一种聚丙烯酰胺聚合反应釜及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯酰胺聚合反应釜，包括：反应釜本体，其为圆柱形结构，反应釜本体的上部设置有进料口，并且在进料口处可拆卸的安装进料口盖，反应釜本体底部为圆弧形加热板，其中心处设置出料斗；电机，其与反应釜本体的上表面可拆卸的固定安装；转轴，其与电机的输出端连接；搅拌桨，其与转轴的输出端连接；搅拌桨分为竖直板与水平板，竖直板平行于转轴设置，水平板垂直于转轴设置，并且竖直板与转轴之间设置有空隙，搅拌桨上设置多个通孔；温度传感器，其电联加热板；真空泵，其通过三通阀与反应釜本体相连；惰性气体保护瓶，其通过三通阀与反应釜本体相连。本发明专利技术公开了一种聚丙烯酰胺聚合反应釜的控制方法。

Polyacrylamide polymerization reactor and its control method

The invention discloses a polyacrylamide polymerization reactor, which comprises a reaction autoclave body, a cylindrical structure, a feeding mouth on the upper part of the reactor body, and a disassembled feeding mouth cover at the feeding mouth, and a circular arc heating plate at the bottom of the reaction kettle body; a hopper is set at the center of the reactor body; a motor, and the same. A detachable fixed installation on the upper surface of the reactor body; a rotating shaft connected to the output end of the motor; the impeller is connected to the output end of the rotating shaft; the impeller is divided into vertical and horizontal plates, the vertical plate is parallel to the rotating shaft, the horizontal plate is perpendicular to the rotating shaft, and the vertical plate is set with a gap between the shaft and the shaft. There are many holes in the paddle; the temperature sensor, its electric heating plate; the vacuum pump, which is connected to the reactor body through the three valve; the inert gas protection bottle is connected to the reactor body through the three valve. The invention discloses a control method for a polyacrylamide polymerization reactor.

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯酰胺聚合反应釜及其控制方法
本专利技术涉及高分子聚合
，具体涉及一种聚丙烯酰胺聚合反应釜及其控制方法。
技术介绍
聚丙烯酰胺(PAM)是一种线型高分子聚合物，产品主要分为干粉和胶体两种形式。按其平均分子量可分为低分子量(<100万)、中分子(200～400万)和高分子量(>700万)三类。按其结构又可分为非离子型、阴离子型和阳离子型。阴离子型多为PAM的水解体(HPAM)。聚丙烯酰胺的主链上带有大量的酰胺基，化学活性很高，可以改性制取许多聚丙烯酰胺的衍生物，产品已广泛应用于造纸、选矿、采油、冶金、建材、污水处理等行业。聚丙烯酰胺作为润滑剂、悬浮剂、粘土稳定剂、驱油剂、降失水剂和增稠剂，在钻井、酸化、压裂、堵水、固井及二次采油、三次采油中得到了广泛应用，是一种极为重要的油田化学品。聚合反应是把低分子量的单体转化成高分子量的聚合物的过程，聚合物具有低分子量单体所不具备的可塑、成纤、成膜、高弹等重要性能，可广泛地用作塑料、纤维、橡胶、涂料、黏合剂以及其他用途的高分子材料。这种材料是由一种以上的结构单元(单体)构成的，由单体经重复反应合成的高分子化合物。聚合环境温度的变化对产品的分子量具有严重的影响，对聚合反应过程是否顺利进行也有严重的影响，还影响到产品的水溶性，造成产品质量的不稳定，因此对聚合反应的合理控制也是重中之重。
技术实现思路
本专利技术设计开发了适用于一种聚丙烯酰胺聚合反应釜，本专利技术的目的是解决现有技术中反应产品混合均匀，搅拌均匀，高效的搅拌性能，延长搅拌桨使用寿命的问题。本专利技术设计开发了适用于一种聚丙烯酰胺聚合反应釜的控制方法，本专利技术的目的是解决解决聚丙烯酰胺在聚合反应过程中能够对反应体系的压力和温度合理控制，达到更好的聚合效果的问题。本专利技术提供的技术方案为：一种聚丙烯酰胺聚合反应釜，包括：反应釜本体，其为圆柱形结构，所述反应釜本体的上部设置有进料口，并且在所述进料口处可拆卸的安装进料口盖，所述反应釜本体底部为圆弧形加热板，其中心处设置出料斗，反应釜本体通过泄压阀与外部连通；电机，其与所述反应釜本体的上表面可拆卸的固定安装；转轴，其与所述电机的输出端连接；搅拌桨，其与所述转轴的输出端连接；所述搅拌桨分为竖直板与水平板，所述竖直板平行于所述转轴设置，所述水平板垂直于所述转轴设置，并且所述竖直板与所述转轴之间设置有空隙，所述搅拌桨上设置多个通孔；温度传感器，其电联所述加热板；真空泵，其通过三通阀与所述反应釜本体相连；惰性气体保护瓶，其通过所述三通阀与所述反应釜本体相连；控制器，其同时电联所述温度传感器、所述三通阀和所述泄压阀。优选的是，还包括：在所述反应釜本体的上部设置温度计插口，在所述温度计插口处温度计，用于监测反应温度。优选的是，还包括：调节阀，其设置在所述三通阀和所述惰性气体保护瓶之间，并且与所述控制器电联。优选的是，还包括：第一压力表，其设置在所述三通阀和所述真空泵之间；第二压力表，其设置在所述三通阀和所述调节阀之间；以及第三压力表，其设置在所述反应釜本体和所述泄压阀之间。优选的是，还包括：多个隔离杆，其沿所述搅拌桶内壁表面均匀排布，所述隔离杆与所述搅拌桶内壁表面通过多个弹性支撑连接。优选的是，所述温度计插口处与所述温度计相接触处设置隔离装置，并且所述隔离装置的材质为聚四氟乙烯。一种聚丙烯酰胺聚合反应釜的控制方法，使用所述的反应釜，基于BP神经网络进行控制，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过第一压力表监测三通阀与真空泵之间的第一压力Pa、第二压力表监测三通阀与调节阀之间的第二压力Pb、第三压力表监测反应釜本体与泄压阀之间的第三压力Pc，通过温度传感器监测加热板温度T；步骤二、依次将所述步骤一中的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x4}，其中，x1为第一压力系数，x2为第二压力系数，x3为第三压力系数，x4为加热板温度系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量z＝{z1,z2,z3,z4}；其中，z1为三通阀调节角度的调节系数，z2为调节阀调节角度的调节系数，z3为泄压阀调节角度的调节系数，z4为加热板电流的调节系数；步骤五、控制三通阀调节角度、调节阀调节角度、泄压阀调节角度、加热板电流调节大小，使δa(i+1)＝z1iδamax，δb(i+1)＝z2iδbmax，δc(i+1)＝z3iδcmax，Ii+1＝z4iImax，其中，z1i、z2i、z3i、z4i分别为第i个采样周期输出层向量参数，δamax、δbmax、δcmax、Imax分别为设定的三通阀最大调节角度、调节阀最大调节角度、泄压阀最大调节角度和加热板最大电流，δa(i+1)、δb(i+1)、δc(i+1)、Ii+1分别为第i+1个采样周期时的三通阀调节角度、调节阀调节角度、泄压阀调节角度和加热板调节电流。优选的是，所述中间层节点个数m满足：其中n为输入层节点个数，p为输出层节点个数。优选的是，所述步骤二中，第一压力Pa、第二压力Pb、第三压力Pc、加热板温度T进行规格公式为：其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别为测量参数Pa、Pb、Pc、T，j＝1,2,3,4；Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。优选的是，在所述步骤三中，初始运行状态下，三通阀调节角度、调节阀调节角度、泄压阀调节角度、加热板调节电流满足经验值：δa0＝0.63δamax，δb0＝0.85δbmax，δc0＝0.92δcmax，I0＝0.55Imax，其中，δa0为三通阀初始调节角度，δb0为调节阀初始调节角度，δc0为泄压阀初始调节角度，I0为加热板初始调节电流；δamax为设定的三通阀最大调节角度、δbmax为设定的调节阀最大调节角度、δcmax为设定的泄压阀最大调节角度，Imax为设定的加热板最大调节电流。本专利技术与现有技术相比较所具有的有益效果：1、本专利技术中采用的搅拌桨，通过竖直板与水平板的设计，增加了从液体表面吸入流，降低了搅拌桶内壁垂直压力分布以及搅拌桨的垂直压力，同时在搅拌桨上开有通孔，降低搅拌过程中的阻力，加强了搅拌性能的同时延长了搅拌桨的使用寿命，使加工装置中的交联剂具有更好的反应效果；2、本专利技术通过基于BP神经网络的控制方法，使三通阀、调节阀和泄压阀进行角度调控，对加热板电流进行有效调控，使反应釜能够达到最佳的运行状态，从而提高运行效率。附图说明图1为本专利技术所述的结构示意图。图2为本专利技术所述的内部结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1、图2所示，本专利技术提供了一种聚丙烯酰胺聚合反应釜，其主体结构包括：反应釜本体110、电机210、转轴220、搅拌桨230、真空泵320、惰性气体保护瓶330、温度传感器440和控制器600；其中，反应釜本体110为圆柱形结构，反应釜本体110的上部设置有进料口，并且在进料口处可拆卸的安装进料口盖111，反应釜本体110底部为圆弧形加热板130，在圆弧形加热板130中心处设置出料斗150，反应釜本体110通过泄压阀520能够与外部连通，电机2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯酰胺聚合反应釜，其特征在于，包括：反应釜本体，其为圆柱形结构，所述反应釜本体的上部设置有进料口，并且在所述进料口处可拆卸的安装进料口盖，所述反应釜本体底部为圆弧形加热板，其中心处设置出料斗，反应釜本体通过泄压阀与外部连通；电机，其与所述反应釜本体的上表面可拆卸的固定安装；转轴，其与所述电机的输出端连接；搅拌桨，其与所述转轴的输出端连接；所述搅拌桨分为竖直板与水平板，所述竖直板平行于所述转轴设置，所述水平板垂直于所述转轴设置，并且所述竖直板与所述转轴之间设置有空隙，所述搅拌桨上设置多个通孔；温度传感器，其电联所述加热板；真空泵，其通过三通阀与所述反应釜本体相连；惰性气体保护瓶，其通过所述三通阀与所述反应釜本体相连；控制器，其同时电联所述温度传感器、所述三通阀和所述泄压阀。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酰胺聚合反应釜，其特征在于，包括：反应釜本体，其为圆柱形结构，所述反应釜本体的上部设置有进料口，并且在所述进料口处可拆卸的安装进料口盖，所述反应釜本体底部为圆弧形加热板，其中心处设置出料斗，反应釜本体通过泄压阀与外部连通；电机，其与所述反应釜本体的上表面可拆卸的固定安装；转轴，其与所述电机的输出端连接；搅拌桨，其与所述转轴的输出端连接；所述搅拌桨分为竖直板与水平板，所述竖直板平行于所述转轴设置，所述水平板垂直于所述转轴设置，并且所述竖直板与所述转轴之间设置有空隙，所述搅拌桨上设置多个通孔；温度传感器，其电联所述加热板；真空泵，其通过三通阀与所述反应釜本体相连；惰性气体保护瓶，其通过所述三通阀与所述反应釜本体相连；控制器，其同时电联所述温度传感器、所述三通阀和所述泄压阀。2.如权利要求1所述的聚丙烯酰胺聚合反应釜，其特征在于，还包括：在所述反应釜本体的上部设置温度计插口，在所述温度计插口处温度计，用于监测反应温度。3.如权利要求1或2所述的聚丙烯酰胺聚合反应釜，其特征在于，还包括：调节阀，其设置在所述三通阀和所述惰性气体保护瓶之间，并且与所述控制器电联。4.如权利要求3所述的聚丙烯酰胺聚合反应釜，其特征在于，还包括：第一压力表，其设置在所述三通阀和所述真空泵之间；第二压力表，其设置在所述三通阀和所述调节阀之间；以及第三压力表，其设置在所述反应釜本体和所述泄压阀之间。5.如权利要求4所述的聚丙烯酰胺聚合反应釜，其特征在于，还包括：多个隔离杆，其沿所述搅拌桶内壁表面均匀排布，所述隔离杆与所述搅拌桶内壁表面通过多个弹性支撑连接。6.如权利要求5所述的聚丙烯酰胺聚合反应釜，其特征在于，所述温度计插口处与所述温度计相接触处设置隔离装置，并且所述隔离装置的材质为聚四氟乙烯。7.一种聚丙烯酰胺聚合反应釜的控制方法，其特征在于，使用权利要求6所述的反应釜，基于BP神经网络进行控制，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过第一压力表监测三通阀与真空泵之间的第一压力Pa、第二压力表监测三通阀与调节阀之间的第二压力Pb、第三压力表监测反应釜本体与泄压阀之间的第三压力Pc，通过温度传感器监测加热板温度T；步骤二、依次将所述步骤一中的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春燕，刘晓秋，朱晓薇，昌友权，
申请(专利权)人：吉林工程技术师范学院，
类型：发明
国别省市：吉林,22