一种PVDF聚合釜的制作方法

一种pvdf聚合釜
技术领域
1.本实用新型属于化工机械领域，具体而言，涉及一种pvdf聚合釜。


背景技术：

2.由于pvdf(聚偏氟乙烯)乳液聚合生产过程的操作压力和温度都比较高，现有pvdf聚合釜有立式和卧式两种结构。在立式pvdf聚合釜中，为了使vdf单体能充分地与水介质接触，让部分vdf单体以细小气泡的形式分散于水中，因此，pvdf聚合时不得不通过提高转速以达到湍流的效果；并在立式pvdf聚合釜中增加了搅拌器的动能，随着反应量的逐渐增加，聚合粒子会慢慢长大，此时如果受到较强剪切作用，即使加入较多的乳化剂给予保护也极易发生聚并，出现破乳。
3.同时，无论pvdf立式聚合釜还是卧式pvdf聚合釜，其筒体都采用外夹套结构，筒体壁厚都比较大，导致聚合釜的传热系数低，产能低，且现有pvdf聚合釜中的传动轴和搅拌轴均为实心轴，一方面，无法通冷却水进行降温，使搅拌轴在较大温差条件下发生热胀冷缩，加大了轴向位移，影响了机械密封的使用寿命；另一方面，无法在搅拌轴上安装喷头对聚合釜在不开釜的情况下进清洗，使附着在釜壁上的低聚物影响产品品质。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种pvdf聚合釜，即可以满足对搅拌轴进行降温，又可以在不开釜的情况下对釜壁进行清洗，有效防止附着在釜壁上的低聚物影响产品品质，保证了产品的质量。
5.为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种pvdf聚合釜，包括釜体和传动搅拌装置，传动搅拌装置包括转动支承在釜体的搅拌轴，搅拌轴为空心结构，搅拌轴上设有还设有多个喷头，且釜体包括薄内壁和厚外壁，薄内壁和厚外壁之间还设有螺旋状的导流板。
6.进一步的，所述喷头倾斜排布在与搅拌轴上。
7.进一步的，所述釜体的一个封头上安装有机械密封结构，釜体的另一封头上安装有滑动密封轴承，搅拌轴的一端转动支承在滑动密封轴承上，搅拌轴的端部与滑动密封轴承之间安装有密封圈，且搅拌轴的另一端通过机械密封结构安装后向釜体外延伸。
8.进一步的，所述釜体的一个封头上还安装有机架，机架上安装有电机和减速机，减速机的输入端与电机的输出端连接；所述搅拌轴的延伸段还连接有传动轴，传动轴为空心结构，传动轴上安装有旋转接头，减速机的输出端与传动轴传动连接。
9.进一步的，还包括用于调节机械密封结构中润滑油压力的平衡罐，且平衡罐与机械密封结构连接。
10.进一步的，所述搅拌轴上还安装有螺带式搅拌器和锚式搅拌器，锚式搅拌器为两个，两个锚式搅拌器分别位于螺带式搅拌器的两侧，且两个锚式搅拌器分别与釜体两端的封头对应。
11.进一步的，所述锚式搅拌器的弧度与釜体端部的封头弧度相对应。
12.进一步的，所述螺带式搅拌器直径、锚式搅拌器直径与釜体内壁直径之比为0.7～0.95。
13.进一步的，所述釜体为卧式釜体，且釜体上还设置有进料口、出料口、人孔、手孔和防爆口。
14.进一步的，所述釜体内壁粗糙度小于0.2μm。
15.进一步的，所述釜体的长径比为1.2～2.3。
16.本实用新型的有益效果是,
17.1、本实用新型通过将搅拌轴设置成空心结构，并在搅拌轴上设置喷头，使本实用新型在使用时可通过向搅拌轴内注入冷却水，使冷却水能对搅拌轴进行冷却，从而给有效对搅拌轴进行降温，避免搅拌轴在较大温差条件下发生热胀冷缩，避免搅拌轴产生轴向位移，使搅拌轴与釜体之间的密封效果更好；同时，当本实用新型需要清洗时，可打开喷头，使搅拌轴内的冷却水通过喷头喷洒在釜体内，使在不开釜的情况下对釜壁进行清洗，有效防止附着在釜壁上的低聚物影响产品品质，保证了产品的质量。
18.2、本实用新型中通过对釜体体壁的结构进行改进，提高了釜体的传热系数，从而提高了釜体的产能。
19.3、本实用新型通过采用卧式聚合釜，能够以较低的转速实现将气相单体带入液相介质的目的，相比较而言，卧式釜的搅拌速率比立式釜低得多，剪切作用很弱，对乳液稳定有积极作用，在乳化剂的保护下，聚合粒子很容易稳定长大，不仅可以制备较高含固质量分数的乳液，同时减少乳化剂的用量。
附图说明
20.附图示出了本实用新型的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
21.图1是本实用新型提供的pvdf聚合釜的结构示意图；
22.图2是图1中薄内壁与厚外壁的结构示意图；
23.图3是图1中螺带式搅拌器的结构示意图；
24.图4是图1中锚式搅拌器的结构示意图；
25.图5是图1中喷头的布置示意图。
26.附图中标记及相应的零部件名称：
27.1、釜体，2、传动搅拌装置，3、鞍座，4、薄内壁，5、厚外壁，6、导流板，7、螺旋通道，8、介质入口，9、介质出口，10、进料口，11、出料口，12、防爆口，13、手孔，14、人孔，15、机架，16、凸缘，17、电机，18、减速机，19、传动轴，20、旋转接头，21、搅拌轴，22、机械密封结构，23、滑动密封轴承，24、密封圈，25、螺带式搅拌器，26、喷头，27、平衡罐，28、锚式搅拌器。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。
30.如图1至图5所示，本实用新型提供的一种pvdf聚合釜，包括釜体1和传动搅拌装置2，传动搅拌装置2用于对釜体1内的物料进行搅拌混合，且传动搅拌装置2包括转动支承在釜体1的搅拌轴21，搅拌轴21的中心轴线与釜体1的中心轴线在同一直线上，搅拌轴21内部为空心结构，使搅拌轴21内可通入介质，该介质根据使用需求可进行选择，例如，当该介质用于对搅拌轴21冷却时，该介质可采用冷却水，当该介质用于对釜体1内壁进行清洗时，该介质可以为冷却水或热水。所述搅拌轴21上还安装有多个喷头26，多个喷头26在搅拌轴21上可呈螺旋间隔排布或轴向间隔排布，喷头26的具体排布方式可根据实际使用需求进行调整，且为了便于控制釜体1内壁的清洗，喷头26上可安装电磁阀或搅拌轴21内部安装电磁阀。当电磁阀安装在喷头26上时，每个喷头26上均需要安装电磁阀，此时，每个电磁阀单独控制一个喷头26；当电磁阀安装在搅拌轴21内时，电磁阀的安装位置可位于第一个喷头26的进入侧，此处第一个喷头26的进入侧是指介质在沿着搅拌轴21流动时，介质最先进入喷头26，此时多个喷头26的打开与关闭通过同一个电磁阀控制。
31.所述釜体1的体壁包括薄内壁4和厚外壁5，薄内壁4与厚外壁5之间具有一定间隙，使釜体1上具有夹套结构，且该间隙内设置有螺旋状的导流板6，导流板6将薄内壁4与厚外壁5之间的间距分隔成螺旋通道7，该螺旋通道7供介质流动，且厚外壁5上还设置有介质入口8和介质出口9，介质入口8和介质出口9分别位于螺旋通道7的两端，介质通过介质入口8送入到螺旋通道7，并沿螺旋通道7流动，最终通过介质出口9排出，使釜体1内的物料在聚合时，螺旋通道7内的介质可与釜体1内的物料进行热交换，从而实现对物料的加热或降温。为了便于对釜体1的结构进行设计，釜体1可设置成筒体和两个封头三个部分，此时，薄内壁4、厚外壁5、导流板6、介质入口8和介质出口9均可设置成三个，使筒体和两个封头上的夹套结构分开设置，此时，位于两个封头上的夹套结构内也可不设置导流板6。
32.本实用新型在工作时，可向搅拌轴21内通入冷却水，当不需要对釜体1内壁进行清洗时，搅拌轴21内的冷却水可对搅拌轴21进行冷却，使搅拌轴21进行降温，避免搅拌轴21在较大温差条件下发生热胀冷缩；当需要对釜体1内壁进行清洗时，进入到搅拌轴21内的冷却水则可分别通过多个喷头26喷出，喷出的冷却水对釜体1内壁进行冲洗，从而实现对反应釜内壁清洗。
33.在一些实施方式中，所述喷头26倾斜排布在与搅拌轴21上，而喷头26的具体数量和具体倾斜角度可根据实际使用需求进行调整，具体的，多个喷头26可均为倾斜排布，也可搅拌轴21上的一部分喷头26倾斜排布，搅拌轴21上的另一部分喷头26垂直设置，因此，在保证釜体1内壁清洗彻底的情况下，喷头26可随意布置，通过多个喷头26共同配合，不仅使釜体1内壁实现冲洗，还可使搅拌轴21上的搅拌器能够得到清洗。
34.在一些实施方式中，所述釜体1的一个封头上安装有机械密封结构22，机械密封结构22为现有反应釜上机械密封结构22的直接使用，具体的，釜体1的封头上具有凸缘16，机械密封结构22固定在该凸缘16上；同时，釜体1的另一封头上安装有滑动密封轴承23，互动密封轴承为现有滑动密封轴承23的直接使用，且在滑动密封轴承23安装后，可通过端盖对滑动密封轴承23密封盖设。所述搅拌轴21的一端支承在该滑动密封轴承23上，搅拌轴21的另一端通过机械密封结构22转动安装后向釜体1外延伸，且为了保证釜体1的密封性，搅拌
轴21的端部与滑动密封轴承23之间还安装有密封圈24，该密封圈24可以为o型密封圈24。
35.在一些实施方式中，所述釜体1的一个封头上还安装有机架15，该机架15在安装时可直接固定在凸缘16上，且机架15上还安装有电机17和减速机18，电机17为变频电机17，通过电机17自带变频器进行调节，能够满足工艺的不同要求，且
36.电机17的输出端与减速机18的输入端通过联轴器连接或法兰固定连接。所述搅拌轴21在通过机械密封结构22安装后向釜体1外延伸的延伸端通过法兰连接有传动轴19，传动轴19内部为空心结构，且为了保证传动轴19与搅拌轴21之间连接的密封性，传动轴19端部的法兰盘与搅拌轴21端部的法兰盘之间还垫设有密封圈24；同时，传动轴19上还安装有旋转接头20，旋转接头20为现有管道用旋转接头20的直接使用，且传动轴19与搅拌轴21在连接后，传动轴19与减速机18的输出端通过齿轮传动或皮带传动连接，实现对搅拌轴21的驱动。
37.在一些实施方式中，本实用新型提供的pvdf聚合釜还包括平衡罐27，平衡罐27内具有润滑油，且平衡罐27内的润滑油油腔与机械密封结构22中的润滑油油腔通过管道连通，使密封结构内的润滑油油腔压力可通过平衡罐27来进行调节，从而保证机械密封结构22中润滑油油腔的压力始终保持一致，从而使机械密封结构22的密封性能得到保持，使搅拌轴21与釜体1的密封性得到保持。
38.在一些实施方式中，所述搅拌轴21上还安装有螺带式搅拌器25和锚式搅拌器28，螺带搅拌器位于釜体1的中部，用于对釜体1中部的物料进行搅拌，而锚式搅拌器28为两个，两个锚式搅拌器28分别位于螺带式搅拌器25的两侧，两个锚式搅拌器28分别与釜体1两端的封头对应，使两个锚式搅拌器28分别对釜体1两端封头内的物料进行搅拌。在本实用新型中，锚式搅拌器28为两个对称排布在搅拌轴21的弧形叶片，该弧形叶片主要是指与釜体1上封头配合的一边为弧形边，而弧形叶片的其他边形状可任意设计。螺带式搅拌器25则包括通过螺钉固定在搅拌轴21上的延伸杆组，延伸杆组包括至少一个延伸杆，且延伸杆的延伸方向与搅拌轴21的轴线方向垂直，多个延伸杆组上共同安装有呈螺旋状的螺旋叶片，因此，多个延伸杆组在安装时，多个延伸杆组朝向一个方向依次旋转错位排布，且为了提高螺旋叶片的搅拌效果，螺旋叶片的横截面可呈l型，为了螺旋叶片的安装，螺旋叶片可分割成多段，每段螺旋叶片的两端分别通过螺钉固定在相邻两个延伸杆组中的延伸杆上。
39.在一些实施方式中，所述锚式搅拌器28的弧度与釜体1端部的封头弧度相对应，具体所指的是锚式搅拌器28上弧形搅拌叶与封头配合的边的弧度与附体端部封头内壁的弧度相同，使搅拌轴21在带动锚式搅拌器28转动时，锚式搅拌器28能对封头内物料的搅拌更加彻底，使物料能充分的聚合。
40.在一些实施方式中，所述螺带式搅拌器25直径与附体内壁直径之比为0.7～0.95，且锚式搅拌器28直径与釜体1内壁直径之比为0.7～0.95，优选的，螺带式搅拌器25直径与附体内壁直径之比为0.93，锚式搅拌器28直径与釜体1内壁直径之比为0.93，使螺带式搅拌器25与锚式搅拌器28的搅拌效果达到最优，从而使物料的混合效果更好，最终使聚合效果更好。
41.在一些实施方式中，所述pvdf聚合釜的容积为4～20m3，釜体1的长径比为1.2～2.3，釜体1的公称直径为1.4～3.0m，且搅拌轴21的转速为0～50rpm，通过对釜体1的长径比和公称直径进行调整，使物料在釜体1内搅拌混合时，物料的加热效果达到最优，使物料的
聚合效率达到最优。优选的，pvdf聚合釜的釜体1容积为8m3，釜体1的长径比为长径比为1.7，且釜体1的公称直径为1.7m。
42.在一些实施方式中，所述釜体1内壁粗糙度小于0.2μm，使釜体1的内壁采用机械抛光加电解抛光处理，保证了釜体1内壁的光滑度，能尽可能的避免物料附着在釜体1的内壁上，不仅使物料聚合后排出更加彻底，且有效避免物料附着在釜体1的内壁上，便于后期对釜体1内壁的清洗。
43.在一些实施方式中，所述釜体1为卧式釜体1，能够以较低的转速实现将气相单体带入液相介质的目的，相比较而言，卧式釜的搅拌速率比立式釜低得多，剪切作用很弱，对乳液稳定有积极作用，在乳化剂的保护下，聚合粒子很容易稳定长大，不仅可以制备较高含固质量分数的乳液，同时减少乳化剂的用量；同时，釜体1上还具有至少两个对其支撑的鞍座3，多个鞍座3沿釜体1的长度方向间隔排布，且釜体1上还设置有进料口10、出料口11、人孔14、手孔13和防爆口12，进料口10用于将待聚合的物料加入到釜体1内，出料口11用于将聚合后的物料排出釜体1，人孔14便于后期工作人员进入到釜体1内进行检修，手孔13用于人的手或工具伸入釜体1内对部件结构进行安装、检修或检查，防爆口12能使釜体1内的压力升高至一定值时能自行开启泄压。
44.当该pvdf聚合聚合釜用于间歇式生产pvdf时，将反应物料vdf单体、乳化剂、引发剂从进料口10送入到釜体1内，在加料过程中，通过介质入口8向螺旋通道7内通入蒸汽，蒸汽在沿螺旋通道7流动时与釜体1内的物料进行热交换，使釜体1内的物料被加热，而热交换后的蒸汽则通过介质出口9排出螺旋通道7。
45.同时，供水设备与旋转接头20连通，使冷却水通过旋转接头20依次送入到传动轴19和搅拌轴21内，此时喷头26未打开，电机17驱动减速机18转动，减速机18带动传动轴19转动，使搅拌轴21进行转动，使搅拌轴21上的螺带式搅拌器25和锚式搅拌器28同步转动，从而对釜体1内的物料进行搅拌混合。
46.当釜体1内物料加热至反应温度时，由于vdf单体、乳化剂、引发剂在聚合反应过程中会散热，因此，在vdf单体、乳化剂、引发剂的同时，停止向螺旋通道7内补充蒸汽，并通过介质入口8向螺旋通道7内通入冷却水，冷却水在沿螺旋通道7流动时与釜体1内的物料进行热交换，使釜体1内的物料聚合时散发的热被冷却水带走，使釜体1内保持稳定的反应温度，而热交换后的蒸汽则通过介质出口9排出螺旋通道7。
47.当物料vdf单体、乳化剂、引发剂聚合反应完成时，打开出料口11，生成的pvdf从出料口11排出并进入下道工序，pvdf聚合釜可又开始下一次生产。
48.当物料生产完毕需对釜体1内部进行清洗时，打开喷头26，旋转接头20持续向传动轴19内补充冷却水，进入到传动轴19内的冷却水依次进入搅拌轴21和喷头26，并最终通过喷头26排出，喷头26喷出的冷却水对釜体1内部进行冲洗，且在喷头26喷出冷却水清洗釜体1内部时电机17通过减速机18带动传动轴19、搅拌轴21持续转动，使喷头26对釜体1内部全方位冲洗，而冲洗后的水则可直接通过出料口11排出即可。
49.本实用新型仅对聚合釜的结构进行保护，在实际使用过程中，釜体1内温度的控制可通过控制进入到夹套螺旋通道7内的介质、介质温度及介质流速，而介质温度及介质流速的控制并不是本实用新型的创新点，此处不再详细介绍。
50.本实用新型提供的pvdf聚合釜满足pvdf(聚偏氟乙烯)乳液聚合生产工艺要求，能
够生产出优质的pvdf产品，为pvdf生产提供了理想生产装置。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
52.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
53.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型，而并非是对本实用新型的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型的范围内。