一种碳纤维的聚合反应方法及其设备技术

本发明专利技术提供一种碳纤维的聚合反应方法及其设备，设有反应釜，所述反应釜上方设有上封头，所述反应釜下方设有下封头，所述反应釜内部设有导流筒，所述反应釜与所述导流筒间设有内盘管，所述内盘管为下进上出结构，所述导流筒内设有螺旋桨叶，所述螺旋桨叶上设有搅拌轴，所述搅拌轴顶部设有驱动装置，所述搅拌轴与所述上封头间设有密封装置，所述搅拌轴与所述下封头间设有定位套；所述上封头上设有喷淋装置；所述上封头上设有进料口，所述下封头上设有出料口。其解决了现有碳纤维生产聚合技术普遍易产生凝胶、质热交换不及时、换热能力不足、混合不均匀、产能受限等技术问题。本发明专利技术可广泛应用于聚合液生产中。广泛应用于聚合液生产中。广泛应用于聚合液生产中。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维的聚合反应方法及其设备


[0001]本专利技术涉及一种碳纤维的生产方法及设备，特别是涉及一种碳纤维的聚合反应方法及其设备。

技术介绍

[0002]在碳纤维生产聚合工艺过程中，聚合反应不均匀、反应速率过快或过慢、质热交换能力差、结胶等问题，使聚合液的生产指标极难得到控制，从而导致后续生产的产品合格率较低甚至不合格，甚至存在安全隐患，故聚合反应设备在整个碳纤维生产工艺当中有着举足轻重的作用。
[0003]在碳纤维行业中通常采用三层浆叶加断螺带搅拌，加外夹套及内部盘管进行质热交换反应的设备，完全满足不了客户的需求，三层浆叶加螺带搅拌结构容易切断分子链，混合不均匀，质热交换不均匀，以及死角结胶等因素，导致聚合液指标不恒定，乃至不合格，从而导致后续产品不合格；设备内部产生凝胶导致各类仪表不好用，聚合反应监测不到位，导致各类事故发生；三层浆叶搅拌形式，产量受限，反应釜内聚合液得不到充分搅拌，混合不均匀即反应不均匀，导致产品质量不佳等，甚至需要聚合液进行二次反应，增加了聚合反应的难度，即使这样聚合液也不一定合格，所以在碳纤维行业中聚合反应设备是影响碳纤维生产产能及产品质量一个关键设备。
[0004]目前碳纤维聚合反应有多种搅拌形式，主要包括浆式、涡轮式、推进式和螺旋式、螺杆式、螺带式、锚框式以及组合式等反应设备，在碳纤维聚合反应中，由于质热交换要求较高，现有技术中，由于换热原因，国内最大反应釜容量为60m3，存在换热不足的问题，并且现有大型反应釜设备在设备的平稳运行、釜内温度控制、制造及安装工艺等方便均存在较多难点，检修也比较困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有碳纤维生产聚合技术普遍易产生凝胶、质热交换不及时、换热能力不足、混合不均匀、产能受限等技术问题，提供一种能同时保证聚合液反应稳定性及可控性、可根据实际情况设计多个进料口及液位显示等、运行维护方便的碳纤维的聚合反应方法及其设备。
[0006]为此，本专利技术的技术方案是，一种碳纤维的聚合反应设备，设有反应釜，所述反应釜上方设有上封头，所述反应釜下方设有下封头，所述反应釜内部设有导流筒，所述反应釜与所述导流筒间设有内盘管，所述内盘管为下进上出结构，所述导流筒内设有螺旋桨叶，所述螺旋桨叶上设有搅拌轴，所述搅拌轴顶部设有驱动装置，所述搅拌轴与所述上封头间设有密封装置，所述搅拌轴与所述下封头间设有定位套；所述上封头上设有喷淋装置；所述上封头上设有进料口，所述下封头上设有出料口；所述导流筒上端设有连接板组件，所述导流筒通过所述连接板组件与所述反应釜连接，所述导流筒下端设有支撑组件，所述导流筒通过所述支撑组件固定在所述下封头上；所述内盘管上方设有上固定圈组件，所述内盘管下
方设有下固定圈组件，所述内盘管通过所述上固定圈组件和所述下固定圈组件固定。
[0007]优选的，所述反应釜上设有外夹套，所述外夹套下部设有外夹套入口，所述外夹套上部设有外夹套出口。
[0008]优选的，所述导流筒上设有伴热夹套，所述伴热夹套为下进上出结构，所述伴热夹套内设有螺旋结构的导流板，所述导流板间距150mm。
[0009]优选的，所述下封头上设有封头夹套，所述封头夹套采用伴热管换热形式，所述封头夹套采用下进上出结构。
[0010]优选的，所述内盘管设有一组或多组，所述内盘管通过固定柱固定。
[0011]优选的，所述上封头上设有雷达液位计和视镜，所述驱动装置包括减速机和电机，所述密封装置采用填料密封，所述下封头上设有热电阻温度计，所述喷淋装置外部连接溶剂供给泵。
[0012]优选的，所述导流筒内部横截面积和所述导流筒外壁至所述反应釜内壁的横截面积相当。
[0013]一种碳纤维的聚合反应方法，具体步骤如下：
[0014](1)开启设备，通过外部储罐给设备供应聚合液，螺旋桨叶在驱动装置的带动下转动，导流筒内部聚合液向下运动；
[0015](2)聚合液到达下封头处，再沿反应釜内壁，经过内盘管向上运动；
[0016](3)内盘管对聚合液进行分流以及热交换，实现聚合液的充分混合和质热交换。
[0017]优选的，采用所述喷淋装置对未浸在液体里面的部件进行喷淋，通过所述上封头上的雷达液位计观察聚合液液位控制在可控范围内，通过所述视镜观察反应釜内聚合液的液位，通过所述下封头上的热电阻温度计检测反应釜内聚合液的温度。
[0018]优选的，采用DCS连锁对进料、控温、搅拌速度以及放料过程实行自动化操作。
[0019]本专利技术有益效果是，
[0020](1)本设备采用螺旋浆叶搅拌，既能搅拌液体，又能使液体获得动能，使液体在内盘管间流动，聚合液和内盘管接触，实现充分的质热交换，使物料进行稳定的反应，还能使聚合液充分混合，达到聚合液均匀反应的目的；
[0021](2)本设备运行平稳，反应釜内温度得到了有效控制，具备可制造性、可安装性、可操作性、可实现性，并且，由于设备运转搅拌速度慢，安全性得到保障；
[0022](3)由于是常压或微正压设备，采用了填料密封，设备内部几乎不需要进行检修，只需要保证安装准确性，从而保证设备稳定运行；
[0023](4)由于设置了喷淋装置，对未浸在液体里面的部件进行喷淋，保证这部分部件表面不结胶，消除了结胶对仪表设备的影响，浸在液体的内部部件表面不会形成结胶，设备容量的范围扩大至10m3～300m3，甚至更大；
[0024](5)采用DCS连锁对进料、控温、搅拌速度以及放料过程实行自动化操作，无需人工操作，实行一键启动，减少人对物料反应的影响，从而达到稳定生产的目的。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例的整体结构示意图。
[0026]图中符号说明：
[0027]1.第一内盘管出口；2.第二内盘管出口；3.第三内盘管出口；4.第四内盘管出口；5.搅拌口；6.变频电机；7.减速机；8.氮气入口；9.喷淋装置；10.视镜；11.进料口；12.外夹套出口；13.外夹套；14.第一内盘管；15.第二内盘管；16.第三内盘管；17.第四内盘管；18.导流筒；19.反应釜；20.横向支撑架；21.纵向支撑柱；22.外夹套入口；23.封头夹套出口；24.封头夹套；25.支撑组件；26.第一内盘管入口；27.第二内盘管入口；28.第三内盘管入口；29.第四内盘管入口；30.加强板；31.封头夹套入口；32.出料口；33.热电阻温度计；34.下封头；35.内盘管支撑组件；36.下固定圈组件；37.定位套；38.搅拌轴；39.螺旋浆叶；40.连接板组件；41.上固定圈组件；42.上封头。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。
[0029]如图1所示，一种碳纤维的聚合反应设备，设有反应釜19，反应釜19上方设有上封头42，上封头42上设有搅拌口5，上封头42上还设有雷达液位计和视镜10，反应釜19下方设有下封头34，下封头34上设有热电阻温度计33，反应釜19内部设有导流筒18，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维的聚合反应设备，其特征在于，设有反应釜，所述反应釜上方设有上封头，所述反应釜下方设有下封头，所述反应釜内部设有导流筒，所述反应釜与所述导流筒间设有内盘管，所述内盘管为下进上出结构，所述导流筒内设有螺旋桨叶，所述螺旋桨叶上设有搅拌轴，所述搅拌轴顶部设有驱动装置，所述搅拌轴与所述上封头间设有密封装置，所述搅拌轴与所述下封头间设有定位套；所述上封头上设有喷淋装置；所述上封头上设有进料口，所述下封头上设有出料口；所述导流筒上端设有连接板组件，所述导流筒通过所述连接板组件与所述反应釜连接，所述导流筒下端设有支撑组件，所述导流筒通过所述支撑组件固定在所述下封头上；所述内盘管上方设有上固定圈组件，所述内盘管下方设有下固定圈组件，所述内盘管通过所述上固定圈组件和所述下固定圈组件固定。2.根据权利要求1所述的碳纤维的聚合反应设备，其特征在于，所述反应釜上设有外夹套，所述外夹套下部设有外夹套入口，所述外夹套上部设有外夹套出口。3.根据权利要求1所述的碳纤维的聚合反应设备，其特征在于，所述导流筒上设有伴热夹套，所述伴热夹套为下进上出结构，所述伴热夹套内设有螺旋结构的导流板，所述导流板间距150mm。4.根据权利要求1所述的碳纤维的聚合反应设备，其特征在于，所述下封头上设有封头夹套，所述封头夹套采用伴热管换热形式，所述封头夹套采用下进上出结构。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彦国，刘运波，张立坚，宋立志，张伟，王恩波，周占发，杨昆，孙毅，
申请(专利权)人：荣成碳纤维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：