一種立式多糖高聚物機(jī)械活化恒溫固相反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種立式多糖高聚物機(jī)械活化恒溫固相反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]固相化學(xué)反應(yīng)一般是指固體與固體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新固體物質(zhì)的反應(yīng)過程。由于固相反應(yīng)不使用溶劑，具有工藝過程簡單、不污染環(huán)境、節(jié)約溶媒、減少能耗和無爆燃性等優(yōu)點(diǎn)，是一種較理想的合成方法。然而，在固相反應(yīng)中，物料之間混合不均勻，使得物料間接觸不充分，質(zhì)量傳遞和熱量傳遞受限，進(jìn)而影響反應(yīng)效果。針對此問題，可通過提高反應(yīng)溫度來解決。但此方法對于導(dǎo)熱系數(shù)低的固體物料，需要較高的反應(yīng)溫度才能達(dá)到有實(shí)際意義的反應(yīng)速率和效果。而對于一些熱敏性的物料，如淀粉、纖維素等多糖高聚物，在較高的反應(yīng)溫度下，易分解、炭化等。因此要想對多糖高聚物進(jìn)行改性和深加工，需要尋找一種合適的強(qiáng)化方法能在一般溫度下強(qiáng)化多糖高聚物的固相反應(yīng)?，F(xiàn)有的研究表明，機(jī)械活化技術(shù)是一種強(qiáng)化固相反應(yīng)的有效手段。所謂機(jī)械活化是指固體物質(zhì)在摩擦、碰撞、沖擊、剪切等機(jī)械力作用下，使晶體結(jié)構(gòu)及物化性能發(fā)生改變，使部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成物質(zhì)的內(nèi)能，從而引起固體的化學(xué)活性增加，進(jìn)而提高固相反應(yīng)效果。由此可見，機(jī)械活化方法是一種強(qiáng)化多糖高聚物的固相反應(yīng)理想方法。然而，對于這方面的研究還是剛剛起步，還有很多研究工作需要去做。因此，迫切需要一種能有效地完成多糖高聚物的固相反應(yīng)和同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械活化技術(shù)的設(shè)備。
[0003]攪拌球磨機(jī)是一種易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械活化技術(shù)的機(jī)械加工設(shè)備，可適用于強(qiáng)化多糖高聚物固相反應(yīng)。但是對于實(shí)現(xiàn)多糖高聚物機(jī)械活化固相反應(yīng)而言，難以滿足多糖高聚物機(jī)械活化固相反應(yīng)的一些要求，具體要求如下:
[0004]—是反應(yīng)溫度穩(wěn)定。對于有溫度依賴性的多糖高聚物而言，在反應(yīng)過程中要求嚴(yán)格的溫度控制，溫度波動會嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，可見，反應(yīng)溫度穩(wěn)定、均勻決定著產(chǎn)品的好壞。然而，多糖高聚物在球磨機(jī)進(jìn)行球磨時(shí)，容易在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，使體系溫度上升。這必導(dǎo)致反應(yīng)溫度不穩(wěn)定、不均勻，嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的質(zhì)量。為了解決這個(gè)問題，球磨機(jī)一般設(shè)有夾套裝置用于傳熱，但是球磨機(jī)基于成本方面考慮，其一般為微型。這意味著微型球磨機(jī)夾套裝置的傳熱面積較小，使得傳熱效果不理想，易造成局部過冷過熱現(xiàn)象。
[0005]二是高研磨細(xì)度。研磨細(xì)度對于多糖高聚物的改性和深加工有著關(guān)鍵性的影響。多糖高聚物固相反應(yīng)過程中由于機(jī)械力的作用，多糖高聚物得以細(xì)化，無定形區(qū)增加，強(qiáng)化了多糖高聚物結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性。簡言之，反應(yīng)物的研磨細(xì)度越高，越利于固相反應(yīng)，產(chǎn)物質(zhì)量就越高。要使反應(yīng)物的研磨細(xì)度提高，則磨球的直徑應(yīng)更小。然而，攪抖槳與磨筒內(nèi)壁的間隙相對小球而言可能較大，易發(fā)生卡球或磨球從間隙中“溜”過去現(xiàn)象，導(dǎo)致固相反應(yīng)時(shí)反應(yīng)物之間混合不均勻，研磨效率下降，嚴(yán)重影響反應(yīng)物的研磨細(xì)度。
[0006]三是可監(jiān)控反應(yīng)溫度。多糖高聚物固相反應(yīng)溫度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，也是研究時(shí)重點(diǎn)研究的對象，這意味著多糖高聚物固相反應(yīng)時(shí)的真實(shí)溫度是必須采集的實(shí)驗(yàn)參數(shù)之一。由于傳統(tǒng)的球磨機(jī)的攪拌軸不停旋轉(zhuǎn)，且進(jìn)行球磨時(shí)，球與球之間、球與物料之間、球與內(nèi)壁之間相互碰撞，使得多糖高聚物固相反應(yīng)時(shí)的溫度難以采集。
[0007]近年來也出現(xiàn)了些適用于多糖高聚物固相反應(yīng)的設(shè)備，如中國專利申請?zhí)枮?01210456764.2公開了一種立式強(qiáng)化多糖高聚物改性攪拌球磨反應(yīng)器，采用傾斜板式槳葉和S型螺旋式槳葉組成的攪拌槳葉組，使得物料能夠有效的均勻混合，并設(shè)置攪拌軸和S型螺旋槳葉呈中空狀來避免反應(yīng)場中局部高溫的產(chǎn)生，保證研磨內(nèi)筒的溫度均勻和恒溫的反應(yīng)環(huán)境，但是研磨內(nèi)筒內(nèi)的溫度并不能得知，這使得研磨內(nèi)筒的溫度在反應(yīng)過程中是否能保持與開始狀態(tài)時(shí)的溫度，并無法知曉。又如中國專利申請?zhí)枮?01410787021.2公開了一種強(qiáng)化多糖高聚物改性的超重力反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過溫度控制器對夾套內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過流量調(diào)設(shè)閥或電動調(diào)設(shè)閥調(diào)節(jié)夾套中加熱介質(zhì)的流量或加熱器的功率及外筒體和攪拌軸的轉(zhuǎn)速，保證了研磨內(nèi)筒內(nèi)的溫度均勻和恒溫的反應(yīng)環(huán)境，但是還是無法得知研磨內(nèi)筒內(nèi)的溫度，并不能根據(jù)其內(nèi)的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，即也無法得到研磨內(nèi)筒內(nèi)規(guī)定的恒溫狀態(tài)。
[0008]公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種立式多糖高聚物機(jī)械活化恒溫固相反應(yīng)器，從而克服現(xiàn)有攪拌球磨機(jī)反應(yīng)溫度不穩(wěn)定、物料混合不均勻以及溫度難以采集導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量低的缺點(diǎn)。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種立式多糖高聚物機(jī)械活化恒溫固相反應(yīng)器，包括:外筒體，其內(nèi)密封套接有研磨內(nèi)筒，所述研磨內(nèi)筒內(nèi)設(shè)有攪拌裝置和多個(gè)研磨球，攪拌裝置的攪拌軸穿過能夠?qū)⑺鲅心?nèi)筒關(guān)閉或打開的蓋板與驅(qū)動裝置連接；沿所述研磨內(nèi)筒的外壁上至下設(shè)有多個(gè)環(huán)形的槽道，多個(gè)所述槽道與所述外筒體的內(nèi)壁形成夾套，所述夾套設(shè)有延伸至外部并與所述多個(gè)槽道連通的工質(zhì)進(jìn)口和工質(zhì)出口以通入換熱工質(zhì)冷卻或加熱所述研磨內(nèi)筒內(nèi)的物料；所述研磨內(nèi)筒的內(nèi)壁設(shè)有若干圓柱體，所述圓柱體內(nèi)設(shè)有測溫孔，所述測溫孔處安裝有溫度監(jiān)控裝置以對所述研磨內(nèi)筒的反應(yīng)溫度進(jìn)行監(jiān)控；其中，所述溫度監(jiān)控裝置采集的溫度信號反饋至對換熱工質(zhì)進(jìn)行溫度控制和循環(huán)的換熱裝置以及流量控制裝置以控制換熱工質(zhì)的溫度和流量。
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，所述研磨內(nèi)筒為立式結(jié)構(gòu)，且所述研磨內(nèi)筒對稱設(shè)置有連通多個(gè)所述槽道的分液槽和集液槽，所述分液槽與所述工質(zhì)進(jìn)口對應(yīng)，所述集液槽與所述工質(zhì)出口對應(yīng)。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述工質(zhì)進(jìn)口設(shè)于所述外筒體的下方，所述工質(zhì)出口設(shè)置于所述工質(zhì)進(jìn)口對立的上方。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述多個(gè)環(huán)形的槽道沿所述研磨內(nèi)筒的外壁的周向平行排列。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述攪拌裝置包括:設(shè)于攪拌軸上的若干圓柱槳葉以及設(shè)于所述攪拌軸底部的若干傾斜板，所述傾斜板上安裝有能夠調(diào)整且能夠拆卸的活動槳葉。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述研磨內(nèi)筒的底部夾角為圓角結(jié)構(gòu)，所述活動槳葉設(shè)有與所述底部夾角相適配的圓角結(jié)構(gòu)。
[0016]上述技術(shù)方案中，所述研磨球?yàn)檠趸X球、鋼球、氧化鋯球、陶瓷球、碳化硅球中的一種或幾種。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述活動槳葉的材料為聚四氟乙烯。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述換熱工質(zhì)為納米流體。
[0019]上述技術(shù)方案中，還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述溫度監(jiān)控裝置采集的溫度信號反饋至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0021]1.本發(fā)明中的反應(yīng)器，通過攪拌裝置對研磨內(nèi)筒內(nèi)的物料進(jìn)行研磨，同時(shí)通過往夾套內(nèi)呈流道結(jié)構(gòu)的槽道通入換熱工質(zhì)對研磨內(nèi)筒內(nèi)的物料進(jìn)行加熱或冷卻，由于圓柱體伸入放應(yīng)場內(nèi)部，一方面可強(qiáng)化球磨效果(即物料顆粒得以細(xì)化且混合更均勻)，另一方面柱結(jié)構(gòu)伸入反應(yīng)場內(nèi)部利于反應(yīng)場內(nèi)部與夾套之間熱量的傳遞，以保證反應(yīng)場內(nèi)部的溫度分布均勻，使得反應(yīng)溫度更加穩(wěn)定，此外，溫度監(jiān)控裝置可通過測溫孔對研磨內(nèi)筒的反應(yīng)溫度進(jìn)行監(jiān)控，采集的溫度信號反饋至對換熱工質(zhì)進(jìn)行溫度控制和循環(huán)的換熱裝置以及流量控制裝置以控制換熱工質(zhì)的溫度和流量，使得研磨內(nèi)筒內(nèi)的溫度可調(diào)節(jié)，始終處于恒溫的狀態(tài)，以保證產(chǎn)物的質(zhì)量。
[0022]2.將工質(zhì)進(jìn)口和工質(zhì)出口分別設(shè)于外筒體的下方和上方，并結(jié)合夾套內(nèi)呈流道結(jié)構(gòu)的多個(gè)槽道，確保研磨內(nèi)筒自下而上的反應(yīng)溫度穩(wěn)定，同時(shí)融入納米流體強(qiáng)化傳熱技術(shù)，更確保研磨內(nèi)筒為恒溫的反應(yīng)場，提高產(chǎn)物質(zhì)量，且比較節(jié)能。
[0023]3.本發(fā)明安裝于攪拌軸底部的槳葉為活動結(jié)構(gòu)，可調(diào)整活動槳葉在徑向和斜軸向的位置，避免研磨死角和卡球現(xiàn)象的發(fā)生?；顒訕~的材料為聚四氟乙烯，是一種很好的潤滑材料，能保證攪拌軸有很好轉(zhuǎn)動性能。此外，活動槳葉磨損后，直接更換活動槳葉即可，不必整體更換攪拌軸，節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的外筒體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明的研磨內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明的攪拌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是根據(jù)本發(fā)明的活動槳葉的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]主要附圖標(biāo)記說明:
[0030]1-研磨內(nèi)筒，11-第一法蘭，12-槽道，13-測溫孔，14-分液槽，15-圓柱體，16-集液槽，2-外筒體，21-第二法蘭，22-工質(zhì)進(jìn)口，23-孔，24-支座，25-工質(zhì)