CN220861440U - 一种循环换热的低温反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环换热的低温反应釜，包括罐体，所述罐体内壁设置有换热区；所述罐体中心竖向设有搅拌机构，通过所述搅拌机构搅动使罐体内的物料流过所述换热区；所述搅拌机构上设置有转速监测模块，所述转速监测模块的信号输出端连接于控制模块的信号接收端，所述控制模块的信号输出端连接于换热区的温控模块的信号接收端。本实用新型通过内置的搅拌机构搅动使得物料循环流过换热区进行传热，并通过监测搅拌转速来控制调节换热区的冷却温度，从而保证罐体内稳定的温度环境。

Description

一种循环换热的低温反应釜

技术领域

本实用新型涉及低温反应釜技术领域，特别是一种循环换热的低温反应釜。

背景技术

丁基橡胶广泛应用于汽车轮胎和医用瓶塞，它的突出特点是气密性好，其气密性是天然橡胶的20倍，耐老化性能是天然橡胶的10倍。基橡胶是以异丁烯和少量异戊二烯为原料，以氯甲烷为溶剂和三氯化铝为催化剂，在极低温度(-100℃)淤浆聚合而制得的聚合物。丁基胶粒罐是丁基橡胶生产的关键设备，其作用是使物料搅拌均匀，不能沉积。其本质是一种低温反应釜。现有的低温反应釜通过冷却反应釜内的导热介质，从而将冷能间接的传递给釜内物料，而物料在搅拌过程中，搅拌机构等动力机构会产生热量，使得罐体内不能够维持均衡的低温环境，靠近于中心搅拌机构的物料温度相对较高，对丁基橡胶的生产造成影响。而通过延伸导热介质到罐体中心区域，不仅会增大罐内物料流阻力，增大搅拌能耗，同时导热介质长度过长使得强度降低，长时间同时接触的物料更多，导热介质易损坏，降低设备使用寿命，且存在生产安全隐患。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种循环换热的低温反应釜，通过内置的搅拌机构搅动使得物料循环流过换热区进行传热，并通过监测搅拌转速来控制调节换热区的冷却温度，从而保证罐体内稳定的温度环境。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种循环换热的低温反应釜，包括罐体，所述罐体内壁设置有换热区；所述罐体中心竖向设有搅拌机构，通过所述搅拌机构搅动使罐体内的物料流过所述换热区；所述搅拌机构上设置有转速监测模块，所述转速监测模块的信号输出端连接于控制模块的信号接收端，所述控制模块的信号输出端连接于换热区的温控模块的信号接收端。

进一步地，所述换热区包括多个换热单元，多个所述换热单元沿罐体的竖向排列布设，每个所述换热单元均沿罐壁的环向布设；每个所述换热区均对应设置有温度传感器，所述温度传感器的信号输出端连接于对应换热区的温控模块的信号接收端。

进一步地，所述搅拌机构包括第一叶片组，用于使物料混合并做径向离心运动。

进一步地，所述搅拌机构包括第二叶片组，用于使物料做向上的轴向运动。

进一步地，所述搅拌机构包括搅拌轴，所述搅拌轴上部设置有若干所述第一叶片组，所述搅拌轴下端设置有所述第二叶片组。

进一步地，多个所述第一叶片组间距布设，所述换热管组位于相邻两个所述第一叶片组之间，多个所述换热管组竖向排列于罐体内壁上。

进一步地，所述第一叶片组包括若干直桨叶，所述直桨叶背离于转动方向一侧设置有导流槽。

进一步地，所述第二叶片组包括若干斜桨叶，所述斜桨叶朝向于背离于转动方向一侧倾斜。

有益效果：本实用新型的一种循环换热的低温反应釜，通过换热组件提供恒定的低温介质，用于置换物料中搅拌生成的多余热量，从而维持罐体内稳定的温度环境；通过在搅拌轴上部设置至少两组直桨叶，用于快速混合物料，并使得罐体内中上部物料做径向运动，使得物料能够竖向流过换热区，完成换热；通过在搅拌轴底端设置一组斜桨叶，从而在罐体中下部形成内外循环的物料流，用于避免固体颗粒在罐底沉降，保证物料混合充分；且可循环促进换热，将位于内部的物料翻出至外层进行传热；从而避免罐底以及靠近于搅拌机构的物料热量积蓄，进一步维持罐体内稳定的温度环境；通过搅拌机构转速监测，来反应实际产热情况从而对换热区进行温度调节；通过温度传感器对独立换热区进行温度检测，并反馈实时温度实现应对所在换热区温度波动的温度微调。

附图说明

附图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

附图2为本实用新型一种实施例的搅拌机构结构示意图；

附图3为本实用新型一种实施例的控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如附图1-3所述的一种循环换热的低温反应釜，包括罐体1，所述罐体1内壁设置有换热区；所述罐体1中心竖向设有搅拌机构2，通过所述搅拌机构2搅动使罐体内的物料流过所述换热区；所述搅拌机构2上设置有转速监测模块7，所述转速监测模块的信号输出端连接于控制模块8的信号接收端，所述控制模块8的信号输出端连接于换热区的温控模块9的信号接收端。

其中罐体通过支架竖向支撑于地面上，所述罐体为圆柱形平底锥顶结构，罐体的进料口开设于顶端锥面上，出料口则位于罐体底端侧壁上。其中换热区内布设有换热管组6，所述换热管组6通过循环管路外接至换热设备构成换热组件，从而为换热管组内提供持续的冷却液流，用于置换出罐体内物料中的热量，温控模块9则对应设置于换热设备内部。

本方案将换热管组排列布设于罐壁上，可使得换热管组相对远离搅拌机构等产生热量的动力机构，通过持续提供恒定的低温介质，能够维持换热管组周围区域相对稳定的低温环境，该区域为换热区。此外，利用搅拌机构的搅动使得罐体内的物料能够从中心扩散或循环进入到换热区，从而流过换热管组实现换热。其目的是将位于产热区域的物料随循环物料流翻转至换热区实现换热，从而保证罐体内的所有物料均维持在相对恒定的低温状态。

本方案无需将换热管组延伸至罐体中心区域，可降低罐体内物料流的搅拌阻力，从而降低搅拌所需能耗，且会使得搅拌产生的热量更少。

同时，由于温度在罐体内的分布存在差异，由中心向四周温度逐步降低，使得在罐体内任何位置设置温度传感器来检测物料温度，均无法反应物料的真实温度。又由于热量的主要来源在于搅拌机构的转动，且搅拌机构的产热量与转速相关，且呈正相关关系，当转速越高时所产生的热量越高。

故而本方案通过对搅拌机构转速的实时监测，反馈转速数据，用于反映当前搅拌机构的产热情况，从而通过控制模块向换热组件的温控模块发送调节信号，有温控模块执行调节换热管组内导热介质的温度，从而适应罐体内物料温度的变化。保证经过换热后，最终罐体内物料温度能够维持在稳定的低温温度数值范围内。适用于丁基橡胶这种需要在恒定极低温环境下搅拌聚合制得的聚合物的生产。

需要说明的是，本方案中的恒温并非指将罐体内温度恒定在某一温度值，而是指通过换热维持罐体内温度处于某一温度值范围内，该温度值范围满足物料搅拌成型的温度环境需求。

实施例一：

所述换热区包括多个换热单元，多个所述换热单元沿罐体的竖向排列布设，每个所述换热单元均沿罐壁的环向布设；每个所述换热区均对应设置有温度传感器10，所述温度传感器10的信号输出端连接于对应换热区的温控模块9的信号接收端。使得换热区在罐体内壁形成竖向分布的多个独立圈层，在竖向呈现梯度分布，每个单独圈层均配备有独立的温度反馈控制。

多个所述换热管组6均通过管道连通构成多个独立的循环管路61，所述温控模块9对应于多个所述循环管路61均设置有子控单元91；多个所述温度传感器10分别电性连接于对应所述子控单元91，其中，温度传感器位于换热区的出料端。

由于物料在啊高度方向上存在温度差异，故而本方案通过将在不同高度布设的换热管组单独构成循环管路，并通过单独的子控单元来对管路年内的导热介质的温度进行调节；通过每组下方设有的温度传感器，用于监测流过该组换热管组的物料流温度，用于反馈是否达到预期的换热效果，从而反馈温度信号，与搅拌机构的转速信号一同协调控制导热介质的温度；即由搅拌机构的转速信号来控制并确定主要的温度数值，并向多个子控单元发送统一的温控信号，再依据温度传感器反馈的实时温度与预设温度进行比较，从而在确定的温度数值基础上进行上下浮动微调，从而形成罐体内高度方向上温度变化的动态平衡。

还可在罐体底部设置温度传感器，用于实时监测罐体内物料温度，若落到底部的物料温度依旧高于预设值，则需适当调节冷却液的参数，从而增大降温效果。

实施例二：

所述搅拌机构2包括第一叶片组4，用于使物料混合并做径向离心运动。可驱使物料从搅拌机构向四周扩散，从而使物料远离搅拌机构，进入换热区进行换热。

所述搅拌机构2包括第二叶片组5，用于使物料做向上的轴向运动。可驱使物料沿轴方向运动，促使罐内物料形成循环物料流，从而使的内部的热量持续向外界置换。

所述搅拌机构2包括搅拌轴3，所述搅拌轴3上部设置有若干所述第一叶片组4，所述搅拌轴3下端设置有所述第二叶片组5；所述第二叶片组5的展开直径小于所述第一叶片组4的展开直径。

通过在搅拌轴上部设置若干第一叶片组，可使得罐体内物料快速混合。且做径向远动，使得混合后的物料到达罐体外层，沿罐壁竖向流过换热区进行传热，可将搅拌过程中产生的热量通过个换热组件置换出罐体，从而维持罐体内稳定的温度环境。设置于底部的第二叶片组，可使得液体物料在接近底部时，做反向的轴向运动，从而重新参与进罐体中部物料的径向运动中；避免固体颗粒在罐底沉降，保证物料混合充分，且可反复进行换热，避免罐底物料热量积蓄。

多个所述第一叶片组4间距布设，所述换热管组6位于相邻两个所述第一叶片组4之间，多个所述换热管组6竖向排列于罐体内壁上。

搅拌轴上至少安装两组所述第一叶片组，并且在两组所述第一叶片组之间布设一组换热管组，从而保证由第一叶片组驱动径向运动至外层的物料能够竖向流过换热管组。

所述换热管组包括多个换热管，多个所述换热管绕罐体轴线呈环状均匀布设；所述换热管可采用U形的弯管结构，将两端口从罐体的罐壁上穿出从而接入到循环管道内，而位于罐体内的U形管体部分则沿径向延伸至物料内，从而使得竖向流过换热管的物料能够充分接触管壁进行传热。

实施例三：

所述第一叶片组4包括若干直桨叶41，所述直桨叶41背离于转动方向一侧设置有导流槽。具体的，可采用4-6段槽钢相对搅拌轴焊接，背侧的导流槽能够引导物料流沿径向向外侧运动；由于在反应过程中介质黏度变化很大，同时要具有较好的混合和传热效果，故而桨叶选取既大且宽的直桨叶型。

所述第二叶片组5包括若干斜桨叶51，所述斜桨叶51朝向于背离于转动方向一侧倾斜。即倾斜朝上的一面朝向于转动方向一侧，可随着转动，将底部的物料向上运送，重新参与进罐体中部物料的径向运动中，防止反应产物胶粒结块沉降。

优选的，所述直桨叶41与所述斜桨叶51错位布设。所述搅拌轴采用上下端双轴承支撑，优化搅拌轴的支撑环境，保证稳定搅拌。

作为一种优选实施例，包括两个独立的搅拌罐，两个所述独立的搅拌罐里的搅拌轴顶端分别安装第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮，第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮又分别和传动轴上的第一主动锥齿轮和第二主动锥齿轮啮合。传动轴的一端通过联轴器和摆线针轮减速电机相连。传动轴由轴承支架支撑。也就是说两个搅拌罐由一台电机驱动。通过两组锥齿轮传动，带动搅拌器工作。可以降低设备投资，节约能源，布置更加紧凑，便于管理。

以上仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应同样视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：包括罐体(1)，所述罐体(1)内壁设置有换热区；所述罐体(1)中心竖向设有搅拌机构(2)，通过所述搅拌机构(2)搅动使罐体内的物料流过所述换热区；所述搅拌机构(2)上设置有转速监测模块(7)，所述转速监测模块的信号输出端连接于控制模块(8)的信号接收端，所述控制模块(8)的信号输出端连接于换热区的温控模块(9)的信号接收端。

2.根据权利要求1所述的一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：所述换热区包括多个换热单元，多个所述换热单元沿罐体的竖向排列布设，每个所述换热单元均沿罐壁的环向布设；每个所述换热区均对应设置有温度传感器(10)，所述温度传感器(10)的信号输出端连接于对应换热区的温控模块(9)的信号接收端。

3.根据权利要求2所述的一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：所述搅拌机构(2)包括第一叶片组(4)，用于使物料混合并做径向离心运动。

4.根据权利要求3所述的一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：所述搅拌机构(2)包括第二叶片组(5)，用于使物料做向上的轴向运动。

5.根据权利要求4所述的一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：所述搅拌机构(2)包括搅拌轴(3)，所述搅拌轴(3)上部设置有若干所述第一叶片组(4)，所述搅拌轴(3)下端设置有所述第二叶片组(5)。

6.根据权利要求5所述的一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：多个所述第一叶片组(4)间距布设，所述换热区位于相邻两个所述第一叶片组(4)之间。

7.根据权利要求6所述的一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：所述第一叶片组(4)包括若干直桨叶(41)，所述直桨叶(41)背离于转动方向一侧设置有导流槽。

8.根据权利要求7所述的一种循环换热的低温反应釜，其特征在于：所述第二叶片组(5)包括若干斜桨叶(51)，所述斜桨叶(51)朝向于背离于转动方向一侧倾斜。