CN207204090U - 一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于建筑材料生产加工技术领域，涉及一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置。该合成装置，包括反应釜、投料装置、搅拌装置、功能传感器、PLC控制器和计算机，反应釜包括传感器套管，传感器套管自反应釜顶部贯穿至反应釜内部，功能传感器置于反应釜内部，其连接线穿过传感器套管并与PLC控制器连接，功能传感器为黏度传感器、温度传感器、pH值传感器、密度传感器中的一种或几种，PLC控制器与计算机连接。利用本合成装置，可实时监测、控制聚合反应的过程和产物的聚合度，使反应釜内的物料达到合成工艺要求的最佳值，过程控制精确，生产效率更高，避免了资源浪费，保证了批次间产品的稳定性，产品质量更加可靠。
Description
技术领域
本实用新型属于建筑材料生产加工技术领域，涉及一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置。
背景技术
聚羧酸减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是继木质磺酸盐为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，具有低掺量、高减水率、高工作性、高保坍性、高耐久性、低收缩率、分子结构和功能可设计性强、高经济性及绿色环保等优点，现已成为当今混凝土材料领域研究开发的热点，在水利、电力、桥梁、高速公路、高速铁路、港口码头、核电等重点工程和普通工民建中均得到了广泛的应用。聚羧酸减水剂的合成过程主要为聚醚大单体、丙烯酸等含有不饱和基团的单体在引发剂及链转移剂的作用下发生共聚反应。共聚反应一般是在反应釜内进行的，首先将固体或液体的聚醚大单体与水投入反应釜中并搅拌溶解均匀，然后滴加丙烯酸溶液、引发剂溶液及链转移剂溶液，待滴加完毕后进行保温及中和操作。
在整个聚羧酸减水剂生产的共聚反应过程中溶液的温度、黏度、pH值、密度等都会随着的高分子化合物聚合程度的变化而变化，而不同聚合度的聚羧酸减水剂的性能会有很大差异。目前，聚羧酸减水剂的生产过程中，大单体的投料、滴加、中和、出料等操作都可以通过事先称量的方式实现部分自动化，但整个反应过程尚不能实时监测，对产品的检测也如一般间歇式反应釜生产一样，只能等到全部生产过程结束后才能通过实验室测试进行分析判断产品是否合格，不能对聚羧酸减水剂的生产过程进行精确化的在线控制；另外，在聚羧酸减水剂的合成工艺中，常采用的事先确定投料滴加时间和反应时间的方式，也会存在由于物料批次不稳定、设备状况不断变化等原因，无法精确控制终产品的聚合程度，造成产品质量不稳定、批次间存在差异，同时也容易造成生产时间延长及能源浪费。
针对上述情况，可以利用不同聚合度的聚羧酸减水剂在黏度和密度上的变化来判断反应进行的程度；同时结合温度、流量、质量等参数的实时监测，通过计算机计算机进行精细化控制，从而大幅提高聚羧酸产品的稳定性。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，实时监测反应釜物料的黏度、温度、pH值等参数，自动控制聚合反应的条件。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：
一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，包括反应釜、投料装置、搅拌装置、功能传感器、PLC控制器和计算机；反应釜包括进料口、出料口、传感器套管、支架、底座、恒温装置，进料口和出料口分别位于反应釜的上部和底部，传感器套管自反应釜顶部贯穿至反应釜内部，支架为3～6组，并平均分布在反应釜的下部，每个支架底部均安装有底座；投料装置包括至少1个物料罐，物料罐通过进料管与反应釜的进料口连接；搅拌装置包括依次连接的变频器、电机、减速机和位于反应釜内部的搅拌桨，变频器与PLC控制器连接；功能传感器置于反应釜内部，其连接线穿过传感器套管并与PLC控制器连接，功能传感器为黏度传感器、温度传感器、pH值传感器、密度传感器中的一种或几种；PLC控制器与计算机连接；可实现对聚合过程中反应釜内物料黏度、温度、pH值及密度的实时监测和精确控制。
该合成装置，反应釜的支架和底座之间设置有荷重传感器，荷重传感器与PLC控制器连接，可实时监测反应釜内物料的质量；投料装置的进料管上依次安装有流量传感器和流量控制阀，流量传感器和流量控制阀均与PLC控制器连接，可实时监测和控制物料罐的投料量；恒温装置为盘管恒温装置或夹套恒温装置，恒温装置上设置有冷媒进口、冷媒出口、热媒进口、热媒出口，且冷媒、热媒的进出口均设置有控制阀，控制阀均与PLC控制器5连接，可有效控制反应釜内物料反应的温度；另外，冷媒为冷水或冷却液，热媒为热水或热蒸汽。
利用本实用新型带有自动传感器聚羧酸减水剂合成装置的有益效果为，在反应釜内外设置多种传感器，实时监测、控制聚合反应的过程和产物的聚合度；流量传感器与流量控制阀配合，使得对滴加液流量的控制更加精确；荷重传感器可精确控制合成时的投料量；温度传感器配合恒温装置的冷热媒进出口控制阀，实现釜内液体温度的精确控制；pH值传感器可更精确的控制产品的pH值；密度传感器可精确快速的检测釜内产品的密度变化；黏度传感器可保证聚羧酸减水剂合成过程的稳定均一，防止未聚合或爆聚等情况的发生；利用本装置可使反应釜内的物料达到合成工艺要求的最佳值，过程控制精确，有效提高了生产效率，避免了资源浪费，同时，保证了不同批次间产品的稳定性，使得产品的质量更加可靠。
附图说明
图1为本实用新型带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置的结构示意图。
附图中的编码分别为：1为反应釜，1-1为进料口，1-2为出料口，1-3为传感器套管，1-4为支架，1-5为底座，1-6为恒温装置，1-61为冷媒进口，1-62为冷媒出口，1-63为热媒进口，1-64为热媒出口，1-7为荷重传感器，2为投料装置，2-1为物料罐，2-2为进料管，2-3为流量传感器，2-4为流量控制阀，3为搅拌装置，3-1为变频器，3-2为电机，3-3为减速机，3-4为搅拌桨，4为功能传感器，5为PLC控制器，6为计算机。
具体实施方式
如图1所示，一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，包括反应釜1、投料装置2、搅拌装置3、功能传感器4、PLC控制器5和计算机6；反应釜1包括进料口1-1、出料口1-2、传感器套管1-3、支架1-4、底座1-5、恒温装置1-6，进料口1-1和出料口1-2分别位于反应釜1的上部和底部，传感器套管1-3自反应釜1顶部贯穿至反应釜1内部，支架1-4为4组，并平均分布在反应釜1的下部，每个支架1-4底部均安装有底座1-5，支架1-4和底座1-5之间设置有荷重传感器1-7，荷重传感器1-7与PLC控制器5连接，恒温装置1-6为夹套恒温装置，恒温装置1-6上设置有冷媒进口1-61、冷媒出口1-62、热媒进口1-63、热媒出口1-64，且四个冷媒、热媒进出口均设置有控制阀，控制阀均与PLC控制器5连接，其中，冷媒为冷水，热媒为热蒸汽；投料装置2包括3个物料罐2-1，物料罐2-1通过进料管2-2与反应釜1的进料口1-1连接，进料管2-2上依次安装有流量传感器2-3和流量控制阀2-4，流量传感器2-3和流量控制阀2-4均与PLC控制器5连接；搅拌装置3包括依次连接的变频器3-1、电机3-2、减速机3-3和位于反应釜1内部的搅拌桨3-4，变频器3-1与PLC控制器5连接；功能传感器4置于反应釜1内部，其连接线穿过传感器套管1-3并与PLC控制器5连接，功能传感器4包括黏度传感器、温度传感器、pH值传感器、密度传感器；PLC控制器5与计算机6连接。
使用本装置合成聚羧酸减水剂的过程为，通过计算机6控制PLC控制器5，依次打开搅拌装置3和恒温装置1-6，按照合成产品的性能要求设置物料投入量以及反应温度，依次打开聚醚大单体和水所对应的投料装置2的物料罐2-1，使得各自罐内的物料在各自流量控制阀2-4的控制下投入反应釜1内，随着反应釜1内温度的缓慢提升以及在搅拌桨3-4的作用下，聚醚大单体缓慢溶解，再按照聚合反应滴加顺序依次打开丙烯酸、引发剂、链转移剂等其他原料所对应的流量控制阀2-4，通过流量传感器2-3和流量控制阀2-4控制其他物料的滴加流速，同时调控恒温装置1-6的温度，待滴加完毕后，保温一段时间，再依次打开碱液和水所处物料罐2-1的流量控制阀2-4，中和并调整聚羧酸减水剂的最终浓度。
在聚合过程中，根据实时监测流量传感器2-3中滴加液的流量值，按照聚合产物需求调整流量控制阀2-4，从而精确控制反应物料的流量；同时，通过设置在支架1-4和底座1-5之间的荷重传感器1-7，实时监测反应釜1内物料的质量，进一步精确控制物料罐2-1的投料量。在反应釜1内设置的功能传感器4包括温度传感器、pH值传感器、密度传感器和黏度传感器；其中，温度传感器可实时监测聚羧酸减水剂合成过程中反应釜1内液体的温度，同时通过恒温装置1-6的冷媒、热媒进出口控制阀，实时调控反应釜1内液体的温度；pH值传感器可实时监测反应釜1内液体的pH值，尤其是针对聚羧酸减水剂的碱中和过程，可以更加精确的控制碱液的加入量和聚羧酸减水剂产品的pH值；密度传感器可精确快速的检测反应釜1内产品的密度变化；黏度传感器可实时监测反应釜1内液体的黏度变化，根据生产工艺要求，通过PLC控制器5控制滴加液的滴加速度和搅拌桨3-4的搅拌速度，保证聚羧酸减水剂合成过程的稳定均一，防止未聚合或爆聚等情况的发生。
通过上述传感器和控制阀的综合利用，使得聚羧酸减水剂的合成过程更加精确和可控，所获得的产品更加稳定，并有效提高了生产效率，节约了能源。
Claims (6)
1.一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，其特征在于，包括反应釜(1)、投料装置(2)、搅拌装置(3)、功能传感器(4)、PLC控制器(5)和计算机(6)；
所述反应釜(1)包括进料口(1-1)、出料口(1-2)、传感器套管(1-3)、支架(1-4)、底座(1-5)、恒温装置(1-6)，所述进料口(1-1)和出料口(1-2)分别位于反应釜(1)的上部和底部，所述传感器套管(1-3)自反应釜(1)顶部贯穿至反应釜(1)内部，所述支架(1-4)为3～6组，并平均分布在所述反应釜(1)的下部，每个支架(1-4)底部均安装有底座(1-5)；
所述投料装置(2)包括至少1个物料罐(2-1)，所述物料罐(2-1)通过进料管(2-2)与反应釜(1)的进料口(1-1)连接；
所述搅拌装置(3)包括依次连接的变频器(3-1)、电机(3-2)、减速机(3-3)和位于反应釜(1)内部的搅拌桨(3-4)，所述变频器(3-1)与PLC控制器(5)连接；
所述功能传感器(4)置于反应釜(1)内部，其连接线穿过传感器套管(1-3)并与PLC控制器(5)连接，所述功能传感器(4)为黏度传感器、温度传感器、pH值传感器、密度传感器中的一种或几种；
所述PLC控制器(5)与计算机(6)连接。
2.如权利要求1所述的一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，其特征在于，所述反应釜(1)的支架(1-4)和底座(1-5)之间设置有荷重传感器(1-7)，所述荷重传感器(1-7)与PLC控制器(5)连接。
3.如权利要求1所述的一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，其特征在于，所述投料装置(2)的进料管(2-2)上依次安装有流量传感器(2-3)和流量控制阀(2-4)，所述流量传感器(2-3)和流量控制阀(2-4)均与PLC控制器(5)连接。
4.如权利要求1所述的一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，其特征在于，所述恒温装置(1-6)为盘管恒温装置或夹套恒温装置，所述恒温装置(1-6)上设置有冷媒进口(1-61)、冷媒出口(1-62)、热媒进口(1-63)、热媒出口(1-64)。
5.如权利要求4所述的一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，其特征在于，所述冷媒进口(1-61)、冷媒出口(1-62)、热媒进口(1-63)、热媒出口(1-64)均设置有控制阀，所述控制阀均与PLC控制器(5)连接。
6.如权利要求4或5所述的一种带有自动传感器的聚羧酸减水剂合成装置，其特征在于，所述冷媒为冷水或冷却液，所述热媒为热水或热蒸汽。
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| CN114931911A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-23 | 洛阳恒源隧物资有限公司华阳新材料分公司 | 一种用于聚羧酸减水剂母液生产的反应釜及生产工艺 |
| CN114984859A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-02 | 广东新翔星科技股份有限公司 | 一种可控制醇碱液投入量的硅油裂解反应装置 |
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2017
- 2017-08-28 CN CN201721084647.2U patent/CN207204090U/zh not_active Expired - Fee Related
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