CN205269623U - 乳液聚合反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种乳液聚合反应釜，其包括反应釜体、加热夹套以及用于输送换热介质的冷却装置，所述反应釜体设置于所述加热夹套内，所述反应釜体内设置有存储反应溶液的反应容纳腔，所述冷却装置包括换热介质输入管、主冷却管、换热介质输出管，所述主冷却管沿所述反应容纳腔内壁绕设于所述反应容纳腔内，并连接于所述换热介质输入管和所述换热介质输出管之间，所述换热介质输入管和所述换热介质输出管穿过所述反应釜体和所述加热夹套并伸出所述加热夹套外。该反应釜可以延缓换热介质进、出反应釜的时间。由于冷却装置与反应溶液之间具有较大接触面积和较长的接触时间，从而可以提高冷却效率，减少换热介质的用量，降低生产成本。

Description

乳液聚合反应釜

技术领域

本实用新型涉及高分子生产设备领域，具体而言，涉及一种乳液聚合反应釜。

背景技术

乳液聚合反应釜是一种常见的反应溶液，其广泛应用于化工、食品、医药等行业，其中，以化工行业使用居多。乳液聚合釜一般以水为介质，其反应体系的压力、温度不高，因而危险性小且更便于操作。但是根据所生产的产品不同，对乳液聚合釜的要求也不尽相同。由于控制温度的需要，需要设置冷却装置，但是，现有的反应釜的冷却装置的设计缺陷导致冷却介质使用量大、使用效率低，导致冷却效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种乳液聚合反应釜，改善现有反应釜冷却不充分的问题，以提高冷却效率。

本实用新型是这样实现的：

乳液聚合反应釜包括：反应釜体、加热夹套以及用于输送换热介质的冷却装置，反应釜体设于加热夹套内，反应釜体内设置有存储反应溶液的反应容纳腔，冷却装置包括换热介质输入管、主冷却管、换热介质输出管，主冷却管沿反应容纳腔内壁绕设于反应容纳腔内，并连接于换热介质输入管和换热介质输出管之间，换热介质输入管和换热介质输出管穿过反应釜体和加热夹套并伸出加热夹套外。

优选地，主冷却管为螺旋形结构。螺旋形结构的主冷却管可以使得位于反应容纳腔内的主冷却管的体积大大提高，而且与反应溶液的面积增加，从而使传热面积增加，反应溶液与换热介质能进行更充分的换热，提高换热效率。

优选地，主冷却管的截面为矩形。输送管的界面为矩形，则其表面积增加，从而使得输送管与反应溶液的接触面积提高。输送管与反应溶液接触更加充分，使得两者之间更容易进行热传导，从而提高了传热效率，使得冷却管的冷却效果更好。

优选地，所述冷却装置还包括：第一节流阀，换热介质输入管与第一节流阀连接。

由于换热介质与反应容纳腔内的反应溶液的热传导需要一定的时间，如果主冷却管内的换热介质的流速过快，则换热介质不能充分吸收热量而被输出，导致换热介质的利用率下降，同时冷却效果也不佳。因此，控制换热介质在主冷却管内的输送流量可以提高换热介质的热吸收效果，从而可以将反应溶液的热量快速带走实现快速降温的效果，并且也可以减少换热介质的用量。节流阀可实现快速、高效的管路流量控制，从而使得换热介质的在主冷却管内的流量控制更简单。

优选地，节流阀为单向节流阀。单向节流阀具有单向流通性，可以防止管道内流体的倒流。当外界的换热介质输送***发生故障时，单向节流阀可以避免换热介质倒流，确保管路***的安全。

优选地，所述冷却装置还包括：第二节流阀，换热介质输出管与第二节流阀连接。第二节流阀也对换热介质的输出流量起到了控制作用。第一节流阀和第二节流阀的配合工作，使主冷却管内的换热介质传输状态控制效果更好，能够根据反应釜内的温度作出更准确的调整。

优选地，所述冷却装置还包括：温度传感器，温度传感器位于主冷却管内。温度传感器获得主冷却管内的换热介质的温度，从而可以根据换热介质的温度调节换热介质输入的量和输入速度，以便平衡冷却效果、换热基质的用量以及冷却成本。

优选地，冷却装置还包括：副冷却管，所述主冷却管内的换热介质的流动方向与所述副冷却管内换热介质的流动方向相反；

所述副冷却管设置于所述反应容纳腔内，所述副冷却管的两端穿过所述反应釜体和所述加热夹套并伸出所述加热夹套外。

副冷却管作为主冷却管的辅助，两者共同对反应容纳腔内的反应溶液进行冷却。由于主冷却管内换热介质的流动方向与副冷却管内换热介质的流动方向相反，因此，两者可以对反应容纳腔内上、下部分的反应溶液进行更彻底的冷却，避免了由于换热介质在管道内流动过程中吸收热量而逐渐降低了冷却效果的问题，使得整体的冷却效果更均衡。

优选地，副冷却管呈蛇形结构。蛇形结构增加了位于反应容纳腔内的副冷却管的长度，使得换热介质与反应溶液具有更大的接触面积，热传导效果更佳，冷却更彻底。

优选地，所述冷却装置还包括：蒸汽压力传感器，蒸汽压力传感器位于主冷却管内。

当主冷却管内的换热介质受热时，换热介质蒸发形成蒸汽，蒸汽与换热介质的流速的差异，导致主冷却管内的压力的急剧变化，从而导致主冷却管晃动。主冷却管的晃动对反应釜体产生冲击，容易破坏管道和反应釜体，还可能导致换热介质输入管道和换热介质输出管道发生松动等情况，进而导致设备的安全性下架。而蒸汽压力传感器可获得主冷却管内的蒸汽压力值，当管道内的压力值过大时，可以利用节流阀调节换热介质的输送速度，从而将蒸汽快速排出，避免主冷却管的碰撞问题。

上述方案的有益效果：

本实用新型提供了一种乳液聚合反应釜，该反应釜设置有由多根输送管和换热介质输入管、换热介质输出管制作而成的冷却装置。该冷却装置有别于现有反应釜的冷却装置，其可以减低换热介质在管道内的流速，提高换热介质与反应溶液之间的接触面积，提高热传导效率，从而改善了冷却效果。此外，采用该冷却装置可以减少换热介质的用量，从而可以降低乳液聚合反应的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的加热夹套和反应釜本体的连接状态示意图；

图2示出了图1中的反应釜本体内的反应容纳腔与加热夹套之间的相对位置剖视示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的乳液聚合反应釜中的冷却装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2提供的乳液聚合反应釜中的冷却装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例3提供的乳液聚合反应釜的结构示意图；

图6为本实用新型实施例4提供的乳液聚合反应釜中的副冷却管的结构示意图；

图7为本实用新型实施例4提供的乳液聚合反应釜中的副冷却管和主冷却管之间相对位置示意图。

附图标记说明

加热夹套101；反应釜本体102；主冷却管103；

换热介质输出管104；换热介质输入管105；第一节流阀201；

第二节流阀202；副冷却管301；反应容纳腔302；

降温次出口303；降温主出口304；降温次入口305；

降温主入口306；蒸汽压力传感器401；温度传感器402；

冷却装置500。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

参阅图1至图3，本实施例提供了一种乳液聚合反应釜包括：反应釜体、加热夹套101以及用于输送换热介质的冷却装置500，反应釜体设置于加热夹套101内，反应釜体内设置有存储反应溶液的反应容纳腔302。

冷却装置500包括换热介质输入管105、主冷却管103、换热介质输出管104，主冷却管103沿反应容纳腔302内壁绕设于反应容纳腔302内，主冷却管103连接于换热介质输入管105和换热介质输出管104之间。

反应釜体设置有与反应容纳腔连通的降温主入口306、降温主出口304，加热夹套101与降温主入口306对应处设置有降温次入口305，加热夹套101与降温主出口304对应处设置有降温次出口303。

换热介质输入管105远离主冷却管103的一端依次穿过降温主入口306、降温次入口305并且伸出加热夹套101外，换热介质输出管104远离主冷却管103的一端依次穿过降温主出口304、降温次出口303并且伸出加热夹套101外。

现有的反应釜采用列管式结构设计的冷却装置500，其冷却管道采用并联的方式，使得冷却管的流程较短、与反应容纳腔内的反应溶液的接触时间短，导致换热介质与反应溶液的之间的换热时间缩短，换热时间缩短使得需要耗费大量的换热介质、冷却时间增加。

针对上述情况，本实施例提供的反应釜采用串联结构的主冷却管103，主冷却管103绕设于反应容纳腔302内。首先，采用依次串联的结构大大增加了主冷却管103的长度，其绕设于反应容纳腔302内，因此，主冷却管103与反应溶液之间具有较大的接触面积，且换热介质在主冷却管103内的输送时间提高。换热介质的输送时间的提高，则其可吸收的热量增加，从而可快速实现对反应溶液的冷却，同时减少换热介质的用量。

主冷却管103可采用螺旋形结构，螺旋形结构使反应容纳腔内的主冷却管103的长度增加，同时位于反应容纳腔内的换热介质的量增加，可以同时吸收较多的热量，以便能够更快地冷却反应溶液。

实施例2

本实施例提供的乳液聚合反应釜与实施例提供的乳液聚合反应釜的区别在于：

请参阅图4，主冷却管103的截面为矩形，且其与反应容纳腔302直接的接触面增大，使得主冷却管103与反应容纳腔302接触面积大，主冷却管103能够获得更大的支撑力，从而可以减少换热介质的晃动。

实施例3

参阅图5，本实施例提供了一种乳液聚合反应釜包括：反应釜体、加热夹套101以及用于输送换热介质的冷却装置500，反应釜体套设于加热夹套101内，反应釜体内设置有存储反应溶液的反应容纳腔。

冷却装置500包括换热介质输入管105、主冷却管103、换热介质输出管104。主冷却管103沿反应容纳腔内壁绕设于反应容纳腔内，并且连接于换热介质输入管105、换热介质输出管104之间。

换热介质输入管105远离主冷却管103的一端伸出加热夹套101外，换热介质输出管104远离主冷却管103的一端伸出加热夹套101外。

主冷却管103内的换热介质的输送速度，对冷却效率也起到影响作用。合理控制换热介质的输送速度可以提高冷却效率，减低换热介质的用量。

针对上述情况，乳液聚合反应釜还设置有第一节流阀201，换热介质输入管105与第一节流阀201连接。通过调节第一节流阀201实现对换热介质的流量控制，以便根据反应体系的温度控制换热介质的输送量。快速通入大量的换热介质，使换热介质充分吸收热量，从而提高降温速度。

当外界换热介质输出设备发生故障时，主冷却管103内的换热介质可能会发生倒流的情况，进而引起安全隐患，因此节流阀采用为单向节流阀。单向节流阀使得主冷却管103内的换热介质只能由换热介质输入管向换热介质输出管104流动。单向节流阀也使外部的换热介质输送设备的维护更加方便。

优选地，当主冷却管103内的换热介质产生蒸汽时，可能导致水锤现象的发生，进而对反应釜本体102和管道造成一定的损害。因此，控制主冷却管103内的蒸汽量可以，减少反应釜本体102被主冷却管103撞击、碰撞的问题。本实施例中，乳液聚合反应釜还包括：蒸汽压力传感器401，蒸汽压力传感器401位于主冷却管103内。通过蒸汽压力传感器401获得主冷却管103内的蒸汽压力，当蒸汽压力过大时，调节节流阀提高换热介质的流速，使主冷却管103内的蒸汽快速排出，避免产生水锤的问题。此外，乳液聚合反应釜还可以设置第二节流阀202，换热介质输出管104与第二节流阀202连接。第一节流阀201和第二节流阀202工作协作，对主冷却管103内的换热介质起到更优的调节作用。

当主冷却管103内的换热介质的温度过高时，及时排除温度高温换热介质、输入低温换热介质可以提高冷却效果。本实施例中，主冷却管103内设置有温度传感器402。通过温度传感器402获得主冷却管103内换热介质的温度，根据其温度调节换热介质的输出和输出速度，从而大大改善冷却效果调节的灵活性。

第一节流阀201、第二节流阀202、温度传感器402以及蒸汽压力传感器401均为市售设备，本实施例中，不对其具体结构作详细表述。

实施例4

本实施例提供了一种乳液聚合反应釜包括：反应釜体、加热夹套101以及用于输送换热介质的冷却装置500，反应釜体套设于加热夹套101内，反应釜体内设置有存储反应溶液的反应容纳腔。

冷却装置500包括换热介质输入管105、主冷却管103、换热介质输出管104，主冷却管103沿反应容纳腔内壁绕设于反应容纳腔内，换热介质输入管105、主冷却管103、换热介质输出管104依次连接，主冷却管103包括依次连接的输送管。

换热介质输入管105远离主冷却管103的一端伸出加热夹套101外，换热介质输出管104远离主冷却管103的一端伸出加热夹套101外。

为了进一步提高冷却装置500的冷却效果，冷却装置500还设置有副冷却管301，并且主冷却管103内的换热介质的流动方向与副冷却管301内换热介质的流动方向相反，副冷却管301结构参阅图6。

副冷却管301设置于反应容纳腔内，副冷却管301的两端均伸出加热夹套101外。副冷却管301可套设于主冷却管103外，或者主冷却管103套设置于副冷却管301外(参见图7)，或者两者上、下叠放。此外，副冷却管301可以独立使用。

随着换热介质在冷却装置500内流动，换热介质逐渐吸收反应溶液的热能，其温度逐渐升高、冷却效果也逐渐降低。因此，仅采用主冷却管103作为冷却装置500，可能导致反应容纳腔内的反应溶液的温度分布差异大，导致冷却的均匀性降低。副冷却管301与主冷却管103采用相反的换热介质输送方向，例如，主冷却管103中的换热介质由反应釜本体102底部输入，从反应釜顶部输出；副冷却管301中的换热介质由反应釜本体102的顶部输入，从反应釜本体102的底部输出。两者共同作用对反应溶液起到两个方向的均匀冷却，从而使得反应溶液整体的温度更统一，避免由于冷却温差过大，导致反应程度的差异过大而影响产品的品质。

增加副冷却管301的长度提高其与反应溶液的接触时间可以改善副冷却管301的冷却效果。本实施例中，副冷却管301呈蛇形结构，以提高其与反应溶液的接触面积和停留时间，从而提高冷却效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种乳液聚合反应釜，其特征在于，包括：反应釜体、加热夹套以及用于输送换热介质的冷却装置，所述反应釜体设置于所述加热夹套内，所述反应釜体内设置有存储反应溶液的反应容纳腔，所述冷却装置包括换热介质输入管、主冷却管、换热介质输出管，所述主冷却管沿所述反应容纳腔内壁绕设于所述反应容纳腔内，并连接于所述换热介质输入管和所述换热介质输出管之间，所述换热介质输入管和所述换热介质输出管穿过所述反应釜体和所述加热夹套并伸出所述加热夹套外。

2.根据权利要求1所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述主冷却管为螺旋形结构。

3.根据权利要求2所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述主冷却管的截面为矩形。

4.根据权利要求1至3之一所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述冷却装置还包括：第一节流阀，所述换热介质输入管与所述第一节流阀连接。

5.根据权利要求4所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述节流阀为单向节流阀。

6.根据权利要求4所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述冷却装置还包括：蒸汽压力传感器，所述蒸汽压力传感器位于所述主冷却管内。

7.根据权利要求4所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述冷却装置还包括：第二节流阀，所述换热介质输出管与所述第二节流阀连接。

8.根据权利要求7所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述冷却装置还包括：温度传感器，所述温度传感器位于所述主冷却管内。

9.根据权利要求1所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述冷却装置还包括：副冷却管，所述主冷却管内的换热介质的流动方向与所述副冷却管内换热介质的流动方向相反；

所述副冷却管设置于所述反应容纳腔内，所述副冷却管的两端穿过所述反应釜体和所述加热夹套并伸出所述加热夹套外。

10.根据权利要求9所述的乳液聚合反应釜，其特征在于，所述副冷却管呈蛇形结构。