CN221016033U - 一种n-乙烯基内酰胺聚合物反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工生产设备技术领域，具体地涉及一种N‑乙烯基内酰胺聚合物反应釜，包括釜体、搅拌装置和加热装置，搅拌装置包括减速电机、主搅拌轴、第一副搅拌轴和第二副搅拌轴，减速电机用于驱动主搅拌轴转动，主搅拌轴的内部设有空腔，空腔中填充有换热液，主搅拌轴的左右两侧分别设有第一搅拌杆和第二搅拌杆，第一副搅拌轴和第二副搅拌轴分设于主搅拌轴的左右两侧，且两个副搅拌轴分别与主搅拌轴传动连接，第一副搅拌轴和第二副搅拌轴上均安装有螺旋搅拌旋叶，加热装置包括设置在釜体外壁上的加热套和穿设于主搅拌轴中的电加热棒。本装置不仅混合效果好，提高物料的混合效率，还可保证物料受热均匀，提高反应物的化学反应速率。

Description

一种N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜

技术领域

本实用新型属于化工生产设备技术领域，具体地涉及一种N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜。

背景技术

N-乙烯基内酰胺是一种含有活泼乙烯基的内酰胺化合物。N-乙烯基内酰胺分子结构中存在的活泼乙烯基使其成为一种重要的有机中间体，主要用于生产聚N-乙烯基内酰胺。其均聚物或共聚物已经广泛地用于颜料分散剂、洗涤剂助剂、化妆品和药物助剂、纺织品加工助剂和黏合剂主剂，还可以用于稳定和澄清果汁和啤酒。尤其是近些年研究发现N-乙烯基内酰胺的均聚物或共聚物具有低临界相变温度的温度敏感性，而且其相变温度正好处于生理温度范围内(30-40℃)，这一特性引起了人们的极大兴趣，对这类共聚物在生物、医药材料和日用化学品中的应用展开了极其广泛的研究。

目前，工业化生产N-乙烯基内酰胺的合成工艺是乙炔路线，即在0.75-3.0MPa压力范围和100-200℃范围内，己内酰胺与乙炔经过乙烯化，得到N-乙烯基内酰胺，采用的催化剂为氢氧化钾、碱金属或叔丁醇钾等，再经聚合反应后，得到N-乙烯基内酰胺聚合物。

现有的N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，如中国专利公开号为CN209490820U，公开的一种制作N-乙烯基己内酰胺的高温高压反应釜，该装置通过保温密封球阀可最大限度得减少投料过程中的热量损失，保证反应的充分进行；内外同时对反应釜本体进行快速加热或冷却，提高了生产效率，蛇形管内的热水可充当生活用水，节约了资源；物料在竖直方向及水平方向的混合搅拌，提高了反应速率及产物产量；防腐加厚层的设置提高了反应釜本体的使用寿命。然而，该装置的搅拌装置较为简单，对于靠近釜体侧壁，即远离搅拌轴位置的物料则不易搅拌均匀，导致搅拌效果差，影响物料的混合效率。另外，该装置在加热物料时仅靠釜体侧壁的蛇形管进行加热，加热方式单一，易造成物料受热不均，影响化学反应速率。

为此，亟需加以改进。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，包括釜体、搅拌装置和加热装置，釜体的顶部设置有进料口和导气管，且釜体的底部设置有出料口。

搅拌装置包括减速电机、主搅拌轴、第一副搅拌轴和第二副搅拌轴，减速电机固定设置在釜体的上方，减速电机的输出轴安装有竖直锥齿轮，竖直锥齿轮啮合连接有水平锥齿轮，主搅拌轴竖直设置在釜体的内部，主搅拌轴的顶端穿过釜体的顶壁和水平锥齿轮，且主搅拌轴与釜体之间为转动连接、与水平锥齿轮之间为固定连接，另外，主搅拌轴的上部还通过安装架与釜体内壁固定连接，这样可以进一步提高主搅拌轴在转动时的稳定性，主搅拌轴的顶部设为开口，主搅拌轴的内部设置有空腔，且空腔中填充有换热液，主搅拌轴的左右两侧分别设置有第一搅拌杆和第二搅拌杆；第一副搅拌轴和第二副搅拌轴分设于主搅拌轴的左右两侧，且第一副搅拌轴和第二副搅拌轴分别与主搅拌轴传动连接，第一副搅拌轴和第二副搅拌轴上均安装有螺旋搅拌旋叶，第一副搅拌轴的顶端转动连接有第一固定板，且第一固定板与主搅拌轴固定连接，第二副搅拌轴的顶端转动连接有第二固定板，且第二固定板与主搅拌轴固定连接。

加热装置包括设置在釜体外壁上的加热套和穿设于主搅拌轴中的电加热棒，加热套中盘设有换热管，换热管的一端设有进液口，且另一端设有出液口，电加热棒的顶端伸出主搅拌轴，且电加热棒与主搅拌轴之间为密封并转动连接，另外，电加热棒的上部还通过固定支架与其上方的墙壁固定连接，墙壁上还设置有电源，用于为电加热棒供电。

可选地，釜体的进料口处设置有密封盖，釜体的出料口处设置有卸料阀。

具体地，密封盖有助于减少热量损失，提高保温效果；卸料阀方便控制出料。

可选地，釜体的顶部还设置有压力表和安全阀。

具体地，压力表用于检测釜体内部的压力，安全阀能够保证釜体内的压力维持在正常运行状态。

可选地，第一副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离大于第二副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离。

具体地，第一副搅拌轴位于靠近釜体侧壁的位置，便于对远离釜体中心的物料进行搅拌；第二副搅拌轴位于靠近釜体中心的位置，便于对主搅拌轴附近的物料进行搅拌。

可选地，第一搅拌杆的长度小于第一副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离，第二搅拌杆的长度小于第二副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离，且第二搅拌杆的长度小于第一搅拌杆的长度。

具体地，这样，在主搅拌轴转动时，第一副搅拌轴不会与第一搅拌杆发生干涉，第二副搅拌轴不会与第二搅拌杆发生干涉。

可选地，第一搅拌杆和第二搅拌杆上均开设有螺旋状的槽口。

具体地，螺旋状的槽口能够增加流体的湍流，加快物料的混合，提高反应速率。

本实用新型还包括能够使一种N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本实用新型中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段，如减速电机、电加热棒、卸料阀、压力表和安全阀等。

本实用新型的工作原理是，在使用时，先将反应物料和催化剂投入釜体中，通过导气管将釜体抽真空并充氮气保护，然后启动减速电机带动主搅拌轴转动，主搅拌轴转动带动左右两侧的两个副搅拌轴一同以主搅拌轴为圆心进行公转，由于两个副搅拌轴分别与主搅拌轴传动连接，致使它们又各自进行自转，这样在两种搅拌方式相结合的情况下，不仅能够对靠近釜体侧壁位置的物料进行充分搅拌，还能对靠近釜体中心位置的物料进行搅拌，混合效果好，加快了物料的混合效率；同时，启动电加热棒，并向加热套的换热管中通入加热液，电加热棒对主搅拌轴中的换热液进行加热，进而使主搅拌轴从内部对物料进行加热，而加热套则从外部对物料进行加热，这样内外两种加热方式能够保证物料受热均匀，提高化学反应速率；在反应结束后，向加热套的换热管中通入冷却液，以便对物料进行降温冷却。

本实用新型的有益效果是，通过搅拌装置的设计，不仅能够对靠近釜体侧壁位置的物料进行充分搅拌，还能对靠近釜体中心位置的物料进行搅拌，混合效果好，加快了物料的混合效率；通过加热装置的设计，能够从物料的内部和外部两方面进行加热，保证物料受热均匀，提高了化学反应速率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的第一搅拌杆的立体结构示意图。

图中：1.釜体，2.进料口，3.导气管，4.压力表，5.安全阀，6.密封盖，7.出料口，8.卸料阀，9.减速电机，10.主搅拌轴，11.第一副搅拌轴，12.第二副搅拌轴，13.竖直锥齿轮，14.水平锥齿轮，15.第一搅拌杆，16.第二搅拌杆，17.螺旋状的槽口，18.螺旋搅拌旋叶，19.第一固定板，20.第二固定板，21.加热套，22.换热管，23.进液口，24.出液口，25.电加热棒。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图以及具体实施例对本实用新型进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

实施例

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，包括釜体1、搅拌装置和加热装置，釜体1的顶部设置有进料口2、导气管3、压力表4和安全阀5，进料口2处设置有密封盖6，密封盖6有助于减少热量损失，提高保温效果，压力表4用于检测釜体1内部的压力，安全阀5能够保证釜体1内的压力维持在正常运行状态；釜体1的底部设置有出料口7，且出料口7处设置有卸料阀8，卸料阀8方便控制出料。

搅拌装置包括减速电机9、主搅拌轴10、第一副搅拌轴11和第二副搅拌轴12，减速电机9固定设置在釜体1的上方，减速电机9的输出轴安装有竖直锥齿轮13，竖直锥齿轮13啮合连接有水平锥齿轮14，主搅拌轴10竖直设置在釜体1的内部，主搅拌轴10的顶端穿过釜体1的顶壁和水平锥齿轮14，且主搅拌轴10与釜体1之间为转动连接、与水平锥齿轮14之间为固定连接，另外，主搅拌轴10的上部还通过安装架与釜体1内壁固定连接，这样可以进一步提高主搅拌轴10在转动时的稳定性；主搅拌轴10的顶部设为开口，主搅拌轴10的内部设置有空腔，且空腔中填充有换热液，主搅拌轴10的左右两侧分别设置有第一搅拌杆15和第二搅拌杆16，结合图2所示，第一搅拌杆15和第二搅拌杆16上均开设有螺旋状的槽口17，螺旋状的槽口17能够增加流体的湍流，加快物料的混合，提高反应速率；第一副搅拌轴11和第二副搅拌轴12分设于主搅拌轴10的左右两侧，且第一副搅拌轴11和第二副搅拌轴12分别与主搅拌轴10传动连接，第一副搅拌轴11和第二副搅拌轴12上均安装有螺旋搅拌旋叶18，第一副搅拌轴11的顶端转动连接有第一固定板19，且第一固定板19与主搅拌轴10固定连接，第二副搅拌轴12的顶端转动连接有第二固定板20，且第二固定板20与主搅拌轴10固定连接。

第一副搅拌轴11与主搅拌轴10之间的距离大于第二副搅拌轴12与主搅拌轴10之间的距离，这样把第一副搅拌轴11设置在靠近釜体1侧壁的位置，便于对远离釜体1中心的物料进行搅拌，把第二副搅拌轴12设置在靠近釜体1中心的位置，便于对主搅拌轴10附近的物料进行搅拌。

另外，第一搅拌杆15的长度小于第一副搅拌轴11与主搅拌轴10之间的距离，第二搅拌杆16的长度小于第二副搅拌轴12与主搅拌轴10之间的距离，且第二搅拌杆16的长度小于第一搅拌杆15的长度，这样，在主搅拌轴10转动时，第一副搅拌轴11不会与第一搅拌杆15发生干涉，第二副搅拌轴12不会与第二搅拌杆16发生干涉。

加热装置包括设置在釜体1外壁上的加热套21和穿设于主搅拌轴10中的电加热棒25，加热套21中盘设有换热管22，换热管22的一端设有进液口23，且另一端设有出液口24，电加热棒25的顶端伸出主搅拌轴10，且电加热棒25与主搅拌轴10之间为密封并转动连接，另外，电加热棒25的上部还通过固定支架与其上方的墙壁固定连接，墙壁上还设置有电源，用于为电加热棒25供电。

本实用新型的工作原理是，在使用时，先将反应物料和催化剂投入釜体1中，通过导气管3将釜体1抽真空并充氮气保护，然后启动减速电机9带动主搅拌轴10转动，主搅拌轴10转动带动左右两侧的两个副搅拌轴一同以主搅拌轴10为圆心进行公转，由于两个副搅拌轴分别与主搅拌轴10传动连接，致使它们又各自进行自转，这样在两种搅拌方式相结合的情况下，不仅能够对靠近釜体1侧壁位置的物料进行充分搅拌，还能对靠近釜体1中心位置的物料进行搅拌，混合效果好，加快了物料的混合效率；同时，启动电加热棒25，并向加热套21的换热管22中通入加热液，电加热棒25对主搅拌轴10中的换热液进行加热，进而使主搅拌轴10从内部对物料进行加热，而加热套21则从外部对物料进行加热，这样内外两种加热方式能够保证物料受热均匀，提高化学反应速率；在反应结束后，向加热套21的换热管22中通入冷却液，以便对物料进行降温冷却。

以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，包括釜体、搅拌装置和加热装置，其特征在于：釜体的顶部设置有进料口和导气管，且釜体的底部设置有出料口；

搅拌装置包括减速电机、主搅拌轴、第一副搅拌轴和第二副搅拌轴，减速电机固定设置在釜体的上方，减速电机的输出轴安装有竖直锥齿轮，竖直锥齿轮啮合连接有水平锥齿轮，主搅拌轴竖直设置在釜体的内部，主搅拌轴的顶端穿过釜体的顶壁和水平锥齿轮，且主搅拌轴与釜体之间为转动连接、与水平锥齿轮之间为固定连接，主搅拌轴的顶部设为开口，主搅拌轴的内部设置有空腔，且空腔中填充有换热液，主搅拌轴的左右两侧分别设置有第一搅拌杆和第二搅拌杆，第一副搅拌轴和第二副搅拌轴分设于主搅拌轴的左右两侧，且第一副搅拌轴和第二副搅拌轴分别与主搅拌轴传动连接，第一副搅拌轴和第二副搅拌轴上均安装有螺旋搅拌旋叶，第一副搅拌轴的顶端转动连接有第一固定板，且第一固定板与主搅拌轴固定连接，第二副搅拌轴的顶端转动连接有第二固定板，且第二固定板与主搅拌轴固定连接；

加热装置包括设置在釜体外壁上的加热套和穿设于主搅拌轴中的电加热棒，加热套中盘设有换热管，换热管的一端设有进液口，且另一端设有出液口，电加热棒的顶端伸出主搅拌轴，且电加热棒与主搅拌轴之间为密封并转动连接。

2.根据权利要求1所述的N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，其特征在于：釜体的进料口处设置有密封盖，釜体的出料口处设置有卸料阀。

3.根据权利要求2所述的N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，其特征在于：釜体的顶部还设置有压力表和安全阀。

4.根据权利要求3所述的N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，其特征在于：第一副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离大于第二副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离。

5.根据权利要求4所述的N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，其特征在于：第一搅拌杆的长度小于第一副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离，第二搅拌杆的长度小于第二副搅拌轴与主搅拌轴之间的距离，且第二搅拌杆的长度小于第一搅拌杆的长度。

6.根据权利要求5所述的N-乙烯基内酰胺聚合物反应釜，其特征在于：第一搅拌杆和第二搅拌杆上均开设有螺旋状的槽口。