CN209519751U - 水解聚马来酸酐连续化生产装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水解聚马来酸酐连续化生产装置，属于化工设备。采用的技术方案是：包括混料釜、顺序相连的多级聚合反应釜、双氧水储罐和保温反应釜，所述混料釜的下部设出料口与一级聚合反应釜的进料口通过管线连接，n级聚合反应釜的出料口与n+1级聚合反应釜的进料口通过管线连接（n大于或等于1），各聚合反应釜的进料口与出料口设置在聚合反应釜的上部，且进料口高于出料口，最后一级聚合反应釜的出料口与保温反应釜的进料口通过管路相连，保温反应釜的出料口通向成品罐，各聚合反应釜的顶部设有顶部出料口。本装置采用多级聚合反应釜呈阶梯状串联，通过反应釜侧端自动溢流进入下一级反应釜，实现水解聚马来酸酐的连续化生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水解聚马来酸酐连续化生产装置，属于化工设备。
背景技术
水解马来酸酐(HPMA)是一种原料易得，性能优良，多用途的绿色环保水处理剂，有较高热稳定性，可在较高温度下使用。HPMA具有晶格畸变和阈值效应两种作用，有分散碳酸钙、磷酸钙微晶的效能及良好的抑制水垢生成和剥离老垢作用。可与锌盐复配使用，由于协同效应，不但有阻垢作用，还有优良的缓蚀作用，无毒，被广泛应用于循环冷却水、锅炉用水、油田注水、工业用水的处理等方面。
上世纪60年代初由J.Polymer.Sci.和Makromol.Chem.首次分别提出可以通过紫外光照射和/或通过有机氧化物引发MA发生均聚，经水解制得水解聚马来酸酐（HPMA）。上世纪70年代初由瑞士Ciba-Geigy公司首先将HPMA工业化，作为缓蚀阻垢剂用于冷却水处理，之后应用于海水淡化和锅炉水处理，扩大至洗涤剂及油田水处理等领域。我国对水解聚马来酸酐的生产研究始于上世纪80年代，多以如苯、二甲苯等有机溶剂为反应介质，利用过氧化苯甲酰引发顺丁烯二酸酐单体先聚合，再水解的生产工艺。该工艺生产周期长、能耗高、产品溴值高、残留单体含量高、存放易分层、操作复杂、环境污染大、生产成本高。随着社会的发展和人们环保意识的日渐增强，以水代替有机溶剂的合成水解聚马来酸酐的生产方法一直成为人们研究的重点。
但是，对比目前现有的生产合成工艺，无论是以有机溶剂还是水相为反应介质，传统的生产方法多采用间歇式单釜生产装置，产品收率低、生产周期长，大大限制产能规模化提升；同时，单釜式装置生产容易造成产品批次间质量和性能的不稳定；同时顺丁烯二酸酐聚合过程属于放热反应过程，一旦反应开始，单釜式间歇生产需要在反应釜夹层不断通水降温，大量反应热不能有效的得到回收利用，造成能源浪费的同时，耗能量也会增加。
发明内容
本实用新型提供一种水解聚马来酸酐连续化生产装置，解决实现水解聚马来酸酐的连续化生产的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
水解聚马来酸酐连续化生产装置，包括混料釜、顺序相连的多级聚合反应釜、双氧水储罐和保温反应釜，所述混料釜的下部设出料口与一级聚合反应釜的进料口通过管线连接，n级聚合反应釜的出料口与n+1级聚合反应釜的进料口通过管线连接（n大于或等于1），各聚合反应釜的进料口与出料口设置在聚合反应釜的上部，且进料口高于出料口，最后一级聚合反应釜的出料口与保温反应釜的进料口通过管路相连，保温反应釜的出料口通向成品罐，各聚合反应釜的顶部设有顶部出料口；
各级聚合反应釜的顶部设有双氧水进口并通过管路与双氧水储罐相连，各级聚合反应釜的双氧水进料管道汇集于双氧水储罐的出料管道，该双氧水出料管道上设有转料泵。
作为优选，各聚合反应釜的顶部排放口通过管路通入管壳式换热器的进口，管壳式换热器的出口通入尾气处理装置；管壳式换热器的冷水进口通入循环冷却水，管壳式换热器的冷媒出口将循环冷却水排出；
各管壳式换热器的冷水进口所连的管路汇集于循环冷却水进水管道，各管壳式换热器的冷水出口所连的管路汇集于循环冷却水回水管道。
作为优选，各聚合反应釜的进料口与出料口串联且呈阶梯式排列，以使连续进入各反应釜的物料达到设定体积时不断地自动溢流至下一级反应釜。
进一步的优选，所述聚合反应釜的级数为4~12级，且各级反应釜在2/3高度体积处设有出料口。
作为优选，各聚合反应釜的双氧水进口所连通的管路上设有流量计和控制阀。
作为优选，最后一级聚合反应釜的出料口所连的管道上设有转料泵。作为优选，混料釜与一级混料釜间所连管道上设有转料泵。
作为优选，所述混料釜安装有温度传感器、搅拌器，并设有保温夹层。
本实用新型的有益作用：
（1）本装置采用多级聚合反应釜呈阶梯状串联，通过反应釜侧端自动溢流进入下一级反应釜，实现水解聚马来酸酐的连续化生产；
（2）该方法易于实现自动化控制、提高生产效率及设备利用率、产品质量稳定；
（3）及时将反应热转移至下一级反应，实现聚合反应热的有效回收利用、降低生产能耗、节约用水、安全环保。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图，
其中：1、混料釜，2、聚合反应釜，3、双氧水储罐，4、保温反应釜，5、管壳式换热器，6、转料泵，7、流量计，8、控制阀，201、进料口，202、出料口，203、顶部出料口，501、循环冷却水进水管道，502、循环冷却水回水管道，503、尾气吸收管道。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体结构进行进一步的说明，
水解聚马来酸酐连续化生产装置，包括混料釜1、顺序相连的多级聚合反应釜2、双氧水储罐3和保温反应釜4。
混料釜1是体积为10m³的搪瓷釜或衬四氟的不锈钢釜，混料釜1安装有温度传感器、搅拌器，并设有保温夹层。混合物料为马来酸酐、催化剂、去离子水和浓硫酸，其质量比为马来酸酐：催化剂：去离子水：浓硫酸=1000：0.06：500：50，混料釜混合均匀的物料保温温度控制在30~70℃范围内。
聚合反应釜主体是体积为2~5m³的搪瓷反应釜，聚合反应温度控制在104~120℃之间。聚合保温釜为壳层结构，是体积为15m³的搪瓷储罐，保温温度为105~108℃；
混料釜1的下部设出料口202与一级聚合反应釜2的进料口201通过管线连接，n级聚合反应釜2的2/3高度体积处的出料口202与n+1级聚合反应釜2的进料口201通过管线连接(n大于或等于1)，各聚合反应釜2的进料口201与出料口202设置在聚合反应釜2的上部，且进料口201高于出料口202，各聚合反应釜2的进料口201与出料口202串联且呈阶梯式排列，以使连续进入各反应釜的物料达到设定体积时不断地自动溢流至下一级聚合反应釜2。聚合反应釜2的级数为4~12级。
最后一级聚合反应釜2的出料口202与保温反应釜4的进料口201通过管路相连，该管道上设有转料泵。保温反应釜4的出料口202通向成品罐，各聚合反应釜2的顶部设有顶部出料口203作为尾气排放使用。
各级聚合反应釜2的顶部设有双氧水进口并通过管路与双氧水储罐3相连，各级聚合反应釜2的双氧水进料管道汇集于双氧水储罐3的出料管道，该双氧水出料管道上设有转料泵。双氧水储罐体积为10m³的碳钢、不锈钢或搪瓷材质的储罐，各级聚合反应釜通入双氧水流量逐级递减。
各聚合反应釜2的顶部排放口通过管路通入管壳式换热器5的进口，管壳式换热器5的出口通入尾气吸收管道503；管壳式换热器5的冷水进口通入循环冷却水，管壳式换热器5的冷媒出口将循环冷却水排出；各管壳式换热器5的冷水进口所连的管路汇集于于循环冷却水进水管道501，各管壳式换热器5的冷水出口所连的管路汇集于于循环冷却水回水管道502。从聚合反应釜排出的高温废气经管壳式换热器5进行降温，然后在进行吸收处理，减少排放。
各聚合反应釜2的双氧水进口所连通的管路上设有流量计和控制阀。混料釜1的与一级聚合反应釜2间所连管道上设有转料泵6。
本装置的工作过程：
混合物料按照生产流程加入到混料釜中，然后经搅拌及保温控制，混合后的物料经转料泵输入到一级聚合反应釜中， 确定聚合反应釜设置的数目级数n=10时，控制混合物料输送至一级聚合反应釜的流量为1200 kg/h，双氧水储罐的出料管道转料泵将双氧水输送至各级聚合反应釜，通过输送双氧水管道上的流量计和控制阀控制进入各级反应釜双氧水流量分别为117 kg/h、102 kg/h、90 kg/h、80 kg/h、70 kg/h、60 kg/h、54 kg/h、45 kg/h、33 kg/h、17 kg/h。混合物料在聚合反应釜内与双氧水反应，反应后物料经聚合反应釜上部2/3高度体积处出料口流入下一级聚合反应釜，在下一级聚合反应釜内再次反应，如上述过程，经过十个聚合反应釜后的物料经转料泵输送至保温反应釜内保温控制，直至保温合格后输送到成品罐中。
在聚合反应中产生的废气经聚合反应罐顶部的排放口进入换热器内进行换热，换热采用冷水作为冷媒介质，冷却后的废气在进行吸收处理，避免高温废气对废气吸收装置造成的高温腐蚀。冷却水吸收废气中热源能够作为各反应釜的保温水使用，节省了能源，减少了浪费。
本装置多级聚合反应釜呈阶梯状串联，通过反应釜侧端自动溢流进入下一级反应釜，实现水解聚马来酸酐的连续化生产；该方法易于实现自动化控制、提高生产效率及设备利用率、产品质量稳定；及时将反应热转移至下一级反应，实现聚合反应热的有效回收利用、降低生产能耗、节约用水、安全环保。
Claims (8)
1.一种水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征是，包括混料釜（1）、顺序相连的多级聚合反应釜（2）、双氧水储罐（3）和保温反应釜（4），所述混料釜（1）的下部设出料口（202）与一级聚合反应釜（2）的进料口（201）通过管线连接，n级聚合反应釜（2）的出料口（202）与n+1级聚合反应釜（2）的进料口（201）通过管线连接，n大于或等于1，各聚合反应釜（2）的进料口（201）与出料口（202）设置在聚合反应釜（2）的上部，且进料口（201）高于出料口（202），最后一级聚合反应釜（2）的出料口（202）与保温反应釜（4）的进料口（201）通过管路相连，保温反应釜（4）的出料口（202）通向成品罐，各聚合反应釜（2）的顶部设有顶部出料口（203）；
各级聚合反应釜（2）的顶部设有双氧水进口并通过管路与双氧水储罐（3）相连，各级聚合反应釜（2）的双氧水进料管道汇集于双氧水储罐（3）的出料管道，该双氧水出料管道上设有转料泵。
2.根据权利要求1所述的水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征是，各聚合反应釜（2）的顶部排放口通过管路通入管壳式换热器（5）的进口，管壳式换热器（5）的出口通入尾气吸收管道（503）；管壳式换热器（5）的冷水进口通入循环冷却水，管壳式换热器（5）的冷媒出口将循环冷却水排出；各管壳式换热器（5）的冷水进口所连的管路汇集于循环冷却水进水管道（501），各管壳式换热器（5）的冷水出口所连的管路汇集于循环冷却水回水管道（502）。
3.根据权利要求1所述的水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征是，各级聚合反应釜（2）的进料口（201）与出料口（202）串联且呈阶梯式排列，以使连续进入各反应釜的物料达到设定体积时不断地自动溢流至下一级聚合反应釜（2）。
4.根据权利要求1或3所述水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征在于，所述聚合反应釜（2）的级数为4~12级，且各级反应釜在2/3高度体积处设有出料口（202）。
5.根据权利要求1所述的水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征是，各聚合反应釜（2）的双氧水进口所连通的管路上设有流量计和控制阀。
6.根据权利要求1所述的水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征是，最后一级聚合反应釜（2）的出料口（202）所连的管道上设有转料泵。
7.根据权利要求1所述的水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征是，混料釜（1）与一级聚合反应釜（2）间所连管道上设有转料泵（6）。
8.根据权利要求1所述水解聚马来酸酐连续化生产装置，其特征在于，所述混料釜（1）安装有温度传感器、搅拌器，并设有保温夹层。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111359573A (zh) * | 2020-04-06 | 2020-07-03 | 王鑫 | 一种可调节的反应釜 |
| CN112387236A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-23 | 安徽国祯生态科技有限公司 | 一种土壤修复剂造粒机辅助设备 |
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