一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，包括配料釜、反應(yīng)容器和溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)，溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)能集熱器、保溫水箱、儲(chǔ)水池、恒溫器和循環(huán)泵，所述反應(yīng)容器為箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)進(jìn)水管、分管和支管。本實(shí)用新型以太陽(yáng)能作為熱源，通過太陽(yáng)能集熱器將光能轉(zhuǎn)換為熱能，對(duì)保溫水箱內(nèi)的傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，用于溶解和預(yù)熱高吸水樹脂的合成原料，促進(jìn)高吸水樹脂合成生產(chǎn)的節(jié)能減排，具有很高的應(yīng)用意義，高效傳熱反應(yīng)容器具有多組平行翅片管，增大了反應(yīng)熱交換面積，提高傳熱速率，支管與反應(yīng)液中部距離更接近，提高對(duì)反應(yīng)物的加熱速率，及時(shí)帶走聚合反應(yīng)釋放的化學(xué)熱，防止反應(yīng)熱積累以消除反應(yīng)體系爆聚的危險(xiǎn)，提高反應(yīng)體系溫度的均勻性。
【專利說(shuō)明】
一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及高吸水性樹脂生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高吸水樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能資源屬于可再生能源，不僅資源豐富、使用成本低廉，而且對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染、無(wú)需運(yùn)輸，是亟待加大推廣使用的清潔能源。使用太陽(yáng)能是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源緊缺問題的重要途徑之一，處于優(yōu)先發(fā)展的地位。目前，在合成高吸水性樹脂過程中，溶解合成高吸水樹脂的原料(如丙烯酰胺)時(shí)，需要提供一定熱量來(lái)加速原料溶解，以便提高生產(chǎn)效率;各原料混合均勻后，在進(jìn)行共聚合成反應(yīng)前，需將混合原料進(jìn)行電加熱或蒸汽加熱至一定溫度(50°C?80°C)，這勢(shì)必造成煤炭等不可再生資源的消耗和大量污染物的排放。
[0003]此外，在制備高吸水樹脂時(shí)，普遍采用大體積容器作為反應(yīng)容器，熱交換介質(zhì)與反應(yīng)體系中心之間的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，在反應(yīng)(放熱)階段，設(shè)備無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)移高吸水樹脂中瞬間產(chǎn)生的熱量，熱量在高吸水性樹脂內(nèi)部持續(xù)積累，極易引起高吸水性樹脂爆聚，導(dǎo)致位于合成體中部與外部的高吸水樹脂分子結(jié)構(gòu)不一致，降低高吸水樹脂性能的穩(wěn)定性及應(yīng)用性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問題，提供一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，解決現(xiàn)有技術(shù)中合成高吸水性樹脂時(shí)、加熱過程采用電加熱或蒸汽加熱、造成煤炭等不可再生資源的消耗和大量污染物的排放的技術(shù)問題；同時(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)中熱交換介質(zhì)與反應(yīng)體系中心之間的距離相對(duì)較遠(yuǎn)、熱量在高吸水性樹脂內(nèi)部持續(xù)積累、極易引起高吸水性樹脂爆聚、導(dǎo)致位于合成體中部與外部的高吸水樹脂分子結(jié)構(gòu)不一致、降低高吸水樹脂性能的穩(wěn)定性及應(yīng)用性的技術(shù)難題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，包括配料釜、反應(yīng)容器和溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)，其特征在于:
[0007]所述溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)能集熱器、保溫
[0008]水箱、儲(chǔ)水池、恒溫器和循環(huán)栗，所述太陽(yáng)能集熱器和保溫水箱電連接，其余各構(gòu)件通過保溫管連通;其中，所述保溫水箱和儲(chǔ)水池之間形成循環(huán)回路;所述保溫水箱和儲(chǔ)水池的下口都連接恒溫器的上口 ；所述恒溫器的下口連接循環(huán)栗的上口 ；所述循環(huán)栗的下口連接一段保溫管后分支形成兩個(gè)保溫管支路，一條保溫管支路流經(jīng)配料釜，另一條保溫管支路流經(jīng)反應(yīng)容器，之后兩條支路匯合進(jìn)入保溫水箱;每段保溫管上均設(shè)控制閥門；
[0009]所述反應(yīng)容器為高效傳熱反應(yīng)容器，為箱體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)進(jìn)水管、分管和支管;所述進(jìn)水管從高效傳熱反應(yīng)容器的底部中心位置豎直穿入高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)部，其端部與分管垂直連通，所述分管的軸線平行于高效傳熱反應(yīng)容器的底面，其兩端固定于反應(yīng)容器側(cè)壁上，所述支管為多組互相平行的等內(nèi)徑管，其軸線平行于高效傳熱反應(yīng)容器的底面，其一端與分管垂直連通，另一端貫穿反應(yīng)容器側(cè)壁后與外部的保溫管連通。
[0010]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述配料釜內(nèi)設(shè)夾套，傳熱介質(zhì)流經(jīng)夾套對(duì)配料爸內(nèi)的反應(yīng)物料進(jìn)行加熱。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述反應(yīng)容器中，支管的安裝高度低于反應(yīng)容器總高度的三分之
--O
[0012]優(yōu)選的，所述進(jìn)水管、分管和支管均為金屬管，金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于16W/(m.°C)o
[0013]優(yōu)選的，所述進(jìn)水管、分管和支管外設(shè)有若干用于增大熱交換面積的薄翅片。
[0014]其中，所述進(jìn)水管上的薄翅片為縱向翅片，翅片高度2.5厘米，厚度0.12厘米，翅片數(shù)量為16?26個(gè)。
[0015]優(yōu)選的，分管和支管上的薄翅片為螺旋翅片，翅片高2厘米，翅片厚度0.12厘米，翅片管螺距I厘米。
[0016]所述薄翅片為金屬片，所采用的金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)大于16W/Cm-0Oo
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于:
[0018]1、本實(shí)用新型以太陽(yáng)能作為熱源，通過太陽(yáng)能集熱器將光能轉(zhuǎn)換為熱能，對(duì)保溫水箱內(nèi)的傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，用于溶解和預(yù)熱高吸水樹脂的合成原料。該項(xiàng)技術(shù)促進(jìn)高吸水樹脂合成生產(chǎn)的節(jié)能減排，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度來(lái)說(shuō)，具有很高的應(yīng)用意義；
[0019]2、高效傳熱反應(yīng)容器具有多組平行翅片管，可增大反應(yīng)熱交換面積以提高傳熱速率;相對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備，高效傳熱反應(yīng)容器支管與反應(yīng)液中部距離更接近，在升溫階段，可提高對(duì)反應(yīng)物的加熱速率;在反應(yīng)階段，傳熱介質(zhì)可及時(shí)帶走聚合反應(yīng)釋放的化學(xué)熱，防止反應(yīng)熱積累以消除反應(yīng)體系爆聚的危險(xiǎn)，并提高反應(yīng)體系溫度的均勻性，確保反應(yīng)體系外部、中部處高吸水性樹脂分子結(jié)構(gòu)的一致性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型中高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0022]圖3為進(jìn)水管7.2、支管7.1和分管7.3的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為圖2的左視圖。
[0024]附圖標(biāo)記:1-太陽(yáng)能集熱器，2-保溫水箱，3-儲(chǔ)水池，4-恒溫器，5-循環(huán)栗，6_配料釜，7-反應(yīng)容器，7.1-支管，7.2-進(jìn)水管，7.3-分管，7.4-傳熱介質(zhì)，7.5-反應(yīng)容器側(cè)壁，7.6-薄翅片，8-保溫管，9-安全閥，10-電輔熱加熱裝置，11-第一閥門，12-第二閥門，13-第三閥門，14-第四閥門，15-第五閥門，16-第六閥門，17-第七閥門，18-第八閥門，19-第九閥門，20-第十閥門，21-第^^一閥門，22-第十二閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本實(shí)用新型更容易被清楚理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]如圖1，本實(shí)用新型提供一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能型恒溫反應(yīng)設(shè)備，包括配料釜6、反應(yīng)容器7和溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)，其配料釜6具有夾套，傳熱介質(zhì)7.4流經(jīng)夾套對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行加熱，通過保溫管8和第十二閥門22與反應(yīng)容器7連接。溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)能集熱器
1、保溫水箱2、儲(chǔ)水池3、恒溫器4和循環(huán)栗5。所述儲(chǔ)水池3通過保溫管8順序連接第四閥門14和恒溫器4，并通過第一閥門11和第二閥門12連接保溫水箱2。所述保溫水箱2安裝安全閥9和電輔熱加熱裝置10。
[0027]如圖2、3和圖4，所述反應(yīng)容器7為高效傳熱反應(yīng)容器，為長(zhǎng)方體的箱體構(gòu)造，其內(nèi)部構(gòu)造包括進(jìn)水管7.2、分管7.3和支管7.1，所述進(jìn)水管7.2、分管7.3和支管7.1的材質(zhì)采用不銹鋼，進(jìn)水管7.2通過高效傳熱反應(yīng)容器的底部中心位置垂直貫穿進(jìn)入高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)部，與分管7.3垂直連通，所述分管7.3平行于反應(yīng)容器7的底面，其兩端固定于反應(yīng)容器側(cè)壁7.5，其安裝高度低于反應(yīng)容器7高度的三分之二，與支管7.1垂直貫通，所述支管7.1為多組互相平行的內(nèi)徑相同的管，其平行于反應(yīng)容器的底面，與反應(yīng)容器側(cè)壁7.5貫通，且匯總于反應(yīng)容器外部的保溫管8。所述太陽(yáng)能集熱器I與保溫水箱2連接，所述保溫水箱2通過保溫管8順序連接第三閥門13、恒溫器4、第五閥門15、循環(huán)栗5和第六閥門16，所述第六閥門16通過保溫管8順序連接第七閥門17、配料釜6、第九閥門19、第十一閥門21和保溫水箱2，所述第六閥門16通過保溫管8順序連接第八閥門18、反應(yīng)容器7、第十閥門20和第十一閥門
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[0028]所述高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)部的進(jìn)水管7.2、分管7.3和支管7.1外設(shè)有若干用于增大熱交換面積的薄翅片7.6，所述進(jìn)水管7.2上的薄翅片7.6為縱向翅片，翅片高度2.5厘米，厚度0.12厘米，翅片數(shù)量為16?26個(gè)，分管7.3和支管7.1上的薄翅片7.6為螺旋翅片，翅片高2厘米，翅片厚度0.12厘米，翅片管螺距I厘米，所有薄翅片7.6材料都采用不銹鋼，縱向翅片和螺旋翅片的設(shè)置目的是便于將制備的SAP從容器中取出。
[0029]本實(shí)用新型高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能型恒溫反應(yīng)設(shè)備的工作原理如下:
[0030]太陽(yáng)能集熱器I將光能轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)保溫水箱2內(nèi)的傳熱介質(zhì)7.4(本實(shí)施例中為水)進(jìn)行加熱;恒溫器4可以調(diào)節(jié)控制傳熱介質(zhì)7.4的溫度，在原料溶解、預(yù)熱和反應(yīng)階段，保溫水箱2內(nèi)的傳熱介質(zhì)7.4溫度過高，恒溫器4調(diào)用儲(chǔ)水池3內(nèi)的低溫傳熱介質(zhì)，將高溫傳熱介質(zhì)的溫度調(diào)至合適溫度;在反應(yīng)升溫階段，電輔熱加熱裝置10開啟，將傳熱介質(zhì)加熱至指定溫度;循環(huán)栗5為傳熱介質(zhì)提供動(dòng)能;配料釜6用于各物料的溶解與混勻，之后將混合物轉(zhuǎn)移至高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行合成反應(yīng)，由于合成高吸水性樹脂過程為強(qiáng)放熱反應(yīng)，大量的反應(yīng)熱被流經(jīng)支管的傳熱介質(zhì)迅速轉(zhuǎn)移出去，進(jìn)而維持反應(yīng)體系恒定溫度。
[0031]圖1?4中箭頭方向示意傳熱介質(zhì)7.4的流動(dòng)方向，在配料爸6溶解原料時(shí)，打開第三閥門13、第四閥門14、第五閥門15、第六閥門16、第七閥門17、第九閥門19和第^^一閥門21，關(guān)閉第八閥門18和第十閥門20，恒溫器4將保溫水箱內(nèi)的傳熱介質(zhì)7.4調(diào)節(jié)至指定溫度，通過循環(huán)栗5送至配料釜6的加熱套中，對(duì)配料釜6中的原料進(jìn)行加熱，以提高各原料的溶解速度，縮短反應(yīng)液的混勻時(shí)間，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。反應(yīng)液混合均勻后，打開第十二閥門22，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至高效傳熱反應(yīng)容器，通過恒溫器4將水溫調(diào)節(jié)至指定溫度，打開第八閥門18和第十閥門20，關(guān)閉第七閥門17和第九閥門19，使加熱介質(zhì)流經(jīng)高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)的分管7.3和支管7.1，對(duì)高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)的反應(yīng)液進(jìn)行加熱;反應(yīng)開始后，吸水性樹脂釋放的大量熱量，被傳熱介質(zhì)帶走，以保持SAP在指定反應(yīng)溫度下進(jìn)行反應(yīng)。
[0032]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附屬權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，包括配料釜(6)、反應(yīng)容器(7)和溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)，其特征在于: 所述溫度調(diào)控機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)能集熱器(I)、保溫水箱(2)、儲(chǔ)水池(3)、恒溫器(4)和循環(huán)栗(5)，所述太陽(yáng)能集熱器(I)和保溫水箱(2)電連接，其余構(gòu)件通過保溫管(8)連通，其中，所述保溫水箱(2)和儲(chǔ)水池(3)之間形成循環(huán)回路;所述保溫水箱(2)和儲(chǔ)水池(3)的下口都連接恒溫器(4)的上口；所述恒溫器(4)的下口連接循環(huán)栗(5)的上口；所述循環(huán)栗(5)的下口連接一段保溫管(8)后分開形成兩個(gè)保溫管支路，一條保溫管支路流經(jīng)配料釜(6)，另一條保溫管支路流經(jīng)反應(yīng)容器(7)，之后兩條支路匯合進(jìn)入保溫水箱(2);每段保溫管(8)上均設(shè)控制閥門； 所述反應(yīng)容器(7)為高效傳熱反應(yīng)容器，為箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)進(jìn)水管(7.2)、分管(7.3)和支管(7.1);所述進(jìn)水管(7.2)從高效傳熱反應(yīng)容器的底部中心位置豎直穿入高效傳熱反應(yīng)容器內(nèi)部，其端部與分管(7.3)垂直連通;所述分管(7.3)的軸線平行于高效傳熱反應(yīng)容器的底面，其兩端固定于反應(yīng)容器側(cè)壁(7.5)上;所述支管(7.1)為多組互相平行的等內(nèi)徑管，其軸線平行于高效傳熱反應(yīng)容器的底面，其一端與分管(7.3)垂直連通，另一端貫穿反應(yīng)容器側(cè)壁(7.5)后與外部的保溫管(8)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于:所述配料釜(6)內(nèi)設(shè)夾套，傳熱介質(zhì)流經(jīng)夾套對(duì)配料釜(6)內(nèi)的反應(yīng)物料進(jìn)行加熱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于:所述反應(yīng)容器(7)中，支管(7.1)的安裝高度低于反應(yīng)容器(7)總高度的三分之二。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于:所述進(jìn)水管(7.2)、分管(7.3)和支管(7.1)均為金屬管，所用金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于16W/Cm-0Oo5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)所述的一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于:所述進(jìn)水管(7.2)、分管(7.3)和支管(7.1)外設(shè)有用于增大熱交換面積的薄翅片(7.6)06.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于:所述進(jìn)水管(7.2)上的薄翅片(7.6)為縱向翅片，翅片高度2.5厘米，厚度0.12厘米，翅片數(shù)量為16?26個(gè)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于:所述分管(7.3)和支管(7.1)上的薄翅片(7.6)為螺旋翅片，翅片高2厘米，厚度0.12厘米，翅片管螺距I厘米。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種高吸水性樹脂生產(chǎn)用節(jié)能恒溫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于:所述薄翅片(7.6)為金屬片，所采用的金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)大于16W/ Cm-0Oo
【文檔編號(hào)】B01J19/00GK205412964SQ201620073444
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日
【發(fā)明人】張守祺, 王振華, 劉海濤, 傅宇方, 趙尚傳, 趙志超
【申請(qǐng)人】交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所, 黑龍江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院