本發明屬于有機高分子化合物制備領域，具體涉及一種乳液聚合反應溫度控制的裝置和方法。
背景技術：
聚四氟乙烯樹脂因其具有優異的綜合性能，在當前工業領域應用廣泛。聚四氟乙烯主要的生產方法為乳液聚合，聚合單體在一定溫度和壓力下，在引發劑、鏈轉移劑、乳化劑存在條件下進行乳液聚合。針對不同性能的聚四氟乙烯產物，可采用不同的聚合溫度。
聚四氟乙烯的反應過程中，反應溫度的穩定性和調節靈敏度是影響最終產品質量高低的一個十分重要的因素。在當前聚四氟乙烯行業中，聚四氟乙烯反應釜的換熱采用工業水作為調溫水，工業水含雜質多，容易結垢影響換熱效果，降低了反應溫度的調節靈敏度；采用工業水作為調溫水，由于在冷卻過程中與外界直接接觸，在調溫水循環過程中損耗大，增加了生產成本。
技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本發明對聚四氟乙烯反應溫度的調節工藝進行了設計，提供一種用于調節聚四氟乙烯反應溫度的裝置。
本發明的另一目的是應用所述裝置，提供一種調節聚四氟乙烯反應溫度的方法。
實現本發明上述目的的技術方案為：
一種用于調節聚四氟乙烯反應溫度的裝置，包括去離子水補加系統和循環調溫系統，
所述去離子水補加系統包括給水進水管、補氣罐、氣壓罐；所述循環調溫系統包括循環管路、加熱換熱器、冷卻換熱器、置于聚四氟 乙烯反應釜外壁的夾套，所述夾套設置有換熱介質進口和換熱介質出口；
所述補給水進水管連接于所述補氣罐、補氣罐出水管路連接于氣壓罐，氣壓罐的出水管路連接有預熱器，預熱器的出水管路連接于循環調溫系統；預熱器的出水管路經循環管路和三通調節閥分別連接有加熱管路和冷卻管路，所述加熱管路連接所述加熱換熱器，加熱換熱器的出水管路連接夾套的換熱介質進口；所述冷卻管路連接所述冷卻換熱器，冷卻換熱器的出水管路連接夾套的換熱介質進口。
其中，補給水進水管可連接去離子水儲罐，通常用離子交換樹脂生產去離子水。夾套設置的換熱介質進口可以是1～4個，通常體積大的反應器的夾套可以設多個進口；夾套設置的換熱介質出口可以是1～4個，體積大的反應器的夾套可設多個出口。
進一步地，所述加熱換熱器的出水管路與冷卻換熱器的出水管路通過三通或靜態混合器連接在一起，三通或靜態混合器的第三個出口連接夾套的換熱介質進口。
熱水和冷水先混合再進入夾套。連接水管的可以是三通或靜態混合器，水量大時優選用靜態混合器，水量少時優選用三通。
其中，所述循環管路上設置有循環水泵。
其中，聚四氟乙烯反應釜上設置有溫度傳感器，所述加熱換熱器的加熱介質管路、冷卻換熱器的冷卻介質管路上均設置有閥門，所述溫度傳感器、閥門、三通調節閥均連接于自動控制系統。
一種調節聚四氟乙烯反應溫度的方法，應用本發明所述的裝置，以去離子水為聚四氟乙烯反應釜夾套內的換熱介質，去離子水從補給水進水管補給，在加熱換熱器和/或冷卻換熱器內換熱后進入反應釜夾套，調節聚四氟乙烯反應的溫度；去離子水換熱后再次進入加熱換熱器和/或冷卻換熱器，循環換熱。
優選地，用所述補氣罐控制氣壓罐的壓力為0.2mpa～0.25mpa，用氣壓罐頂部的自動排氣閥氣閥控制罐內去離子水的液位在1/2～2/3。 例如，氣壓罐高度為2000mm，則控制液位高度為1000mm～1300mm。
其中，所述去離子水結果預熱器預熱后溫度為50±3℃。預熱器使用的加熱介質為低壓蒸汽(壓力0.4～1.0mpa的蒸汽)。
優選地，所述去離子水循環量為每小時25～35倍的聚四氟乙烯反應釜體積。例如，反應器體積為4m3，去離子水循環量為100～140m3/h。
其中，所述循環水泵的揚程為50m；聚四氟乙烯反應溫度的范圍為73.5～120℃。
其中，所述加熱換熱器為板式換熱器，以低壓蒸汽為加熱介質，所述冷卻換熱器為板式換熱器，以4～8℃的水為冷卻介質。
本發明的有益效果在于：
本發明采用去離子水為聚四氟乙烯生產過程中的調溫介質，去離子水在循環過程中不會結垢，提高了控溫的精度；整個溫度調節裝置為封閉循環，不采用工業水空冷冷卻，不會有雜質進入循環管路，調溫介質損耗少，具有節約成本的優勢。
附圖說明
圖1為本發明用于調節聚四氟乙烯反應溫度的裝置結構圖。
圖中，1、反應器，2、板式加熱換熱器，3、板式冷卻換熱器，4、循環水泵，5、補氣罐，6、氣壓罐，7、預熱器，8、第一溫度傳感器，9、第二溫度傳感器，10、第三溫度傳感器，11、自動控制系統，12、加熱介質閥門，13、冷卻介質閥門，14、三通調節閥，15、調節閥，16、止回閥，17、壓力變送器，18、自動排氣閥，19、空氣管，20、預熱介質管路，21、補給水進水管，22、循環管路，23、預熱器的出水管路.
具體實施方式
以下實施例進一步說明本發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發明的范圍。
若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。
實施例1
如圖1，一種用于調節聚四氟乙烯反應溫度的裝置，包括由左至右相連的去離子水補加系統和循環調溫系統，還分別與穩壓系統和溫控系統相連；
具體地，本裝置包括補給水進水管21、氣壓罐6、板式加熱換熱器2、板式冷卻換熱器3、置于聚四氟乙烯聚合反應的反應器1外壁的夾套，該夾套設置有換熱介質進口和換熱介質出口；補給水進水管21上設置調節閥15。
所述補給水進水管連接于所述補氣罐5、補氣罐的出水管路連接于氣壓罐6，氣壓罐的出水管路連接于預熱器7，預熱器的出水管路23連接循環調溫系統的循環管路22；循環管路22經循環水泵4、三通調節閥14分別連接加熱管路和冷卻管路，其中加熱管路連接板式加熱換熱器2，加熱換熱器的出水管路連接夾套的進口；冷卻管路連接板式冷卻換熱器3，冷卻換熱器的出水管路與加熱換熱器的出水管路通過三通連接，合并后進入夾套的換熱介質進口；夾套的換熱介質出口通過管路連接到循環管路22上。所述換熱介質進口連接的管路上設置第三溫度傳感器10。
所述氣壓罐6連接有補氣罐5，補氣罐頂部設置空氣管19、空氣管19上設置有止回閥16。氣壓罐6頂部設置壓力變送器17和自動排氣閥18，構成穩壓系統。壓力變送器17連接調節補給水流量的調節閥15當氣壓罐6的液位下降到低限時，由自動排氣閥18自動排除多于的氣體使其液位保持在正常的范圍之內。本實施例中，氣壓罐高度2000mm，管內液位控制為1000mm～1300mm。
循環管路上設置有循環水泵4。該循環水泵的揚程為50m。
其中，聚四氟乙烯反應釜上設置有二個溫度傳感器，分別是第一 溫度傳感器8和第二溫度傳感器9，加熱換熱器的加熱介質管路上設置加熱介質閥門12、冷卻換熱器的冷卻介質管路上設置有冷卻介質閥門13，第一溫度傳感器8和第二溫度傳感器9、第三溫度傳感器10、加熱介質閥門12、冷卻介質閥門13、三通調節閥14連接于自動控制系統11。
實施例2
一種調節聚四氟乙烯反應溫度的方法，實施例1的裝置應用于2500t/a四氟乳液項目的生產。以去離子水為聚四氟乙烯反應釜夾套內的換熱介質，去離子水用離子交換樹脂制備而得，從補給水進水管補給，在加熱換熱器和/或冷卻換熱器內換熱后進入反應釜夾套，調節聚四氟乙烯反應的溫度；去離子水換熱后再次進入加熱換熱器和/或冷卻換熱器，循環換熱。
用所述補氣罐控制氣壓罐的壓力為0.2mpa～0.25mpa，用氣壓罐頂部的自動排氣閥氣閥控制罐內去離子水的液位在1000mm～1300mm高度處。氣壓罐高度為2000mm。
本實施例中，聚四氟乙烯反應釜的罐體積為4m3，去離子水循環量120m3/h。預熱介質管路20內通入低壓蒸汽為預熱介質，去離子水經過預熱器預熱后溫度為50±3℃。
本實施例中，板式加熱換熱器以低壓蒸汽為加熱介質，板式冷卻換熱器以5℃的水為冷卻介質。控制聚四氟乙烯反應溫度的范圍為73.5～120℃。生產過程中溫度波動范圍在1℃以內。
正常運行時調溫介質沒有損耗；使用一年內因泄漏或檢修調溫介質的損耗量為0.1％
對比例
四氟樹脂生產項目舊的調溫工藝為：聚四氟乙烯聚合反應釜的夾套內的換熱介質為工業水。從夾套的換熱介質出口排出的工業水分為兩路，分別是冷卻水和非冷卻水，一路(冷卻水)通過管路到達冷卻塔，以空氣為冷卻介質空冷降溫，降溫后與非冷卻水直接進行混合后進入反應器夾套進行換熱。
對于聚四氟乙烯反應舊的調溫工藝，調溫的范圍為73.5～120℃。生產過程中溫度波動范圍在3℃以內。
一年內調溫介質的損耗量為1～2％。
雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。