本實(shí)用新型涉及反應(yīng)釜領(lǐng)域，特別是指一種具有物料分配盤的乳液聚合反應(yīng)釜。

背景技術(shù)：

乳液聚合釜采用的攪拌形式一般有槳式、錨式、錨框式、螺旋式等形式，其中以槳式攪拌為最普遍。目前，無論采用哪種攪拌形式，現(xiàn)有乳液生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)用聚合反應(yīng)釜進(jìn)料管采用反應(yīng)釜上部固定位置單點(diǎn)進(jìn)料方式。采用固定位置進(jìn)料，在反應(yīng)過程中物料始終跌落在反應(yīng)液面的一個(gè)位置，再通過攪拌的作用，擴(kuò)散到整個(gè)液體體積內(nèi)，參與反應(yīng)。

由于進(jìn)入反應(yīng)釜的預(yù)乳化單體的位置始終固定在反應(yīng)釜液面上的一個(gè)點(diǎn)，在攪拌槳的作用下，從空間的一個(gè)點(diǎn)均勻擴(kuò)散到整個(gè)液體內(nèi)部。單點(diǎn)進(jìn)料方式不僅延長(zhǎng)了攪拌時(shí)間且存在濃度梯度，在這延長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，物料在濃度高的區(qū)域已經(jīng)開始反應(yīng)，而新鮮物料濃度低或者還沒有擴(kuò)散到的區(qū)域內(nèi)新鮮物料還沒有參與反應(yīng)，這是造成乳液粒徑分布范圍寬且分子量不均勻的主要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具有物料分配盤的乳液聚合反應(yīng)釜，本實(shí)用新型具有攪拌時(shí)間短、混合均勻、濃度梯度均勻、聚合速度均勻、乳液粒徑分布均勻和分子量均勻的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供技術(shù)方案如下：

一種具有物料分配盤的乳液聚合反應(yīng)釜，包括釜體，所述釜體的下底面為弧形底面結(jié)構(gòu)，所述釜體的上部固定設(shè)置有引發(fā)劑進(jìn)料管和用于放入原料的單體進(jìn)料管，所述釜體的下部設(shè)置有出料管，所述釜體的內(nèi)部中間穿設(shè)有攪拌軸，所述攪拌軸上設(shè)置有攪拌槳葉，所述攪拌槳葉為沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向呈前傾結(jié)構(gòu)，兩個(gè)所述攪拌槳葉組合構(gòu)成一字型攪拌槳；

所述攪拌軸上位于所述攪拌槳的上部設(shè)置有以所述攪拌軸為中心的環(huán)形物料分配盤，所述環(huán)形物料分配盤為環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)，沿所述環(huán)形物料分配盤的底部設(shè)置有若干個(gè)向所述環(huán)形物料分配盤的下部延伸的漏液管，所述引發(fā)劑進(jìn)料管和單體進(jìn)料管的出料口均與所述環(huán)形物料分配盤上下對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述漏液管與攪拌軸之間的距離小于所述攪拌槳葉的長(zhǎng)度。

進(jìn)一步的，所述漏液管的橫截面的總面積小于或等于引發(fā)劑進(jìn)料管和單體進(jìn)料管的橫截面面積之和。

進(jìn)一步的，所述漏液管的下端口為尖頭，所述尖頭位于靠近所述攪拌軸的一側(cè)。

進(jìn)一步的，所述環(huán)形物料分配盤的截面為方形、倒三角型或圓弧形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述漏液管的數(shù)量大于等于四個(gè)。

進(jìn)一步的，所述攪拌槳葉的外側(cè)端部固定設(shè)置有擋板。

進(jìn)一步的，所述擋板相對(duì)所述攪拌槳葉的外側(cè)端部的轉(zhuǎn)動(dòng)切面呈3°-7°傾角。

進(jìn)一步的，所述擋板的背離轉(zhuǎn)動(dòng)方向的一側(cè)邊緣為與所述攪拌槳葉的外側(cè)端部形狀相適應(yīng)的斜直邊，所述攪拌槳葉的外側(cè)端部固定設(shè)置在所述擋板的斜直邊的內(nèi)側(cè)。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型中，在攪拌軸上設(shè)置一個(gè)環(huán)形物料分配盤，該分配盤固定設(shè)置在攪拌軸上，且位置設(shè)置在反應(yīng)釜最大加料液位之上。分配盤底部設(shè)置有漏液管，物料進(jìn)入反應(yīng)釜后，先進(jìn)入分配盤，再通過漏液管滴加到反應(yīng)釜內(nèi)物料液面上。隨著攪拌軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)形物料分配盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，漏液管呈圓周運(yùn)動(dòng)，落到液面上的物料呈環(huán)形均勻分布，在攪拌槳的推動(dòng)下，快速混合。

本實(shí)用新型通過增加環(huán)形物料分配盤，使乳液聚合反應(yīng)的物料能夠快速、均勻地混合，反應(yīng)釜內(nèi)部延軸向在對(duì)稱的徑向空間內(nèi)物料濃度保持一致，且延軸向保持均勻的濃度梯度。本實(shí)用新型中，在混合過程中乳液粒子內(nèi)單體分子濃度相近，聚合速度均勻、乳液粒徑分布均勻且分子量均勻。

綜上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有攪拌時(shí)間短、混合均勻、濃度梯度均勻、聚合速度均勻、乳液粒徑分布均勻和分子量均勻的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的具有物料分配盤的乳液聚合反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的具有物料分配盤的乳液聚合反應(yīng)釜的環(huán)形物料分配盤的俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型的具有物料分配盤的乳液聚合反應(yīng)釜的攪拌槳葉部分的俯視圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型提供了一種具有物料分配盤的乳液聚合反應(yīng)釜，如圖1-2所示，包括釜體1，釜體1的下底面為弧形底面結(jié)構(gòu)，釜體1的上部固定設(shè)置有引發(fā)劑進(jìn)料管2和用于放入原料的單體進(jìn)料管3，釜體1的下部設(shè)置有出料管4，釜體1的內(nèi)部中間穿設(shè)有攪拌軸5，攪拌軸5上設(shè)置有攪拌槳葉6，攪拌槳葉6為沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向呈前傾結(jié)構(gòu)，兩個(gè)攪拌槳葉6組合構(gòu)成一字型攪拌槳；

攪拌軸5上位于攪拌槳的上部設(shè)置有以攪拌軸5為中心的環(huán)形物料分配盤7，環(huán)形物料分配盤7為環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)，沿環(huán)形物料分配盤7的底部設(shè)置有若干個(gè)向環(huán)形物料分配盤7的下部延伸的漏液管8，引發(fā)劑進(jìn)料管2和單體進(jìn)料管3的出料口均與環(huán)形物料分配盤7上下對(duì)應(yīng)。

本實(shí)用新型中，在攪拌軸5上設(shè)置一個(gè)環(huán)形物料分配盤7，該分配盤固定設(shè)置在攪拌軸5上，且位置設(shè)置在反應(yīng)釜最大加料液位之上。分配盤底部設(shè)置有漏液管8，物料進(jìn)入反應(yīng)釜后，先進(jìn)入分配盤，再通過漏液管8滴加到反應(yīng)釜內(nèi)物料液面上。隨著攪拌軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)形物料分配盤7隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，漏液管8呈圓周運(yùn)動(dòng)，落到液面上的物料呈環(huán)形均勻分布，在攪拌槳的推動(dòng)下，快速混合。

本實(shí)用新型通過增加環(huán)形物料分配盤7，使乳液聚合反應(yīng)的物料能夠快速、均勻地混合，反應(yīng)釜內(nèi)部延軸向在對(duì)稱的徑向空間內(nèi)物料濃度保持一致，且延軸向保持均勻的濃度梯度。本實(shí)用新型中，在混合過程中乳液粒子內(nèi)單體分子濃度相近，聚合速度均勻、乳液粒徑分布均勻且分子量均勻。

綜上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有攪拌時(shí)間短、混合均勻、濃度梯度均勻、聚合速度均勻、乳液粒徑分布均勻和分子量均勻的特點(diǎn)。

進(jìn)一步的，為保證滴加到反應(yīng)物料液面上的新鮮物料能夠快速被攪拌槳葉6分散均勻，本實(shí)用新型中，漏液管8與攪拌軸5之間的距離(圖1中的R₃)小于攪拌槳葉6的長(zhǎng)度(圖1中的R₂)。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，漏液管8的橫截面的總面積小于或等于引發(fā)劑進(jìn)料管2和單體進(jìn)料管3的橫截面面積之和。

為保證分配盤上每個(gè)滴加管能夠均勻分配流體，且保證從反應(yīng)釜外面進(jìn)來的物料不會(huì)從分配盤上部溢流，優(yōu)選的，分配盤上的漏液管8線的總面積應(yīng)等于反應(yīng)釜進(jìn)料管線的面積，同時(shí)，分配盤應(yīng)當(dāng)具有一定的高度和容積，進(jìn)一步保證流入分配盤內(nèi)的物料不會(huì)溢流，即：

設(shè)：反應(yīng)釜進(jìn)料管內(nèi)徑為r₁；滴加管內(nèi)徑r₂；滴加管數(shù)量n。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，如圖1所示，漏液管8的下端口為尖頭。漏液管8的下端口設(shè)置為尖頭。本改進(jìn)中，可以引導(dǎo)物料沿尖頭滴加到反應(yīng)釜內(nèi)，避免物料從漏液管8中流出時(shí)，發(fā)生散落，造成局部區(qū)域的混合不均勻的情況。為了進(jìn)一步防止從漏液管8中流出的物料落在攪拌槳葉6攪拌范圍的外部，優(yōu)選的，尖頭位于靠近攪拌軸5的一側(cè)。

本實(shí)用新型中，環(huán)形物料分配盤7的截面可以為方形、倒三角型或圓弧形結(jié)構(gòu)。漏液管8的數(shù)量可以大于等于四個(gè)。優(yōu)選的，環(huán)形物料分配盤7的截面為方形。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，如圖1所示，攪拌槳葉6的外側(cè)端部固定設(shè)置有擋板9。本實(shí)用新型中，在攪拌槳葉6末端設(shè)置一個(gè)具有一定面積的擋板9，使物料在攪拌槳的作用下，盡可能多地產(chǎn)生向下的流動(dòng)，而減少由于離心力的作用而甩向外部的物料量，并且由于擋板9的存在，會(huì)極大地減少攪拌槳與釜壁之間物料的圓周運(yùn)動(dòng)速度，使反應(yīng)物料的混合過程最大限度地符合理想的流動(dòng)狀態(tài)，即在中間部分形成向下的流動(dòng)，再沿釜壁向上流動(dòng)。本改進(jìn)提高了物料的混合效率，使物料混合均勻。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，如圖3所示，擋板9相對(duì)攪拌槳葉6的外側(cè)端部的轉(zhuǎn)動(dòng)切面呈3°-7°傾角。優(yōu)選的，該傾角為5°。如果將擋板9垂直設(shè)置在攪拌槳葉6的外側(cè)端部時(shí)，當(dāng)擋板9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物料與擋板9之間的摩擦力增大，被攪拌的物料對(duì)擋板9的阻滯較大，擋板9旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)物料轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌效果不理想。為了克服這樣的缺陷，本實(shí)用新型中，將擋板9設(shè)置成相對(duì)攪拌槳葉6的外側(cè)端部的轉(zhuǎn)動(dòng)切面呈5°傾角。這樣可以在攪拌槳葉6啟動(dòng)時(shí)，減小物料對(duì)擋板9的阻滯作用，從而減小物料與擋板9的相對(duì)作用，提高攪拌效果。

優(yōu)選的，如圖1所示，擋板9的背離轉(zhuǎn)動(dòng)方向的一側(cè)邊緣為與攪拌槳葉6的外側(cè)端部形狀相適應(yīng)的斜直邊91，攪拌槳葉6的外側(cè)端部固定設(shè)置在擋板9的斜直邊91的內(nèi)側(cè)。本實(shí)用新型中，在完成一批物料的攪拌后，會(huì)在擋板9上形成一層反應(yīng)膜，當(dāng)一批物料攪拌完成后，需要對(duì)擋板9進(jìn)行清洗。由于擋板9的背離轉(zhuǎn)動(dòng)方向的一側(cè)對(duì)物料的攪拌不起任何作用，所以，本實(shí)用新型中的擋板9結(jié)構(gòu)，盡可能的減小了擋板9無用邊緣的表面積，減緩了人工清洗擋板9的工作量。

進(jìn)一步的，如圖3所示，擋板9的左、右邊緣92的橫剖面均為圓弧形。圓弧形的半徑r可以為8-12mm，優(yōu)選的，圓弧形的半徑r為10mm。在反應(yīng)釜的物料攪拌中，擋板9的邊緣如果帶有棱角，會(huì)導(dǎo)致物料的錯(cuò)乳，影響攪拌效果。因此，本實(shí)用新型中，擋板9的左、右邊緣92均設(shè)計(jì)為圓弧結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型中，釜體1內(nèi)徑半徑的平方等于攪拌槳葉6的長(zhǎng)度的平方的2倍。

本實(shí)用新型的反應(yīng)釜內(nèi)物料流動(dòng)狀態(tài)為攪拌槳投影面積部分物料向下流動(dòng)，再沿釜壁向上流動(dòng)，完成新鮮物料的混合。因此，理想的混合模型是，攪拌槳投影面積與攪拌槳外緣與釜壁之間的環(huán)形面積相等。即

設(shè)：反應(yīng)釜內(nèi)徑半徑為R₁；攪拌槳葉6外緣距攪拌軸5中心半徑為R₂。

作為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)，如圖1-2所示，攪拌軸5上固定有用于固定設(shè)置環(huán)形物料分配盤7和攪拌槳葉6的抱箍10，環(huán)形物料分配盤7可以采用連桿并通過螺栓固定設(shè)置在抱箍10上；環(huán)形物料分配盤7可以由兩個(gè)相同的半環(huán)形物料分配盤7通過螺栓固定形成；攪拌槳葉6可以為沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向呈前傾40°-50°角的不銹鋼板，優(yōu)選的，傾角為45°；釜體1的外部套可以設(shè)有夾套。

另外，還需要說明的是，為了克服單點(diǎn)進(jìn)料方式的缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中，將進(jìn)料方式還設(shè)計(jì)為固定式多點(diǎn)進(jìn)料方式，但是，由于乳液聚合過程的特點(diǎn)，多點(diǎn)進(jìn)料管口容易引發(fā)聚合物聚集，造成不同滴加口的進(jìn)料不均勻。而本實(shí)用新型中，采用的環(huán)形物料分配盤7為敞開式分配盤結(jié)構(gòu)，可以在批次間進(jìn)行水沖洗時(shí)，減少聚合物的聚集。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。