CN103623764B - 适用于超高粘度流体的卧式反应器 - Google Patents

Abstract

一种适用于超高粘度流体的卧式反应器。解决了现有设备不能很好的采用本体聚合方法制备合成橡胶或聚脂等制备的问题。它包括壳体、驱动装置，所述的壳体内设有搅拌轴，所述搅拌轴的一端与驱动装置相连接，所述壳体的一端设有用于与进料阀连通的进料孔，另一端上设有与搅拌轴垂直设置的挤出装置，所述的搅拌轴上设有螺旋叶片，所述螺旋叶片带上设有多个回流孔，所述回流孔的数量从靠近驱动装置端依次向挤出装置端递减且回流孔的孔径依次增大。本发明按本体聚合工艺的特点，在一定压力和温度控制下完成较低粘度到超高粘度分子量的转变、调节，降解等工艺过程，具有高效、低耗、环保、能连续作业等优点。

Description

适用于超高粘度流体的卧式反应器

技术领域

本发明涉及一种混合器，具体涉及一种适用于超高粘度流体的卧式反应器。

背景技术

目前国内外合成橡胶或聚脂等制备，一般均采用溶液或乳液聚合反应工艺，这两种聚合反应在反应过程中需添加各种溶剂和助剂，而这些将产生反应副产物，后期必须用各种工艺手段以予处理，其过程复杂、难度大、成本高。随着工业技术水平的提高和人们对低耗环保的要求，国内外科研人员正在努力用本体聚合反应方法去完成象聚合物熔体或高浓度聚合物溶液等超高粘度聚合物的制备，但由于本体聚合终点反应的物料粘度远远高于溶液或乳液聚合反应，而且是一种非牛顿流体（非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体），粘度高时可达u=1000pa.s以上，因此给本体聚合反应工业化带来极大的困难。

现有高粘度聚合反应设备通常用真空脱挥技术或螺杆挤出技术，这两种技术均难以解决本体聚合的分子量转变、溶解、传质等工艺过程中的问题。真空脱挥技术一般是通过螺杆功能、螺杆间留有间隙，物料进入螺杆时，从螺杆的隙缝之间经过形成膜状，在真空和高于挥发性成分沸点的状态下降解、气化、脱挥，这种设备虽多次重复工作，能使聚合物中副产物脱挥，但聚合过程中产生的热量不易控制，在不能及时有效降低聚合过程中产生的大量热量，会导致聚合物产品品质的降低，甚至出现爆聚。螺杆挤出技术在螺杆啮合的作用下，由于同向或异向旋转，能完成中、高粘度物料的掺混均化、脱挥等工艺过程，但螺杆挤出机用于超高粘度物料时，由于物料粘度大，易容堆积堵塞，输送效果差、耗能高、生产力小，特别是超高粘度物料的反应需要一个缓慢的过程，而螺杆挤出机物料停留时间较短，无法满足超高粘度物料化学反应，。

发明内容

为解决背景技术中现有设备不能很好的采用本体聚合方法制备合成橡胶或聚脂等制备的问题，本发明提供一种适用于超高粘度流体的卧式反应器。

本发明的技术方案是：一种适用于超高粘度流体的卧式反应器，包括壳体、驱动装置，所述的壳体内设有搅拌轴，所述搅拌轴的一端与驱动装置相连接，所述壳体的一端设有用于与进料阀连通的进料孔，另一端上设有与搅拌轴垂直设置的挤出装置，所述的搅拌轴上设有螺旋叶片带，所述螺旋叶片带上设有多个回流孔，所述回流孔的数量从靠近驱动装置端依次向挤出装置端递减且回流孔的孔径依次增大。

作为本发明的一种改进，相隔一个螺距的回流孔在其与搅拌轴轴线平行的直线位置上相对错位设置。

作为本发明的进一步改进，所述壳体上设有供冷、热介质流通的流体通道。

作为本发明的进一步改进，所述的驱动装置通过减速机、联轴器与搅拌轴相连。

作为本发明的进一步改进，所述搅拌轴的两端均设有液封动环和液封静环座，所述的液封静环座上设有流体进出口，所述的液封动环上固定有密封件，所述的液封静环座与搅拌轴之间形成环形供冷、热介质流通的流体空腔，所述的流体空腔通过密封件密封，所述的搅拌轴为空心体，所述空心体搅拌轴上设有通孔，所述液封静环座上的流体进出口通过流体空腔与空心体搅拌轴上的通孔相连通。

作为本发明的进一步改进，所述的液封动环包括第一滑块和第二滑块，所述第二滑块通紧定螺钉固定在搅拌轴上，所述的第一滑块和第二滑块通过传动螺栓连接，所述的第一滑块和第二滑块沿传动螺栓轴向方向滑移配合。

作为本发明的进一步改进，所述的第一滑块和第二滑块之间形成滑槽，所述的滑槽内设有复位弹簧

作为本发明的进一步改进，所述的挤出装置包括挤出螺杆和控制挤出螺杆速度的变频电机。

作为本发明的进一步改进，所述的驱动装置为驱动减速电机。

本发明的有益效果是，按超高粘度本体聚合工艺的特点，在一定压力和温度控制下完成较低粘度到超高粘度分子量的转变、调节，降解等工艺过程。在低粘度时，螺旋叶片上多个回流孔能使物料充分的混合、流体，随着混合中物料的粘度的增加，螺旋叶片上的回流孔数量减少且回流孔的孔径依次增大，使物料不断错位掺和，聚合反应将近结束，聚合物无法自行流动，螺旋片上不再有回流孔，完全靠螺旋叶片的推进和挤出螺杆出料，同时壳体上的流体通道和空心体的搅拌轴中的冷却水带走聚合产生的大量热量。本发明能避免壳体内堵塞，输送效果差、耗能高、生产力小、反应时间短等缺陷。本发明中随着聚合反应的作用，物料粘度逐步升高，螺旋叶片带上的回流孔减少，孔径增大，实现聚合物在每节螺旋叶片间再混合、掺和，更适应按本体聚合工艺的特点，使本体聚合技术逐步实现工业化，而且本发明还具有高效、低耗、环保、能连续作业等优点。

附图说明

附图1为本发明实施例的结构示意图。

附图2为附图1中I处的结构放大示意图。

附图3为附图2中Ⅱ处的结构放大示意图。

图中，1、壳体；11、进料孔；12、流体通道；2、驱动装置；3、搅拌轴；31、螺旋叶片带；311、回流孔；32、通孔；4、进料阀；5、挤出装置；51、挤出螺杆；52、变频电机；6、减速机；7、联轴器；8、液封动环；81、第一滑块；82、第二滑块；83、传动螺栓；84、滑槽；85、复位弹簧；86、O形圈；87、紧定螺钉；9、液封静环座；91、流体进出口；92、流体空腔；10、密封件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

由图1结合图2、图3所示，一种适用于超高粘度流体的卧式反应器，包括壳体1、驱动装置2，所述的壳体1内设有搅拌轴3，所述搅拌轴3的一端与驱动装置2相连接，具体的说，所述的驱动装置2通过减速机6、联轴器7与搅拌轴3相连。所述壳体1的一端设有用于与进料阀4连通的进料孔11，另一端上设有与搅拌轴3垂直设置的挤出装置5，所述的搅拌轴3上设有螺旋叶片带31，所述螺旋叶片带31上设有多个回流孔311，所述回流孔311的数量从靠近驱动装置2端依次向挤出装置5端递减且回流孔311的孔径依次增大。本发明的有益效果是，按超高粘度本体聚合工艺的特点，在一定压力和温度控制下完成较低粘度到超高粘度分子量的转变、调节，降解等工艺过程。在低粘度时，螺旋叶片上多个回流孔能使物料充分的混合、流体，随着混合中物料的粘度的增加，螺旋叶片上的回流孔数量减少且回流孔的孔径依次增大，使物料不断错位掺和，聚合反应将近结束，聚合物无法自行流动，螺旋片上不再有回流孔，完全靠螺旋叶片的推进和挤出螺杆出料，同时壳体上的流体通道和空心体的搅拌轴中的冷却水带走聚合产生的大量热量。本发明能避免壳体内堵塞，输送效果差、耗能高、生产力小、反应时间短等缺陷。本发明中随着聚合反应的作用，物料粘度逐步升高，螺旋叶片带上的回流孔减少，孔径增大，实现聚合物在每节螺旋叶片间再混合、掺和，更适应按本体聚合工艺需较长时间缓慢反应的特点，使本体聚合技术逐步实现工业化，而且本发明还具有高效、低耗、环保、能连续作业等优点。

相隔一个螺距的回流孔311在其与搅拌轴3轴线平行的直线位置上相对错位设置。根据粘度的变化和物料自流性能，在不同位置上设置错位的回流孔，实现了流体在每节螺旋叶片带间再分配，更利于物料的混合。

所述搅拌轴3的两端均设有液封动环8和液封静环座9，所述的液封静环座9上设有流体进出口91，所述的液封动环8上固定有密封件10，所述的液封静环座9与搅拌轴3之间形成环形供冷、热介质流通的流体空腔92，所述的流体空腔92通过密封件10密封和O形圈86密封，所述的搅拌轴3为空心体，所述空心体搅拌轴3上设有通孔32，所述液封静环座9上的流体进出口91通过流体空腔92与空心体搅拌轴3上的通孔32相连通。具体的说，所述的液封动环8包括第一滑块81和第二滑块82，所述第二滑块82通过紧定螺钉87固定在搅拌轴3上，所述的第一滑块81和第二滑块82通过传动螺栓83连接，所述的第一滑块81和第二滑块82沿传动螺栓83轴向方向滑移配合。更具体的说，所述的第一滑块81和第二滑块82之间形成滑槽84，所述的滑槽84内设有复位弹簧85。这样的结构能及时提供冷、热介质，控制调节聚合反应温度，避免聚合物产品品质的降低或者爆聚的出现。第二滑块通过紧定螺钉固定在搅拌轴3上，而且第一滑块和第二滑块通过传动螺栓连接，使得第一滑块、第二滑块都随搅拌轴转动，复位弹簧的设置使得第一滑块能可靠的压紧液封动环，使得液封动环能可靠的被密封。

所述的挤出装置5包括挤出螺杆51和控制挤出螺杆51运动的变频电机52。所述的驱动装置2为驱动减速电机。根据初始物料和终点物料粘度，调整驱动减速电机和变频电机的转速，可达到物料流速和聚合反应时间、转换率的控制，使得物料混合更可控。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此实施方式，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (8)

1.一种适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于:包括壳体（1）、驱动装置（2），所述的壳体（1）内设有搅拌轴（3），所述搅拌轴（3）的一端与驱动装置（2）相连接，所述壳体（1）的一端设有用于与进料阀（4）连通的进料孔（11），另一端上设有与搅拌轴（3）垂直设置的挤出装置（5），所述的搅拌轴（3）上设有螺旋叶片带（31），所述螺旋叶片带（31）上设有多个回流孔（311），所述回流孔（311）的数量从靠近驱动装置（2）端依次向挤出装置（5）端递减且回流孔（311）的孔径依次增大，所述搅拌轴（3）的两端均设有液封动环（8）和液封静环座（9），所述的液封静环座（9）上设有流体进出口（91），所述的液封动环（8）上固定有密封件（10），所述的液封静环座（9）与搅拌轴（3）之间形成环形供冷、热介质流通的流体空腔（92），所述的流体空腔（92）通过密封件（10）和O形圈(86)密封，所述的搅拌轴（3）为空心体，所述空心体搅拌轴（3）上设有通孔（32），所述液封静环座（9）上的流体进出口（91）通过流体空腔（92）与空心体搅拌轴（3）上的通孔（32）相连通。

2.根据权利要求1所述的适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于相隔一个螺距的回流孔（311）在其与搅拌轴（3）轴线平行的直线位置上相对错位设置。

3.根据权利要求1所述的适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于所述壳体（1）上设有供冷、热介质流通的流体通道（12）。

4.根据权利要求1所述的适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于所述的驱动装置（2）通过减速机（6）、联轴器（7）与搅拌轴（3）相连。

5.根据权利要求1所述的适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于所述的液封动环（8）包括第一滑块（81）和第二滑块（82），所述第二滑块（82）通过紧定螺钉（87）固定在搅拌轴（3）上，所述的第一滑块（81）和第二滑块（82）通过传动螺栓（83）连接，所述的第一滑块（81）和第二滑块（82）沿传动螺栓（83）轴向方向滑移配合。

6.根据权利要求5所述的适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于所述的第一滑块（81）和第二滑块（82）之间形成滑槽（84），所述的滑槽（84）内设有复位弹簧（85）。

7.根据权利要求1所述的适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于所述的挤出装置（5）包括挤出螺杆（51）和控制挤出螺杆（51）速度的变频电机（52）。

8.根据权利要求1所述的适用于超高粘度流体的卧式反应器，其特征在于所述的驱动装置（2）为驱动减速电机。