一種節能高效自清潔聚合裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種節能高效自清潔聚合裝置，由列管式反應器以及一種自清潔強化傳熱裝置構成，自清潔強化傳熱裝置主要包括轉子、中間支撐架、背水端掛件、限位件以及吊鉤掛件；中間支撐架用于支撐每段轉子串，增強轉軸的剛度以及轉子的自對中效果，延長整個裝置的運行壽命。吊鉤掛件的定位銷軸與相鄰吊鉤掛件的定位孔配合，保證多根列管端部的吊鉤掛件呈現整體連接結構，增強單個吊鉤掛件的軸向拉伸強度。吊鉤掛件的吊鉤、空心軸以及定位凹臺位于列管內，減小對流體的沖擊，從而減小流體阻力。該裝置強化反應物料的充分混合，并將聚合反應的熱量快速釋放，還具有自清潔作用，解決粘釜問題，提高產品質量以及生產效率，從而避免了傳統生產方式的弊端。
【專利說明】一種節能高效自清潔聚合裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種聚合工藝的生產裝置，具體涉及一種節能、高效、自清潔聚合裝置。
【背景技術】
[0002]采用聚合反應加工制造的產品有很多，以PVC的生產為例，PVC的生產主要有兩種制備工藝，一是電石法；二是乙烯法，主要原料是石油。國際市場上PVC的生產主要以乙烯法為主，而國內受富煤、貧油、少氣的資源稟賦限制，則主要以電石法為主，電石法約占我國PVC總產能的70 %以上。根據實踐經驗，在電石(CaC2 )法制取PVC的生產中，會出現不同程度的粘釜問題。粘釜即聚合物在聚合釜內壁形成污垢，會造成傳熱系數下降，從而影響反應進行，降低產量；汽提、干燥過程出料困難；壁垢混入成品中降低PVC樹脂質量等一系列問題。這不僅影響聚合釜的自控性能、降低產能和設備利用率，影響產品質量，清理聚合釜還增加了人工費，并引起氯乙烯(VCM)對清釜人員的危害問題，存在較大安全隱患，是一直以來人們迫切解決的一個問題。
[0003]在早期，人們主要采用小型聚合釜生產PVC樹脂，為保持聚合釜的正常傳熱和攪拌正常運轉，采用I釜I清的方法，這樣費時費工。后來，國外采用噴射壁清釜的方法，使用高壓水槍，以30MPa的高壓水，從人孔處噴射，以除掉釜內粘壁物，減少人工清釜次數。目前，多采用防粘釜劑來解決問題，通過向釜壁面噴涂防粘釜劑來減少或消除粘釜問題。但是它也存在以下問題:
[0004]1.防粘涂層的粘牢度低，容易混入產品中，降低產品的純度，且影響防粘劑的效
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[0005]2.抗氧化時間不足，會使防粘劑提前失效，造成產品質量下降。
[0006]3.偏色問題，聚合反應過程中涂層物會被磨蝕掉入釜中，深色防粘釜劑會污染樹月旨(如“美國紅”、“英國藍”)，并因此而污染樹脂使樹脂偏紅或偏藍影響制品的色澤。
[0007]4.使用時操作困難，需要人工噴涂，且無法保證噴涂的均勻性和完整性。
[0008]為了改變上述的不足，本發明提出一種節能高效自清潔聚合裝置。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是設計一種節能高效自清潔聚合裝置，摒棄了以傳統聚合釜作為聚合反應裝置的方法，采用列管式反應器作為反應裝置，并在列管中加入轉子式自清潔強化傳熱裝置，強化反應物料的充分混合，并將聚合反應的熱量快速釋放，冷卻管程聚合物料，還能夠起到自清潔作用，解決粘釜問題，提高產品的質量以及生產效率，從而避免了傳統生產方式所帶來的種種弊端。
[0010]本發明為解決上述問題采用的技術方案是:一種節能高效自清潔聚合裝置，由列管式反應器以及一種轉子式自清潔強化傳熱裝置構成；列管式反應器由封頭、列管、筒體、折流板以及管板組成，并采用常規的設計結構以及裝配關系；自清潔強化傳熱裝置主要包括轉子、中間支撐架、背水端掛件、限位件以及吊鉤掛件；列管的迎水端設有吊鉤掛件，列管的背水端設有背水端掛件，轉軸兩端通過限位件固定支撐在掛件上，轉軸通過轉子的軸孔、中間支撐架的空心軸軸孔以及限位件的軸孔，列管內放置多個轉子，轉子成組排列地套在轉軸上，中間支撐架位于每組最后一個轉子以及限位件之間，轉子末端與中間支撐架前端配合，限位件前端與中間支撐架末端配合，中間支撐架的葉片外徑小于列管內徑但大于轉子外徑，用于支撐每段轉子串，增強轉軸的剛度以及轉子的自對中效果，從而延長轉子甚至整個裝置的運行壽命。吊鉤掛件的限位槽與列管端部配合，用于限制掛件的徑向移動從而起到固定掛件的作用，同時起到軸向緊固自清潔強化傳熱裝置的作用；吊鉤掛件的定位銷軸與相鄰吊鉤掛件的定位孔相配合，保證多根列管端部的吊鉤掛件呈現整體連接結構，增強單個吊鉤掛件的軸向拉伸強度，此外進一步限制吊鉤掛件的徑向移動以及周向轉動。吊鉤掛件的定位凹臺與限位件的端部相配合，便于限位件的軸向限位固定，并減小限位件與流體間的接觸面，減小流體阻力；吊鉤掛件的吊鉤、空心軸以及定位凹臺位于列管內，可以減小對列管入口處流體的沖擊，從而大大減小流體阻力。
[0011]反應物料經管程入口進入管程，聚合反應的產品經管程出口進入下一步工序；反應物料的流體推力會帶動轉子轉動，轉子的旋轉運動會加速各反應物料的均勻混合，使得聚合反應更加徹底，提高聚合反應的反應效率；并且經過自清潔強化傳熱裝置的強化傳熱作用，聚合反應前能夠快速吸收殼程入口流入的熱流體熱量至反應溫度，反應后殼程入口流入的冷流體將聚合反應的熱量快速吸收，吸收熱量后的冷流體經殼程出口流出，便于反應的繼續進行。由于自清潔強化傳熱裝置的自清潔作用，使得流體不再粘附在管壁上，而是隨著流體的螺旋運動不斷前行，從而解決了傳統工藝的粘釜問題，提高了產品的質量。
[0012]本發明一種節能高效自清潔聚合裝置，轉子為螺旋葉片轉子、開槽螺旋葉片轉子或葉片旋向交叉組合式轉子等形式。
[0013]本發明一種節能高效自清潔聚合裝置，中間支撐架沿空心軸圓周方向分布的葉片個數為兩個、三個或多個。
[0014]本發明一種節能高效自清潔聚合裝置，背水端掛件為吊鉤掛件、扭帶型掛件、敞開式掛件或低流阻快裝掛件等形式。
[0015]本發明一種節能高效自清潔聚合裝置，吊鉤掛件沿空心軸圓周方向均勻分布的吊鉤個數為兩個、三個或多個。
[0016]本發明一種節能高效自清潔聚合裝置，吊鉤掛件的定位銷軸以及定位孔截面為圓形、橢圓形或多邊形。
[0017]本發明一種節能高效自清潔聚合裝置，轉子可首尾相連整串穿裝于轉軸上，轉軸可以是剛性的圓棒，也可以是柔性的軟繩；也可以通過限位件分成轉子數量相同或不同的若干組，使轉子均勻轉動。
[0018]本發明一種節能高效自清潔聚合裝置，轉子、中間支撐架、背水端掛件、限位件以及吊鉤掛件是由高分子材料、高分子基復合材料、金屬或者陶瓷材料制作的。
[0019]本發明的有益效果為:1、轉子的工作動力來自于液體反應物的流體推力，不需要額外添加動力裝置；2、反應物料的流體推力會帶動轉子轉動，轉子的旋轉運動會加速各反應物料的均勻混合，使得聚合反應更加徹底，提高聚合反應的反應效率；3、經過自清潔強化傳熱裝置的強化傳熱作用，聚合反應前能夠快速吸收殼程熱量至反應溫度，反應后將聚合反應的熱量快速釋放，殼程流經冷卻流體，進一步吸收了管程聚合反應的熱量，便于反應的繼續進行；4、由于自清潔強化傳熱裝置的自清潔作用，使得流體不再粘附在管壁上，而是隨著流體的螺旋運動不斷前行，這樣就避免了因粘釜而產生的傳熱系數下降，從而解決了傳統工藝的粘釜問題，避免了防粘釜劑的使用，節約生產成本，并一定程度上提高產品質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明一種節能高效自清潔聚合裝置的裝配示意圖；
[0021]圖2是本發明一種節能高效自清潔聚合裝置的自清潔強化傳熱裝置裝配示意圖；
[0022]圖3是本發明一種節能高效自清潔聚合裝置的轉子三維示意圖；
[0023]圖4是本發明一種節能高效自清潔聚合裝置的中間支撐架三維示意圖；
[0024]圖5是本發明一種節能高效自清潔聚合裝置的背水端掛件三維示意圖；
[0025]圖6是本發明一種節能高效自清潔聚合裝置的吊鉤掛件三維示意圖。
[0026]圖中，I一管程入口，2—封頭，3—殼程出口，4一列管，5—筒體，6—轉子，7—中間支撐架，7-1—葉片，7-2—空心軸，8—背水端掛件，9一限位件，10—管程出口，11 一殼程入口，12—吊鉤掛件，12-1一定位銷軸，12-2一限位槽，12-3一吊鉤，12_4—空心軸，12-5一定位凹臺，12-6—定位孔，13—折流板，14 一轉軸，15—管板。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本發明涉及的一種節能高效自清潔聚合裝置的一種實施方法，該裝置由列管式反應器以及一種轉子式自清潔強化傳熱裝置構成；列管式反應器由封頭2、列管4、筒體5、折流板13以及管板15組成，并采用常規的設計結構以及裝配關系；自清潔強化傳熱裝置主要包括轉子6、中間支撐架7、背水端掛件8、限位件9以及吊鉤掛件12 ;列管的迎水端設有吊鉤掛件12，列管背水端設有背水端掛件8，轉軸14兩端通過限位件9固定支撐在掛件上，轉軸14通過轉子6的軸孔、中間支撐架7的空心軸7-2軸孔以及限位件9的軸孔，列管4內放置多個轉子6，轉子6成組排列地套在轉軸14上，中間支撐架7位于每組最后一個轉子6以及限位件9之間，轉子6末端與中間支撐架7前端配合，限位件9前端與中間支撐架7末端配合，中間支撐架7的葉片7-1外徑小于列管4內徑但大于轉子6外徑，用于支撐每段轉子串，增強轉軸14的剛度以及轉子6的自對中效果，從而延長轉子6甚至整個裝置的運行壽命；吊鉤掛件12的限位槽12-2與列管4端部配合，用于限制掛件的徑向移動從而起到固定掛件的作用，同時起到軸向緊固自清潔強化傳熱裝置的作用；吊鉤掛件12的定位銷軸12-1與相鄰吊鉤掛件12的定位孔12-6相配合，保證多根列管4端部的吊鉤掛件12呈現整體連接結構，增強單個吊鉤掛件12的軸向拉伸強度，此外進一步限制吊鉤掛件12的徑向移動以及周向轉動。吊鉤掛件12的定位凹臺12-5與限位件9的端部相配合，便于限位件9的軸向限位固定，并減小限位件9與流體間的接觸面，減小流體阻力；吊鉤掛件12的吊鉤12-3、空心軸12-4以及定位凹臺12-5位于列管內，可以減小對列管入口處流體的沖擊，從而大大減小流體阻力。
[0028]本發明中，反應物料經管程入口 I進入管程，聚合反應的產品經管程出口 10進入下一步工序；反應物料的流體推力會帶動轉子6轉動,轉子6的旋轉運動會加速各反應物料的均勻混合，使得聚合反應更加徹底，提高聚合反應的反應效率；并且經過自清潔強化傳熱裝置的強化傳熱作用，聚合反應前能夠快速吸收殼程入口 11流入的熱流體熱量至反應溫度，反應后殼程入口 11流入的冷流體將聚合反應的熱量快速吸收，吸收熱量后的冷流體經殼程出口 3流出，便于反應的繼續進行。由于自清潔強化傳熱裝置的自清潔作用，使得流體不再粘附在管壁上，而是隨著流體的螺旋運動不斷前行，從而解決了傳統工藝的粘釜問題。
【權利要求】
1.一種節能高效自清潔聚合裝置，由列管式反應器以及一種自清潔強化傳熱裝置構成，其特征在于:列管式反應器由封頭、列管、筒體、折流板以及管板組成，并采用常規的設計結構以及裝配關系；自清潔強化傳熱裝置主要包括轉子、中間支撐架、背水端掛件、限位件以及吊鉤掛件；列管的迎水端設有吊鉤掛件，列管背水端設有背水端掛件，轉軸兩端通過限位件固定支撐在掛件上，轉軸通過轉子的軸孔、中間支撐架的空心軸軸孔以及限位件的軸孔，列管內放置多個轉子，轉子成組排列地套在轉軸上，中間支撐架位于每組最后一個轉子以及限位件之間，轉子末端與中間支撐架前端配合，限位件前端與中間支撐架末端配合，中間支撐架的最大外徑小于換熱管內徑但大于轉子外徑；吊鉤掛件的限位槽與列管端部配合，吊鉤掛件的定位銷軸與相鄰吊鉤掛件的定位孔相配合，吊鉤掛件的定位凹臺與限位件的端部相配合，吊鉤掛件的吊鉤、空心軸以及定位凹臺位于列管內。
2.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:轉子為螺旋葉片轉子、開槽螺旋葉片轉子或葉片旋向交叉組合式轉子。
3.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:中間支撐架沿空心軸圓周方向分布的葉片個數為多個。
4.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:背水端掛件為吊鉤掛件、扭帶型掛件、敞開式掛件或低流阻快裝掛件。
5.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:吊鉤掛件沿空心軸圓周方向均勻分布的吊鉤個數為多個。
6.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:吊鉤掛件的定位銷軸以及定位孔截面形狀為圓形、橢圓形或多邊形。
7.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:所述轉子的空心軸兩端設置有同軸結構，兩個相鄰轉子的同軸結構首尾結合，實現了轉子間的軸向定位；轉子的空心軸同軸結構可以是球窩方式、圓錐方式、卡扣方式或者萬向節方式。
8.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:轉子可首尾相連整串穿裝于轉軸上，轉軸剛性的圓棒，或是柔性的軟繩；或通過限位件分成轉子數量相同或不同的若干組。
9.根據權利要求1下所述的一種節能高效自清潔聚合裝置，其特征在于:轉子、中間支撐架、背水端掛件、限位件以及吊鉤掛件是由高分子材料、高分子基復合材料、金屬或者陶瓷材料制作的。
【文檔編號】B01J19/32GK203448113SQ201320524974
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】楊衛民, 張震, 閻華 , 賈雨川, 焦志偉, 丁玉梅 申請人:北京化工大學