CN214416380U - 一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，包括反应釜，反应釜连接有醛类物质储存罐、苯酚储存罐、造纸黑液储存罐、催化剂储存罐和溶剂储存罐，各个储存罐与反应釜连接的导管上设有计量泵或蠕动泵，反应釜的侧面设有液位计，以观察反应过程中的实时液位；另外反应釜的外周设有加热腔，加热腔的上下端分别设有导热油出口和导热油进口，并通过导管外接高温循环油浴。本实用新型通过设置原料计量泵或蠕动泵、高温循环油浴以及液位计，实现了酚醛树脂制备过程中的精准控温和投料，减少原料对人们的化学伤害，实时观察掌握反应的进展，为制备性能优良的造纸黑液酚醛树脂提供有利的条件。
Description
技术领域
本实用新型涉及酚醛树脂生产设备的技术领域，特别是指一种造纸黑液制备酚醛树脂用合成系统。
背景技术
酚醛树脂通常是指在碱或酸的催化作用下，由苯酚或其同系物（如甲酚、二甲酚）和甲醛作用而得的液态或固态产品。根据所用原料的类型、酚与醛的配比、催化剂类型的不同，酚醛树脂可分为热塑性和热固性两类。酚醛树脂因其具有良好的耐热、耐燃、耐水、耐酸、绝缘性、机械和电气性能，被广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。但其原料苯酚、甲醛等均来自不可再生的石油资源，随着能源短缺与环境问题日益严峻，合理开发、利用可再生生物质资源替代不可再生的化石资源，是实现人类可持续发展的必然选择和趋势。
造纸黑液是碱法制浆过程中的主要污染物，是制浆过程中污染物浓度最高的一种废液，每生产1 t纸浆约排出黑液10 t。其中含有多种化学物质，约1/3为无机物，主要为NaOH、KCl、Na2SiO3和CaSO4等；约2/3为有机物，主要是木质素、半纤维素、糖类等，而这些有机物中大部分是由木质素构成。木质素作为唯一能够提供可再生芳香基化合物的第二大天然高分子材料，其分子中含有芳香基、酚羟基、醇羟基、甲氧基等多种活性官能团。由于反应活性不高，95%的木质素随着造纸废液直接排放或浓缩焚烧，既污染环境又浪费资源。将制浆黑液替代苯酚用于酚醛树脂的合成研究，不仅能够降低黑液对环境的污染，还能降低酚醛树脂的合成成本，具有良好的经济、社会和环境效益。
目前对于造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置的实用新型专利鲜有报道，并且通常使用的合成酚醛树脂反应釜一般采用加热套加热，即将导热介质通入带有几根加热棒的加热套中，通过介质对釜体进行加热，以达到合成树脂的温度条件。但是实际生产过程中，加热套电加热控温不准，且加热套内温度分布不均匀。而温度对酚醛树脂的合成影响十分明显，温度低使得苯酚与甲醛反应不够充分，得到酚醛树脂的分子量较小，性能不佳；温度过高导致酚醛树脂聚合严重甚至发生固化失效。其次，酚醛树脂制备过程中大多采用人工投料方式，使苯酚、甲醛和催化剂的投入比例不易控制，最终影响酚醛树脂的性质和功能，同时人工加料也增加了苯酚、甲醛和强碱对人们的危害。再者，实际生产过程中使用的反应釜为金属材质，不利于观察釜内的液位及反应情况，进而不能及时观察掌握反应的进展情况。为此，我们提出一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置。
实用新型内容
本实用新型旨在建立一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，利用循环油浴实现精准控温，克服电加热控温不准的缺点。利用计量泵实现苯酚、甲醛、造纸黑液以及催化剂的准确投入，并增设液位计实时掌握反应情况，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，该造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置包括醛类物质储存罐、苯酚储存罐、造纸黑液储存罐、催化剂储存罐以及溶剂储存罐和反应釜，醛类物质储存罐、苯酚储存罐、造纸黑液储存罐、催化剂储存罐以及溶剂储存罐均通过导管与反应釜顶部加料口相连。催化剂储存罐与反应釜的连接管上设置有蠕动泵，其他储存罐与反应釜的连接管上分别设置第一计量泵、第四计量泵、第二计量泵、第三计量泵，所述反应釜的上端部设有热电偶和电机，所述电机下端部连接有搅拌器，所述反应釜塔顶设有立式冷凝器，立式冷凝器的上下端部分别设有列管出水管和列管进水管，立式冷凝器中的蒸汽冷凝后直接回流至反应釜中。所述反应釜的上端边缘设置有观察窗、备用加料口，反应釜的外周设有加热腔，所述加热腔的上下端分别设有导热油出口和导热油进口，并通过导管外接高温循环油浴。反应釜的下端部设有出料管。
优选的，所述反应釜的一侧设置有液位计。
优选的，所述的醛类物质储存罐、苯酚储存罐、造纸黑液储存罐、催化剂储存罐以及溶剂储存罐与反应釜的连接导管上接近加料口的位置处设有第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀和第五控制阀；所述出料管的下端设有第六控制阀。
优选的，所述的醛类物质储存罐、苯酚储存罐、造纸黑液储存罐、催化剂储存罐以及溶剂储存罐的顶部分别设有第一放空阀、第二放空阀、第三放空阀、第四放空阀和第五放空阀。
优选的，所述的一种用于制造造纸黑液酚醛树脂的专用反应装置，其特征在于：所述的热电偶、搅拌器、高温循环油浴等装置均采用PID控制。
本实用新型的有益效果是：该造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，通过增设循环油浴温控系统，实现酚醛树脂制备过程中的精准控温，克服反应温度偏低或偏高对造纸黑液酚醛树脂性能的影响；对各个原料罐与反应釜连接的导管上增设计量泵或蠕动泵，实现酚醛树脂制备过程中苯酚、甲醛、催化剂、溶剂和造纸黑液的准确投料，节省人力物力，并且可以减少原料对人体的伤害。此外，对于反应釜体增设液位计及观察口，便于实时观察掌握反应进展情况，保证反应过程安全、快捷。
附图说明
图1为本实用新型结构的一个实施例的平面结构示意图；
图2为图1中反应釜釜盖的俯视结构示意图；
图3为高温循环油浴的示意图。
图中：1-醛类物质储存罐；2-苯酚储存罐；3-造纸黑液储存罐；4-催化剂储存罐；5-溶剂储存罐；6-造纸黑液酚醛树脂反应釜；7-加料口；8-蠕动泵；9-第一计量泵；10-第二计量泵；11-第三计量泵；12-第四计量泵；13-热电偶；14-电机；15-搅拌器；16-立式冷凝器；17-列管出水管；18-列管进水管；19-观察窗；20-备用加料口；21-加热腔；22-导热油出口；23-导热油进口；24-高温循环油浴；25-出料管；26-液位计；27-第一控制阀；28-第二控制阀；29-第三控制阀；30-第四控制阀；31-第五控制阀；32-第六控制阀；33-第一放空阀；34-第二放空阀；35-第三放空阀；36-第四放空阀；37-第五放空阀；38-电加热套。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
请同时参考图1至图3，下面将结合附图对本实用新型实施例的造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置作详细说明。
该造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置包括反应釜6，反应釜6用于造纸黑液酚醛树脂的合成，反应釜6的塔顶设有立式冷凝器21，立式冷凝器21中的蒸汽冷凝后直接回流至反应釜6中；反应釜6的上端部设有热电偶18和电机19，电机19下端部设有搅拌器20；反应釜6的外周设有加热腔26，加热腔26的上下端部分别设有导热油出口27和导热油进口28，并通过导管外接高温循环油浴29，
所述的造纸黑液制备酚醛树脂的专用反应装置整体采用PID控制，实现对反应进程的精准控温，克服反应温度偏低或偏高对造纸黑液酚醛树脂性能的影响。另外，反应釜6的侧面设置有液位计26以及反应釜6的顶部设置有观察窗19，可以实时监测反应釜内的液位和反应情况。
参阅附图1和附图2，本实用新型中，醛类物质储存罐1、苯酚储存罐2、造纸黑液储存罐3、催化剂储存罐4和溶剂储存罐5通过导管与反应釜6上的加料口7相连，催化剂储存罐4与反应釜的连接管上设置有蠕动泵8，其他储存罐与反应釜的连接管上分别设置第一计量泵9、第四计量泵12、第二计量泵10、第三计量泵11，以实现苯酚、甲醛、催化剂、造纸黑液和溶剂的准确投料，同时减少苯酚、甲醛、造纸黑液以及酸碱类催化剂对人体的伤害。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于，该造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置包括醛类物质储存罐(1)、苯酚储存罐(2)、造纸黑液储存罐(3)、催化剂储存罐(4)以及溶剂储存罐(5)和造纸黑液酚醛树脂反应釜(6)，醛类物质储存罐(1)、苯酚储存罐(2)、造纸黑液储存罐(3)、催化剂储存罐(4)以及溶剂储存罐(5)均通过导管与反应釜(6)顶部加料口(7)相连，催化剂储存罐(4)与反应釜的连接管上设置有蠕动泵(8)，其他储存罐与反应釜的连接管上分别设置第一计量泵(9)、第四计量泵（12）、第二计量泵（10）、第三计量泵（11），所述反应釜(6)的上端部设有热电偶(13)和电机(14)，所述电机(14)下端部连接有搅拌器(15)，所述反应釜(6)塔顶设有立式冷凝器(16)，立式冷凝器(16)的上下端部分别设有列管出水管(17)和列管进水管(18)，立式冷凝器(16)中的蒸汽冷凝后直接回流至反应釜(6)中，所述反应釜(6)的上端边缘设置有观察窗(19)、备用加料口(20)，反应釜(6)的外周设有加热腔(21)，所述加热腔(21)的上下端分别设有导热油出口(22)和导热油进口(23)，并通过导管外接高温循环油浴(24)，反应釜(6)的下端部设有出料管(25)。
2.根据权利要求1所述的一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于：所述反应釜(6)的一侧设置有液位计(26)。
3.根据权利要求1所述的一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于：所述的醛类物质储存罐(1)、苯酚储存罐(2)、造纸黑液储存罐(3)、催化剂储存罐(4)以及溶剂储存罐(5)与反应釜(6)的连接导管上接近加料口(7)的位置处设有第一控制阀(27)、第二控制阀(28)、第三控制阀(29)、第四控制阀(30)和第五控制阀(31)；所述出料管(25)的下端设有第六控制阀(32)。
4.根据权利要求1所述的一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于：所述的醛类物质储存罐(1)、苯酚储存罐(2)、造纸黑液储存罐(3)、催化剂储存罐(4)以及溶剂储存罐(5)的顶部分别设有第一放空阀(33)、第二放空阀(34)、第三放空阀(35)、第四放空阀(36)和第五放空阀(37)。
5.根据权利要求1所述的一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于：所述的搅拌器(15)可伸到反应釜的中下部，以实现充分搅拌，提高反应效率。
6.根据权利要求1所述的一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于：所述的苯酚储存罐(2)的外部设有电加热套(38)，实现对高熔点原料苯酚的预热。
7.根据权利要求1所述的一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于：所述的热电偶(13)可以深入到反应液的内部，并且根据液位的不同可以调节热电偶的高度。
8.根据权利要求1所述的一种造纸黑液制备酚醛树脂专用反应装置，其特征在于：所述的热电偶(13)、搅拌器(15)、高温循环油浴(24)等装置均采用PID控制。
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