一种聚酮生产设备及其反应釜

技术领域

本发明涉及以气体为原料的高分子材料生产技术领域，更具体地说，涉及一种聚酮生产设备及其反应釜。

背景技术

聚酮是一种具有优良综合性能的绿色高分子材料，可用作通用塑料、工程塑料、特种工程塑料、纤维和薄膜等材料，不仅具有熔点高、耐热性、耐磨性、耐化学试剂性、机械性能好、气体阻隔性等优良的物理化学特性，并且聚酮主链上的酮基赋予了其优异的可光降解性能和可化学改性的性能。聚酮的主要原料来源广泛，其中的CO除可以从煤造气获得，还可以从含CO工业废气中通过净化获得。因此，无论从节约能源还是消除“白色污染”及开发新型材料等方面来看，聚酮的研究开发都具有十分重要的现实意义和广阔的发展前景，顺应了当今时代对节能和环保的两大要求。

然而，聚合工艺和产品状态是影响聚酮生产的重要因素。具体来说，原料中CO气体在溶液中的传质效果直接影响聚酮的反应速度，CO气体本身在溶液中的溶解度就较差，并且由于聚酮反应形式为淤浆反应，聚酮产品的生成进一步降低了CO气体在溶液中的传质效果。

因此，如何提高原料气体在溶液中的传质效果，加快聚合反应速率，缩短单釜反应周期，提升聚酮年产量和设备利用率，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是提高原料气体在溶液中的传质效果，加快聚合反应速率，缩短单釜反应周期，提升聚酮年产量和设备利用率。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种反应釜，包括釜体，还包括驱动电机、桨叶、搅拌轴以及通气管；

其中，所述釜体内用于容置待反应液体和待反应气体，所述搅拌轴的上端与所述驱动电机的电机轴连接，所述搅拌轴的下端与所述桨叶连接，所述桨叶位于所述待反应液体中，且所述桨叶沿着所述反应釜的径向布置；

所述通气管设置在所述搅拌轴上，所述通气管具有上通气口和下通气口，所述下通气口位于所述待反应液体中，且靠近所述桨叶设置，所述上通气口位于所述待反应液体的液面以上，且与所述待反应气体相通。

优选地，所述反应釜还包括耳兜，所述耳兜位于所述待反应液体的液面以上，所述耳兜设置在所述通气管上，且所述耳兜与所述通气管的上通气口相通；

所述耳兜的一侧设置有捕气口，所述捕气口的朝向沿着水平方向，所述捕气口与所述耳兜的内腔相通。

优选地，所述捕气口为向外扩张的扩口。

优选地，所述上通气口与所述耳兜的底部相接。

优选地，所述下通气口处设置有喷嘴，所述喷嘴与所述下通气口相通。

优选地，所述搅拌轴上设置有搅拌叶片，且所述搅拌叶片位于所述耳兜与所述桨叶之间。

优选地，所述搅拌叶片为螺带式叶片，所述螺带式叶片环绕所述搅拌轴的周向，并沿着所述搅拌轴的轴向延伸，所述螺带式叶片的至少一部分与所述搅拌轴连接；

所述通气管设置在所述螺带上，并沿着所述螺带式叶片布置，所述耳兜设置在所述螺带式叶片的上端。

优选地，所述螺带式叶片为两对，每对中的两个所述螺带式叶片关于所述搅拌轴对称布置，且其中一对所述螺带式叶片位于另一对所述螺带式叶片围成的区域内，四个所述螺带式叶片上均设置有所述通气管。

优选地，所述釜体外套设有夹套，所述夹套包括进水口和出水口，所述进水口与循环水系统的出口连接，所述出水口与所述循环水系统的进口连接。

本发明还提供了一种聚酮生产设备，包括反应釜，所述反应釜为上述任意一种反应釜。

从上述技术方案可以看出：桨叶在旋转的过程中会产生微负压，通气管的下通气口位于微负压区域内，而通气管的上通气口位于待反应液体液面以上的待反应气体区域内，即上通气口处于正压区域。在压力差的作用下待反应气体会通过上通气口进入通气管，并通过下通气口进入到待反应液体中，从而使待反应气体与待反应液体的充分接触，提高待反应气体的传质效果，加快聚合反应速率，缩短单釜反应周期，提升聚酮年产量和设备利用率。

在本发明具体实施例中增设了搅拌叶片，搅拌叶片设置在搅拌轴上。搅拌叶片的作用为搅拌待反应液体，使反应气体和反应液体均匀接触，确保反应传热均匀，避免局部反应过快导致产品结块及挂壁现象，从而防止聚酮生成物结块，以及防止聚酮生成物附在釜体内壁上，避免定期开釜和清洗釜体，进而提高了聚酮生产的连续性和高效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的反应釜的结构示意图。

其中，1为釜体、2为搅拌轴、3为驱动电机、4为联轴器、5为螺带式叶片、6为耳兜、7为通气管、8为喷嘴、9为桨叶、10为进料口、11为进气口、12为出料口。

具体实施方式

本发明公开了一种反应釜，该反应釜能够提高原料气体在溶液中的传质效果，加快聚合反应速率，缩短单釜反应周期，提升聚酮年产量和设备利用率。本发明还公开了一种聚酮生产设备。

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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参考附图1，本发明公开了一种反应釜，该反应釜包括釜体1，特别地，还包括驱动电机3、桨叶9、搅拌轴2以及通气管7。

其中，釜体1内用于容置待反应液体和待反应气体。搅拌轴2的上端与驱动电机3的电机轴连接，搅拌轴2的下端与桨叶9连接。驱动电机3通过搅拌轴2驱动桨叶9旋转。桨叶9位于待反应液体中，并且桨叶9沿着反应釜的径向布置。在桨叶9旋转时会促使待反应液体流向釜体1的内壁，从而在桨叶9所在的区域，且靠近釜体1的中心部位形成微负压。

通气管7由搅拌轴2支撑，通气管7会随着搅拌轴2旋转。通气管7具有上通气口和下通气口。下通气口位于待反应气体中，且靠近桨叶9布置。上通气口位于待反应液体的液面以上，与位于待反应液体液面以上的待反应气体相通。

桨叶9在旋转的过程中会产生微负压，通气管7的下通气口位于微负压区域内，而通气管7的上通气口位于待反应液体液面以上的待反应气体区域内，即上通气口处于正压区域。在压力差的作用下待反应气体会通过上通气口进入通气管7，并通过下通气口进入到待反应液体中，从而使待反应气体与待反应液体的充分接触，提高待反应气体的传质效果，加快聚合反应速率，缩短单釜反应周期，提升聚酮年产量和设备利用率。

在本发明具体实施例中增设了耳兜6，耳兜6位于待反应液体的液面以上，并且耳兜6设置在通气管7上。耳兜6与通气管7的上通气口相通。耳兜6为空腔结构，耳兜6的一侧设置有捕气口，捕气口的朝向沿着水平方向。捕气口与耳兜6的内腔相通。

在搅拌轴2旋转的过程中，耳兜6会随之旋转，耳兜6在旋转的过程中会通过捕气口捕获待反应气体，被捕获的待反应气体会被兜在耳兜6的内腔中，之后在压力差的作用下待反应气体会进入到通气管7，并最终进入到待反应液体中。

耳兜6的形状可以为筒状、长方体状，还可以为异形状，只要耳兜6的一侧能够形成捕气口，耳兜6的内部能够形成容纳气体的容腔，均落入本文的保护范围。

为了利于捕气口的捕气，本发明对捕气口进行了扩口设计，捕气口向外扩。

请参考附图1，在附图1中耳兜6大体为长方体结构，捕气口设置在四个侧面中的一个侧面上。并且捕气口向上、向下、向左、向右外扩，形成类似喇叭状的捕气口。

通气管7的上通气口连接在耳兜6的底部，待反应气体进入到耳兜6的内腔后会通过耳兜6的底部进入到上通气口，进而进入到通气管7中。

在本发明具体实施例中在通气管7的下通气口处设置了喷嘴8，该喷嘴8与下通气口相通。进入到通气管7中的待反应气体会通过喷嘴8喷入到待反应液体中。喷嘴8能够提高待反应气体的喷射区域，从而确保待反应气体与待反应液体充分接触。

在本发明具体实施例中增设了搅拌叶片，搅拌叶片设置在搅拌轴2上。为了避免对桨叶9和耳兜6造成干涉，本实施例限定搅拌叶片位于耳兜6和桨叶9之间。

搅拌叶片的作用为搅拌待反应液体，从而防止聚酮生成物结块，以及防止聚酮生成物附在釜体1内壁上，从而避免了定期开釜和清洗釜体1，进而提高了聚酮生产的连续性和高效性。

搅拌叶片可以为桨式叶片，也可以为螺带式叶片5。在本发明具体实施例中，将搅拌叶片优选为螺带式叶片5。螺带式叶片5环绕搅拌轴2的周向，同时沿着搅拌轴2的轴向延伸。螺带式叶片5的至少一部分与搅拌轴2连接。通气管7设置并连接在螺带式叶片5上，通气管7沿着螺带式叶片5的螺旋走向布置。通气管7通过螺带式叶片5设置于搅拌轴2上。耳兜6设置在螺带式叶片5的上端。与桨式叶片相比，螺带式叶片5不仅对待反应液体起到了搅拌作用，同时为通气管7和耳兜6提供了安装位置，利于通气管7和耳兜6的安装。

通气管7可以焊接在螺带式叶片5表面，还可以成型于螺带式叶片5内部，具体而言，采用铸造的方式一体化成型螺带式液片5和通气管7。

请参考附图1，在本发明具体实施例中将螺带式叶片5设计为两对。每对中的两个螺带式叶片5关于搅拌轴2对称布置。在两对螺带式叶片5中，其中一对螺带式叶片5位于另一对螺带式叶片5围成的区域内。在两对螺带式叶片5中的四个螺带式叶片5上均设置有通气管7。如此既确保了螺带式叶片5的数量，提高搅拌效果，同时又确保了通气管7的数量，提高待反应气体的传质效果。

在两对螺带式叶片5中，四个螺带式叶片5的中部均连接到搅拌轴2上。为了提高两对螺带式叶片5结构的稳定性，本发明在四个螺带式叶片5的上部设置了上部横梁，上部横梁依次连接四个螺带式叶片5的上部。本发明在四个螺带式叶片5的下部设置了下部横梁，下部横梁依次连接四个螺带式叶片5的下部。

另外，将耳兜6设计为两个，两个耳兜6分设在搅拌轴2的左右两侧。每个耳兜6与位于搅拌轴2同一侧的两个通气管7的上通气口连通。

请继续参考附图1，驱动电机3设计在釜体1的上方，驱动电机3的电机轴伸入到釜体1内，搅拌轴2通过联轴器4与驱动电机3的电机轴连接。

本发明具体实施例还在釜体1的外侧设置了夹套，该夹套具有进水口和出水口。进水口和出水口均与夹套的内腔相通。进水口与循环水系统的出口连通，出水口与循环水系统的进口连通。循环水系统通过进水口不断地向夹套的内腔内通入循环水，从而为釜体1交换热量，维持反应温度。循环水与釜体1交换热量后通过出水口流回入循环水系统中。

本发明在釜体1的封盖上设置了进料口10和进气口11，在釜体1的底部设置了出料口12。釜体1的材质优选为不锈钢。

本发明还公开了一种聚酮生产设备，包括反应釜，特别地，该反应釜为上述任意一种反应釜，上述反应釜具有上述效果，具有上述反应釜的聚酮生产设备同样具有上述效果，故本文不再赘述。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。