一种阳离子聚合物单体制备装置

摘要

本发明涉及一种阳离子聚合物单体制备装置，属于化工设备技术领域，包括罐体、转轴、扇叶、螺旋状板材、循环管线和螺旋状管道，罐体为柱体罐，转轴转动连接在罐体内，转轴一端伸出罐体外并连接有电机，转轴另一端伸入罐体内，多组扇叶间隔固连在转轴上，螺旋状板材固连在罐体内，循环管线进口端和出口端均连接在罐体上，循环管线出口端位于螺旋状板材上方，螺旋状管道固连在罐体内，螺旋状管道内流动有热水，本发明具有仅需一个反应罐即可实现深度反应的优点。

权利要求

1.一种阳离子聚合物单体制备装置，包括罐体（1）、转轴（2）和扇叶（3），罐体（1）为柱体罐，转轴（2）转动连接在罐体（1）内，转轴（2）一端伸出罐体（1）外并连接有电机，转轴（2）另一端伸入罐体（1）内，多组扇叶（3）间隔固连在转轴（2）上，其特征在于：还包括螺旋状板材（4）、循环管线（5）和螺旋状管道（6），螺旋状板材（4）固连在罐体（1）内，循环管线（5）进口端和出口端均连接在罐体（1）上，循环管线（5）出口端位于螺旋状板材（4）上方，螺旋状管道（6）固连在罐体（1）内，螺旋状管道（6）内流动有热水或常温水，其中螺旋状管道（6）为螺旋状管道，扇叶（3）旋转方向为液体流动的反方向；螺旋状管道（6）部分位于螺旋状板材（4）上方，螺旋状管道（6）剩余部分位于螺旋状板材（4）下方，螺旋状管道（6）底部固连有环形的底座（61），底座（61）固连在罐体（1）底部，底座（61）上焊接有若干根柱状的支架（62），支架（62）采用弹簧钢制成；支架（62）固连在螺旋状管道（6）螺旋部之间，支架（62）顶部固连在螺旋状板材（4）底端面；罐体（1）顶部间隔固连有烷类进料口（11）、酯类进料口（13）、压缩空气进口（14）和水管口（15），罐体（1）底部固连有产品出料口（12），其中烷类进料口（11）流动有一氯甲烷，酯类进料口（13）内流动有二甲基胺乙基丙烯酸酯；罐体（1）内通过压缩空气进口（14）注入加压空气，以使罐体（1）内压力维持在0.95至0.75MPa，温度维持在35℃至50℃，反应时间维持在0.8h至1.5h。

2.根据权利要求1所述的一种阳离子聚合物单体制备装置，其特征在于：转轴（2）上设有两组扇叶（3），每组扇叶（3）的叶片数量大于等于两个，两组扇叶（3）沿转轴（2）长度方向间隔分布，两组扇叶（3）分别位于螺旋状板材（4）上下两端。

3.根据权利要求2所述的一种阳离子聚合物单体制备装置，其特征在于：扇叶（3）外径小于罐体（1）内径，扇叶（3）外径大于螺旋状板材（4）内圈口径。

4.根据权利要求3所述的一种阳离子聚合物单体制备装置，其特征在于：螺旋状板材（4）螺距介于10～100mm,螺旋状板材（4）螺旋圈数为1圈或两圈。

5.根据权利要求4所述的一种阳离子聚合物单体制备装置，其特征在于：循环管线（5）上连接有循环冷却泵和循环冷却器，液体进入循环管线（5）后罐体（1）内压力开始变化。

说明书

一种阳离子聚合物单体制备装置

技术领域

[0001] 本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种阳离子聚合物单体制备装置。

背景技术

[0002] 阳离子聚合物是目前用量最大，应用范围最广的水溶性聚合物大类，在石油化工、造纸、纺织印染、日用化学品，特别是作为絮凝剂在水处理、污淤泥脱水等领域有心较高的
应用价值。阳离子单体是阳离子聚合物的基础原料。阳离子单体种类很多，主要包括季铵
盐、季鏻盐和季锍盐阳离子单体等，其中DAC（丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，【CAS登录号】
46830‑22‑2）类阳离子聚合物形成絮团的机械力经受性远优于DMC（甲基丙烯酰氧乙基三甲
基氯化铵，【CAS登录号】5039‑78‑1）类絮凝剂，是目前应用最广、用量最多的高分子絮凝剂
产品。由于国内实现DAC阳离子单体工业化生产的成套装置较少，对比现有的装置存在着阻
聚剂选型及用量不当、自动化控制水平低，连续生产能力差，生产效率低、产品质量不稳定
等问题，高品质DAC类阳离子聚合物在国内市场上还存在一定的缺口，因此，市场亟待推出
一种阳离子聚合物单体制备装置，以减少设备成本提高生产效率，满足国内高品质DAC类絮
凝剂产品需求。

[0003] 因此，针对以上不足，需要提供一种阳离子聚合物单体制备装置。

发明内容

[0004] （一）要解决的技术问题

[0005] 本发明要解决的技术问题是解决现有的制备装置布置数量较多，功能性较少且效率较低的问题。

[0006] （二）技术方案

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种阳离子聚合物单体制备装置，包括罐体、转轴、扇叶、螺旋状板材、循环管线和螺旋状管道，罐体为柱体罐，转轴转动连接在罐体
内，转轴一端伸出罐体外并连接有电机，转轴另一端伸入罐体内，多组扇叶间隔固连在转轴
上，螺旋状板材固连在罐体内，循环管线进口端和出口端均连接在罐体上，循环管线出口端
位于螺旋状板材上方，螺旋状管道固连在罐体内，螺旋状管道内流动有热水。

[0008] 作为对本发明的进一步说明，优选地，罐体顶部间隔固连有烷类进料口、酯类进料口、压缩空气进口和水管口，罐体底部固连有产品出料口，其中烷类进料口流动有一氯甲
烷，酯类进料口内流动有二甲基胺乙基丙烯酸酯。

[0009] 作为对本发明的进一步说明，优选地，转轴上设有两组扇叶，每组扇叶的叶片数量大于等于两个，两组扇叶沿转轴长度方向间隔分布，两组扇叶分别位于螺旋状板材上下两
端。

[0010] 作为对本发明的进一步说明，优选地，扇叶外径小于罐体内径，扇叶外径大于螺旋状板材内圈口径。

[0011] 作为对本发明的进一步说明，优选地，螺旋状板材螺距介于10～100mm,螺旋状板材螺旋圈数为1圈或两圈。

[0012] 作为对本发明的进一步说明，优选地，螺旋状管道为螺旋状管道，螺旋状管道从上端间歇性流入常温水，扇叶旋转方向为液体流动的反方向。

[0013] 作为对本发明的进一步说明，优选地，罐体内通过压缩空气进口注入加压空气，以使罐体内压力维持在0.95至0.75MPa，温度维持在35℃至50℃，反应时间维持在0.8h至
1.5h。

[0014] 作为对本发明的进一步说明，优选地，循环管线上连接有循环冷却泵和循环冷却器，液体进入循环管线后罐体内压力开始变化。

[0015] （三）有益效果

[0016] 本发明的上述技术方案具有如下优点：

[0017] 本发明通过设计新式的反应装置，通过泵的循环往复调节，实现多级反应，减少设备使用数量，又能保证反应能彻底进行，相比现有的使用多组反应罐来实现持续的深度反
应，该方案更为节能且反应深度更高，同时自动化以及生产安全性也高。

附图说明

[0018] 图1是本发明的内部结构图；

[0019] 图2是本发明的右侧视图；

[0020] 图3是本发明的左侧视图；

[0021] 图4是本发明的仰视图。

[0022] 图中：1、罐体；11、烷类进料口；12、产品出料口；13、酯类进料口；14、压缩空气进口；15、水管口；2、转轴；3、扇叶；4、螺旋状板材；5、循环管线；6、螺旋状管道；61、底座；62、支
架。

具体实施方式

[0023] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。

[0024] 一种阳离子聚合物单体制备装置，结合图1、图2，包括罐体1、转轴2、扇叶3、螺旋状板材4、循环管线5和螺旋状管道6，罐体1为柱体罐，转轴2转动连接在罐体1内，转轴2一端伸
出罐体1外并连接有电机，转轴2另一端伸入罐体1内，多组扇叶3间隔固连在转轴2上，螺旋
状板材4固连在罐体1内，循环管线5进口端和出口端均连接在罐体1上，循环管线5出口端位
于螺旋状板材4上方，螺旋状管道6固连在罐体1内，螺旋状管道6内流动有热水。

[0025] 结合图3、图4，罐体1顶部间隔固连有烷类进料口11、酯类进料口13、压缩空气进口14和水管口15，罐体1底部固连有产品出料口12，其中烷类进料口11流动有一氯甲烷，酯类
进料口13内流动有二甲基胺乙基丙烯酸酯，压缩空气进口14内通有含氮气或惰性气体的加
压空气，水管口15内通有去离子水。转轴2为圆柱杆，扇叶3为方形片状板，转轴2上设有两组
扇叶3，每组扇叶3的叶片数量大于等于两个，两组扇叶3沿转轴2长度方向间隔分布，两组扇
叶3分别位于螺旋状板材4上下两端。让反应物注入罐体1内后，转轴2在电机的带动下转动，
使扇叶3旋转搅动液态反应物。其中，扇叶3外径小于罐体1内径，扇叶3外径大于螺旋状板材
4内圈口径，既能使扇叶3旋转搅动液体，又不会与螺旋状板材4和罐体1产生干涉。

[0026] 结合图1、图2，螺旋状板材4为钢制螺旋片，螺旋状板材4外壁面焊接在罐体1内壁上，螺旋状板材4螺距介于10～100mm,螺旋状板材4螺旋圈数为1圈或两圈。循环管线5为常
规管道，循环管线5进料口和出料口均位于罐体1上，循环管线5上连接有循环冷却泵和循环
冷却器，循环冷却泵用于将罐体1内的液态反应物和部分气体抽出罐体1外，循环冷却器用
于对抽出的液态反应物和气体进行降温和冷凝，随后再通过循环冷却泵的作用回流导入至
罐体1内，以便进行深度反应。

[0027] 结合图1、图2，螺旋状管道6为螺旋状管道，螺旋状管道6从上端间歇性流入常温水，螺旋状管道6部分位于螺旋状板材4上方，螺旋状管道6剩余部分位于螺旋状板材4下方，
螺旋状管道6底部固连有环形的底座61，底座61固连在罐体1底部，底座61上焊接有若干根
柱状的支架62，支架62采用弹簧钢制成，具有良好的弹性。支架62固连在螺旋状管道6螺旋
部之间，支架62顶部固连在螺旋状板材4底端面，用于固定螺旋状管道6的位置，同时在装配
时将螺旋状管道6和螺旋状板材4一体成型，既便于装配，又能利用长度不同的支架62便于
稳定螺旋状板材4的结构，一举多得。

[0028] 结合图1、图4，在进行制备时，先将一氯甲烷、二甲基胺乙基丙烯酸酯和去离子水分别通过烷类进料口11、酯类进料口13和水管口15注入罐体1内，烷类进料口11、酯类进料
口13和水管口15外设有计量泵用于控制流量。在液体反应物进入罐体1后，打开压缩空气进
口14注入压缩空气，使罐体1内压力维持在0.95至0.75MPa之间，随后启动转轴2使扇叶3转
动，搅动液体反应物使物料开始反应，因反应为放热反应，此时打开循环管线5上的循环冷
却泵将液体从罐体1底部抽入循环冷却器内进行降温冷却，之后将降温后的液体从螺旋状
板材4上方泵入罐体1内，以使反应物能够持续且彻底地反应。

[0029] 结合图1、图4，当反应物从循环管线5进入罐体1内时，反应物流到螺旋状板材4上，在螺旋状板材4上螺旋向下流动，此时扇叶3旋转方向为液体流动的反方向，结合螺旋状板
材4缓和的坡度，使反应物之间接触更为充分，配合冷却器的降温，使物料之间反应更为彻
底，极大地提升反应效率，此外反应物流向螺旋状板材4下方，在螺旋状板材4下方的扇叶3
搅动下进一步反应。当液体进入循环管线5后控制压缩空气进口14内的气体压力，视反应情
况可以降低0.3MPa左右，使罐体1内压力开始变化，进一步深化反应，同时注入过量空气以
防止产品聚合，进一步提高产品收率。

[0030] 结合图1、图4，罐体1内气压变化，以及扇叶3的旋转，使螺旋状管道6产生振动，此时根据振动幅度间隙性向螺旋状管道6内通入常温水，既能起到一定的降温作用，配合冷却
器的降温，使罐体1内液体温度维持在35℃至50℃，使螺旋状板材4下方的液体能够充分反
应，还能缓和螺旋状管道6的振动幅度，避免螺旋状管道6结构发生产生破损，此外螺旋状管
道6的小幅振动还能起到一定的搅拌作用，以进一步促进深化反应。

[0031] 综上所述，采用本发明的制备装置，不仅能使反应更为彻底，而且使用相同量的原料反应物，最后产生的产品量多出5%，而且反应时间能够维持在0.8h至1.5h，相比原有的5h
到6h，极大地缩短加工工时，而且仅采用一个罐体1，无需布置多个反应罐进行分布反应，还
减少了设备的购置和安装成本，提高生产效率的同时还缩减了经济成本。

[0032] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。