CN203711011U - 相变储能微胶囊制备装置 - Google Patents

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唐国翌
杨艳阳
罗杰
宋国林
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Abstract

一种相变储能微胶囊制备装置，其由乳化釜、聚合釜和分离釜顺次串联构成，所述乳化釜和聚合釜内分别设置搅拌器，所述分离釜顶部设置清洗液注入口，底部设置排液口，所述乳化釜和聚合釜的釜壁均为中空结构，乳化釜的釜壁与恒温水浴锅连接成水循环回路构成乳化釜的恒温装置，聚合釜的釜壁与恒温水浴锅连接成水循环回路构成聚合釜的恒温装置。本微胶囊制备装置不但能够缩短制备时间，提高微胶囊的包覆率和产率，而且能精确调控反应温度。

Description

相变储能微胶囊制备装置
技术领域
本实用新型涉及化工反应设备，属于微胶囊制备装置，更具体地说，涉及一种相变储能微胶囊制备装置。
背景技术
自20世纪70年代石油危机后，热能储存技术在工业节能和新能源领域的应用日益受到重视。近年来，对相变储能材料的研究，存在从无机到有机、从单一成分到复合材料、从宏观到纳米/微胶囊化的趋势。相变材料的微胶囊化在建筑、太阳能、纺织等领域均有广泛应用。目前用于制造相变储能微胶囊的技术主要有乳液聚合法、原位聚合法、界面聚合法、凝聚法和喷雾干燥法等。其中，乳液聚合由于具有聚合反应速度快，分子量高；聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；用水作介质，生产安全及减少环境污染等优点，更加适用于工业化生产。
如何在反应过程中做好恒温控制，保证反应单体受热均匀，是微胶囊能否包覆成功的关键。目前的生产设备大多在反应釜中加盘冷凝管和加热管，无法精确调控反应温度。此外，采用现有制备设备制备相变储能微胶囊还存在制备时间长，包覆率和产率低的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述无法精确调控反应温度，以及制备时间长、包覆率和产率低的技术问题，提供一种相变储能微胶囊制备装置。
本实用新型提供的一种相变储能微胶囊制备装置由乳化釜、聚合釜和分离釜顺次串联构成，所述乳化釜和聚合釜内分别设置搅拌器，所述分离釜顶部设置清洗液注入口，底部设置排液口，所述乳化釜和聚合釜的釜壁均为中空结构，乳化釜的釜壁与恒温水浴锅连接成水循环回路构成乳化釜的恒温装置，聚合釜的釜壁与恒温水浴锅连接成水循环回路构成聚合釜的恒温装置。
在上述的相变储能微胶囊制备装置中，为了减少后序处理工序，优选在所述分离釜内部设置复数层过滤装置，且从上层到下层，过滤装置的滤孔孔径由上向下逐渐减小，以在过滤的同时分选出不同粒径的微胶囊。
在上述的相变储能微胶囊制备装置中，为了使反应物更加均匀乳化，以及能够调整乳胶束的粒径，所述乳化釜内部的搅拌器采用高速乳化剪切机，该高速乳化剪切机通过第一变频电机驱动转速在0-15000转/分钟范围内连续可调。
在上述的相变储能微胶囊制备装置中，为了使乳液受热更均匀，聚合反应更稳定，所述聚合釜内部的搅拌器为田字形搅拌桨，该田字形搅拌桨的宽度为聚合釜内径的四分之三至六分之五，高度大于聚合釜内腔高度的四分之一，该田字形搅拌桨通过第二变频电机驱动转速在0-3000转/分钟范围内连续可调。
在上述的相变储能微胶囊制备装置中，优选地，从所述乳化釜至所述聚合釜的管道上设置第一传送泵，从所述聚合釜至所述分离釜的管道上设置第二传送泵，所述水循环回路设置循环泵。
由于本微胶囊制备装置由乳化釜、聚合釜和分离釜顺次串联构成，实现了乳化、聚合和分离的连续化，因此能够缩短制备时间，提高微胶囊的包覆率和产率。
由于乳化釜和聚合釜采用两个独立的釜，且其釜壁均为中空结构，并分别与恒温水浴锅连接成水循环回路，既能精确调控反应温度，满足反应需求，又能节约能源和降低成本。
附图说明
图1为一些实施例相变储能微胶囊制备装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1示出了一些实施例相变储能微胶囊制备装置的结构。如图1所示，本相变储能微胶囊制备装置由乳化釜（即乳化反应釜）1、聚合釜（即聚合反应釜）2和分离釜3顺次串联构成。乳化釜1内设置搅拌器1b。聚合釜2内设置搅拌器2b。分离釜3顶部设置清洗液注入口3b，可注入温水或乙醇等清洗微胶囊表面，分离釜3底部设置排液口3c。乳化釜1的釜壁1a为中空结构，釜壁1a通过管道与恒温水浴锅4连接成水循环回路从而构成乳化釜1的恒温装置。聚合釜2的釜壁2a也为中空结构，该釜壁2a通过管道与恒温水浴锅4连接成水循环回路从而构成聚合釜2的恒温装置。
图1中乳化釜1的恒温装置和聚合釜2的恒温装置共用同一个恒温水浴锅4，可以通过阀门控制不同水循环回路进行水循环。但本实用新型不限于此，乳化釜1的恒温装置和聚合釜2的恒温装置可以采用不同的恒温水浴锅。
制备过程如下：在乳化釜1釜壁1a恒温水浴的环境下，搅拌器1b将加入的反应物均匀乳化，然后送到聚合釜2内，在聚合釜2釜壁2a恒温水浴环境及搅拌器2b的搅拌下完成聚合反应，聚合反应后的物料被输送到分离釜3，经过过滤分离，并用水或乙醇冲洗，最终得到微胶囊。
由于采用中空结构的釜壁与恒温水浴锅结合，通过釜壁内的循环水加热实现对釜内温度的控制，既能精确控制釜内温度，满足反应需求，又能节约能源，降低生产成本。而采用三级串联结构，实现了乳化、聚合和分离的连续化，能够缩短制备时间，提高微胶囊的包覆率和产率。
在相变储能微胶囊制备中，反应结束后微胶囊的过滤分离必不可少，而且还要分选出不同粒径的微胶囊。在较佳实施例中，在分离釜3内部设置复数层过滤装置（如滤布等）3a，从上层到下层，过滤装置3a的滤孔孔径逐渐减小，即最上层过滤装置的滤孔孔径最大，最下层过滤装置的滤孔孔径最小。这样，在过滤的同时能够分选出不同粒径的微胶囊，从而减少后序处理工序。
在工业化生产中，生产设备对乳液聚合的稳定性有着重要的影响。乳化过程中的搅拌速度直接影响到乳胶束的大小和尺寸分布，最终影响到微胶囊的粒径大小和粒径分布；而搅拌方式则会影响乳液受热的均匀性以及反应过程中热量的释放。为了使反应物更加均匀乳化，以及能够调整乳胶束的粒径，进一步地，乳化釜1内部的搅拌器1b采用高速乳化剪切机，该高速乳化剪切机通过第一变频电机1c驱动，转速在0-15000转/分钟连续可调。另一方面，为了使乳液受热更均匀，聚合反应更稳定，聚合釜2内部的搅拌器2b采用田字形搅拌桨，该田字形搅拌桨的宽度为聚合釜2内径的四分之三至六分之五，高度约为聚合釜2内腔高度的三分之一，该田字形搅拌桨通过第二变频电机2c驱动，搅拌速度在0-3000连续转/分钟可调。
为了进一步保障釜间物料流通，从乳化釜1至聚合釜2的管道上设置第一传送泵5，从聚合釜2至分离釜3的管道上设置第二传送泵6。此外，水循环回路上设置循环泵7。
可以看出，在一些实施例中分离釜3同时实现了分离、清洗和分选。

Claims (5)

1.相变储能微胶囊制备装置，其特征在于：该制备装置由乳化釜(1)、聚合釜(2)和分离釜(3)顺次串联构成，所述乳化釜和聚合釜内分别设置搅拌器(1b、2b)，所述分离釜顶部设置清洗液注入口(3b)，底部设置排液口(3c)，所述乳化釜和聚合釜的釜壁(1a、2a)均为中空结构，乳化釜的釜壁(1a)与恒温水浴锅(4)连接成水循环回路构成乳化釜的恒温装置，聚合釜的釜壁(2a)与恒温水浴锅(4)连接成水循环回路构成聚合釜的恒温装置。
2.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊制备装置，其特征在于：所述分离釜内部设置复数层过滤装置(3a)，且从上层到下层，过滤装置的滤孔孔径由上向下逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊制备装置，其特征在于：所述乳化釜内部的搅拌器(1b)为高速乳化剪切机，该高速乳化剪切机通过第一变频电机(1c)驱动转速在0-15000转/分钟范围内连续可调。
4.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊制备装置，其特征在于：所述聚合釜内部的搅拌器(2b)为田字形搅拌桨，该田字形搅拌桨的宽度为聚合釜内径的四分之三至六分之五，高度大于聚合釜内腔高度的四分之一，该田字形搅拌桨通过第二变频电机(2c)驱动转速在0-3000转/分钟范围内连续可调。
5.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊制备装置，其特征在于：从所述乳化釜至所述聚合釜的管道上设置第一传送泵(5)，从所述聚合釜至所述分离釜的管道上设置第二传送泵(6)，所述水循环回路设置循环泵(7)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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