5-20°。 

3.根据权利要求2所述的烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的中心轴上均匀排布有50-200个喷嘴，所述的环氧化合物入口设置有文丘里气液混合器，所述的卧式气液接触反应器的一侧设置有惰性气体入口。 

4.根据权利要求1所述的烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的次级反应器的下端设置有1段或多段所述的次级反应器的缩小段，所述的缩小段的体积由上到下依次缩小20-40倍，最上端的所述的缩小段的体积为所述的次级反应器体积的1/20-1/40。 

5.根据权利要求4所述的烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的次级反应器的外壁设置有用于加热的盘管或夹套。 

6.根据权利要求1所述的烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的中和反应釜包括上部加热段和下部冷却段，所述的加热段内设置有搅拌器。 

7.根据权利要求6所述的烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的加热段上端的环氧化合物回流口通过循环冷却器与所述的环氧化合物入口相连通。 

8.根据权利要求1所述的一种烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的小循环回路上设置真空脱水泵和用于加热的第一换热器，所述的大循环回路上设置有输送泵和用于加热的第二换热器。 

9.根据权利要求1-8中任一项所述的烯丙基聚乙二醇的生产系统，其特征在于：所述的小循环回路上、所述的大循环回路上以及用于连通所述的次级反应器与所述的中和反应釜的管道上分别设置有用于控制管路启闭的控制阀门。 

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