CN211329381U - 一种用于乳酸聚合的反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于乳酸聚合的反应釜，包括釜体、出料装置和控制装置，其特征在于，所述反应釜还包括搅拌装置和除水装置，所述搅拌装置包括螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨，所述螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨分别设置在所述釜体内的中部和下部，折页式搅拌桨的两个叶片能够调节角度；所述釜体底部安装出料装置，所述出料装置为上展式放料阀；所述除水装置的除水管接口设在釜体侧面的上部，所述除水管依次连接釜体外部的冷凝器、真空泵和收集罐；所述控制装置包括PLC控制器，PLC控制器通过电路连接所述搅拌装置、出料装置和除水装置，用于控制反应条件和除水条件。

Description

一种用于乳酸聚合的反应釜

技术领域

本实用新型属于聚乳酸生产设备技术领域，具体涉及一种用于乳酸聚合的反应釜。

背景技术

随着生态农业和环保产业的发展，利用生物质制备有价值的化合物或化工原料的技术发展迅速。利用秸秆发酵产生的乳酸进而聚合生产聚乳酸的技术逐渐向着产业化发展。利用秸秆发酵产生的乳酸进行聚合的过程中，反应体系的黏度会逐渐增大，特别是反应后期利用传统的搅拌桨无法达到理想的搅拌效果，导致反应不充分，产品纯度较低。同时，缩聚反应会产生大量的水分，由于反应黏度的增加小分子副产物水难以除去，不仅会造成已聚合产物的降解，而且会减缓正反应的继续进行，导致无法得到高分子量的聚乳酸，所以水分及时有效地除去尤为重要。

因此，人们渴望获得一种行之有效的反应装置，来解决利用秸秆发酵产生的乳酸合成聚乳酸时反应体系黏度较大和反应后期除水困难的问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于乳酸聚合的反应釜，所述反应釜包括釜体、搅拌装置、出料装置、除水装置和控制装置，所述搅拌装置包括螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨，所述螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨分别设置在所述釜体内的中部和下部，折页式搅拌桨的两个叶片能够调节角度；所述釜体底部安装出料装置，所述出料装置为上展式放料阀；所述除水装置的除水管接口设在釜体侧面的上部，所述除水管依次连接釜体外部的冷凝器、真空泵和收集罐；所述控制装置包括PLC控制器，PLC控制器通过电路连接所述搅拌装置、出料装置和除水装置，用于控制反应条件和除水条件。

所述釜体为所述反应釜的主体反应装置，用于进行乳酸聚合反应。所述釜体的顶部设有可拆卸釜盖，釜盖与釜体能够密封连接，保证釜体内部的反应环境。所述釜盖上设有进料口、压力计和搅拌电机，所述搅拌装置的搅拌轴一端连接搅拌电机，另一端穿过釜盖，连接釜体内部的搅拌桨。

所述釜体的长度和宽度相同，由于乳酸聚合的过程中均会产生大量的水分，反应体系中水的存在不仅会造成已聚合产物的降解，而且会减缓正反应的继续进行，导致逆反应占主导地位，所以水分需要及时有效地除去，所述釜体长度和宽度相同，属于扁平小型设计，不仅增大了除水表面积，而且减短了水蒸气上升的路径，可以达到更好的除水效果，加快了聚合反应的正向进行，减缓了产物降解，使产物更加纯净，得到分子量更高的聚乳酸。

优选的，所述釜体侧面设置视镜，便于观察釜体内部的反应情况。

所述釜体下方设有支架，稳固支撑釜体，使得釜体底部与地面之间留有空间，便于设置所述出料装置。

所述搅拌轴穿过釜盖，连接釜体内部的螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨。所述螺带式搅拌桨位于釜体的中部，所述螺带式搅拌桨包括两根螺旋形桨叶，两根螺旋形桨叶相互缠绕形成侧面为沙漏形的螺带式搅拌桨。由于秸秆发酵的乳酸黏度较大，且随着聚合反应的深入，黏度还会增加，所以一般搅拌桨很难达到理想的搅拌效果。本实用新型所述的螺带式搅拌桨采用两根桨叶，并形成沙漏形状，对反应物料起到很好的搅拌效果，经过研究发现，螺旋形桨叶的数量过多，会使反应物料产生扰流，影响搅拌效果；螺旋形桨叶的数量过少，无法达到充分搅拌的效果。

所述折页式搅拌桨设置在所述釜体内的下部，优选的，所述折页式搅拌桨设置在所述釜体内的底部，能够充分搅拌沉到釜体底部的反应物料。所述折页式搅拌桨包括两个叶片，所述叶片一端与搅拌轴活动连接，并能够以连接处为轴，转动叶片的另一端，实现调节叶片角度的目的。优选的，所述两个叶片之间的夹角为30-60度，在本实用新型的一个具体实施方式中，所述两个叶片之间的夹角为45度。

本实用新型所述的螺带式搅拌桨对反应物料形成一个向下的涡流，釜体底部的折页式搅拌桨的叶片成30-60度倾斜，旋转时产生一个向上的涡流，两个涡流形成对冲，使所述反应釜中的反应物料得到充分搅拌，即螺带式搅拌桨的两个螺旋形桨叶与折页式搅拌桨互成角度的两个叶片相互配合，在所述釜体内部形成上下对冲循环的流体流向，对反应物料进行充分的搅拌，增加乳酸及助剂相互碰撞的机会，使得反应更加充分完全，提高聚合度，得到分子量更高的聚乳酸。

所述除水装置设在釜体外部，包括依次连接的除水管、冷凝器、真空泵和收集罐。所述除水装置的除水管接口设在釜体侧面的上部。所述反应釜是通过将反应体系中的水加热蒸发为水蒸汽，再通过抽真空的方式将水除去。相比于传统反应釜将除水管连接在釜盖上的设计，本实用新型的所述除水管接口位于釜体侧面的上部，不仅减短了水蒸汽的蒸发路径，还减少了开合釜盖时的拆卸工作，使得设备连接和操作过程更加简便，同时提高了反应效率和生产操作效率。

所述真空泵将釜体内部的水蒸汽抽出釜体，并经过除水管到达冷凝器，水蒸汽冷凝后，汇集进入收集罐，至此完成所述反应釜中水分的去除。

本实用新型中所述的搅拌装置与除水装置相互配合，分别从反应物料充分接触、降低物料黏度、高效除水方面相互配合，共同提高反应速率，减少副产物，提高产品纯度，生产高品质聚乳酸。

所述出料装置安装在所述釜体的底部，所述出料装置为上展式放料阀，所述上展式放料阀的阀盖与釜体形成一个整体。与传统球阀相比，消除了由于反应不充分的料液囤积，提高了产品的品质；同时随温度降低阀管处的聚乳酸会冷却变硬，堵塞放料口导致出料困难，所述上展式放料阀可以有效解决聚乳酸合成过程中的放料问题。

所述控制装置包括PLC控制器、温度控制器和压力计，所述PLC控制器通过电路连接所述温度控制器、压力计、搅拌电机、出料装置阀盖控制器和除水装置的冷凝器、真空泵，用于控制反应釜内的反应条件和除水条件；所述温度控制器设在釜体内部，压力计设在釜盖顶部，并与釜体内部连通。所述PLC控制器通过温度控制器实时监测和控制釜体内部的温度，同时在反应产生水蒸汽时配合除水。所述PLC控制器通过压力计监测釜体内的压力，便于监测釜体内的水蒸汽及时排出。根据聚合反应的进程，所述PLC控制器控制所述螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨的搅拌速率；PLC控制器控制所述上展式放料阀的阀盖开启或关闭，配合及时出料；PLC控制器控制所述除水装置将排出的水蒸汽及时冷凝和收集。

所述控制装置可以精准地控制反应时间和温度，提高了工作效率和产品的稳定性。所述PLC控制器减少了人工控制的不稳定性，进一步加强了聚合反应的连续性，工作人员只需提前设定反应参数和编订程序，不需要反复到现场操作，提高了工作效率。

附图说明

图1为用于乳酸聚合的反应釜的结构图。

图2为出料装置的结构图。

附图中，1-釜体，101-进料口，102-压力计，103-釜盖，104-密封垫，2-支架，3-保温套，4-螺带式搅拌桨，5-折页式搅拌桨，6-上展式放料阀，7-除水管，8-冷凝器，9-真空泵，10-收集罐，11-PLC控制器，12-温度控制器。

具体实施方式

实施例1

本实施例的用于乳酸聚合的反应釜的结构如图1和2所示，包括釜体1、搅拌装置、出料装置、除水装置和控制装置，搅拌装置包括螺带式搅拌桨4和折页式搅拌桨5，螺带式搅拌桨4和折页式搅拌桨5分别设置在釜体1内的中部和底部，折页式搅拌桨5的两个叶片能够调节角度；釜体1底部安装出料装置，出料装置为上展式放料阀6；除水装置的除水管7接口设在釜体1侧面的上部，除水管7依次连接釜体1外部的冷凝器8、真空泵9和收集罐10；控制装置包括PLC控制器11，PLC控制器11通过电路连接搅拌装置、出料装置和除水装置，用于控制反应条件和除水条件。

釜体1的长度和宽度相同，是反应釜的主体反应装置，用于进行乳酸聚合反应。釜体1外部设有保温套3，保持反应釜的反应温度。釜体1的顶部设有可拆卸釜盖103，釜盖103与釜体1之间密封连接，保证釜体1内部的反应环境。釜盖103上设有进料口101、压力计102和搅拌电机，搅拌装置的搅拌轴穿过釜盖103，连接釜体1内部的搅拌桨。

釜体1下方设有支架2，稳固支撑釜体1，使得釜体1底部与地面之间留有空间，便于设置上展式放料阀6。

搅拌轴穿过釜盖103的部分设有密封垫104，保证密封性。搅拌轴连接釜体1内部的螺带式搅拌桨4和折页式搅拌桨5。螺带式搅拌桨4位于釜体1的中部，螺带式搅拌桨4包括两根螺旋形桨叶，两根螺旋形桨叶相互缠绕形成侧面为沙漏形的螺带式搅拌桨。

折页式搅拌桨5设置在釜体1内的底部，能够充分搅拌沉到釜体1底部的反应物料。折页式搅拌桨5包括两个叶片，叶片一端与搅拌轴活动连接，并能够以连接处为轴，转动叶片的另一端，实现调节叶片角度的目的。两个叶片之间的夹角为45度。

螺带式搅拌桨4对反应物料形成一个向下的涡流，釜体1底部的折页式搅拌桨5的叶片成45度倾斜，旋转时产生一个向上的涡流，两个涡流形成对冲，使反应釜中的液体物料得到充分搅拌，使得反应更加充分完全，增加乳酸碰撞的机会，提高聚合度，得到分子量更高的聚乳酸。

除水装置设在釜体1外部，包括依次连接的除水管7、冷凝器8、真空泵9和收集罐10。除水装置的除水管7接口设在釜体1侧面的上部。反应釜是通过将反应体系中的水加热蒸发为水蒸汽，再通过抽真空的方式将水除去。真空泵9将釜体1内部的水蒸汽抽出釜体1，并经过除水管7到达冷凝器8，水蒸汽冷凝后，汇集进入收集罐10，至此完成反应釜中水分的去除。

上展式放料阀6安装在釜体1的底部，上展式放料阀6的阀盖与釜体1形成一个整体。避免了反应不充分的料液囤积，使得反应更加充分，提高了产品的品质，上展式放料阀6可以有效解决聚乳酸合成过程中的放料问题。

控制装置包括PLC控制器11、温度控制器12和压力计102，PLC控制器11通过电路连接温度控制器12、压力计102、搅拌电机、出料装置阀盖控制器和除水装置的冷凝器8、真空泵9，用于控制反应釜内的反应条件和除水条件；温度控制器12设在釜体1内部，压力计102设在釜盖103顶部，并与釜体1内部连通。PLC控制器11通过温度控制器12实时监测和控制釜体1内部的温度，同时产生水蒸汽，配合除水。PLC控制器11通过压力计102监测釜体内的压力，便于监测釜体内的水蒸汽及时排出。根据聚合反应的进程，PLC控制器11控制螺带式搅拌桨4和折页式搅拌桨5的搅拌速率；PLC控制器11控制上展式放料阀6的阀盖开启或关闭，配合及时出料；PLC控制器11控制除水装置将排出的水蒸汽及时冷凝和收集。

Claims (10)

1.一种用于乳酸聚合的反应釜，包括釜体、出料装置和控制装置，其特征在于，所述反应釜还包括搅拌装置和除水装置，所述搅拌装置包括螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨，所述螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨分别设置在所述釜体内的中部和下部，折页式搅拌桨的两个叶片能够调节角度；所述釜体底部安装出料装置，所述出料装置为上展式放料阀；所述除水装置的除水管接口设在釜体侧面的上部，所述除水管依次连接釜体外部的冷凝器、真空泵和收集罐；所述控制装置包括PLC控制器，PLC控制器通过电路连接所述搅拌装置、出料装置和除水装置，用于控制反应条件和除水条件。

2.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述釜体的顶部设有可拆卸釜盖，釜盖与釜体密封连接；所述釜盖上设有进料口、压力计和搅拌电机，所述搅拌装置的搅拌轴一端连接搅拌电机，另一端穿过釜盖，连接釜体内部的搅拌桨。

3.根据权利要求2所述的反应釜，其特征在于，所述釜体的长度和宽度相同。

4.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述螺带式搅拌桨包括两根螺旋形桨叶，两根螺旋形桨叶相互缠绕形成侧面为沙漏形的螺带式搅拌桨。

5.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述折页式搅拌桨设置在所述釜体内的底部，所述折页式搅拌桨包括两个叶片，所述叶片一端与搅拌轴活动连接，并能够以连接处为轴，转动叶片的另一端。

6.根据权利要求5所述的反应釜，其特征在于，所述两个叶片之间的夹角为30-60度。

7.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述除水装置设在釜体外部，包括依次连接的除水管、冷凝器、真空泵和收集罐；所述除水装置的除水管接口设在釜体侧面的上部，所述真空泵将釜体内部的水蒸汽抽出釜体，并经过除水管到达冷凝器，水蒸汽冷凝后，汇集进入收集罐。

8.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述上展式放料阀的阀盖与釜体形成一个整体。

9.根据权利要求2或8所述的反应釜，其特征在于，所述控制装置包括PLC控制器、温度控制器和压力计，所述PLC控制器通过电路连接所述温度控制器、压力计、搅拌电机、出料装置阀盖控制器和除水装置的冷凝器、真空泵，用于控制反应釜内的反应条件和除水条件。

10.根据权利要求9所述的反应釜，其特征在于，所述温度控制器设在釜体内部，压力计设在釜盖顶部，并与釜体内部连通；所述PLC控制器通过温度控制器实时监测和控制釜体内部的温度，同时产生水蒸汽，配合除水；所述PLC控制器通过压力计监测釜体内的压力，便于监测釜体内的水蒸汽及时排出；所述PLC控制器控制所述螺带式搅拌桨和折页式搅拌桨的搅拌速率；PLC控制器控制所述上展式放料阀的阀盖开启或关闭，配合及时出料；PLC控制器控制所述除水装置将排出的水蒸汽及时冷凝和收集。

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