聚合反應釜是一個密封的容器,其內部可以精確控制溫度、壓力和攪拌速度,以有效地進行聚合反應。這種控制能力是確保產生高質量聚合物的關鍵。通常由耐高溫、耐腐蝕的材料制成,如不銹鋼或玻璃鋼,以確保其在反應過程中的穩定性和耐用性。此外,它還具有加熱和冷卻系統,可以精確地控制反應溫度,以適應不同的反應需求。
一、結構組成
一套完整的聚合反應裝置通常包括以下幾個關鍵子系統:
1、反應器
功能:這是發生化學反應的核心場所。
要求:必須能夠承受特定的溫度、壓力和腐蝕性環境,并能提供有效的混合與傳熱。
2、進料系統
組成:包括單體、引發劑、催化劑、溶劑和各種助劑的儲罐、計量泵或流量控制器。
功能:精確、穩定地將各種反應物料按預定配比和順序送入反應器,這是保證產品質量均一性的關鍵。
3、溫度控制系統
組成:包括夾套、內冷盤管/擋板、外部循環換熱器、熱電偶和溫控閥。
功能:聚合反應通常伴隨著巨大的熱效應(放熱或吸熱)。該系統必須及時移走或補充熱量,以維持反應所需的恒定溫度,防止“飛溫”或反應停滯。
4、攪拌系統
組成:攪拌電機、減速機、攪拌軸和攪拌槳葉。
功能:
均質混合:使反應器內物料濃度和溫度均勻。
傳質強化:促進單體、催化劑等在相界面間的傳遞。
傳熱強化:提高器壁或盤管的傳熱效率。
槳葉形式(如錨式、槳式、渦輪式等)根據物料粘度和反應要求專門設計。
5、壓力控制系統
組成:壓力傳感器、安全閥、爆破片以及惰性氣體(如氮氣)加壓或真空系統。
功能:維持反應所需的壓力環境,防止空氣(氧氣)進入,并作為重要的安全屏障。
6、產物處理與分離系統
功能:反應結束后,處理反應產物。
可能包括:脫灰、脫揮(脫除未反應單體和溶劑)、造粒、干燥、包裝等后續工序的設備。
7、控制與監測系統
組成:DCS(集散控制系統)或PLC(可編程邏輯控制器)、傳感器(溫度、壓力、液位、流量)、在線分析儀(如粘度計、光譜儀)。
功能:實現全過程的自動化控制、數據記錄、報警和連鎖停車,確保生產安全、穩定和高效。
二、功能和特點
1、結構緊湊,進口 PTFE 設計,操作方便;
2、反應釜蓋釜體手動升降分離;
3、7英寸真彩色全觸摸操作界面;
4、支持保溫計時和啟動計時,雙計時模式;
5、支持遠程控制,具備 RS485 通訊口;
6、具備數據采集,記錄,報表導出功能;
7、支持壓力數顯功能;
8、具備安全聯鎖功能,超溫超壓報警;
9、具備攪拌電流顯示功能;
三、設計工藝要求
1、反應物料介質:水,醇類
2、結構:間歇式
3、釜蓋密封形式:改性 PTFE 墊片(進口)
4、全容積:3L
5、用材:316L
6、操作溫度:270℃
7、操作壓力:-1~20bar
8、設計壓力:50bar
9、管閥件材質:316L
10、換熱方式:電加熱
四、釜蓋開口
| 管口 | 數量 | 規格/尺寸 | 用途 |
| 氣相口 | 2 | 1/4 管 | 裝氣相針閥 |
| 真空口 | 1 | 1/2 管 | 裝球閥 |
| 安全閥口 | 1 | 1/4 管 | 裝安全爆破裝置 |
| 攪拌口 | 1 | M36 | 裝磁耦合攪拌器 |
| 測溫口 | 1 | 1/4 卡套 | 裝溫度傳感器 |
| 測壓口 | 1 | 1/4 卡套 | 裝壓力表&壓力傳感器 |
| 出料口 | 1 | DN60 法蘭 | 裝出料展閥 |
| 冷凝口 | 1 | 3/4 卡套 | 裝冷凝器 |
| 回流口 | 1 | 3/4 卡套 | 裝回流管 |
五、預裝部件
| 部件 | 數量 | 材質 | 輸出接口 | 用途 |
| 氣相針閥 | 2 | 316L | Φ3/8 卡套 | 進氣/排氣 |
| 真空球閥 | 1 | 316L | Φ1/2 卡套 | 真空 |
| 安全閥 | 1 | 316L | Φ1/4 卡套 | 安全泄壓 |
| 攪拌器(注 1) | 1 | 316L | / | 物料混合攪拌 |
| 溫度傳感器 | 1 | 316L | / | 測量釜內溫度 |
| 壓力表 | 1 | 316L | / | 測量釜內壓力 |
| 壓力傳感器 | 1 | 316L | / | 釜內壓力數顯 |
| 真空計 | 1 | 316L | / | 真空顯示 |
| 放料閥 | 1 | 316L | / | 底部放料 |
六、主要優點
1.可以使聚合反應整個過程自動化,減少了人工干預帶來的誤差和浪費,提高了生產效率。
2.反應器的體積可以根據需要調整,可以適應不同規模生產的需求。
3.配備有先進的溫度控制、壓力控制和攪拌器系統,能夠精確控制反應條件,確保產品的穩定性和質量。
4.可以自動完成原料的攪拌、加熱、冷卻和加料等操作,大大降低了原材料的損耗和工人的勞動強度。
七、主要分類
根據反應釜的類型,可以分為批式反應裝置、連續反應裝置以及循環反應裝置。其中,批式反應裝置是指每次反應過程都是單獨進行的,反應之間需要停止生產、清洗設備等。連續反應裝置是指反應連續進行,使批量數據變得更加穩定、可控性更好。循環反應裝置則是指在反應過程中,通過重新循環反應液來促進反應。
根據反應方式,還可以分為溶液聚合反應、乳液聚合反應、等離子聚合反應等。其中,溶液聚合反應是指聚合物和單體混合在溶劑中,通過加熱和攪拌實現反應。乳液聚合反應是指單體和乳化劑混合在一起,通過震動、攪拌等使溶液變成乳液,再通過加熱來實現反應。等離子聚合反應則是通過高能電離子的作用實現反應,能夠實現高分子化合物的高效生成。
八、操作與維護
在操作時需要注意的是,先將設備全部內外清洗,保證設備的無菌環境。在反應前需要準確計量并且按照操作流程進行添加,確保單體和催化劑的配比正確。在反應過程中需要不斷攪拌,并且及時控制溫度和壓力,確保反應能夠持續進行。當反應結束后,需要對設備進行清洗、維護和保養,同時記錄好數據以及設備的使用情況。
還需要注意材料的選擇。例如,選擇不耐腐蝕的材料可能引發設備損壞或化學反應時的放熱。此外,需要每隔一段時間對設備進行一次全面的檢查,包括設備的結構、部件的連接、管道的堵塞情況等,避免設備因為使用時間過長而出現安全隱患。
在實際應用中,聚合反應裝置廣泛應用于變壓器繞組、電纜絕緣材料、汽車零件、管道材料、醫用器械、工程塑料等領域。例如,在制造聚苯乙烯材料中,聚合反應器可以通過控制溫度和壓力,使單體發生聚合反應,從而制得透明、堅硬、具有優良的耐熱性和耐化學性的聚苯乙烯材料。在生產聚酰胺材料中,可以通過改變反應器中單體的比例,如己內酰胺和正己醛二酰胺的比例,來控制產物的分子量和分子量分布,實現不同性質的聚酰胺材料。