CN217605651U - 一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，包括聚合反应釜，所述聚合反应釜上设有2个对称的蓝宝石视窗，每个所述蓝宝石视窗外面配套1个在线红外光谱探头以实现对聚合反应的全过程进行监测，所述在线红外光谱探头通过光纤连接有红外光谱仪，所述聚合反应釜内置有在线PH分析仪以实现对聚合反应体系PH的实时监测，结构简单，操作简单，实用性强，适合生产中使用，通过蓝宝石视窗外面配套2个在线红外光谱探头，可以实现对聚合反应的全过程进行监测，聚合反应器内置的在线PH分析仪可以实现对聚合反应体系PH的实时监测。

Description

一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种聚合物反应器，更具体一点说，涉及一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，属于特种工程塑料的合成领域。

背景技术

塑料一般可分为通用塑料和工程塑料，其中的工程塑料通常是指可以用作可以承受一定的机械应力的高分子材料，同时还要保证能在较宽广的温度范围、较为苟刻的物理和化学环境中使用。

工程塑料一般又可分为通用工程塑料和高性能工程塑料两大类。通用工程塑料一般指的是已进行大规模工业化生产且应用范围较广的5种塑料，即聚碳酸酯聚碳，PC、聚酰胺尼龙，PA、聚酯主要是PBT、聚甲醛POM及聚苯醚PPO。而高性能工程塑料指的是性能更加优异独特，但目前大部分尚未进行大规模工业化生产或者是生产规模相对较小、用途相对较窄的一些塑料，但产品附加值高、技术量高，如聚酰亚胺PI、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮PEK、聚砜PSF、液晶聚合物LCP等。

国内高性能工程塑料生产厂家也越来越多，其生产的高性能工程塑料质量都没问题，加工成一般的要求不高的下游高性能工程塑料成品都能满足需求。然而，高端高性能工程塑料所制备的产品受制于国内高性能工程塑料材料性能与国外高性能工程塑料材料性能的差距而难以生产，仍需要大量的进口。因此，国内高端高性能工程塑料材料生产还有很大的提升空间。

国内高性能工程塑料材料性能与国外高性能工程塑料材料性能的差距主要在于高性能工程塑料生产过程控制难度大，生产的不稳定性导致产品分子量分布太宽，直接导致了高性能工程塑料材料的整体性能较差。其次，高性能工程塑料产品生产的批次稳定性较差，同一牌号的高性能工程塑料产品难以重复稳定生产，直接影响到了产品的应用竞争力。这主要的技术问题在于聚合反应过程复杂，聚合物的质量如热稳定性、断裂强度、拉伸强度等与聚合物的物性如平均分子量及其分布、平均粒径及其分布、茹度、密度等密切相关。为了使聚合反应釜处于最佳运行工况，提高聚合物的质量，传统手段是质量指标控制，即控制聚合物的物性参数或与聚合物物性参数相关的过程参数，如反应物浓度、聚合速率、转化率等。在高性能工程塑料工艺中最常见的就是在线粘度计。然而宏观物性一致不能代表聚合物的微观结构的一致性，导致产品的性能差别同样很大，导致产品分子量分布宽、且重复稳定生产能力差。以往聚合产品只有停止反应后从聚合反应釜中卸出来检测才能知道是否达到目标产品要求，而此时已经为时已晚。因此，提高聚合过程在线监测能力，尤其是实现在线监测聚合物反应的过程与聚合物产品的结构成为聚合物生产的关键。

CN108549903 A公开了一种聚合反应过程的质量模式监测方法，可以很好的用于PEEK等聚合材料的生产过程。然而该方法仅仅是对聚合反应生产过程中的操作条件反应温度、引发剂浓度、蒸汽流量、压力、转化率、聚合速率等38个相关变量作为与质量相关的过程参数信息，没有对反应过程的产物分子结构进行实时监测，不能直接控制聚合物的分子结构。

综上所述，只有加强聚合物生产过程的反应过程和聚合产物分子结构的在线监测才能提高高性能工程塑料生产的重复稳定性，才能生产出窄分子量分布高性能工程塑料产品，才能进一步提高高性能工程塑料材料的性能，进而生产出下游高端的高性能工程塑料的产品，解决高性能工程塑料长期依赖进口而卡脖子问题，对高性能工程塑料的国产化具有重要意义。

实用新型内容

为了解决上述现有技术问题，本实用新型提供具有带有蓝宝石视窗、带有在线红外探头和在线pH分析仪的特殊聚合反应器。通过该聚合反应器可以从目标产物分子结构控制方面提高聚合物的性能，实现窄分子量分布的高性能工程塑料的重复稳定生产，进一步生产出高端的高性能工程塑料，解决高性能工程塑料长期依赖进口而卡脖子问题，对高性能工程塑料的国产化具有重要意义。

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，包括聚合反应釜，所述聚合反应釜上设有2个对称的蓝宝石视窗，每个所述蓝宝石视窗外面配套1个在线红外光谱探头以实现对聚合反应的全过程进行监测，所述在线红外光谱探头通过光纤连接有红外光谱仪，所述聚合反应釜内置有在线pH分析仪以实现对聚合反应体系pH的实时监测。

优选的，所述在线pH分析仪包括在线pH探头，所述在线pH探头通过在线pH仪的法兰伸进聚合反应釜内，所述在线pH探头通过传输线连接有在线pH仪表。

优选的，所述聚合反应釜顶部开设有一号釜顶进料口、二号釜顶进料口，所述聚合反应釜底部开设有釜底出料口。

优选的，所述聚合反应釜内设有搅拌桨，所述聚合反应釜外设有搅拌桨电机，所述搅拌桨电机带动搅拌桨转动。

优选的，所述聚合反应釜底部设有导热油夹套，所述导热油夹套内能够输入有导热油。

优选的，所述蓝宝石视窗位于连接在聚合反应釜的法兰上。

有益效果：结构简单，操作简单，实用性强，适合生产中使用，通过蓝宝石视窗外面配套2个在线红外光谱探头，可以实现对聚合反应的全过程进行监测，聚合反应器内置的在线PH分析仪可以实现对聚合反应体系PH的实时监测。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图中：1-搅拌桨电机；2-搅拌桨；3-蓝宝石视窗；4-在线红外探头；5-光纤；6-红外光谱仪；7-在线pH仪的法兰；8-在线pH探头；9-在线pH仪表；10-传输线；11-导热油夹套；12-釜底出料口；13-一号釜顶进料口1；14-二号釜顶进料口2；15-聚合反应釜。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示为一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器的具体实施例，该实施例一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，包括聚合反应釜15，所述聚合反应釜15上设有2个对称的蓝宝石视窗3，每个所述蓝宝石视窗3外面配套1个在线红外光谱探头4以实现对聚合反应的全过程进行监测，所述在线红外光谱探头4通过光纤5连接有红外光谱仪6，所述聚合反应釜15内置有在线pH分析仪以实现对聚合反应体系pH的实时监测。

优选的实施例方式，所述在线pH分析仪包括在线pH探头8，所述在线pH探头8通过在线pH仪的法兰7伸进聚合反应釜15内，所述在线pH探头8通过传输线10连接有在线pH仪表9。

优选的实施例方式，所述聚合反应釜15顶部开设有一号釜顶进料口13、二号釜顶进料口14，所述聚合反应釜15底部开设有釜底出料口12。

优选的实施例方式，所述聚合反应釜15内设有搅拌桨2，所述聚合反应釜15外设有搅拌桨电机1，所述搅拌桨电机1带动搅拌桨2转动。

优选的实施例方式，所述聚合反应釜15底部设有导热油夹套11，所述导热油夹套11内能够输入有导热油。

优选的实施例方式，所述蓝宝石视窗3位于连接在聚合反应釜15的法兰上。

采用本申请实时监测反应过程的聚合物反应器的流程：

1)原料从一号釜顶进料口13和二号釜顶进料口14分别加入，开启搅拌桨电机1，搅拌桨电机1带动搅拌桨2转动；

2)导热油可以通过导热油夹套11对聚合反应釜15进行加热升温到指定反应温度；

3)此时，在线红外探头4和在线pH探头可以分别通过红外光谱仪6、在线pH仪表9实时显示聚合反应釜15中的反应状态；

4)在线红外探头4可以实现对聚合反应的全过程进行监测，包括中间产物分子结构和最终聚合产物的分子结构的实时监测，直至调整反应条件生产出目标产品分子结构一致的产品；聚合反应器内置的在线pH分析仪可以实现对聚合反应体系pH的实时监测，直至反应完全后达到目标产物所对应的pH值。

最后，需要注意的是，本申请中采用了红外光谱仪6等处理设备，不应该理解为对软件程序特征的限定，本申请创新性在于结构的连接以及设置。

本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，包括聚合反应釜(15)，其特征在于：所述聚合反应釜(15)上设有2个对称的蓝宝石视窗(3)，每个所述蓝宝石视窗(3)外面配套1个在线红外光谱探头(4)以实现对聚合反应的全过程进行监测，所述在线红外光谱探头(4)通过光纤(5)连接有红外光谱仪(6)，所述聚合反应釜(15)内置有在线pH分析仪以实现对聚合反应体系pH的实时监测。

2.根据权利要求1所述的一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，其特征在于：所述在线pH分析仪包括在线pH探头(8)，所述在线pH探头(8)通过在线pH仪的法兰(7)伸进聚合反应釜(15)内，所述在线pH探头(8)通过传输线(10)连接有在线pH仪表(9)。

3.根据权利要求1或2所述的一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，其特征在于：所述聚合反应釜(15)顶部开设有一号釜顶进料口(13)、二号釜顶进料口(14)，所述聚合反应釜(15)底部开设有釜底出料口(12)。

4.根据权利要求1所述的一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，其特征在于：所述聚合反应釜(15)内设有搅拌桨(2)，所述聚合反应釜(15)外设有搅拌桨电机(1)，所述搅拌桨电机(1)带动搅拌桨(2)转动。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，其特征在于：所述聚合反应釜(15)底部设有导热油夹套(11)，所述导热油夹套(11)内能够输入有导热油。

6.根据权利要求1所述的一种可以实时监测反应过程的聚合物反应器，其特征在于：所述蓝宝石视窗(3)位于连接在聚合反应釜(15)的法兰上。

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