【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于反应装置领域，具体涉及一种三维平推流微胶囊反应装置及应用。
技术介绍
1、传统的热塑性高分子材料聚合反应器主要包括间歇釜式反应器、全混流反应器、平推流反应器和微通道反应器。间歇釜式反应器运行前，物料按一定配比一次或多次性投入反应器中，且在单次反应过程中，没有物料进出反应器，待反应完成后，再一次性取出。由于反应伴随搅拌，故反应器内空间上各点的参数(如温度、浓度等)基本大体相同，可排除物质传递和热量传递对反应的影响，但上述参数会随反应时间的变化而发生变化。间歇釜式反应器的优点是操作弹性和灵活性大，可生产的产品种类多，主要适用于反应时间长、经济价值高、批量小的产品；缺点是反应深度浅(反应达到动平衡后，反应无法向正反应方向进行)、辅助操作时间长、劳动强度大、每批次产品质量难以一致等。全混流反应器，是工业生产过程中应用较为广泛的一类反应器，其整体结构与间歇釜式反应器非常相似，不同之处在于全混流反应器是连续进料和出料。由于搅拌速率较高，稳态下物料的返混程度极高，反应器内各点的温度和浓度均匀一致。因此，物料进入反应器后可快速达到平衡状态，出口物料的各项参数也与全釜的物料参数相同。全混流反应器的优点是操作简便、易于控制、节省人力、产品产量大等；但也存在气-固两相接触不够有效、粒子的全混导致返混和稀释效果，影响反应的转化率和选择性。平推流反应器是化工行业中除间歇釜式反应器和全混流反应器之外，另一种普遍使用的反应器。该类反应器的特点是物料在反应器中的停留时间相等，径向截面上物料的所有参数相同，但在轴向上有变化。平推流反应器具有体积小、
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、针对上述高分子材料聚合反应器技术存在的不足，本专利技术提出一种三维平推流微胶囊反应装置及应用，本专利技术提供的三维平推流微胶囊反应装置兼具全混流反应器、平推流反应器和微通道反应器的技术优点，克服了微通道反应器无法边反应边分离、成本高、堵塞、脉动流和腐蚀等技术缺点，用于热塑性高分子材料连续聚合反应，可实现边反应边分离、聚合度分布控制精准，可获得极窄分子量分布的高品质高分子材料。
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案如下。
5、一方面，本专利技术提供一种三维平推流微胶囊反应装置，包括推进系统、微胶囊反应组、机头组件、加热系统、冷却系统和机架；
6、进一步地，所述推进系统固定安装在所述机架上，用于将物料连续推送至微胶囊反应组和机头组件，包括电动机、减速机、芯轴、进料段组件、出料段组件；所述芯轴上开设有渐开线花键，与减速机的输出轴固定连接；所述进料段组件包括进料段筒体和进料段输送螺杆；所述出料段组件包括出料段筒体和出料段输送螺杆；所述进料段输送螺杆和出料段输送螺杆通过渐开线花键套装在所述芯轴的两端，并分别安装在所述进料段筒体和所述出料段筒体中；
7、进一步地，所述微胶囊反应组由若干微胶囊反应单元组成；所述微胶囊反应单元包括若干离心动盘、定盘和反应单元筒体；所述定盘安装在所述反应单元筒体中；所述离心动盘安装在所述定盘中心的同轴环形内槽中，且通过渐开线花键套装在所述芯轴上，随芯轴转动而转动；所述离心动盘和所述定盘配合面处形成若干微胶囊反应空间；
8、进一步地，所述机头组件与所述出料段组件连接，用于连续挤出所述达到聚合度要求的粗产物；
9、进一步地，所述加热系统固定安装在所述筒体外侧，用于给所述筒体内反应物加热；
10、进一步地，所述冷却系统通过管道与所述进料段筒体和所述出料段筒体中的内壁夹套连接，用于给筒体内反应物冷却降温；
11、进一步地，所述机架用于支撑所述推进系统和所述微胶囊反应组。
12、进一步地，所述进料段输送螺杆和出料段输送螺杆均采用渐变型螺距设计，以便通过离心力将黏度较大的达到聚合度要求的粗产物，与黏度较小的反应物快速分离，并将所述达到聚合度要求的粗产物推送至所述机头组件，将所述反应物送入所述微胶囊反应空间继续进行聚合反应。
13、进一步地，所述离心动盘为圆盘状，盘面外圈为若干扇形叶片，中心部分为凸台，中心开设轴孔，所述凸台外侧圆周方向均匀开设有轴向通孔，用于所述达到聚合度要求的粗产物向机头组件流动；所述扇形叶片的上下两叶面上均开设若干第一渐开线沟槽，若干所述第一渐开线沟槽方向一致、排列间隔均匀；
14、进一步地，所述定盘为圆盘状，中心开设圆形通孔，沿所述圆形通孔正中心内部加工有所述同轴环形内槽；所述定盘一侧盘面开设若干扇形槽，所述扇形槽与所述离心动盘的扇形叶片大小、形状均相同，且与所述同轴环形内槽相通，以便将所述离心动盘通过所述扇形槽装于所述同轴环形内槽中；所述同轴环形内槽中的两相对端面上均开设若干第二渐开线沟槽，若干所述第二渐开线沟槽方向一致、排列间隔均匀；所述定盘外缘圆周方向均匀开设若干通孔，用于所述定盘之间的定位。
15、进一步地，所述第一渐开线沟槽与所述第二渐开线沟槽均为半圆形沟槽，直径为0.2～0.5mm；所述离心动盘上的所述第一渐开线沟槽与所述定盘上的所述第二渐开线沟槽方向相反，配合起来相互交叉处形成所述微胶囊反应空间，所述微胶囊反应空间为所述反应物提供反应空间，以便继续进行聚合反应；若干所述微胶囊反应空间中合成的所述达到聚合度要求的粗产物通过所述离心动盘上的轴向通孔连续流向机头组件，所述反应物连续流入若干所述微胶囊反应空间继续进行聚合反应。
16、进一步地，所述三维平推流微胶囊反应装置还包括循环回流系统、真空脱气系统和反应助剂补给系统；所述循环回流系统分别与所述进料段组件、所述出料段组件连接，用于将所述反应物从所述回流口循环回流至所述进料口继续参加聚合反应；所述真空脱气系统与所述微胶囊反应组连接，用于脱除反应过程中产生的小分子杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，包括推进系统、微胶囊反应组、机头组件、加热系统、冷却系统和机架；
2.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述进料段输送螺杆和出料段输送螺杆均采用渐变型螺距设计，以便通过离心力将黏度较大的达到聚合度要求的粗产物，与黏度较小的反应物料快速分离，并将所述达到聚合度要求的粗产物推送至所述机头组件，将所述反应物料送入所述微胶囊反应空间继续进行聚合反应。
3.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述离心动盘为圆盘状，盘面外圈为若干扇形叶片，中心部分为凸台，中心开设轴孔，所述凸台外侧圆周方向均匀开设有轴向通孔，用于所述达到聚合度要求的粗产物向机头组件流动；所述扇形叶片的上下两叶面上均开设若干第一渐开线沟槽，若干所述第一渐开线沟槽方向一致、排列间隔均匀；
4.根据权利要求3所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述第一渐开线沟槽与所述第二渐开线沟槽均为半圆形沟槽，直径为0.2～0.5mm；所述离心动盘上的所述第一渐开线沟槽与所述定盘上的所述第二渐开线沟槽方向相反，
5.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述三维平推流微胶囊反应装置还包括循环回流系统、真空脱气系统和反应助剂补给系统；
6.根据权利要求5所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述真空脱气系统和所述反应助剂补给系统数量与所述微胶囊反应组数量一致或少于微胶囊反应组的数量，具体数量根据使用场景和聚合物品种定。
7.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述微胶囊反应组采用积木式组装，数量根据生产规模和反应要求进行增减。
8.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述进料段筒体上设置有进料口，所述出料段筒体上设置有回流口；所述反应单元筒体上设置有真空脱气口和/或补给口；所述进料段筒体、所述出料段筒体和所述反应单元筒体通过法兰连接。
9.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述推进系统还包括中间段组件，设置在所述微胶囊反应组中间，用于进一步推进所述达到聚合度要求的粗产物和所述反应物的流动；所述中间段组件包括中间段筒体和中间段输送螺杆。
10.权利要求1～9任一项所述三维平推流微胶囊反应装置的应用，其特征在于，用于热塑性高分子材料的连续聚合反应；所述热塑性高分子材料的连续聚合反应包括溶液聚合、本体聚合、乳液聚合和水乳液聚合。
...【技术特征摘要】
1.一种三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，包括推进系统、微胶囊反应组、机头组件、加热系统、冷却系统和机架；
2.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述进料段输送螺杆和出料段输送螺杆均采用渐变型螺距设计，以便通过离心力将黏度较大的达到聚合度要求的粗产物，与黏度较小的反应物料快速分离，并将所述达到聚合度要求的粗产物推送至所述机头组件，将所述反应物料送入所述微胶囊反应空间继续进行聚合反应。
3.根据权利要求1所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述离心动盘为圆盘状，盘面外圈为若干扇形叶片，中心部分为凸台，中心开设轴孔，所述凸台外侧圆周方向均匀开设有轴向通孔，用于所述达到聚合度要求的粗产物向机头组件流动；所述扇形叶片的上下两叶面上均开设若干第一渐开线沟槽，若干所述第一渐开线沟槽方向一致、排列间隔均匀；
4.根据权利要求3所述的三维平推流微胶囊反应装置，其特征在于，所述第一渐开线沟槽与所述第二渐开线沟槽均为半圆形沟槽，直径为0.2～0.5mm；所述离心动盘上的所述第一渐开线沟槽与所述定盘上的所述第二渐开线沟槽方向相反，配合起来相互交叉处形成所述微胶囊反应空间，所述微胶囊反应空间为所述反应物提供反应空间，以便继续进行聚合反应；若干所述微胶囊反应空间中合成的所述达到聚合度要求的粗产物通过所述离心动盘上的轴向通孔连续流向机头组件，所述反应物连续流入若干所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘小平，赵吉敏，于泱，赵增金，姜大为，刘振华，高飞，杨荣丽，廉晓根，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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