CN209302729U - 异氰酸酯预聚物的合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种异氰酸酯预聚物的合成装置，包括反应釜和油温控制装置，其中，该反应釜具有夹套层，夹套层设有第一输油口和第二输油口；该油温控制装置包括：对导热油进行加热的热油箱、对导热油进行冷却的冷油箱、换向阀、输油泵和输油管。本实用新型的合成装置能够实现对反应釜的快速降温，安全性更高，温度控制更精确，也能加节能，能满足异氰酸酯预聚物合成的工艺需求。

Description

异氰酸酯预聚物的合成装置

技术领域

本实用新型涉及一种化工领域的合成反应装置，特别是涉及一种异氰酸酯预聚物的合成装置，比如用于1,5-萘-二异氰酸酯(NDI)和多元醇的预聚物的合成。

背景技术

异氰酸酯与多元醇制得的异氰酸酯预聚物是合成聚氨酯弹性体的一种原料。其预聚反应的特点是：初期反应较慢，需要加热，但后期反应很快、放热剧烈，需要及时降温。

以1,5-萘-二异氰酸酯(NDI)为例，它是具有高熔点(127℃)和刚性芳香族萘环结构的芳香族二异氰酸酯，适合于制造高弹性和高硬度的聚氨酯弹性体。由于其熔点高，制造聚氨酯弹性体的方法比较特殊。其预聚物不能稳定储存。合成方法是将NDI加入120-130℃的多元醇中剧烈搅拌进行预聚反应，虽然NDI和多元醇反应是放热反应，但初期反应较慢，并且NDI需要大量的熔融热，因此需要对反应釜进行加热，给体系提供一定启动能量。在NDI完全熔融后，反应大量进行，反应激烈，放热加剧，十几分钟就能完成预聚反应，此时需要求设备及时移出大量的反应热，要求在十几分钟内将预聚物降至使用温度，以免产生不必要的副反应。因此，要求合成装置既能良好的加热效果，又必须具有十分高效的冷却体系，且温度能精确的控制。此外，由于NDI预聚物的粘度大，剧烈反应时迅速生产大量产物，极易在反应釜内壁上形成积层，导致传热效果不好。

现有的合成装置存在诸多缺陷，大多数合成装置不能兼具加热功能和冷却功能，对温度的控制也不够精确，不能解决反应釜内壁上形成积层导致传热效果下降的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种异氰酸酯预聚物的合成装置，具有高效的加热功能和冷却功能，温度控制更加精准。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种异氰酸酯预聚物的合成装置，包括：反应釜和油温控制装置；

所述反应釜具有夹套层；所述夹套层设有第一输油口和第二输油口，供导热油进入/排出夹套层；

所述油温控制装置包括：对导热油进行加热的热油箱、对导热油进行冷却的冷油箱、换向阀、输油泵和输油管；

所述热油箱设有第三输油口和第四输油口，供导热油进入/排出热油箱；所述冷油箱设有第五输油口和第六输油口，供导热油进入/排出冷油箱；所述输油管包括第一输油管、第二输油管、第三输油管、第四输油管、第五输油管和第六输油管；所述换向阀包括第一换向阀和第二换向阀；所述第三输油口通过第三输油管连接所述第一换向阀，所述第五输油口通过第五输油管连接所述第一换向阀，所述第一换向阀通过第一输油管连接所述第一输油口，所述第一输油管上还安装有输油泵；所述第四输油口通过第四输油管连接所述第二换向阀，所述第六输油口通过第六输油管连接所述第二换向阀，所述第二换向阀通过第二输油管连接所述第二输油口。

具体的，所述油温控制装置包括温控组件，所述温控组件检测夹套层内的导热油的温度、和反应釜内的实际反应温度，并根据所设定的目标温度来控制热油箱和/或冷油箱的运行，以调节夹套层内的导热油的温度，从而使实际反应温度达到目标温度。

具体的，所述热油箱安装有加热棒，用于对热油箱内的导热油进行加热。

具体的，所述冷油箱安装有冷却管盘，用于对冷油箱内的导热油进行冷却。所述冷却管盘连接冷水机，所述冷却管盘内有由冷水机产生的冷却液。所述冷水机优选为低温冷水机。

具体的，所述热油箱和冷油箱还通过液位平衡管连接，用于调节热油箱和冷油箱的导热油的量。

具体的，所述的第一换向阀和/或第二换向阀是由三通L型气动球阀、压缩空气和两位三通电磁阀构成。

具体的，所述反应釜具有搅拌桨，所述搅拌桨的桨叶前端设置有刮板，所述刮板的外侧边缘与反应釜内壁平行且靠近反应釜内壁。当搅拌桨搅拌时，刮板的外侧边缘能够减少反应釜内壁上的积层，提高传热效果。优选的，所述刮板的高度不低于反应釜内壁高度的1/2；更优选的，刮板的高度不低于反应釜内壁高度的2/3，或3/4，或4/5，或刮板的高度略小于反应釜内壁高度。

具体的，所述刮板的材质为聚四氟乙烯。

具体的，所述反应釜还具有加料口、搅拌电机、出料口、第一温度计和压力计。

本实用新型的异氰酸酯预聚物的合成装置的油温控制装置包括热油箱和冷油箱，通过换向阀和输油管连接反应釜的夹套层，通过加热或冷却导热油来实现对反应釜内反应温度的升高或快速冷却。其中，热油箱和冷油箱是单独设立，当反应大量进行而需要快速降温时，可直接启动冷油箱中的较低温度的导热油来替换夹套层中较高温度的导热油，迅速实现反应釜降温，而不需要将较高温度的导热油逐渐冷却之后再慢慢实现反应釜降温。

本实用新型是利用导热油体系进行加热和冷却。现有装置大多采用水蒸气加热，水蒸气加热方式由于在高压下运行，存在操作安全隐患；而且水蒸气加热方式难以实现不同的温度的精确控制，尤其是接近或超过100℃；而且水蒸气加热方式的能量损耗大得多。本实用新型的安全性更高，温度控制更精确，也能加节能。

本实用新型的异氰酸酯预聚物的合成装置的可以在搅拌桨的桨叶前端设置有刮板，且刮板的外侧边缘与反应釜内壁平行并靠近反应釜内壁。刮板可以减少物料在反应釜壁上的积层，提高传热效率，从而提高异氰酸酯预聚物的品质。

本实用新型不仅结构简单、设备投资小，更重要的是能快速而精确的升温和降温，满足了异氰酸酯预聚物合成的特殊工艺需求。

附图说明

图1是本实用新型的异氰酸酯预聚物的合成装置的结构示意图。

图2为图1中的输油管具体连接示意图。

附图中符号标记说明：

1、加料口；

2、放料口；

3、搅拌电机；

41、第一温度计；

42、第二温度计

43、第三温度计

5、压力计；

6、搅拌桨；

7、刮板；

8、夹套层；

81、第一输油口；

82、第二输油口；

9、输油泵；

10、加热棒；

11、热油箱；

111、第三输油口；

112、第四输油口；

12、液位平衡管；

13、换向阀；

131、第一换向阀；

132、第二换向阀；

14、冷油箱；

141、第五输油口；

142、第六输油口；

15、冷却盘管；

16、输油管；

161、第一输油管；

162、第二输油管；

163、第三输油管；

164、第四输油管；

165、第五输油管；

166、第六输油管。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种异氰酸酯预聚物的合成装置，包括反应釜和油温控制装置。其中，反应釜(如图1右侧所示)具有套在反应釜本体上的夹套层8，该夹套层8具有供导热油进入/排出该夹套层8的第一输油口81和第二输油口82。油温控制装置(如图1左侧所示)包括：对导热油进行加热的热油箱11、对导热油进行冷却的冷油箱14、换向阀13、输油泵9和输油管16。

该油温控制装置的输油管路的详细连接方式如图2所示。图2中，热油箱11具有第三输油口111和第四输油口112，导热油通过该第三输油口111和第四输油口112进入和/或排出热油箱11。冷油箱14设有第五输油口141和第六输油口142，导热油通过该第五输油口141和第六输油口142进入和/或排出冷油箱14。换向阀13包括第一换向阀131和第二换向阀132两个。输油管16包括第一输油管161、第二输油管162、第三输油管163、第四输油管164、第五输油管165和第六输油管166六段；其中，第一输油管161连接第一输油口81和第一换向阀131，第一输油管161上安装有输油泵9；第二输油管162连接第二输油口82和第二换向阀132；第三输油管163连接第三输油口111和第一换向阀131；第四输油管164连接第四输油口112和第二换向阀132；第五输油管165连接第五输油口141和第一换向阀131；第六输油管166连接第六输油口142和第二换向阀132。通过第一换向阀131和第二换向阀132的管路切换，实现导热油的流通、切断和换向，使热油箱11内较高温度的导热油和冷油箱14内较低温度的导热油分别进入夹套层8，对反应釜进行加热或降温。

在一种具体的实施方式中，该油温控制装置包括温控组件，温控组件负责检测夹套层8内的导热油的温度、和反应釜内的实际反应温度，并根据所设定的目标温度来控制热油箱11/或冷油箱14的运行，以调节夹套层8内的导热油的温度，从而使实际反应温度达到目标温度。在精确控温时，夹套层8内的导热油的温度包括输出至夹套层内的导热油的温度和从夹套层内回流的导热油的温度，可以分别在夹套层8的第一输油口81和第二输油口82检测输出至夹套层内的导热油的温度和从夹套层8内回流的导热油的温度。该温控组件还可以包括用于检测热油箱11内导热油温度的第二温度计42、以及用于检测冷油/14内导热油温度的第三温度计43。

在一种具体的实施方式中，该热油箱11安装有加热棒10，用于对热油箱11内的导热油进行加热。该冷油箱14安装有冷却管盘15，用于对冷油箱14内的导热油进行冷却。该冷却管盘15连接一冷水机，冷却管盘15内有由冷水机产生的冷却液。优选的，该冷水机为低温冷水机。

在一种具体的实施方式中，该热油箱11和冷油箱14还通过液位平衡管12连接，用于调节热油箱11和冷油箱14内的导热油的量。

在一种具体的实施方式中，所述的换向阀13(第一换向阀131和/或第二换向阀132)是由三通L型气动球阀、压缩空气和两位三通电磁阀构成。

在一种具体的实施方式中，反应釜安装有搅拌桨6，该搅拌桨6的桨叶前端设置有刮板7，该刮板7的外侧边缘与反应釜内壁平行且靠近反应釜内壁。在本实施例中，刮板7是竖直设置。刮板7可以通过紧固螺栓固定于搅拌桨6上。当搅拌桨6旋转搅拌时，刮板7的外侧边缘能够减少反应釜内壁上的积层，提高传热效果。在图1中，该刮板7的高度略小于反应釜内壁高度。在其他的实施方式中，根据反应物料的量，可以选择高度不低于反应釜内壁高度的1/2的刮板，或者选择其他规格的刮板，比如高度不低于反应釜内壁高度的2/3，或3/4，或4/5的刮板7。

在一种具体的实施方式中，该刮板7的材质为聚四氟乙烯。

在一种具体的实施方式中，所述反应釜还具有加料口1、搅拌电机3、出料口2、第一温度计41和压力计5。其中，加料口1用于向反应釜内添加物料，一般设置于反应釜上部；出料口2用于将反应釜内的物料排出，一般设置于反应釜下部；搅拌电机3与搅拌桨6的搅拌杆连接，为搅拌桨6提供动力；第一温度计41用于检测反应釜内部的反应温度；压力计5用于检测反应釜内部的压力。

使用本实用新型的合成装置的一种具体操作过程如下：

将聚酯多元醇由加料口1加入，打开搅拌电机3，设定反应釜内的目标温度为127℃，油温控制装置启动热油箱11内的加热棒10加热工作，使两个换向阀13(包括第一换向阀131和第二换向阀132)同时转到热油箱11，同时打开输油泵9，使得热油经过输油管16进入加热套8对夹套层8进行加热，等到聚酯多元醇达到设定温度后，可加入NDI进行反应，反应一般会在十几分钟后结束，此时温度会急剧上升，需要立即切换换向阀13(包括第一换向阀131和第二换向阀132)同时至冷油箱14，输送较低温度的导热油对夹套层8进行冷却，随着冷油不断被循环，其温度也会逐渐升高，而冷油箱14内的冷却管盘15中有由冷水机产生的冷液来降低冷油箱14内导热油的温度，一般冷却十分钟左右能够使反应釜的预聚物的料温达到使用温度，然后关掉输油泵9，并打开放料阀2放料，放料结束后，按照上述操作即进行下一釜预聚物的合成。

反应中的是能快速而精确的升温和降温，尤其是及时启动冷油箱内较低温度的导热油进行快速降温，满足了NDI预聚合成的特殊工艺需求。

综上所述，上述各实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种异氰酸酯预聚物的合成装置，包括：反应釜和油温控制装置，其特征在于，

所述反应釜具有夹套层；所述夹套层设有第一输油口和第二输油口；

所述油温控制装置包括：对导热油进行加热的热油箱、对导热油进行冷却的冷油箱、换向阀、输油泵和输油管；所述热油箱设有第三输油口和第四输油口；所述冷油箱设有第五输油口和第六输油口；所述输油管包括第一输油管、第二输油管、第三输油管、第四输油管、第五输油管和第六输油管；所述换向阀包括第一换向阀和第二换向阀；

所述第三输油口通过第三输油管连接所述第一换向阀，所述第五输油口通过第五输油管连接所述第一换向阀，所述第一换向阀通过第一输油管连接所述第一输油口，所述第一输油管上还安装有输油泵；所述第四输油口通过第四输油管连接所述第二换向阀，所述第六输油口通过第六输油管连接所述第二换向阀，所述第二换向阀通过第二输油管连接所述第二输油口。

2.如权利要求1所述的合成装置，其特征在于，所述油温控制装置还包括温控组件，所述温控组件检测夹套层内的导热油的温度和反应釜内的实际反应温度，并根据所设定的目标温度来控制热油箱和/或冷油箱的运行，以调节夹套层内的导热油的温度，从而使实际反应温度达到目标温度。

3.如权利要求1所述的合成装置，其特征在于，所述热油箱安装有加热棒。

4.如权利要求1所述的合成装置，其特征在于，所述冷油箱安装有冷却管盘，所述冷却管盘连接冷水机，所述冷却管盘内有由冷水机产生的冷却液。

5.如权利要求1所述的合成装置，其特征在于，所述热油箱和冷油箱还通过液位平衡管连接。

6.如权利要求1所述的合成装置，其特征在于，所述的第一换向阀和/或第二换向阀是由三通L型气动球阀、压缩空气和两位三通电磁阀构成。

7.如权利要求1所述的合成装置，其特征在于，所述反应釜具有搅拌桨，所述搅拌桨的桨叶前端设置有刮板，所述刮板的外侧边缘与反应釜内壁平行且靠近反应釜内壁。

8.如权利要求7所述的合成装置，其特征在于，所述刮板的高度略小于反应釜内壁高度。

9.如权利要求7所述的合成装置，其特征在于，所述刮板的材质为聚四氟乙烯。

10.如权利要求1所述的合成装置，其特征在于，所述反应釜还具有用于向反应釜内添加物料的加料口、为搅拌桨提供动力的搅拌电机、用于将反应釜内的物料排出的出料口、用于检测反应釜内部的反应温度的第一温度计和用于检测反应釜内部的压力的压力计。