專利名稱：一種固液非均相混合反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是反應(yīng)液與固體顆粒催化劑進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)的固液非均相混合的反應(yīng)裝置，特別是α-烯烴超高分子量聚合物反應(yīng)物為液體時(shí)的反應(yīng)裝置。涉及一般的化學(xué)裝置及管道系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
反應(yīng)液與固體顆粒催化劑在反應(yīng)釜中進(jìn)行聚合反應(yīng)是α-烯烴超高分子量聚合物制備的一種方法，如本公司2003年9月27日申請(qǐng)的“一種α-烯烴超高分子量聚合物的制備方法及裝置”(申請(qǐng)?zhí)?3134881.5)就是一種固液非均相混合的α-烯烴超高分子量聚合物反應(yīng)物為液體時(shí)就能連續(xù)生產(chǎn)、換熱效率高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品取出方便的制備方法和裝置。該方法要求其生產(chǎn)裝置要在隔絕空氣和低溫的條件下攪拌均勻使固體顆粒催化劑在反應(yīng)液中均勻分布。由于沒有符合條件的反應(yīng)裝置，只能采用有外加冷卻循環(huán)夾套的密閉反應(yīng)釜再加上一套予冷卻裝置。這顯然就有些復(fù)雜了。近年來雖然也陸續(xù)出現(xiàn)了一些新的反應(yīng)裝置，如1991年4月24日授權(quán)的實(shí)用新型“懸浮聚合反應(yīng)釜”(ZL9022066.1.3)在有夾套的反應(yīng)釜內(nèi)插設(shè)一組可置換的框式或槳式攪拌器，配以釜內(nèi)的三組阻尼棒，使聚合攪拌過程中反應(yīng)釜內(nèi)流體位于不同點(diǎn)處的線速度差異較小，各介質(zhì)流層的流速更趨均勻，可以獲得粒度較為均一的聚合單體，但此種攪拌器除了水平環(huán)向流外還有上下循環(huán)流，仍然攪拌不夠均勻，且反應(yīng)釜的低溫性能差，密閉性能差，對(duì)于產(chǎn)生高熱的α-烯烴超高分子量聚合物的聚合反應(yīng)來說尚欠理想；2002年7月3日授權(quán)的“低溫反應(yīng)釜”(ZL01234582.2)既有真空保溫層和夾套并在夾套中通以液氮，又在釜內(nèi)設(shè)有螺旋盤管通以液氮，可以實(shí)現(xiàn)超低溫聚合反應(yīng)，但其攪拌器為普通的槳式攪拌器，低速時(shí)為水平環(huán)向流，高速時(shí)為徑向流，難以將固液非均相混合攪拌均勻，且密閉性不好。上述兩專利技術(shù)各有所側(cè)重，對(duì)于固液非均相混合的α-烯烴超高分子量聚合物的聚合反應(yīng)均不理想，或者說不能滿足要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種在隔絕空氣和低溫條件下攪拌均勻、換熱效率高的固液非均相混合的溶液聚合反應(yīng)裝置。
根據(jù)固液非均相混合聚合反應(yīng)對(duì)反應(yīng)釜的要求，針對(duì)現(xiàn)有反應(yīng)釜存在的不足，本實(shí)用新型提出一種改進(jìn)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，它與常規(guī)反應(yīng)釜一樣，也由攪拌系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和反應(yīng)釜組成，攪拌系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)14、減速器15通過聯(lián)軸器16與攪拌器10連接組成，制冷系統(tǒng)由包于反應(yīng)釜內(nèi)膽21外由外殼22包封的夾套5、置于釜內(nèi)的內(nèi)制冷管20及制冷介質(zhì)入口2、18、制冷介質(zhì)出口6、19組成，反應(yīng)釜為帶有加料口12、出料口23、排污口1、溫度傳感器套管17與支座4的上有鐘形釜蓋9蓋封外包夾套5的橢圓底圓柱形內(nèi)膽21，而本裝置的特點(diǎn)是在反應(yīng)釜的內(nèi)膽21上端與釜蓋9之間固連一隔板7后再由法蘭加密封圈與釜蓋9連接，安裝在釜蓋9與隔板7之間的支撐架8上的電動(dòng)機(jī)14經(jīng)減速器15、聯(lián)軸器16往下穿過隔板7與折葉槳式攪拌器10連接，在反應(yīng)釜內(nèi)近內(nèi)膽21的周圍豎向均勻布置多組“U”形內(nèi)制冷管20，夾套5內(nèi)盤有半管螺旋管制冷管。其中的隔板7為雙層結(jié)構(gòu)，上層為金屬多孔板或網(wǎng)格板，下層為開孔式泡沫塑料或聚乙烯泡沫板。此種結(jié)構(gòu)既可承受電動(dòng)機(jī)14、減速器15、聯(lián)軸器16和攪拌器10的重量，又可通氣而隔液，使反應(yīng)液不能濺到隔板7上而氮?dú)鈪s可通過進(jìn)入電動(dòng)機(jī)14腔，并經(jīng)氮?dú)庵脫Q出口13至氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)，在隔板7上還有進(jìn)料口12和溫度傳感器套管17穿過。攪拌器10為折葉槳式，平直的槳片與轉(zhuǎn)軸夾角為45°左右，槳片的厚度在寬度的1/4～1/5(詳見圖2)。內(nèi)制冷管20成“U”形豎向順著徑向密布，“U”形管與內(nèi)膽21壁的間隙為“U”形管直徑的1/4左右，管間距為“U”形管直徑的1/4左右，制冷介質(zhì)入口18管在里，制冷介質(zhì)出口19管在外，制冷介質(zhì)入口18在制冷介質(zhì)出口19上平行地穿出內(nèi)膽21。夾套5為圓面向外的半管螺旋管，制冷介質(zhì)從穿出夾套5底部的制冷介質(zhì)入口2進(jìn)入，經(jīng)過半管螺旋管，從穿出夾套5上端側(cè)的制冷介質(zhì)出口6排出。


圖1固液非均相混合反應(yīng)裝置圖圖2折葉槳正視圖圖3折葉槳側(cè)視圖其中1——排污口2——制冷介質(zhì)入口3——攪拌槳4——支座5——夾套 6——制冷介質(zhì)出口7——隔板 8——支撐架9——釜蓋 10——攪拌器11——氮?dú)馊敫? 12——加料口13——氮?dú)庵脫Q出口 14——電動(dòng)機(jī)
15——減速器 16——聯(lián)軸器17——溫度傳感器套管 18——制冷介質(zhì)入口19——制冷介質(zhì)出口20——內(nèi)制冷管21——內(nèi)膽22——外殼23——出料口具體實(shí)施方式
實(shí)施例.以本實(shí)施例說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本例是作α-烯烴超高分子量聚合反應(yīng)用的裝置，其構(gòu)成如圖1所示。其中反應(yīng)釜形狀如圖，內(nèi)膽21為鋼質(zhì)；外殼22的形狀與內(nèi)膽21相似，包于內(nèi)膽21外，外殼22的內(nèi)壁與內(nèi)膽21的外周等間距，外殼22也用鋼質(zhì)材料制成；外殼22與內(nèi)膽21之間的夾套5為盤繞圓面向外的鋼質(zhì)半管，下端連接一鋼管伸出外殼22作制冷介質(zhì)入口2，上端連接一鋼管從外殼22側(cè)穿出作制冷介質(zhì)出口6；在反應(yīng)釜內(nèi)靠近內(nèi)膽21內(nèi)壁豎向均勻布置“U”形鋼管作內(nèi)制冷管20，而“U”形管上端彎90°穿過內(nèi)膽21并與其焊封構(gòu)成制冷介質(zhì)入口18和制冷介質(zhì)出口19；內(nèi)膽21上端與釜蓋9之問焊接一圓形隔板7，隔板7為雙層結(jié)構(gòu)，上層為鋼質(zhì)網(wǎng)格板，下層為聚乙烯泡沫板，它既可承重，又通氣隔液，其上有法蘭，由鋼材制成半球殼形釜蓋9下端有法蘭，在該法蘭與隔板7的法蘭之間加密封圓后可用螺栓連接；隔板7中心開有插入攪拌器10的孔，孔外焊一短鋼管作支撐架8以固定電動(dòng)機(jī)14、減速器15和攪拌器10；減速器15下端經(jīng)聯(lián)軸器16連接攪拌器10，攪拌器10下端固連折葉槳式攪拌槳3；在釜蓋9上側(cè)開孔插入一鋼管并過隔板7與反應(yīng)釜相通作加料口12，其上端經(jīng)三通構(gòu)成氮?dú)馊敫?1，在釜蓋9另一側(cè)開孔插入一鋼管至反應(yīng)釜內(nèi)作溫度傳感器套管17；從反應(yīng)釜底部中央開孔焊封一鋼管穿過夾套5和外殼22至反應(yīng)釜外作排污口1，排污口1側(cè)開口接短管作出料口23，釜蓋9頂部中央開口作氮?dú)庵脫Q出口13。用此裝置作了多次α-烯烴超高分子量聚合物的聚合反應(yīng)，經(jīng)實(shí)測(cè)，反應(yīng)釜內(nèi)沒有空氣，全部是氮?dú)?，密封性能極好；制冷均勻，制冷溫度低；攪拌均勻，聚合反應(yīng)效果好。
如此設(shè)計(jì)的反應(yīng)裝置，第一很好地解決了隔絕空氣的密封問題，將電動(dòng)機(jī)14、減速器15和聯(lián)軸器16置于釜蓋9與隔板7之間與置于釜外相比密封要容易解決且密封性能極好，釜內(nèi)不會(huì)有空氣進(jìn)入，提高了聚合反應(yīng)的質(zhì)量；第二制冷系統(tǒng)采用夾套5內(nèi)盤半管螺旋管和釜內(nèi)加內(nèi)制冷管20的技術(shù)方案，制冷均勻效果好，換熱效率高，比在空夾套內(nèi)通氮?dú)饣蛟趭A套內(nèi)加圓管通氮?dú)庵评浞桨竷?yōu)越，完全能滿足α-烯烴超高分子量聚合物聚合反應(yīng)釋熱的制冷要求，其制冷溫度可達(dá)-20～-30℃；第三，由于采用折葉槳式攪拌器，使釜內(nèi)的反應(yīng)混合物既有軸向分流，又有徑向分流和環(huán)向分流，在相于阻尼棒的內(nèi)制冷管20的輔助下，可使混合物攪拌的非常均勻。
權(quán)利要求1.一種固液非均相混合反應(yīng)裝置，包括攪拌系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和反應(yīng)釜，攪拌系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)[14]、減速機(jī)[15]通過聯(lián)軸器[16]連接組成，制冷系統(tǒng)由包于反應(yīng)釜內(nèi)膽[21]外的夾套[5]、置于釜內(nèi)的內(nèi)制冷管[20]及制冷介質(zhì)入口[2]、[18]、制冷介質(zhì)出口[6]、[19]組成，反應(yīng)釜為帶有加料口[12]，出料口[23]、排污口[1]、溫度傳感器套管[17]與支座[4]的上有橢圓形釜蓋[9]蓋封外包夾套[5]的圓柱形內(nèi)膽[21]，其特征是在釜內(nèi)膽[21]上端與釜蓋[9]之間固連有隔板[7]后再連有法蘭加密封圈后與釜蓋[9]連接，安裝在釜蓋[9]與隔板[7]之間支撐架[8]上的電動(dòng)機(jī)[14]經(jīng)減速器[15]、聯(lián)軸器[16]與往下穿過隔板[7]的折葉槳式攪拌器[10]連接，在釜內(nèi)近內(nèi)膽[21]周面豎向均勻分布多組“U”形內(nèi)制冷管[20]，夾套[5]為半管螺旋管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液非均相混合反應(yīng)裝置，其特征是所述隔板[7]為雙層結(jié)構(gòu)，上層為金屬多孔板或網(wǎng)格板，下層為開孔式泡沫塑料或聚乙烯泡沫板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液非均相混合反應(yīng)裝置，其特征是所述攪拌器[10]為折葉槳式，平直的槳片與轉(zhuǎn)軸夾角在45°左右，槳片的厚度為寬度的1/4～1/5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液非均相混合反應(yīng)裝置，其特征是所述內(nèi)制冷管[20]成“U”形順著釜的徑向密布，其“U”形管與內(nèi)膽[21]的間隙為“U”形管直徑的1/4左右，管間距為“U”形管直徑的1/4左右，制冷介質(zhì)入口[18]管在里，制冷介質(zhì)出口[19]管在外，制冷介質(zhì)入口[18]在制冷介質(zhì)出口[19]上平行穿出內(nèi)膽[21]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液非均相混合反應(yīng)裝置，其特征是所述夾套[5]為圓面向外的半管螺旋管，制冷介質(zhì)入口[2]從夾套[5]底部穿出，制冷介質(zhì)出口[6]從夾套[5]的上端側(cè)穿出。
專利摘要本實(shí)用新型是反應(yīng)液與固體顆粒催化劑進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)的固液非均相混合的低溫反應(yīng)裝置。它由電動(dòng)機(jī)14、減速機(jī)15通過聯(lián)軸器16與攪拌器10連接組成的攪拌系統(tǒng)，包于反應(yīng)釜內(nèi)膽21外由外殼22包封的夾套5與置于釜內(nèi)的制冷管20組成的制冷系統(tǒng)和反應(yīng)釜組成。其特征是在反應(yīng)釜內(nèi)膽21上端與釜蓋9之間固連一隔板7后由法蘭、密封圈與釜蓋9連接，安裝在釜蓋9與隔板7之間的支撐架8上的電動(dòng)機(jī)14經(jīng)減速機(jī)15、聯(lián)軸器16往下穿過隔板7與折葉槳式攪拌器10連接，在反應(yīng)釜內(nèi)近內(nèi)膽21的周面豎向均勻布置多組“U”形內(nèi)制冷管20，夾套5為半管螺旋管。本裝置較好地解決了隔絕空氣的密封問題，攪拌均勻，提高了換熱效率。
文檔編號(hào)B01J19/18GK2756310SQ200420066789
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者常維純, 關(guān)中原, 稅碧垣, 李春漫 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司