一种阳离子高分子凝絮剂的生产方法及其生产设备

技术领域

本发明涉及凝絮剂生产技术领域，具体为一种阳离子高分子凝絮剂的生产方法及其生产设备。

背景技术

阳离子高分子絮凝剂对水溶液介质中的各种悬浮颗粒都有较强的絮凝沉降功能，特别是对带有负电荷的胶体溶液颗粒具有更显著效果，因此在水体净化中被广泛应用。现有技术中阳离子高分子絮凝剂通过复杂的制备工序与设备实现，可以满足一般的使用要求，但是其在实际的使用过程中仍存在以下缺点：

1.现有技术中的阳离子高分子凝絮剂生产设备，整个结构较为复杂，工序步骤较多，中间环节损耗较大，因此生产效率低；

2.现有技术中的阳离子高分子凝絮剂生产设备，加工中产生较多的副产品，并且在原料生产过程的中间环节中会产生部分有剧毒物质，增加了中间环节的安全控制难度，提高了产品后续无毒化处理的难度，提高生产投入成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳离子高分子凝絮剂生产设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阳离子高分子凝絮剂生产设备，包括配料机构、中间反应机构与析出提纯机构，所述中间反应机构包括中间反应釜组件与中间反应釜组件外侧所罩设的恒温水浴组件，所述配料机构包括中间反应釜组件上端所设的氯化钠溶液配料组件、二氯乙烷配料组件与1,2-亚乙基胺配料组件，所述析出提纯机构包括中间反应釜组件下端所设的析出桶组件、析出桶组件上端左右两侧所设的搅拌组件、析出桶组件下端所设的支撑组件与升降板组件；

所述中间反应釜组件包括搅拌轴I，所述搅拌轴I的外圆周自上而下环向均布连接有搅拌杆I，其中所述搅拌杆I转动连接在所述搅拌轴I上，所述搅拌杆I上连接设有若干辅助杆。

优选的，所述中间反应釜组件还包括釜身，所述釜身的上端连接设有上盖，且在釜身的壁体上环向均布插配有导热棒，所述釜身的下端设有出液口I，且在出液口I的下端固定安装有出液阀I。

优选的，所述上盖上端面的中间固定安装有搅拌电机I，所述上盖的下端并且在搅拌电机I的主轴端部固定连接有连接板I，所述连接板I的下端固定连接有连接板II，所述连接板II的下端垂直固定连接在所述搅拌轴I上。

优选的，所述上盖的上端环向均布固定连通有三个进料接口，所述氯化钠溶液配料组件、二氯乙烷配料组件与1,2-亚乙基胺配料组件的下端均与进料接口相连通，所述上盖上端的一侧固定插配有温度传感器；

所述氯化钠溶液配料组件包括配料桶I、配料桶I下端固定安装有配料阀I与配料阀I下端固定连通的输送管I，所述二氯乙烷配料组件包括配料桶II、配料桶II下端固定安装有配料阀II与配料阀II下端固定连通的输送管II，所述1,2-亚乙基胺配料组件包括配料桶III、配料桶III下端固定安装有配料阀III与配料阀III下端固定连通的输送管III，所述输送管I、输送管II与输送管III的下端口均与进料接口相固定连通。

优选的，所述恒温水浴组件包括釜身外侧环向罩设的水浴箱，且在水浴箱的上端固定连通有进水接口，所述水浴箱的右下端固定连通有出水接口。

优选的，所述析出桶组件包括析出桶，且在析出桶的上端口处设有与出液阀I下端固定相连的进料口II，所述析出桶的下端向外环上设有限位支撑法兰，所述析出桶的上端固定连通有进液口II，所述析出桶一侧的中间固定连通有出液口II，且在出液口II的外侧固定安装有出液阀II，所述出液阀II的一侧固定安装有出液管，所述出液口II的下端并且在析出桶的一侧壁体上开设有排料口，且在排料口的槽体内连接设有弧面结构的封板。

优选的，所述搅拌组件包括固定安装在析出桶上端并且关于进料口II左右对称的搅拌电机II，所述搅拌电机II主轴的下端并且在析出桶内固定连接有搅拌轴II，且在搅拌轴II外圆的下端环向均布设有搅拌杆II，所述搅拌杆II上固定设有粘度传感器。

优选的，所述支撑组件包括限位支撑法兰下端左右两侧所设的侧支撑板，且在侧支撑板上端面的中间固定设有水平支撑板，所述水平支撑板上端面的中间设有与限位支撑法兰相卡配的环形结构的限位环。

优选的，所述升降板组件包括与析出桶下端内壁相滑配的升降托板，所述升降托板的下端面上环向固定嵌配有加热环，所述侧支撑板的下端固定安装有升降驱动缸，所述升降驱动缸活塞杆的顶端与升降托板下端面的中间垂直固定相连。

本发明还涉及一种阳离子高分子凝絮剂的生产方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一、备料，先将对应配比量的氯化钠溶液、二氯乙烷溶液与1,2-亚乙基胺溶液分别放置在配料桶I、配料桶II与配料桶III内；

步骤二、升温，将进水接口与进水管连通，将出水接口与排水管连通，向水浴箱内冲入热水，将水温缓慢上升至80℃后，再利用导热棒的两端分别将热量在水浴箱与釜身之间传导，使两个腔体内达到同一温度；

步骤三、配料搅拌，打开配料桶I与配料桶II下端的配料阀I与配料阀II向釜身内注入氯化钠溶液与二氯乙烷溶液，然后开启搅拌电机I带动搅拌轴I与搅拌杆I相对釜身内的溶液进行搅拌动作，将二者的混合溶液搅拌均匀；

步骤四、配料反应，打开配料桶III下端的配料阀III向釜身的混合溶液内加入1,2-亚乙基胺，注意控制配料阀III使1,2-亚乙基胺的注入量保持匀速输入，期间保持搅拌电机I启动带动搅拌杆I持续搅拌，搅拌时间控制在4-4.5小时，生成聚乙烯亚胺溶液；

步骤五、提纯，将升降托板上推到出液口II上端位置，使釜身内的反应后溶液完全注入到析出桶内，同时向析出桶内输入丙酮溶液，通过搅拌促进丙酮溶液与聚乙烯亚胺溶液之间充分反应，再将反应后上层静置液体从出液管排出后，关停出液阀II，进而使升降托板下移动到排料口下方，启动加热环对升降托板上端粘稠液体加热蒸干，然后打开封板，将黏稠状结构的聚乙烯亚胺移出，完成聚乙烯亚胺的提纯与回收。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设置合理，功能性强，具有以下优点：

1.本发明中，通过氯化钠溶液配料组件、二氯乙烷配料组件与1,2-亚乙基胺配料组件分别单独向中间反应釜组件供给原料，并在中间反应釜组件内完成最终反应，然后通过析出桶组件提纯处理，中间环节少，生产效率高。

2.本发明中，通过氯化钠溶液配料组件、二氯乙烷配料组件与1,2-亚乙基胺配料组件中三种原料完成整个反应进程，中间不产生剧毒物质，降低产品安全把控难度，降低环境污染的潜在风险，提产品生产的安全性，并且不产生诸多的中间副产品，提高原料利用率，提高生产的产量。

3.本发明中，通过辅助杆对釜身内的溶液进行多角度搅拌，确保溶液在釜身内充分混合，同时利用辅助杆与导热杆之间接触，确保导热杆附近流速缓慢的溶液也能被充分的混合，确保釜身内的溶液混合充分。

附图说明

图1为本发明整体结构轴侧视图；

图2为本发明整体结构主视图；

图3为图2中B-B处剖面结构轴侧视图；

图4为图2中E-E处剖面结构轴侧视图；

图5为图4中C处局部结构放大示意图；

图6为本发明整体结构左视图；

图7为图6中A-A处剖面结构轴侧视图；

图8为图7中D处局部结构放大示意图；

图9为本发明辅助杆的连接结构示意图。

图中：1、氯化钠溶液配料组件；2、二氯乙烷配料组件；3、1,2-亚乙基胺配料组件；4、中间反应釜组件；5、恒温水浴组件；6、析出桶组件；7、搅拌组件；8、支撑组件；9、升降板组件；101、配料桶I；102、配料阀I；103、输送管I；201、配料桶II；202、配料阀II；203、输送管II；301、配料桶III；302、配料阀III；303、输送管III；401、釜身；402、上盖；403、导热棒；404、出液口I；405、出液阀I；406、搅拌电机I；407、连接板I；408、连接板II；409、搅拌轴I；410、搅拌杆I；4101、辅助杆；411、进料接口；412、温度传感器；501、水浴箱；502、进水接口；503、出水接口；601、析出桶；602、进料口II；603、限位支撑法兰；604、进液口II；605、出液口II；606、出液阀II；607、出液管；608、排料口；609、封板；701、搅拌电机II；702、搅拌轴II；703、搅拌杆II；801、侧支撑板；802、水平支撑板；803、限位环；901、升降托板；902、加热环；903、升降驱动缸。

具体实施方式

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。

请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：一种阳离子高分子凝絮剂生产设备，包括配料机构、中间反应机构与析出提纯机构，中间反应机构包括中间反应釜组件4与中间反应釜组件4外侧所罩设的恒温水浴组件5，配料机构包括中间反应釜组件4上端所设的氯化钠溶液配料组件1、二氯乙烷配料组件2与1,2-亚乙基胺配料组件3，析出提纯机构包括中间反应釜组件4下端所设的析出桶组件6、析出桶组件6上端左右两侧所设的搅拌组件7、析出桶组件6下端所设的支撑组件8与升降板组件9。其中，氯化钠溶液配料组件1、二氯乙烷配料组件2与1,2-亚乙基胺配料组件3在整个设备中起到原料供应与原料输送的作用，中间反应釜组件4为反应提供一个容器空间，恒温水浴组件5为中间反应釜组件4内的反应提供一个温度环境保障，析出桶组件6的主要作用是用来提纯中间反应釜组件4内反应形成的产品纯度，支撑组件8为升降板组件9与析出桶组件6起到一个支撑作用。

进一步的，中间反应釜组件4包括釜身401，釜身401的上端连接设有上盖402，且在釜身401的壁体上环向均布插配有导热棒403，釜身401的下端设有出液口I 404，且在出液口I 404的下端固定安装有出液阀I405，其中，导热棒403的一端穿入到釜身401腔体内，而导热棒403的另一端贯穿釜身401壁体穿入到水浴箱501腔体内，进而使釜身401与水浴箱501两个腔体可以通过导热棒403辅助热传导，使两个腔体可以快速达到一个温度平衡状态，相较于旧式的水浴恒温装置，本发明可以使釜身401内温度调节速度得到一个更加高效的提升。

进一步的，上盖402上端面的中间固定安装有搅拌电机I 406，上盖402的下端并且在搅拌电机I 406的主轴端部固定连接有连接板I 407，连接板I407的下端固定连接有连接板II 408，连接板II 408的下端垂直固定连接有搅拌轴I 409，搅拌轴I 409的外圆周自上而下环向均布固定连接有搅拌杆I410，工作时，搅拌电机I 406主轴带动连接板I 407与连接板II 408旋转，进而使搅拌轴I 409带动搅拌杆I 410向釜身401底部的溶液进行搅拌，并且搅拌杆I 410与导热棒403相对旋转，这种交错搅拌结构，使混合液在旋转过程中被逆向阻隔，进而使其进行无序性活动，进而提高了搅拌的效果。

进一步的，中间反应釜组件4包括搅拌轴I409，搅拌轴I409的外圆周自上而下环向均布连接有搅拌杆I410，其中搅拌杆I410转动连接在搅拌轴I409上，搅拌杆I410上滑动连接设有若干辅助杆4101，辅助杆4101均匀的分布在搅拌杆I410上，且辅助杆4101与搅拌杆I410之间连接有复位弹簧，在搅拌杆I410未发生转动时，辅助杆4101收纳在搅拌杆I410内，转动后，随着转动搅拌杆I410的转动速度增加，辅助杆4101在离心力的作用下伸出。

需要说明的是，辅助杆4101在搅拌杆I410上存放时，其长度大于搅拌杆I410的存放腔长度，即搅拌杆I410未转动时，辅助杆4101在搅拌杆I410表面存在凸起，并且辅助杆4101的材料为塑胶，当与导热杆403之间发生接触后，辅助杆4101产生弯曲变形，当与导热杆403之间脱离接触后，辅助杆4101恢复直线状态。

进一步的，上盖402的上端环向均布固定连通有三个进料接口411，氯化钠溶液配料组件1、二氯乙烷配料组件2与1,2-亚乙基胺配料组件3的下端均与进料接口411相连通，上盖402上端的一侧固定插配有温度传感器412，通过温度传感器412可以观察釜身401内的温度情况。

氯化钠溶液配料组件1包括配料桶I 101、配料桶I 101下端固定安装有配料阀I102，配料阀I 102下端固定连通的输送管I 103，二氯乙烷配料组件2包括配料桶II 201、配料桶II 201下端固定安装有配料阀II 202与配料阀II 202下端固定连通的输送管II 203，1,2-亚乙基胺配料组件3包括配料桶III 301、配料桶III 301下端固定安装有配料阀III302与配料阀III302下端固定连通的输送管III 303，输送管I 103、输送管II 203与输送管III 303的下端口均与进料接口411相固定连通，其中，分别在配料桶I 101、配料桶II 201与配料桶III 301内填装氯化钠溶液、二氯乙烷溶液与1,2-亚乙基胺溶液，工作时，打开配料阀I 102、配料阀II 202与配料阀III 302，使配料桶I 101内的氯化钠溶液、配料桶II201内的二氯乙烷溶液与配料桶III 301内的1,2-亚乙基胺溶液分别通过输送管I 103、输送管II 203与输送管III 303输入到进料接口411下端的釜身401内。

进一步的，恒温水浴组件5包括釜身401外侧环向罩设的水浴箱501，且在水浴箱501的上端固定连通有进水接口502，水浴箱501的右下端固定连通有出水接口503。工作前，将进水接口502与外接冷热水供水管相连通，将出水接口503与外接排水管相连通，排水管通过水泵与水池相连，通过冷热水管可向水浴箱501内输送冷水或者热水，进而可以起到调节水浴箱501内水温的作用。

进一步的，析出桶组件6包括析出桶601，且在析出桶601的上端口处设有与出液阀I405下端固定相连的进料口II 602，析出桶601的下端向外环上设有限位支撑法兰603，析出桶601的上端固定连通有进液口II 604，析出桶601一侧的中间固定连通有出液口II605，且在出液口II 605的外侧固定安装有出液阀II 606，出液阀II 606的一侧固定安装有出液管607，出液口II 605的下端并且在析出桶601的一侧壁体上开设有排料口608，且在排料口608的槽体内连接设有弧面结构的封板609，封板609一侧与排料口608槽体的一侧铰接。工作前，将进液口II 604与丙酮输入管相连通，将出液管607与丙酮回收管相连通。工作时，釜身401内生产的聚乙烯亚胺溶液在出液阀I405打开后从出液口I 404进入到进料口II602的析出桶601内，通过进液口II 604向析出桶601内输入丙酮，对析出桶601内的聚乙烯亚胺溶液进行清洗，因为聚乙烯亚胺不溶于丙酮，而其他物质溶于丙酮，进而使丙酮将聚乙烯亚胺溶液中的杂质带走，聚乙烯亚胺在丙酮底部析出形成黏稠状液体，而上层清液可以通过出液口II 605从出液管607排出到丙酮回收管内。

进一步的，搅拌组件7包括固定安装在析出桶601上端并且关于进料口II 602左右对称的搅拌电机II 701，搅拌电机II 701主轴的下端并且在析出桶601内固定连接有搅拌轴II 702，且在搅拌轴II 702外圆的下端环向均布设有搅拌杆II 703，搅拌杆II 703上固定设有粘度传感器。工作时，每次输入丙酮时，启动搅拌电机II 701带动搅拌轴II 702与搅拌杆II 703旋转，使聚乙烯亚胺溶液内的物质可以与更快的融入到丙酮溶液内，提高丙酮清洗的效率。

进一步的，支撑组件8包括限位支撑法兰603下端左右两侧所设的侧支撑板801，且在侧支撑板801上端面的中间固定设有水平支撑板802，水平支撑板802上端面的中间设有与限位支撑法兰603相卡配的环形结构的限位环803。其中，侧支撑板801相对水平支撑板802起到一个底部支撑作用，水平支撑板802相对析出桶组件6起到一个底部支撑作用，限位环803相对限位支撑法兰603起到一个定位作用，安装时，将限位支撑法兰603卡配在限位环803的外侧，通过螺栓将限位支撑法兰603与水平支撑板802固定连接在一起，完成析出桶组件6在支撑组件8上端的安装。

进一步的，升降板组件9包括与析出桶601下端内壁相滑配的升降托板901，升降托板901的下端面上环向固定嵌配有加热环902，侧支撑板801的下端固定安装有升降驱动缸903，升降驱动缸903活塞杆的顶端与升降托板901下端面的中间垂直固定相连，通过驱动升降驱动缸903的活塞杆控制升降托板901在析出桶601内沿着析出桶601的内壁上下滑动。当搅拌杆II 703上的粘度传感器检测到析出桶601内溶液黏稠度逐步升高时，根据搅拌杆II703上的粘度传感器识别的粘度增长值，调整升降驱动缸903上的升降托板901的升降速度进行调整，当搅拌杆II 703搅拌，粘度传感器的压力值增加后，控制升降托板901的升降速率下降，确保溶液的析出速率稳定，当升降托板901的升降速率降到最低后，使得搅拌杆II 703以较慢的速率进行旋转，同时控制升降托板901随升降驱动缸903缓慢下降后将溶液排出。

当升降托板901移动到出液口II 605下端时，将出液阀II 606打开，使升降托板901上端的丙酮悬浮液通过出液管607导入到丙酮回收管内，完成丙酮溶液回收后，将升降托板901移动到排料口608的下方，使升降托板901上的聚乙烯亚胺溶液液面低于排料口608的下端口，然后打开封板609，用吸管插入到聚乙烯亚胺溶液内，将聚乙烯亚胺溶液吸出到指定存储容器内，完成聚乙烯亚胺溶液的回收。

初始时，搅拌电机I406和搅拌电机II701处于未工作状态，导热棒403加热对水浴箱501内的水进行加热恒温处理，同时升降驱动缸903带动升降托板901处于伸长状态，并且将进液口II 604与丙酮输入管相连通，将出液管607与丙酮回收管相连通，将进水接口502与外接冷热水供水管相连通，将出水接口503与外接排水管相连通，排水管通过水泵与水池相连，通过冷热水管可向水浴箱501内输送冷水或者热水。

工作时，打开配料阀I 102、配料阀II 202与配料阀III 302，使配料桶I 101内的氯化钠溶液、配料桶II 201内的二氯乙烷溶液与配料桶III 301内的1,2-亚乙基胺溶液分别通过输送管I 103、输送管II 203与输送管III 303输入到进料接口411下端的釜身401内，同时釜身401与水浴箱501两个腔体通过导热棒403辅助热传导，使两个腔体可以快速达到一个温度平衡状态，进而搅拌电机I 406主轴带动连接板I 407与连接板II 408旋转，进而使搅拌轴I 409带动搅拌杆I 410向釜身401底部的溶液进行搅拌，并且搅拌杆I410与导热棒403相对旋转，这种交错搅拌结构，使混合液在旋转过程中被逆向阻隔，进而使其进行无序性活动，进而提高了搅拌的效果，同时在搅拌轴I409在转动过程中，使得搅拌杆I 410进行自转，利用辅助杆4101的凸起对转动过程中溶液进行干扰，搅拌杆I 410随着搅拌轴I409的转动时间增加而提高转动速度，进而辅助杆4101随着搅拌杆I 410的离心力伸出，在对溶液进行搅拌融合的同时，辅助杆4101与导热棒403直接敲击清洗，同时将导热棒403附近转动速度较慢的溶液进行驱动，确保溶液的充分混合。

釜身401内生产的聚乙烯亚胺溶液在出液阀I 405打开后从出液口I 404进入到进料口II 602的析出桶601内，通过进液口II 604向析出桶601内输入丙酮，对析出桶601内的聚乙烯亚胺溶液进行清洗，因为聚乙烯亚胺不溶于丙酮，而其他物质溶于丙酮，进而使丙酮将聚乙烯亚胺溶液中的杂质带走，聚乙烯亚胺在丙酮底部析出形成黏稠状液体，而上层清液可以通过出液口II 605从出液管607排出到丙酮回收管内每次输入丙酮时，启动搅拌电机II 701带动搅拌轴II 702与搅拌杆II 703旋转，使聚乙烯亚胺溶液内的物质可以与更快的融入到丙酮溶液内，提高丙酮清洗的效率，并且通过驱动升降驱动缸903的活塞杆控制升降托板901在析出桶601内沿着析出桶601的内壁上下滑动，当升降托板901移动到出液口II605下端时，将出液阀II 606打开，使升降托板901上端的丙酮悬浮液通过出液管607导入到丙酮回收管内，完成丙酮溶液回收后，将升降托板901移动到排料口608的下方，使升降托板901上的聚乙烯亚胺溶液液面低于排料口608的下端口，然后打开封板609，用吸管插入到聚乙烯亚胺溶液内，将聚乙烯亚胺溶液吸出到指定存储容器内，完成聚乙烯亚胺溶液的回收。

实施例2

本发明还涉及一种阳离子高分子凝絮剂的生产方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一、备料，先将对应配比量的氯化钠溶液、二氯乙烷溶液与1,2-亚乙基胺溶液分别放置在配料桶I、配料桶II与配料桶III内。

步骤二、升温，将进水接口与进水管连通，将出水接口与排水管连通，向水浴箱内冲入热水，将水温缓慢上升至80℃后，再利用导热棒的两端分别将热量在水浴箱与釜身之间传导，使两个腔体内达到同一温度。

步骤三、配料搅拌，打开配料桶I与配料桶II下端的配料阀I与配料阀II向釜身内注入氯化钠溶液与二氯乙烷溶液，然后开启搅拌电机I带动搅拌轴I与搅拌杆I相对釜身内的溶液进行搅拌动作，将二者的混合溶液搅拌均匀。

步骤四、配料反应，打开配料桶III下端的配料阀III向釜身的混合溶液内加入1,2-亚乙基胺，注意控制配料阀III使1,2-亚乙基胺的注入量保持匀速输入，期间保持搅拌电机I启动带动搅拌杆I持续搅拌，搅拌时间控制在4-4.5小时，生成聚乙烯亚胺溶液。

步骤五、提纯，搅拌完成后，先启动升降驱动缸将升降托板上推到出液口II上端位置，并且关闭出液阀II，然后将进料口II上端的出液阀I打开，使釜身内的反应后溶液完全注入到析出桶内，然后将进液口II与丙酮溶液进输送管连通，将出液管与丙酮溶液回收管连通，启动搅拌电机II带动搅拌轴II与搅拌杆II旋转，通过进液口II向析出桶内输入丙酮溶液，搅拌均匀静置，待聚乙烯亚胺析出完全后，启动升降驱动缸带动升降托板下移到出液口II下方并停留在排料口上端，然后静置待溶液静止后，启动出液阀II将升降托板上端的静止液体从出液管放出，然后关停出液阀II，重复输入丙酮静置后放出上端静置液体，重复输入丙酮溶液三次后，将上层静置液体从出液管排出，然后关停出液阀II，启动升降驱动缸带动升降托板下移动到排料口下方，启动加热环对升降托板上端粘稠液体加热，将其内的水分蒸发干净，然后打开封板，将黏稠状结构的聚乙烯亚胺用外接吸管抽走回收，完成聚乙烯亚胺的提纯与回收。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。