氣體置換裝置及反應釜系統的製作方法

2023-04-23 17:15:17 6

本發明屬於聚合反應體系氣體置換技術領域，具體涉及一種氣體置換裝置及反應釜系統。

背景技術：

在樹酯聚合生產工藝中，如丙烯酸樹脂的聚合，在生產開始時，為了防止反應釜內空氣中的氧氣有礙於聚合反應的進行，需採用惰性氣體來置換釜內的空氣。空氣置換的效果好與差，將會直接影響聚合反應，甚至樹酯的性能，對樹酯產品的品質穩定性有較大的影響。

現有樹酯生產企業中，用於向反應釜內導入惰性氣體，實現與釜內空氣的置換的方式主要有以下兩種：一種是直接在反應釜釜蓋的位置開設一惰性氣體孔口，將惰性氣體從釜蓋位置通到釜內，進行置換釜內空氣。這種方式惰性氣體出口位置固定，不可活動，當惰性氣體出氣口離物料液面較遠時，對物料液面附近的空氣置換效率低，效果較差，尤其是惰性氣體的密度接近或小於空氣密度時，且釜內物料較少時，易出現置換空氣不完全；而對於反應溫度是在溶劑回流溫度以下進行的聚合反應，影響尤為明顯，從而導致反應延遲、物料發黃甚至不發生反應。另一種是在反應釜釜底部位開設一進氣孔口，惰性氣體從釜底位置進入到釜內物料中，進行置換釜內空氣。這種方式對於在聚合的過程中物料粘度較大，但體系還需持續導入惰性氣體的反應不太適用；聚合物料粘度變大後，惰性氣體難以導入，且管道不易清洗，不適用於物料過程粘度較高的聚合反應。以上兩種方式的惰性氣體出氣口均是固定不可活動的，使用範圍會受到一定的限制。

技術實現要素：

本發明所要解決的一個技術問題在於提供氣體置換效率高、適用範圍廣的氣體置換裝置及反應釜系統。

為解決上述技術問題，本發明氣體置換裝置採用的技術方案是：

氣體置換裝置包括進氣導管和用於連接反應釜的法蘭連接件，所述法蘭連接件上設有安裝孔，所述安裝孔上設有彈性密封件，所述進氣導管穿過所述安裝孔和所述彈性密封件而與所述法蘭連接件密封連接；所述法蘭連接件上設有用於調節所述彈性密封件的形變量以使所述彈性密封件鎖定或解鎖所述進氣導管的調節裝置。

進一步地，所述法蘭連接件包括相互連接的上法蘭和下法蘭，所述上法蘭上設有上通孔，所述下法蘭上設有下通孔，所述下法蘭或所述上法蘭內設有凹槽，所述彈性密封件為內嵌於所述凹槽內的密封圈，所述進氣導管依次穿過所述上通孔、所述密封圈和所述下通孔。

具體地，所述調節裝置為設於所述上法蘭上的調節螺釘，所述調節螺釘與所述密封圈抵頂；

或者所述調節裝置為設於所述上法蘭和所述下法蘭之間的緊固螺釘，所述密封圈的兩端分別與所述上法蘭和所述下法蘭緊配合，且所述密封圈的高度大於所述上法蘭與該密封圈抵接的部位和所述下法蘭與該密封圈抵接的部位之間的間距。

進一步地，所述進氣導管和所述凹槽均為圓柱形。

進一步地，所述密封圈的一端位於所述凹槽內，另一端突出於所述凹槽所在的所述下法蘭或所述上法蘭而相應的與相對於所述凹槽的所述上法蘭或所述下法蘭抵頂；

或者所述密封圈的兩端均位於所述凹槽內，相對於所述凹槽的所述下法蘭或所述上法蘭上的一端上設有凸臺，所述凸臺與所述密封圈抵頂。

具體地，所述密封圈的外徑與所述凹槽的直徑相同，所述密封圈的內徑與所述進氣導管的外徑相同，所述密封圈的高度比所述凹槽的高度高0.5-1mm。

進一步地，所述上通孔和所述下通孔的直徑相同，所述進氣導管的直徑略小於所述上通孔的直徑而使進氣導管能夠相對於所述上通孔和所述下通孔滑動。

進一步地，所述進氣導管下端可拆卸連接有分流導管，所述分流導管上間隔設有多個出氣口。

具體地，所述分流導管包括弧形導管，所述弧形導管上間隔設有多個所述出氣口。

本發明反應釜系統採用的技術方案是：

反應釜系統，包括反應釜，所述反應釜的釜蓋上設有法蘭接口，在此基礎上還設有前述氣體置換裝置，所述法蘭連接件與所述法蘭接口連接。

本發明提供的氣體置換裝置及反應釜系統的有益效果在於：能夠通過法蘭連接件將該氣體置換裝置與反應釜連接，設於安裝孔上的彈性密封件實現法蘭連接件與進氣導管之間的緊固和密封。通過調節裝置調節彈性密封件的形變量，能夠鎖定或解鎖進氣導管，解鎖進氣導管時，利用彈性密封件的彈性，保證密封條件下進氣導管能夠相對於法蘭連接件滑動，能夠在聚合反應的過程中，根據實際需要，自由將進氣導管的出氣口位置調整到接近反應釜物料液面位置或液面以下，提高空氣置換效率和效果，適用於各種粘度的物料反應體系，可實現全過程導入惰性氣體，適用範圍廣。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的氣體置換裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的爆炸圖；

圖3為圖1中上法蘭、下法蘭、進氣導管和密封圈的裝配示意圖；

圖4為本發明實施例提供的上法蘭、下法蘭、進氣導管和密封圈的另一裝配示意圖；

圖5為本發明實施例提供的上法蘭、下法蘭、進氣導管和密封圈的又一裝配示意圖；

圖6為圖1中上法蘭的結構示意圖；

圖7為圖1中下法蘭的結構示意圖；

圖8為本發明實施例提供的密封圈的結構示意圖；

圖9為本發明實施例提供的反應釜系統的結構示意圖；

其中：1-進氣導管、2-法蘭連接件、21-上法蘭、22-下法蘭、23-上通孔、24-下通孔、25-凹槽、3-密封圈、4-調節裝置、41-調節螺釘、42-緊固螺釘、5-分流導管、51-出氣口、6-固定螺釘、7-法蘭接口、8-反應釜。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」或「設置於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或可能同時存在居中元件。當一個元件被稱為是「連接於」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

如圖1-9所示，本發明實施例提供的氣體置換裝置包括進氣導管1和用於連接反應釜8的法蘭連接件2，法蘭連接件2上設有安裝孔，安裝孔上設有彈性密封件，進氣導管1穿過安裝孔和彈性密封件而與法蘭連接件2密封連接；法蘭連接件2上設有用於調節彈性密封件的形變量以使彈性密封件鎖定或解鎖進氣導管1的調節裝置4，即通過調節裝置4調節彈性密封件的形變量，可使彈性密封件鎖定進氣導管1以限制進氣導管1相對於法蘭連接件2的滑動，或使彈性密封件解鎖進氣導管1以使進氣導管1能夠相對於法蘭連接件2滑動。使用時，可通過法蘭連接件2將該氣體置換裝置與反應釜8連接，設於安裝孔上的彈性密封件實現法蘭連接件2與進氣導管1之間的緊固和密封。通過調節裝置4調節彈性密封件的形變量，能夠鎖定或解鎖進氣導管1，解鎖進氣導管1時，利用彈性密封件的彈性，保證密封條件下進氣導管1能夠相對於法蘭連接件2滑動，能夠在聚合反應的過程中，根據實際需要，自由將進氣導管1的出氣口位置調整到接近反應釜8物料液面位置或液面以下，提高空氣置換效率和效果，適用於各種粘度的物料反應體系，可實現全過程導入惰性氣體，適用範圍廣。

進一步地，在本發明實施例中，如圖1-8所示，法蘭連接件2包括相互連接的上法蘭21和下法蘭22，上法蘭21上設有上通孔23(如圖6所示)，下法蘭22上設有下通孔24(如圖7所示)，下法蘭22或上法蘭21內設有凹槽25(如圖8所示)，彈性密封件為內嵌於凹槽25內的密封圈3，進氣導管1依次穿過上通孔23、密封圈3和下通孔24；上通孔23、凹槽25和下通孔24構成前述的安裝孔，其中上法蘭21內設有凹槽的結構未圖示。密封圈3設於上通孔23和下通孔24之間的凹槽25內，一方面有利於密封圈3的固定，另一方面便於調節裝置4對密封圈3形變量的調節，結構簡單，操作簡便。

進一步地，在本發明實施例中，如圖5所示，調節裝置4為設於上法蘭21上的調節螺釘41，調節螺釘41與密封圈3抵頂。使用時，只需轉動調節螺釘41，即能使密封圈3發生形變，正向轉動調節螺釘41能夠使密封圈3形變增大而鎖定進氣導管1，反向轉動調節螺釘41能夠使密封圈3形變減小而解鎖進氣導管1，實現密封狀態，調節進氣導管1的位置，結構簡單、操作簡便；設有調節螺釘時，上法蘭21和下法蘭22之間可通過螺釘固定，也可通過其它方式固定。

如圖1-4所示，還可選擇調節裝置4為設於上法蘭21和下法蘭22之間的緊固螺釘42，密封圈3的兩端分別與上法蘭21和下法蘭22緊配合，且密封圈3的高度大於上法蘭21與該密封圈3抵接的部位和下法蘭22與該密封圈3抵接的部位之間的間距。緊固螺釘42既實現了上法蘭21和下法蘭22的固定，又能調節上法蘭21和下法蘭22之間的間距，正向轉動緊固螺釘42，縮小上法蘭21和下法蘭22之間的間距，使密封圈3的形變增大而鎖定進氣導管1，反向轉動緊固螺釘42，增大上法蘭21和下法蘭22之間的間距，使密封圈3的形變變小而解鎖進氣導管1，結構簡單，操作簡便，而且利用上法蘭21和下法蘭22作用於密封圈3上的壓力，使密封圈3發生形變，密封圈3兩端受到的壓力更均衡，利於在四周發生均勻形變，提高密封性，提高進氣導管1緊固的可靠性；

優選進氣導管1和凹槽25均為圓柱形，結構簡單，易於加工，密封圈3受到擠壓時，四周均勻受力，提高進氣導管1與法蘭連接之間的連接可靠性和密封性。

具體地，可選擇，密封圈3的一端位於凹槽25內，另一端突出於凹槽25所在的下法蘭22或上法蘭21而相應的與相對於凹槽25的上法蘭21或下法蘭22抵頂，即當凹槽25設於下法蘭22上時，密封圈3的一端位於凹槽25內，另一端突出於下法蘭22而與上法蘭21抵頂(如圖3所示)，當凹槽25設於上法蘭21上時，密封圈3的一端位於凹槽25內，另一端突出於上法蘭21而與下法蘭22抵頂；結構簡單，可設置上法蘭21和下法蘭22的相互靠近的面為平面，易於加工，增大密封圈3兩個端面的受力面積，使密封圈3受力更均衡，保證進氣導管1與法蘭連接之間的連接可靠性和密封性。

如圖4所示，也可選擇密封圈3的兩端均位於凹槽25內，相對於凹槽25的下法蘭22或上法蘭21上的一端上設有凸臺，凸臺與密封圈3抵頂，即當凹槽25設於下法蘭22上時，上法蘭21上設有凸臺，當凹槽25設於上法蘭21上時，下法蘭22上設有凸臺。通過凸臺伸入凹槽25內而與密封圈3抵頂，結構簡單，密封圈3受力均衡，凸臺外側與凹槽25側壁配合時，凸臺還能夠起到防止調節密封圈3的形變量時，上法蘭21中心線偏轉，保證進氣導管1與法蘭連接之間的連接可靠性和密封性。

具體地，選擇密封圈3的高度略大於上法蘭21與該密封圈3抵接的部位和下法蘭22與該密封圈3抵接的部位之間的間距(如圖3-4所示)，以能夠保證進氣導管1的解鎖和鎖定即可，防止密封圈3過高時過度壓縮密封圈3而導致進氣導管1承受過大的橫向壓力。尤其是保證進氣導管1鎖定時下法蘭22的上表面和上法蘭21的下表面貼合的密封圈3高度選擇，能夠在進氣導管1鎖定時，增加上法蘭21、下法蘭22和進氣導管1之間的密封性。

進一步地，在本發明實施例中，如圖3-5所示，密封圈3的外徑與凹槽25的直徑相同，密封圈3的內徑與進氣導管1的外徑相同；優選密封圈3的高度較上法蘭21與該密封圈3抵接的部位和下法蘭22與該密封圈3抵接的部位之間的間距大0.5-1mm,如當密封圈3的一端位於凹槽25內，另一端突出於凹槽25所在的下法蘭22或上法蘭21而相應的與相對於凹槽25的上法蘭21或下法蘭22抵頂時(如圖3所示)，密封圈3的高度比凹槽25的高度高0.5-1mm。通過擰緊或鬆開連接上法蘭21和下法蘭22的緊固螺釘42或者調節螺釘41，調整密封圈3受到的擠壓力，使其發生向內不同程度的變形，實現緊固或鬆開進氣導管1，即實現進氣導管1的鎖定或解鎖。以設有緊固螺釘42且密封圈3設於下法蘭22上的凹槽25內的氣體置換裝置為例，當擰緊緊固螺釘42時，密封圈3受到上法蘭21的擠壓向內變形增大(即厚度增大)，可對進氣導管1進行緊固，當鬆開緊固螺釘42時，密封圈3變形變小，進氣導管1可上下活動，而改變出氣口的位置；具體地，進氣裝置設於反應釜8上時，需要對進氣導管1進行上、下升降調整時，可略微鬆開上法蘭21與下法蘭22連接的緊固螺釘42，在密封狀態下，對進氣導管1的出氣口進行高度調節，調節完畢後，重新擰緊法蘭上的緊固螺釘42即可實現固定與密封。

進一步地，在本發明實施例中，如圖3-5所示，上通孔23和下通孔24的直徑相同，進氣導管1的直徑略小於上通孔23的直徑而使進氣導管1能夠相對於上通孔23和下通孔24滑動。通過上通孔23和下通孔24對進氣導管1進行導正，保證連接的可靠性，提升密封性。

進一步地，在本發明實施例中，如圖1-2、圖9所示，進氣導管1下端設有分流導管5，分流導管5上間隔設有多個出氣口51。多個出氣口51進行氣體置換，置換空氣效率高，置換效果更好。優選分流導管5與進氣導管1之間可拆卸連接，如螺紋連接，可根據實際需要來選擇安裝或拆除分流導管5，拆卸下的分流導管5便於清洗，使用極為方便。

進一步地，在本發明實施例中，分流導管5包括折彎管，折彎管上間隔設有多個出氣口51，便於惰性氣體在反應釜8釜體內多個部位導入以置換空氣，進一步提高空氣置換效率，空氣置換效果更好。具體地，折彎管可為弧形導管，弧形導管能夠在反應釜8的周向上多個部位進行氣體置換，空氣置換效率高，優選弧開導管為半圓形導管，進一步提高空氣置換效率。

本發明氣體置換可實現惰性氣體與反應釜8內空氣置換，將該氣體置換裝置與反應釜8連接即可使用，具體可與反應釜8釜蓋位置的法蘭接口7連接，可根據實際需要，自由選擇將進氣導管1的出氣口位置調整到接近反應釜8物料液面位置或液面以下，提高空氣置換效率和效果，適用範圍廣；尤其是能夠在滿足密封的條件下，實現進氣導管1的上、下升降活動，故在聚合反應的過程中，可根據實際需要，自由選擇將惰性氣體的出氣口位置調整到接近反應釜8物料液面位置或液面以下，提高空氣置換效率和效果，適用範圍更廣，不受物料粘度、聚合溫度以及物料的多少限制，適用範圍廣，適用於各種粘度的物料反應體系，可實現全過程導入惰性氣體。

如圖9所示，本發明實施例提供的反應釜系統，包括反應釜8，反應釜8的釜蓋上設有法蘭接口7，還包括上述的氣體置換裝置，法蘭連接件2與法蘭接口7連接。具體地，可通過固定螺釘6連接下法蘭22與法蘭接口7，而實現法蘭連接件2與反應釜8的連接。

該反應釜8系統可根據反應釜8內物料液面高度適時調整進氣導管1的出氣口的高度，不受物料的多少限制，當物料較少，液面較低時，移動進氣導管1以降低其出氣口高度，與直接在釜蓋孔口位置通入惰性氣體相比，置換空氣的效率和效果更好；在反應進行的全過程中，均可實現向釜內導入惰性氣體，並可自由選擇是否將進氣導管1伸入物料液面以下。當物料粘度較高，在物料液面以下導入惰性氣體困難，可將進氣導管1出氣口升高，使惰性氣體導入不受物料粘度影響，與從釜底位置通入惰性氣體相比，惰性氣體導入容易，不受物料粘度和聚合溫度影響，全程可導入惰性氣體。在聚合反應的過程中，可根據實際需要，在滿足密封的條件下，通過進氣導管1的上、下升降活動，自由選擇將惰性氣體的出氣口位置調整到接近反應釜8物料液面位置或液面以下，提高空氣置換效率和效果，適用範圍更廣，適用於各種粘度的物料反應體系。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。