一种胺类催化剂合成反应装置及方法

技术领域

本发明催化剂生产技术领域，具体是涉及一种胺类催化剂合成反应装置。本发明还涉及一种胺类催化剂合成反应方法。

背景技术

聚氨酯胺类催化剂一般为叔胺及季铵盐，被广泛应用于聚氨酯泡沫塑料中，且有多种种类。目前胺催化剂的复配过程大多采用多个搅拌设备依次进行混合，即将多组需要混合的物料单独混合反应后，再重新取出投入同一混合腔内混合反应，效率较低，且占地空间较大，因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

中国专利CN212236994U公开了一种胺催化剂的复配装置，四个立柱从上向下依次通过上层平台、中层平台及底层平台相连，两两相邻的立柱之间底端通过横杆相连，上层料筒有四个，上层料筒均与上层平台相连，位于同侧的两个上层料筒为一组，同组上层料筒底端分别与Y型三通管的上端两个接口相连，中层搅拌筒有两个，中层搅拌筒分别与中层平台两侧相连，中层搅拌筒上端与Y型三通管的底端相连，中层搅拌筒底端与下料管上端相连，底部搅拌筒与底层平台相连，底部搅拌筒上端两侧分别与两侧的下料管底端相连。

该复配装置通过沿纵向设置多个搅拌筒来实现胺催化剂的复配，导致纵向高度较高，不便投料。

发明内容

针对上述问题，提供一种胺类催化剂合成反应装置，通过隔板机构和筒件解决了现有复配装置较高不便投料的问题。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种胺类催化剂合成反应装置，包括反应釜体以及设置在反应釜体中将其内腔分为上腔体和下腔体的隔板机构，所述上腔体中设置有与其同轴的筒件，所述筒件将上腔体分为内混料腔和外混料腔，所述隔板机构上具有可连通外混料腔和下腔体的第一闸口，以及可连通内混料腔和下腔体的第二闸口，所述外混料腔的顶端设置有第一投料口，所述内混料腔的顶端设置有第二投料口，所述反应釜体的底端设置有出料口。

优选地，所述隔板机构包括同轴设置在反应釜体中的固定盘，所述固定盘上设置有可连通外混料腔和下腔体的第一落料口，所述固定盘上设置有可连通内混料腔和下腔体的第二落料口，所述隔板机构还包括同轴转动并贴近固定盘设置的转动盘，所述转动盘上设置有可连通第一落料口和下腔体的第一连通口，以及可连通第二落料口和下腔体的第二连通口，所述隔板机构还包括外设于反应釜体外并与转动盘传动连接的第一驱动单元。

优选地，所述第一落料口和第二落料口位于固定盘同一径向线上，所述第一连通口沿转动盘的径向线与第二连通口沿转动盘的径向线垂直。

优选地，所述第一落料口沿固定盘的径向线与第二落料口沿固定盘的径向线垂直，所述第一连通口和第二连通口位于转动盘的同一径向线上。

优选地，筒件转动地设置在上腔体中，反应装置还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括同轴贯穿隔板机构并转动地设置在反应釜体中的轴件，以及设置在轴件上的第一搅拌单元和第二搅拌单元，第一搅拌单元位于内混料腔中，第二搅拌单元位于下腔体中，所述搅拌机构还包括设置在筒件外侧的第三搅拌单元，筒件与轴件同步传动连接，所述搅拌机构还包括外设与反应釜体外并与轴件传动连接的第二驱动单元。

优选地，所述搅拌机构还包括同轴反向传动组件，所述同轴反向传动组件设置在内混料腔的顶端，轴反向传动组件同轴反向传动连接轴件和筒件。

优选地，第一搅拌单元和第三搅拌单元均包括沿水平方向延伸的第一搅拌部，以及设置在第一搅拌部外侧并沿纵向延伸的刮料部，所述轴件正转时，刮料部沿第一搅拌部的延伸方向靠近轴件的轴心，所述轴件反转时，刮料部沿第一搅拌部的延伸方向原料轴件的轴心。

优选地，所述第一搅拌单元的第一搅拌部的延伸方向与所述第三搅拌单元的刮料部的延伸方向相反。

优选地，所述第二搅拌单元包括沿轴件径向延伸的第二搅拌部，第二搅拌部螺旋均布在轴件上。

本发明还涉及一种胺类催化剂合成反应方法，包括以下步骤：步骤一，将胺类催化剂合成所需的两组物料分别投放至反应釜体的内混料腔和外混料腔中进行初步反应；步骤二，待两组物料分别反应后，打开第一闸口和第二闸口，使得内混料腔和外混料腔中的物料落入下腔体中进行混合反应。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

1.本发明通过将隔板机构和筒件设置在反应釜体中以形成外混料腔、内混料腔和下腔体，使得两组原料在外混料腔和内混料腔中单独混合反应后，通过开放隔板机构上的第一闸口和第二闸口使得混合反应后的两组原料落入下腔体中后再次混合反应，安全性高，纵向高度低，投料便捷；

2.本发明通过搅拌机构能够加速物料在内混料腔、外混料腔和下腔体中混合反应，以此减小生产所需的时间。

附图说明

图1是一种胺类催化剂合成反应装置的立体图；

图2是一种胺类催化剂合成反应装置的立体剖视结构示意图；

图3是一种胺类催化剂合成反应装置的剖视图；

图4是图3的A处局部放大图；

图5是一种胺类催化剂合成反应装置的内部结构示意图；

图6是一种胺类催化剂合成反应装置中第一搅拌单元和第二搅拌单元的立体图；

图7是一种胺类催化剂合成反应装置中第一搅拌单元和第二搅拌单元的正视图；

图8是图7的B-B截面处的剖视图；

图9是一种胺类催化剂合成反应装置中隔板机构的第一种实施例的立体分解图；

图10是一种胺类催化剂合成反应装置中隔板机构的第二种实施例的立体分解图；

图11是一种胺类催化剂合成反应方法的流程图。

图中标号为：

1-反应釜体；

11-第一投料口；

12-第二投料口；

13-出料口；

14-托环；

15-密封筒；

16-密封环；

2-隔板机构；

21-第一闸口；

22-第二闸口；

23-固定盘；

231-第一落料口；

232-第二落料口；

233-上盘体；

234-下盘体；

24-转动盘；

241-第一连通口；

242-第二连通口；

243-齿；

251-第一电机；

252-第一齿轮；

3-筒件；

4-搅拌机构；

41-轴件；

42-第一搅拌单元；

421-第一搅拌部；

4211-固定耳；

4212-杆体；

4214-滑动腔；

4213-第一限位圈；

422-刮料部；

4221-滑动杆；

4224-第二限位圈；

4222-弹簧；

4223-刮料杆；

43-第二搅拌单元；

431-第二搅拌部；

44-第三搅拌单元；

45-第二驱动单元；

46-同轴反向传动组件；

461-内齿圈；

462-第二齿轮；

463-第三齿轮；

47-固定圈；

48-固定筒；

481-上环；

49-限位环；

410-轴承；

411-密封圈。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1-图10所示，本发明提供：

一种胺类催化剂合成反应装置，包括反应釜体1以及设置在反应釜体1中将其内腔分为上腔体和下腔体的隔板机构2，所述上腔体中设置有与其同轴的筒件3，所述筒件3将上腔体分为内混料腔和外混料腔，所述隔板机构2上具有可连通外混料腔和下腔体的第一闸口21，以及可连通内混料腔和下腔体的第二闸口22，所述外混料腔的顶端设置有第一投料口11，所述内混料腔的顶端设置有第二投料口12，所述反应釜体1的底端设置有出料口13。

所述第一投料口11和第二投料口12均至少包括两个，通过至少两个第一投料口11能够分别向外混料腔中投放至少不同种类的复配原料，避免两种复配原料直接在第一投料口11处发生反应而侵蚀第一投料口11。

通过至少两个第二投料口12能够向内混料腔投放至少两种其他种类的复配原料，避免两种复配原料在第二投料口12处直接反应而侵蚀第一投料口11。

其中至少两种复配原料成一组被投放至外混合腔中进行混合反应，另外至少两种复配原料组成另一组被投放至内混合腔中进行混合反应，待外混料腔中的复配原料混合反应完成后，可直接启动隔板机构2，使得第一闸口21连通外混料腔和下腔体，使得外腔体中的物料通过第一闸口21落到下腔体中，当内混料腔中的复配原料混合反应完成后，驱使第二闸口22连通内混料腔和下腔体，使得内腔体中的物料通过第二闸口22落到下腔体中，在进行投料前，对出料口13进行封堵，也可在出料口13处设置开关阀，使得下腔体相对外界封闭，当两组混合完成后的复配原料落入到下腔体后，关闭第一闸口21和第二闸口22，使得两组复配原料在封闭的下腔体中混合反应，同时可向外混料腔和内混料腔中重新补充复配原料以连续混合反应并向下腔体中补充原料。

通过将隔板机构2和筒件3设置在反应釜体1中以形成外混料腔、内混料腔和下腔体，使得两组原料在外混料腔和内混料腔中单独混合反应后，通过开放隔板机构2上的第一闸口21和第二闸口22使得混合反应后的两组原料落入下腔体中后再次混合反应，安全性高，纵向高度低，投料便捷。

如图3、图9和图10所示，所述隔板机构2包括同轴设置在反应釜体1中的固定盘23，所述固定盘23上设置有可连通外混料腔和下腔体的第一落料口231，所述固定盘23上设置有可连通内混料腔和下腔体的第二落料口232，所述隔板机构2还包括同轴转动并贴近固定盘23设置的转动盘24，所述转动盘24上设置有可连通第一落料口231和下腔体的第一连通口241，以及可连通第二落料口232和下腔体的第二连通口242，所述隔板机构2还包括外设于反应釜体1外并与转动盘24传动连接的第一驱动单元。

当需要将外混料腔中的物料落入下腔体中时，启动第一驱动单元，使得第一驱动单元能够带动转动盘24相对固定盘23转动，初始状态下，第一连通口241与第一落料口231不连通，第二连通口242与第二落料口232不连通，当转动盘24相对固定盘23转动以使得第一连通口241与第一落料口231连通时，外混料腔中的物料依次通过第一落料口231和第一连通口241落入到下腔体中，而当转动盘24相对固定盘23准点以使得第二连通口242与第二落料口232连通时，内混料腔中的物料依次通过第二落料口232和第一连通口241落入到下腔体中，从而实现第一闸口21和第二闸口22的开闭。

其中，反应釜体1的内腔设置有与其同轴的托环14，固定盘23包括上盘体233和下盘体234同轴地设置在托环14的顶端，上盘体233同轴固定地设置在下盘体234的顶部，上盘体233和下盘体234之间具有用于同轴转动安装转动盘24的空间，转动盘24的外侧均匀地设置有齿243，第一驱动单元包括第一电机251和第一齿243轮，第一电机251设置在反应釜体1外，第一齿243轮同轴固定地设置在第一电机251的输出轴上，第一齿243轮贯穿反应釜体1并与齿243啮合，当启动第一电机251时，第一齿243轮可带动转动盘24在上盘体233和下盘体234之间转动一定的角度。

反应装置还包括光电编码器，光电编码器与第一电机251的输出轴传动连接，通过光电编码器能够监测第一电机251的输出扭矩，以便于精准的调节转动盘24在上盘体233和下盘体234之间的转动角度。

所述第一落料口231和第二落料口232位于固定盘23同一径向线上，所述第一连通口241沿转动盘24的径向线与第二连通口242沿转动盘24的径向线垂直。

作为本申请的第一种实施例，如图9所示，当第一落料口231和第二落料口232居中位置连线沿固定盘23的径向延伸，而第一连通口241居中位置与转动盘24轴心的连线与第二连通口242居中位置与转动盘24轴心的连线相互垂直时，转动盘24相对固定盘23转动180度，第一连通口241位于第一落料口231的底端，进而能够连通外混料腔和下腔体；转动盘24再次相对固定盘23转动90度时，第一落料口231被转动盘24封堵，而第二连通口242旋转至第二落料口232的底端，进而能够连通内混料腔和下腔体，以此实现第一闸口21和第二闸口22的单独开启，以防止外混料腔或内混料腔中的混合反应所需的时间不同，可使得外混料腔或内混料腔中的物料先落入下腔体中。

所述第一落料口231沿固定盘23的径向线与第二落料口232沿固定盘23的径向线垂直，所述第一连通口241和第二连通口242位于转动盘24的同一径向线上。

作为本申请的第一种实施例，如图10所示，当第一落料口231居中位置与固定盘23轴心的连线与第二落料口232居中位置与固定盘23轴心的连线相互垂直，而第一连通口241和第二连通口242居中位置的连线沿转动盘24的径向延伸时，转动盘24相对固定盘23转动180度，第一连通口241位于第一落料口231的底端，进而能够连通外混料腔和下腔体；转动盘24再次相对固定盘23转动90度时，第一落料口231被转动盘24封堵，而第二连通口242旋转至第二落料口232的底端，进而能够连通内混料腔和下腔体，以此实现第一闸口21和第二闸口22的单独开启，以防止外混料腔或内混料腔中的混合反应所需的时间不同，可使得外混料腔或内混料腔中的物料先落入下腔体中。

如图2和3所示，筒件3转动地设置在上腔体中，反应装置还包括搅拌机构4，所述搅拌机构4包括同轴贯穿隔板机构2并转动地设置在反应釜体1中的轴件41，以及设置在轴件41上的第一搅拌单元42和第二搅拌单元43，第一搅拌单元42位于内混料腔中，第二搅拌单元43位于下腔体中，所述搅拌机构4还包括设置在筒件3外侧的第三搅拌单元44，筒件3与轴件41同步传动连接，所述搅拌机构4还包括外设与反应釜体1外并与轴件41传动连接的第二驱动单元45。

通过搅拌机构4能够加速物料在内混料腔、外混料腔和下腔体中混合反应，以此减小生产所需的时间，当启动第二驱动单元45时，轴件41在反应釜体1中转动，因轴件41和筒件3同步传动连接，使得筒件3在上腔体中会同步转动，进而能够带动安装在筒件3外侧的第三搅拌单元44对外混料腔中的物料进行搅拌，同时轴件41带动上第一搅拌单元42在内混料腔中转动，以及带动第二搅拌单元43在下混料腔中转动，以此提高混合反应的效率。

第一搅拌部421包括固定耳4211，固定耳4211的外侧设置有与轴件41径向倾斜的杆体4212，杆体4212的外端向内开设有滑动腔4214，滑动腔4214的外端口设置有限位圈，刮料部422包括滑动杆4221、弹簧4222和刮料杆4223，滑动杆4221穿过第一限位圈4213并与其滑动配合，滑动杆4221的内端设置有与滑动腔4214滑动配合的第二限位圈4224，弹簧4222套设在滑动杆4221上，刮料杆4223沿竖直方向设置，滑动杆4221的外端与刮料杆4223的内侧固定连接。

当轴件41带动第一搅拌单元42正向转动时，因杆体4212倾斜延伸，使得滑动杆4221差速和弹簧4222的作用下，刮料杆4223会抵接在杆体4212的外侧，使得刮料杆4223无法接触筒件3的内壁，当轴件41带动第一搅拌单元42上反向转动时，滑动杆4221在离心力的作用下克服弹簧4222的弹力而伸出滑动腔4214，进而使得刮料杆4223能够抵接在筒体的内壁，以此实现对筒件3内壁的刮料，以防止物料粘连在筒件3的内壁，因第一搅拌单元42和第二搅拌单元43的结构相同，因此同样能够对反应釜体1的内壁进行刮料。

第二驱动单元45包括第二电机，第二电机设置在反应釜体1的顶端，轴件41的顶端贯穿反应釜体1的顶端后与第二电机的输出轴同轴固定连接。

如图3和图5所示，所述搅拌机构4还包括同轴反向传动组件46，所述同轴反向传动组件46设置在内混料腔的顶端，同轴反向传动组件46同轴反向传动连接轴件41和筒件3。

所述同轴反向传动组件46包括内齿243圈、第二齿243轮和第三齿243轮，内齿243圈同轴固定地设置在筒件3的内圆周面的顶端，第二齿243轮同轴固定地设置在轴件41上，第三齿243轮转动地设置在内混料腔的顶端，内齿243圈与第三齿243轮啮合，第三齿243轮与第二齿243轮啮合。

轴件41在反应釜体1中转动，因第二齿243轮与第三齿243轮啮合，第三齿243轮与内齿243圈啮合，使得轴件41转动的同时能够带动筒体在反应釜体1内转动。

第二投料口12的底端向下延伸有密封筒15，密封筒15的底端设置有与筒件3同轴的密封环16，密封环16位于同轴反向传动组件46的底端，密封环16的外圆周面套设有外密封圈411，密封环16的内圆周面设置有内密封圈411，外密封圈411与筒件3的内壁过盈配合，内密封圈411与轴件41的圆周面过盈配合，以防止投放的物料侵蚀同轴反向传动组件46。

如图6所示，第一搅拌单元42和第三搅拌单元44均包括沿水平方向延伸的第一搅拌部421，以及设置在第一搅拌部421外侧并沿纵向延伸的刮料部422，所述轴件41正转时，刮料部422沿第一搅拌部421的延伸方向靠近轴件41的轴心，所述轴件41反转时，刮料部422沿第一搅拌部421的延伸方向原料轴件41的轴心。

搅拌机构4还包括固定圈47、固定筒48、限位环49、轴承410和密封圈411，固定圈47同轴固定地设置在反应釜体1的内腔，固定圈47内圆周面的顶端和底端分别设置有第一阶梯槽和第二阶梯槽，上盘体233具有第一内安装孔，第一内安置孔同轴固定地设置在第一阶梯槽上，下盘体234具有第二内安装孔，第二安装孔同轴固定地设置在第二阶梯槽的底端，连接栓以此穿过上盘体233、固定圈47和下盘体234并与其固定连接，以维持和稳定上盘体233和下盘体234的间距，固定筒48同侧穿过固定圈47，固定筒48的顶端设置有抵接在固定圈47顶端的上环481，限位环49同轴套设在固定筒48上，限位环49抵接在固定圈47的底端，轴件41同轴穿过固定筒48，轴承410设置在固定筒48和之间用以同轴转动连接地连接固定筒48和轴件41，以防止轴件41将扭矩传递给固定筒48，两个密封圈411同轴套设在轴件41上且位于轴承410的顶端和底端，密封圈411与固定筒48的内圆周面过盈配合，以防止内混料腔中的物料通过间隙侵蚀轴承410或下流至下腔体中。

如图5和图6所示，所述第一搅拌单元42的第一搅拌部421的延伸方向与所述第三搅拌单元44的刮料部422的延伸方向相反。

因轴件41和筒件3同轴反向转动连接，因此需要使得第一搅拌单元42的第一搅拌部421的延伸方向与所述第三搅拌单元44的第一搅拌部421的延伸方向相反，在轴件41正向转动时，第三搅拌单元44的刮料部422才可远离反应釜体1的内壁，当轴件41反向转动时，第三搅拌单元44的刮料部422能够抵接在反应釜体1的内壁而对其进行刮料。

如图6和图7所示，所述第二搅拌单元43包括沿轴件41径向延伸的第二搅拌部431，第二搅拌部431螺旋均布在轴件41上。

通过旋转的第二搅拌部431能够使得下腔体中的物料快速混合反应，并使得第二搅拌部431螺旋均布在轴件41上，能够在打开下料口时，螺旋均布的第二搅拌部431能够加快物料的排出。

一种胺类催化剂合成反应方法，通过如权利要求1所述的一种胺类催化剂合成反应装置进行制备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将胺类催化剂合成所需的两组物料分别投放至反应釜体1的内混料腔和外混料腔中进行初步反应；

步骤二，待两组物料分别反应后，打开第一闸口21和第二闸口22，使得内混料腔和外混料腔中的物料落入下腔体中进行混合反应。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。