CN220610405U - 一种用于连续生产的聚合反应设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及聚合反应生产设备技术领域，具体为一种用于连续生产的聚合反应设备，包括旋转炉与温控单元，旋转炉包括筒体和驱动筒体旋转的驱动单元。温控单元包括热油槽、冷油槽、连接热油槽、冷油槽的导管和油泵，导管与筒体连通。本方案中一套温控单元可以实现多步合成中温度的控制，解决了焦磷酸哌嗪制备阻燃剂时不能连续生产，影响生产效率和产品白度的技术问题。

Description

一种用于连续生产的聚合反应设备

技术领域

本实用新型涉及聚合反应生产设备技术领域，具体为一种用于连续生产的聚合反应设备。

背景技术

有机材料的制品已广泛应用于我们的日常生活中。利用有机材料制备生产时往往需要多步反应，对有机材料进行改性，以提高产品的性能。

例如，利用焦磷酸哌嗪制备阻燃剂时，需要先将焦磷酸哌嗪进行聚合反应，生成聚焦磷酸哌嗪，再将聚焦磷酸哌嗪进行化学封端处理，最后制成一种聚焦磷酸哌嗪的高效阻燃剂。

但是上述过程中，聚合反应与化学封端处理中生产条件不同，生产时需要停机调整生产条件再进行下一步生产，造成没法连续生产，影响生产效率和产品白度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于连续生产的聚合反应设备，用于解决现有技术中焦磷酸哌嗪制备阻燃剂时不能连续生产，影响生产效率和产品白度的技术问题。

本申请提供如下技术方案：一直用于连续生产的聚合反应设备，包括旋转炉与温控单元，所述旋转炉包括筒体和驱动筒体旋转的驱动单元；所述温控单元包括热油槽、冷油槽、导管和位于导管上的油泵，所述热油槽、冷油槽分别通过导管与筒体连通。

技术原理：将待聚合反应物加入到筒体中，通过温控单元调整反应条件，启动驱动单元，完成第一步聚合生产。调整温控单元，使筒体温度达到第二步反应所需条件，加入第二步反应物，启动驱动单元，完成第二步生产。生产完成后，启动温控单元使筒体降温，最后取出产物。

有益效果：使用一个温控单元，可以完成反应所需温度调节，不会使生产中断，提高了生产效率；驱动单元可以使筒体旋转，提升了物料混合的效果，防止了物料聚集受热不均，提高了筒体内反应物反应效率和产品白度。

进一步，所述旋转炉还包括机架，所述机架设有固定连接的承重轮；所述筒体倾斜设置在承重轮上。

本申请中，机架用于承载筒体与驱动单元；筒体倾斜设置方便加料出料，同时利于搅拌。承重轮用于支撑筒体,并且承重轮也可以跟随筒体转动。

进一步，所述驱动单元包括驱动齿轮、从动齿轮、第一电机与第二电机；所述从动齿轮套设并固定于筒体外侧；所述驱动齿轮与从动齿轮啮合并转动连接于机架；所述第一电机、第二电机与机架固定连接；所述第二电机用于驱动驱动齿轮。

本申请中，第二电机用于驱动承重轮与驱动齿轮，承重轮转动能够带动筒体旋转。驱动齿轮固定在筒体外侧，并且与从动齿轮啮合，因此可以使筒体在从动齿轮上翻转，这样可以使筒体内的原料混合充分，提高反应速率。

进一步，所述筒体的高端设有进料口和惰性气体出气口，筒体的低端设有出料口和惰性气体进气口。

本申请中，惰性气体进气口设于筒体低端，出气口设于筒体高端，这样设置能够将反应腔内空气排净同时使惰性气体在反应腔内停留时间更长。进料口设于筒体高端，这样设置更方便加料；出料口设于筒体低端，这样设置更方便产物排出。

进一步，所述筒体为双层结构，包括内壁与外壁；内壁与外壁之间形成油腔，所述油腔内设有支撑柱；所述外壁外侧设有保温层；所述内壁围合形成反应腔。

本申请中，油腔可以将反应腔包围，这样可以使反应腔内反应物受热均匀，提高产品白度；同时升温降温更快，提高生产速度。保温层用于保持筒体温度恒定。

进一步，所述反应腔内设有搅拌螺杆，所述搅拌螺杆的上端和下端转动连接在筒体的高端和低端；所述搅拌螺杆的上端与第一电机的输出轴固定连接；搅拌螺杆的转动方向与筒体的转动方向相反。

本申请中，搅拌螺杆用于搅拌反应腔内的反应物料，使其混合均匀；同时将搅拌螺杆的搅拌方向设置与筒体的转动反向相反，反应物料混合的更加充分、更加均匀，通过实验结果证明，能够提高最终产品白度。

进一步，所述导管第一导管、第二导管、第一旋转导管和第二旋转导管；所述第一导管一端与热油槽连通，另一端与第一旋转导管一端旋转连通；第一旋转导管另一端与油腔低端连通；油腔高端与第二旋转导管一端连通，第二旋转导管另一端与第二导管一端旋转连通；第二导管另一端与冷油槽连通。

本申请中，通过导管连接热油槽、油腔、冷油槽，可以调节油腔内的温度。

进一步，所述第一旋转导管与第一导管、第二旋转导管与第二导管均通过旋转接头旋转连通；第一旋转导管与第二旋转导管与筒体固定连接

本申请中，第一旋转导管与第二旋转分别与第一导管与第二导管旋转连接，同时均与筒体固定连接，这样在不影响筒体的转动情况下可以保持温控单元的连通。

进一步，所述第一导管上设有第一油泵；第二导管上设有第二油泵。

本申请中，油泵为温控单元循环提供循环动力。

进一步，所述导管还包括第三导管；所述第三导管两端设有支管，支管上设有控制阀。

本申请中，第三导管为循环系统提供外循环油路，提高温控循环效率。

进一步，所述第三导管的支管包括与热油槽连通的支管A、与第一导管连通的支管B、与冷油槽连通的支管C和与第二导管连通的支管D。

本申请中，第三导管两端设置的支管可以实现一个温控单元两个循环管路。当需要给反应腔加热时，关闭支管B、C，打开支管A、D,这样热油槽、第一导管、第一旋转导管、油腔、第二旋转导管、第二导管和第三导管之间就形成了闭环循环，实现热油循环，反应腔升温。当需要给反应腔降温时，关闭支管A、D，打开支管B、C，这样冷油槽、第二导管、第二旋转导管、油腔、第一旋转导管、第一导管和第三导管之间就形成了闭环循环，实现冷油循环，反应腔降温。

附图说明

图1为实施例1的用于连续生产的聚合反应设备的正视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为实施例1的搅拌螺杆的剖视图；

图4为实施例2的用于连续生产的聚合反应设备的正视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：筒体1、热油槽2、冷油槽3、从动齿轮4、驱动齿轮5、油腔6、搅拌螺杆7、第一电机8、进料口9、惰性气体出气口10、出料口11、惰性气体进气口12、承重轮13、第二电机14、支撑柱15、第一导管16、第一油泵17、第二导管18、第二油泵19、第一旋转接头20、第一旋转导管21、第二旋转接头22、第二旋转导管23、第三导管24、机架25、保温层26、支管A41、支管B42、支管C43、支管D44、主阀45。

实施例1

如图1-3所示，一直用于连续生产的聚合反应设备，包括旋转炉和温控单元，旋转炉包括倾斜设置的筒体1，温控单元包括热油槽2和冷油槽3。

筒体1外侧套设并固定有从动齿轮4，筒体1和从动齿轮4同心设置，与从动齿轮4啮合的有左右两个驱动齿轮5，由驱动齿轮5带动筒体1转动。筒体1为双层结构，包括同轴设置的圆柱形的内壁和外壁，内壁和外壁之间形成油腔6，外壁外侧覆盖有保温层26。内壁围合形成的容腔为反应腔，反应腔中设置有搅拌螺杆7。搅拌螺杆7的上端和下端均转动连接在筒体1的高端和低端。搅拌螺杆7的上端与第一电机8的输出轴固定，第一电机8固定在机架25上。筒体1的高端设有进料口9和惰性气体出气口10，筒体1的低端设有出料口11和惰性气体进气口12。机架25固定设有上下两组承重轮13，筒体1倾斜置于上下两组承重轮13上。驱动齿轮5转动连接在机架25上，第二电机14固定在机架25上，由第二电机14驱动驱动齿轮5，驱动齿轮5带动筒体1转动。在油腔6中设有若干与筒体1的中轴线平行的支撑柱15，支撑柱15的上下端固定在筒体1的高端和低端。

热油槽2连通有第一导管16、第一导管16上设有第一油泵17；冷油槽3连通有第二导管18、第二导管18上设有第二油泵19。本实施例中油泵为螺杆泵或真空泵。第一导管16通过第一旋转接头20与第一旋转导管21连通；第二导管18通过第二旋转接头22与第二旋转导管23连通。第一旋转导管21的一端与油腔6连通，并固定在筒体1的低端；第二旋转导管23的一端与油腔6连通，并固定在筒体1的高端。

温控单元还包括第三导管24。第三导管24的低端连通有两个支管(支管A41和支管B42)，支管B42与第一导管16连通，支管A41与热油槽2连通；支管A41和支管B42上均设有相应的控制阀。第三导管24的高端连通有两个支管(支管C43和支管D44)，支管D44与第二导管18连通，支管C43与冷油槽3连通；支管C43和支管D44上均设有相应的控制阀。当热油循环的时候，关闭支管B42，支管C43，打开支管A41，支管D44，这样热油槽2、第一导管16、第一旋转导管21、油腔6、第二旋转导管23、第二导管18和第三导管24之间就形成了闭环循环，热油在其中循环，保证反应腔内温度。当冷油循环的时候，关闭支管A41、支管D44，打开支管B42、支管C43，这样冷油槽3、第二导管18、第二旋转导管23、油腔6、第一旋转导管21、第一导管16和第三导管24之间就形成了闭环循环，冷油在其中循环，给反应腔降温。

该设备的具体使用步骤如下：

(1)使用时，开始反应初，热油槽2开始工作，使油升温到加工温度，向反应腔中加入物料和通惰性保护气体。打开支管A41、支管D44并开动第一油泵17将热油槽2中的热油压至热聚合反应旋转炉筒体1外壁的油腔6中，使油在热油槽2与筒体1外壁的油腔6间形成循环并实现快速升温至指定温度，保持恒温。

(2)反应过程中，保持热油槽2与筒体1外壁的油腔6间形成循环使其在反应时间内保持恒温，并通过抽取或加入惰性气体，调整反应压力，整个热聚合过程搅拌螺杆7的转动方向保持和反应腔的转动方向相反。

(3)反应结束后，先关闭支管A 41，待第一油泵17将热聚合反应旋转炉油腔6和管道中的热油抽至热油槽2中，再关闭支管D44。然后打开支管B42、支管C43，再开动第二油泵19将冷油槽3中的冷油压至热聚合反应筒体1外壁油腔6中，使油在冷油槽3与旋转炉外壁油腔6间形成循环并实现快速降温。

(4)输料管中温度降至指定温度并出料后，先关闭支管C43,待第二油泵19将旋转炉外壁油腔6和管道中的冷油抽至冷油槽3中，再关闭支管B42。加入物料并且通惰性保护气体，将输料管中空气排出后，打开支管A 41、支管D44并开动第一油泵17，将热油槽2中热油压制旋转炉筒体1外壁油腔6中，并重复(1)-(4)步骤，从而实现连续生产。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，第三导管24上设有主阀45，使用该主阀45可以更好的控制冷热油的流量，更加方便调整油温。

以上的仅是本实用新型的实施例，该实用新型不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：包括旋转炉与温控单元，所述旋转炉包括倾斜设置的筒体和驱动筒体旋转的驱动单元；所述温控单元包括热油槽、冷油槽、导管和位于导管上的油泵，所述热油槽、冷油槽分别通过导管与筒体连通；所述导管包括第一导管、第二导管、第一旋转导管和第二旋转导管；所述第一导管一端与热油槽连通，另一端与第一旋转导管一端旋转连通；第一旋转导管另一端与油腔低端连通；油腔高端与第二旋转导管一端连通，第二旋转导管另一端与第二导管一端旋转连通；第二导管另一端与冷油槽连通；所述导管还包括第三导管；所述第三导管上设有主阀，两端设有支管，所述支管上设有控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述旋转炉还包括机架，所述机架设有固定连接的承重轮；所述筒体倾斜设置在承重轮上。

3.根据权利要求2所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述驱动单元包括驱动齿轮、从动齿轮、第一电机与第二电机；所述从动齿轮套设并固定于筒体外侧；所述驱动齿轮与从动齿轮啮合并转动连接于机架；所述第一电机、第二电机与机架固定连接；所述第二电机用于驱动驱动齿轮。

4.根据权利要求3所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述筒体的高端设有进料口和惰性气体出气口，筒体的低端设有出料口和惰性气体进气口。

5.根据权利要求4所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述筒体为双层结构，包括内壁与外壁；内壁与外壁之间形成油腔，所述油腔内设有支撑柱；所述外壁外侧设有保温层；所述内壁围合形成反应腔。

6.根据权利要求5所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述反应腔内设有搅拌螺杆，所述搅拌螺杆的上端和下端转动连接在筒体的高端和低端；所述搅拌螺杆的上端与第一电机的输出轴固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述第一旋转导管与第一导管、第二旋转导管与第二导管均通过旋转接头旋转连通。

8.根据权利要求7所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述第一导管上设有第一油泵；第二导管上设有第二油泵。

9.根据权利要求8所述的一种用于连续生产的聚合反应设备，其特征在于：所述第三导管的支管包括与热油槽连通的支管A、与第一导管连通的支管B、与冷油槽连通的支管C和与第二导管连通的支管D。