CN203816628U - 高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置 - Google Patents

高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置 Download PDF

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CN203816628U CN201420228475.1U CN201420228475U CN203816628U CN 203816628 U CN203816628 U CN 203816628U CN 201420228475 U CN201420228475 U CN 201420228475U CN 203816628 U CN203816628 U CN 203816628U
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施明
李雪莲
陈叶苹
张兵
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Abstract

.一种高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,包含聚合反应釜和高位滴加槽,所述高位滴加槽的位置高于所述聚合反应釜;所述高位滴加槽包含槽体,所述槽体的外缘设有催化剂入口和液体入口,底端设有出口,顶端设有排气口;所述聚合反应釜包含罐体、底座、驱动组件、搅拌器、加热组件和冷却组件,所述罐体为两端封闭的中空筒形,其上端设有连接至所述高位滴加槽出口的催化剂入口和连接至原料罐的原料入口,所述罐体的下端至少设有两个出料口;由此,本实用新型结构简单,操作方便,产品的优良率得到有效提高,达到国外先进水平,搅拌器的设计进行了改变,使之更适合反应地进行,实用性更强。

Description

高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置
技术领域
本实用新型涉及高分子量聚乙烯亚胺的制造技术领域,尤其涉及一种实用性好、用途广泛的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置。
背景技术
高分子量聚乙烯亚胺是一种用途广泛的高分子聚合物,按系统命名法叫做“聚乙烯亚胺”,具体结构式如下:
目前,国内除了本研究设计外,生产乙烯亚胺的企业很少。乙烯亚胺的衍生物有水聚乙烯亚胺和无水聚乙烯亚胺为基础的2个系列8个产品。同时,各步收率高,由其连续酯化部分的收率高达98%以上,比英国报导的高出2.6%,可以说明此步反应的收率已达国际先进水平,而酯化反应技术是乙烯亚胺生产中的关键技术。
为此,本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷,通过潜心研究和设计,综合长期多年从事相关产业的经验和成果,研究设计出一种高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,以克服上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是改善现有技术中的缺陷,既搅拌不均、加热不匀、设备复杂等缺陷,导致国内的制造成品难以符合要求。
为解决上述问题,本实用新型公开了一种高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,包含聚合反应釜和高位滴加槽,所述高位滴加槽的位置高于所述聚合反应釜;其特征在于:
所述高位滴加槽包含槽体,所述槽体的外缘设有催化剂入口和液体入口,底端设有出口,顶端设有排气口;
所述聚合反应釜包含罐体、底座、驱动组件、搅拌器、加热组件和冷却组件,所述罐体为两端封闭的中空筒形,其上端设有连接至所述高位滴加槽出口的催化剂入口和连接至原料罐的原料入口,所述罐体的下端至少设有两个出料口;
所述罐体内沿轴线设有搅拌器,所述搅拌器的上端贯穿所述罐体的上端并联接至驱动组件,所述驱动组件包含直立设置的驱动源和联轴变速器,所述驱动源通过支架固定至罐体上,所述驱动源的输出轴通过联轴变速器联接至所述搅拌器的上端,
所述加热组件包含位于所述罐体内的加热管,
所述冷却组件包含位于所述罐体内的冷却管。
其中:该搅拌器包含搅拌杆,所述搅拌杆从上至下间隔设有第一搅拌部、第二搅拌部和第三搅拌部,且所述第一搅拌部、第二搅拌部和第三搅拌部的直径逐渐递增。
其中:所述第一搅拌部包含径向设置的多根第一搅拌轴,所述各第一搅拌轴长度相同,各第一搅拌轴的上表面和下表面分别设有第一弧形部,所述第一弧形部的一端固定于所述第一搅拌轴的自由端,另一端固定于所述搅拌杆。
其中:所述第二搅拌部包含径向设置的多根第二搅拌轴,所述各第二搅拌轴长度相同且比第一搅拌轴长,各第二搅拌轴的上表面和下表面分别设有第二弧形部,所述第二弧形部的一端固定于所述第二搅拌轴的自由端,另一端固定于所述搅拌杆。
其中:所述第三搅拌部包含径向设置的多根第三搅拌轴,所述各第三搅拌轴长度相同且比第二搅拌轴长,各第三搅拌轴的上表面设有第三弧形部,所述第三弧形部的一端固定于所述第三搅拌轴的自由端,另一端固定于所述搅拌杆,各第三搅拌轴的下表面设有延长杆和第四弧形部,所述延长杆从所述第三搅拌轴的中部向下延伸,所述第四弧形部的一端固定于所述第三搅拌轴的自由端,另一端固定于所述延长杆的自由端。
其中:所述加热管设为U型,且其一端设有贯通罐体的加热管进口,另一端设有贯通罐体的加热管出口;
所述冷却管设为U型,且其一端设有贯通罐体的冷却管出口,另一端设有贯通罐体的冷却管进口。
通过上述结构可知,本实用新型的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置实现了如下技术效果:
1、组成简单,成本低廉;
2、工序简便,易于操作;
3、提高成品优良率。
本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本实用新型高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置的示意图;
图2显示了本实用新型聚合反应釜的结构示意图;
图3显示了本实用新型搅拌器的结构示意图。
附图标记说明:101、聚合反应釜;102、高位滴加槽;11、罐体;12、底座;13、添加剂入口;14、辅助入口;15、原料入口;16、出料口;17、驱动源;18、支架;19、联轴变速器;20、上轴承;21、搅拌器;22、加热管;23、加热管进口;24、加热管出口;25、冷却管;26、冷却管出口;27、冷却管进口;28、下轴承;41、槽体;42、催化剂入口;43、液体入口;44、出口;45、排气口。
具体实施方式
参见图1-3,显示了本实用新型的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置。
所述高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置包含聚合反应釜101和高位滴加槽102,所述高位滴加槽102的位置高于所述聚合反应釜101。
所述高位滴加槽102包含槽体41,所述槽体41的外缘设有催化剂入口42和液体入口43,底端设有出口44,顶端设有排气口45,由此,可通过高位滴加槽102使催化剂和液体(如水)等进行充分混合或溶解,然后通过重力作用滴加到聚合反应釜101中。
参见图2,所述聚合反应釜101包含罐体11、底座12、驱动组件、搅拌器21、加热组件和冷却组件,所述罐体11为两端封闭的中空筒形,其上端设有连接至所述高位滴加槽102出口的催化剂入口13和连接至原料罐(未示出)的原料入口15,优选的是,为了提高实用性能,所述罐体11的上端还可设有辅助入口14,以提供多种原料或多种添加剂的同时供给,所述罐体11的下端至少设有两个出料口16,以提高出料速度,避免过度催化。
所述罐体11内沿轴线设有搅拌器21,所述搅拌器21的上端贯穿所述罐体11的上端并联接至驱动组件,所述驱动组件包含直立设置的驱动源17和联轴变速器19,所述驱动源17通过支架18固定至罐体11上,所述驱动源17的输出轴通过联轴变速器19联接至所述搅拌器21的上端,从而该驱动源17可驱动搅拌器21进行搅拌,且联轴变速器19可提供多种速度设置,丰富了速度的选用。
其中,所述搅拌器21和罐体11上端之间设有上轴承20,所述搅拌器21的底端插入所述罐体11的底部且两者中间设有下轴承28。
所述加热组件包含位于所述罐体11内的加热管22,为提高加热效率,所述加热管22设为U型,且其一端设有贯通罐体11的加热管进口23,另一端设有贯通罐体11的加热管出口24,通过U型设置,利用有限的空间能有效提高加热效率。
所述冷却组件包含位于所述罐体11内的冷却管25,为提高冷却效率,所述冷却管25设为U型,且其一端设有贯通罐体11的冷却管出口26,另一端设有贯通罐体11的冷却管进口27。
其中,所述冷却组件和加热组件分设于所述罐体11的两侧。
为提高保温效果,所述罐体11的外周缘设有保温层,可选的是,所述保温层为真空保温层,即罐体11分别设有内壁和外壁,内壁和外壁之间设有真空层,以有效提高保温效果。
通过上述结构,能使反应时的温度进行快速升温和快速降低,同时能保证温度不发生较大变化,提高了产品的优良率。
同时,参见图3,显示了本申请的搅拌器21,该搅拌器21包含搅拌杆211,所述搅拌杆211从上至下间隔设有第一搅拌部212、第二搅拌部213和第三搅拌部214,且所述第一搅拌部212、第二搅拌部213和第三搅拌部214的直径逐渐递增,这样的设置,即保证了底部搅拌的充分进行,也避免了上部的无效搅拌,从而即提高了效率,也保证了搅拌效果。
所述第一搅拌部212包含径向设置的多根第一搅拌轴2121,所述各第一搅拌轴2121长度相同,且均沿搅拌杆211的同一高度径向向外延伸,各第一搅拌轴2121的上表面和下表面分别设有第一弧形部2122,所述第一弧形部2122的一端固定于所述第一搅拌轴2121的自由端,另一端固定于所述搅拌杆211,由此,第一搅拌部212能对上下范围的物料进行充分的搅拌。
所述第二搅拌部213包含径向设置的多根第二搅拌轴2131,所述各第二搅拌轴2131长度相同且比第一搅拌轴2121长,且均沿搅拌杆211的同一高度径向向外延伸,各第二搅拌轴2131的上表面和下表面分别设有第二弧形部2132,所述第二弧形部2132的一端固定于所述第二搅拌轴2131的自由端,另一端固定于所述搅拌杆211,由此,第二搅拌部213能对上下范围的物料进行充分的搅拌。
通过搅拌器的特殊设置,本申请在制造过程中,能充分进行搅拌,不仅保证了效率,还提高了搅拌的效果,在具体应用中,产品质量进一步提高,目前已达到国外产品同等水平,深得国内外客户的好评。
通过下列表1的工艺参数和表2的配方设置:
表1工艺参数
反应温度/℃ 50~60
反应时间/h 9
表2配方
原料 用量/gmol
乙烯亚胺 0.3
蒸馏水 0.7
3#催化剂 0.001
3#阻聚剂 0.001
所得产品检验结果列于表3:
表3小试结果测试
从表3中看出,本申请充分实现了技术效果,完全是可靠的,质量稳定,可进行工业生产。
经过一段时间的试制,产品的储存稳定性由六个月提高到一年,使项目产品达到国外先进水平,反应过程中发生凝胶的风险,使产物合格率达100%,搅拌器的设计进行了改变,使之更适合反应地进行。
综上可知,本实用新型的优点在于:
1、组成简单,成本低廉;
2、工序简便,易于操作;
3、提高成品优良率。
显而易见的是,以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例,但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子,本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
C、高分子量聚乙烯亚胺用于环保型胶粘剂的生产,作增粘剂使用。
D、高分子量聚乙烯亚胺及其衍生物在造纸行业用作助滤剂、助留剂、湿增强剂及上胶剂。
E、在纺织行业主要用作固色剂、柔软剂、抗静电剂和防走样剂。
F、在环保行业高分子量聚乙烯亚胺主要利用其阳离子特性,用于城市污水处理剂及循环水杀菌剂。
G、高分子量聚乙烯亚胺衍生物作为分散剂用于油田泥浆处理剂和杀菌剂。
H、高分子量聚乙烯亚胺衍生物在电镀行业主要用于镀锌、镀铜、镀锌镍合金和镀锌铁合金及镀锡。
I、高分子量聚乙烯亚胺能使塑料表面毛糙化,以提高覆膜的粘合强度。
J、高分子量聚乙烯亚胺在化妆品行业的应用,用于头发调理剂,可提高化妆品档次。
K、高分子量聚乙烯亚胺及其衍生物在高新领域的应用:主要是在潜艇和太空船上在生命保障系统的脱除CO2。另外纳米材料用作防结块剂。
L、高分子量聚乙烯亚胺I液晶生产的主要原料。
M、高分子量聚乙烯亚胺用于酶固定剂,用于啤酒的生产。

Claims (6)

1.一种高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,包含聚合反应釜和高位滴加槽,所述高位滴加槽的位置高于所述聚合反应釜;其特征在于:
所述高位滴加槽包含槽体,所述槽体的外缘设有催化剂入口和液体入口,底端设有出口,顶端设有排气口;
所述聚合反应釜包含罐体、底座、驱动组件、搅拌器、加热组件和冷却组件,所述罐体为两端封闭的中空筒形,其上端设有连接至所述高位滴加槽出口的催化剂入口和连接至原料罐的原料入口,所述罐体的下端至少设有两个出料口;
所述罐体内沿轴线设有搅拌器,所述搅拌器的上端贯穿所述罐体的上端并联接至驱动组件,所述驱动组件包含直立设置的驱动源和联轴变速器,所述驱动源通过支架固定至罐体上,所述驱动源的输出轴通过联轴变速器联接至所述搅拌器的上端,
所述加热组件包含位于所述罐体内的加热管,
所述冷却组件包含位于所述罐体内的冷却管。
2.如权利要求1所述的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,其特征在于:该搅拌器包含搅拌杆,所述搅拌杆从上至下间隔设有第一搅拌部、第二搅拌部和第三搅拌部,且所述第一搅拌部、第二搅拌部和第三搅拌部的直径逐渐递增。
3.如权利要求2所述的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,其特征在于:所述第一搅拌部包含径向设置的多根第一搅拌轴,所述各第一搅拌轴长度相同,各第一搅拌轴的上表面和下表面分别设有第一弧形部,所述第一弧形部的一端固定于所述第一搅拌轴的自由端,另一端固定于所述搅拌杆。
4.如权利要求3所述的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,其特征在于:所述第二搅拌部包含径向设置的多根第二搅拌轴,所述各第二搅拌轴长度相同且比第一搅拌轴长,各第二搅拌轴的上表面和下表面分别设有第二弧形部,所述第二弧形部的一端固定于所述第二搅拌轴的自由端,另一端固定于所述搅拌杆。
5.如权利要求4所述的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,其特征在于:所述第三搅拌部包含径向设置的多根第三搅拌轴,所述各第三搅拌轴长度相同且比第二搅拌轴长,各第三搅拌轴的上表面设有第三弧形部,所述第三弧形部的一端固定于所述第三搅拌轴的自由端,另一端固定于所述搅拌杆,各第三搅拌轴的下表面设有延长杆和第四弧形部,所述延长杆从所述第三搅拌轴的中部向下延伸,所述第四弧形部的一端固定于所述第三搅拌轴的自由端,另一端固定于所述延长杆的自由端。
6.如权利要求1所述的高分子量聚乙烯亚胺聚合反应装置,其特征在于:所述加热管设为U型,且其一端设有贯通罐体的加热管进口,另一端设有贯通罐体的加热管出口;
所述冷却管设为U型,且其一端设有贯通罐体的冷却管出口,另一端设有贯通罐体的冷却管进口。
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