气体置换装置及反应釜系统的制作方法

本发明属于聚合反应体系气体置换技术领域，具体涉及一种气体置换装置及反应釜系统。

背景技术：

在树酯聚合生产工艺中，如丙烯酸树脂的聚合，在生产开始时，为了防止反应釜内空气中的氧气有碍于聚合反应的进行，需采用惰性气体来置换釜内的空气。空气置换的效果好与差，将会直接影响聚合反应，甚至树酯的性能，对树酯产品的品质稳定性有较大的影响。

现有树酯生产企业中，用于向反应釜内导入惰性气体，实现与釜内空气的置换的方式主要有以下两种：一种是直接在反应釜釜盖的位置开设一惰性气体孔口，将惰性气体从釜盖位置通到釜内，进行置换釜内空气。这种方式惰性气体出口位置固定，不可活动，当惰性气体出气口离物料液面较远时，对物料液面附近的空气置换效率低，效果较差，尤其是惰性气体的密度接近或小于空气密度时，且釜内物料较少时，易出现置换空气不完全；而对于反应温度是在溶剂回流温度以下进行的聚合反应，影响尤为明显，从而导致反应延迟、物料发黄甚至不发生反应。另一种是在反应釜釜底部位开设一进气孔口，惰性气体从釜底位置进入到釜内物料中，进行置换釜内空气。这种方式对于在聚合的过程中物料粘度较大，但体系还需持续导入惰性气体的反应不太适用；聚合物料粘度变大后，惰性气体难以导入，且管道不易清洗，不适用于物料过程粘度较高的聚合反应。以上两种方式的惰性气体出气口均是固定不可活动的，使用范围会受到一定的限制。

技术实现要素：

本发明所要解决的一个技术问题在于提供气体置换效率高、适用范围广的气体置换装置及反应釜系统。

为解决上述技术问题，本发明气体置换装置采用的技术方案是：

气体置换装置包括进气导管和用于连接反应釜的法兰连接件，所述法兰连接件上设有安装孔，所述安装孔上设有弹性密封件，所述进气导管穿过所述安装孔和所述弹性密封件而与所述法兰连接件密封连接；所述法兰连接件上设有用于调节所述弹性密封件的形变量以使所述弹性密封件锁定或解锁所述进气导管的调节装置。

进一步地，所述法兰连接件包括相互连接的上法兰和下法兰，所述上法兰上设有上通孔，所述下法兰上设有下通孔，所述下法兰或所述上法兰内设有凹槽，所述弹性密封件为内嵌于所述凹槽内的密封圈，所述进气导管依次穿过所述上通孔、所述密封圈和所述下通孔。

具体地，所述调节装置为设于所述上法兰上的调节螺钉，所述调节螺钉与所述密封圈抵顶；

或者所述调节装置为设于所述上法兰和所述下法兰之间的紧固螺钉，所述密封圈的两端分别与所述上法兰和所述下法兰紧配合，且所述密封圈的高度大于所述上法兰与该密封圈抵接的部位和所述下法兰与该密封圈抵接的部位之间的间距。

进一步地，所述进气导管和所述凹槽均为圆柱形。

进一步地，所述密封圈的一端位于所述凹槽内，另一端突出于所述凹槽所在的所述下法兰或所述上法兰而相应的与相对于所述凹槽的所述上法兰或所述下法兰抵顶；

或者所述密封圈的两端均位于所述凹槽内，相对于所述凹槽的所述下法兰或所述上法兰上的一端上设有凸台，所述凸台与所述密封圈抵顶。

具体地，所述密封圈的外径与所述凹槽的直径相同，所述密封圈的内径与所述进气导管的外径相同，所述密封圈的高度比所述凹槽的高度高0.5-1mm。

进一步地，所述上通孔和所述下通孔的直径相同，所述进气导管的直径略小于所述上通孔的直径而使进气导管能够相对于所述上通孔和所述下通孔滑动。

进一步地，所述进气导管下端可拆卸连接有分流导管，所述分流导管上间隔设有多个出气口。

具体地，所述分流导管包括弧形导管，所述弧形导管上间隔设有多个所述出气口。

本发明反应釜系统采用的技术方案是：

反应釜系统，包括反应釜，所述反应釜的釜盖上设有法兰接口，在此基础上还设有前述气体置换装置，所述法兰连接件与所述法兰接口连接。

本发明提供的气体置换装置及反应釜系统的有益效果在于：能够通过法兰连接件将该气体置换装置与反应釜连接，设于安装孔上的弹性密封件实现法兰连接件与进气导管之间的紧固和密封。通过调节装置调节弹性密封件的形变量，能够锁定或解锁进气导管，解锁进气导管时，利用弹性密封件的弹性，保证密封条件下进气导管能够相对于法兰连接件滑动，能够在聚合反应的过程中，根据实际需要，自由将进气导管的出气口位置调整到接近反应釜物料液面位置或液面以下，提高空气置换效率和效果，适用于各种粘度的物料反应体系，可实现全过程导入惰性气体，适用范围广。

附图说明

图1为本发明实施例提供的气体置换装置的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1中上法兰、下法兰、进气导管和密封圈的装配示意图；

图4为本发明实施例提供的上法兰、下法兰、进气导管和密封圈的另一装配示意图；

图5为本发明实施例提供的上法兰、下法兰、进气导管和密封圈的又一装配示意图；

图6为图1中上法兰的结构示意图；

图7为图1中下法兰的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的密封圈的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的反应釜系统的结构示意图；

其中：1-进气导管、2-法兰连接件、21-上法兰、22-下法兰、23-上通孔、24-下通孔、25-凹槽、3-密封圈、4-调节装置、41-调节螺钉、42-紧固螺钉、5-分流导管、51-出气口、6-固定螺钉、7-法兰接口、8-反应釜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

如图1-9所示，本发明实施例提供的气体置换装置包括进气导管1和用于连接反应釜8的法兰连接件2，法兰连接件2上设有安装孔，安装孔上设有弹性密封件，进气导管1穿过安装孔和弹性密封件而与法兰连接件2密封连接；法兰连接件2上设有用于调节弹性密封件的形变量以使弹性密封件锁定或解锁进气导管1的调节装置4，即通过调节装置4调节弹性密封件的形变量，可使弹性密封件锁定进气导管1以限制进气导管1相对于法兰连接件2的滑动，或使弹性密封件解锁进气导管1以使进气导管1能够相对于法兰连接件2滑动。使用时，可通过法兰连接件2将该气体置换装置与反应釜8连接，设于安装孔上的弹性密封件实现法兰连接件2与进气导管1之间的紧固和密封。通过调节装置4调节弹性密封件的形变量，能够锁定或解锁进气导管1，解锁进气导管1时，利用弹性密封件的弹性，保证密封条件下进气导管1能够相对于法兰连接件2滑动，能够在聚合反应的过程中，根据实际需要，自由将进气导管1的出气口位置调整到接近反应釜8物料液面位置或液面以下，提高空气置换效率和效果，适用于各种粘度的物料反应体系，可实现全过程导入惰性气体，适用范围广。

进一步地，在本发明实施例中，如图1-8所示，法兰连接件2包括相互连接的上法兰21和下法兰22，上法兰21上设有上通孔23(如图6所示)，下法兰22上设有下通孔24(如图7所示)，下法兰22或上法兰21内设有凹槽25(如图8所示)，弹性密封件为内嵌于凹槽25内的密封圈3，进气导管1依次穿过上通孔23、密封圈3和下通孔24；上通孔23、凹槽25和下通孔24构成前述的安装孔，其中上法兰21内设有凹槽的结构未图示。密封圈3设于上通孔23和下通孔24之间的凹槽25内，一方面有利于密封圈3的固定，另一方面便于调节装置4对密封圈3形变量的调节，结构简单，操作简便。

进一步地，在本发明实施例中，如图5所示，调节装置4为设于上法兰21上的调节螺钉41，调节螺钉41与密封圈3抵顶。使用时，只需转动调节螺钉41，即能使密封圈3发生形变，正向转动调节螺钉41能够使密封圈3形变增大而锁定进气导管1，反向转动调节螺钉41能够使密封圈3形变减小而解锁进气导管1，实现密封状态，调节进气导管1的位置，结构简单、操作简便；设有调节螺钉时，上法兰21和下法兰22之间可通过螺钉固定，也可通过其它方式固定。

如图1-4所示，还可选择调节装置4为设于上法兰21和下法兰22之间的紧固螺钉42，密封圈3的两端分别与上法兰21和下法兰22紧配合，且密封圈3的高度大于上法兰21与该密封圈3抵接的部位和下法兰22与该密封圈3抵接的部位之间的间距。紧固螺钉42既实现了上法兰21和下法兰22的固定，又能调节上法兰21和下法兰22之间的间距，正向转动紧固螺钉42，缩小上法兰21和下法兰22之间的间距，使密封圈3的形变增大而锁定进气导管1，反向转动紧固螺钉42，增大上法兰21和下法兰22之间的间距，使密封圈3的形变变小而解锁进气导管1，结构简单，操作简便，而且利用上法兰21和下法兰22作用于密封圈3上的压力，使密封圈3发生形变，密封圈3两端受到的压力更均衡，利于在四周发生均匀形变，提高密封性，提高进气导管1紧固的可靠性；

优选进气导管1和凹槽25均为圆柱形，结构简单，易于加工，密封圈3受到挤压时，四周均匀受力，提高进气导管1与法兰连接之间的连接可靠性和密封性。

具体地，可选择，密封圈3的一端位于凹槽25内，另一端突出于凹槽25所在的下法兰22或上法兰21而相应的与相对于凹槽25的上法兰21或下法兰22抵顶，即当凹槽25设于下法兰22上时，密封圈3的一端位于凹槽25内，另一端突出于下法兰22而与上法兰21抵顶(如图3所示)，当凹槽25设于上法兰21上时，密封圈3的一端位于凹槽25内，另一端突出于上法兰21而与下法兰22抵顶；结构简单，可设置上法兰21和下法兰22的相互靠近的面为平面，易于加工，增大密封圈3两个端面的受力面积，使密封圈3受力更均衡，保证进气导管1与法兰连接之间的连接可靠性和密封性。

如图4所示，也可选择密封圈3的两端均位于凹槽25内，相对于凹槽25的下法兰22或上法兰21上的一端上设有凸台，凸台与密封圈3抵顶，即当凹槽25设于下法兰22上时，上法兰21上设有凸台，当凹槽25设于上法兰21上时，下法兰22上设有凸台。通过凸台伸入凹槽25内而与密封圈3抵顶，结构简单，密封圈3受力均衡，凸台外侧与凹槽25侧壁配合时，凸台还能够起到防止调节密封圈3的形变量时，上法兰21中心线偏转，保证进气导管1与法兰连接之间的连接可靠性和密封性。

具体地，选择密封圈3的高度略大于上法兰21与该密封圈3抵接的部位和下法兰22与该密封圈3抵接的部位之间的间距(如图3-4所示)，以能够保证进气导管1的解锁和锁定即可，防止密封圈3过高时过度压缩密封圈3而导致进气导管1承受过大的横向压力。尤其是保证进气导管1锁定时下法兰22的上表面和上法兰21的下表面贴合的密封圈3高度选择，能够在进气导管1锁定时，增加上法兰21、下法兰22和进气导管1之间的密封性。

进一步地，在本发明实施例中，如图3-5所示，密封圈3的外径与凹槽25的直径相同，密封圈3的内径与进气导管1的外径相同；优选密封圈3的高度较上法兰21与该密封圈3抵接的部位和下法兰22与该密封圈3抵接的部位之间的间距大0.5-1mm,如当密封圈3的一端位于凹槽25内，另一端突出于凹槽25所在的下法兰22或上法兰21而相应的与相对于凹槽25的上法兰21或下法兰22抵顶时(如图3所示)，密封圈3的高度比凹槽25的高度高0.5-1mm。通过拧紧或松开连接上法兰21和下法兰22的紧固螺钉42或者调节螺钉41，调整密封圈3受到的挤压力，使其发生向内不同程度的变形，实现紧固或松开进气导管1，即实现进气导管1的锁定或解锁。以设有紧固螺钉42且密封圈3设于下法兰22上的凹槽25内的气体置换装置为例，当拧紧紧固螺钉42时，密封圈3受到上法兰21的挤压向内变形增大(即厚度增大)，可对进气导管1进行紧固，当松开紧固螺钉42时，密封圈3变形变小，进气导管1可上下活动，而改变出气口的位置；具体地，进气装置设于反应釜8上时，需要对进气导管1进行上、下升降调整时，可略微松开上法兰21与下法兰22连接的紧固螺钉42，在密封状态下，对进气导管1的出气口进行高度调节，调节完毕后，重新拧紧法兰上的紧固螺钉42即可实现固定与密封。

进一步地，在本发明实施例中，如图3-5所示，上通孔23和下通孔24的直径相同，进气导管1的直径略小于上通孔23的直径而使进气导管1能够相对于上通孔23和下通孔24滑动。通过上通孔23和下通孔24对进气导管1进行导正，保证连接的可靠性，提升密封性。

进一步地，在本发明实施例中，如图1-2、图9所示，进气导管1下端设有分流导管5，分流导管5上间隔设有多个出气口51。多个出气口51进行气体置换，置换空气效率高，置换效果更好。优选分流导管5与进气导管1之间可拆卸连接，如螺纹连接，可根据实际需要来选择安装或拆除分流导管5，拆卸下的分流导管5便于清洗，使用极为方便。

进一步地，在本发明实施例中，分流导管5包括折弯管，折弯管上间隔设有多个出气口51，便于惰性气体在反应釜8釜体内多个部位导入以置换空气，进一步提高空气置换效率，空气置换效果更好。具体地，折弯管可为弧形导管，弧形导管能够在反应釜8的周向上多个部位进行气体置换，空气置换效率高，优选弧开导管为半圆形导管，进一步提高空气置换效率。

本发明气体置换可实现惰性气体与反应釜8内空气置换，将该气体置换装置与反应釜8连接即可使用，具体可与反应釜8釜盖位置的法兰接口7连接，可根据实际需要，自由选择将进气导管1的出气口位置调整到接近反应釜8物料液面位置或液面以下，提高空气置换效率和效果，适用范围广；尤其是能够在满足密封的条件下，实现进气导管1的上、下升降活动，故在聚合反应的过程中，可根据实际需要，自由选择将惰性气体的出气口位置调整到接近反应釜8物料液面位置或液面以下，提高空气置换效率和效果，适用范围更广，不受物料粘度、聚合温度以及物料的多少限制，适用范围广，适用于各种粘度的物料反应体系，可实现全过程导入惰性气体。

如图9所示，本发明实施例提供的反应釜系统，包括反应釜8，反应釜8的釜盖上设有法兰接口7，还包括上述的气体置换装置，法兰连接件2与法兰接口7连接。具体地，可通过固定螺钉6连接下法兰22与法兰接口7，而实现法兰连接件2与反应釜8的连接。

该反应釜8系统可根据反应釜8内物料液面高度适时调整进气导管1的出气口的高度，不受物料的多少限制，当物料较少，液面较低时，移动进气导管1以降低其出气口高度，与直接在釜盖孔口位置通入惰性气体相比，置换空气的效率和效果更好；在反应进行的全过程中，均可实现向釜内导入惰性气体，并可自由选择是否将进气导管1伸入物料液面以下。当物料粘度较高，在物料液面以下导入惰性气体困难，可将进气导管1出气口升高，使惰性气体导入不受物料粘度影响，与从釜底位置通入惰性气体相比，惰性气体导入容易，不受物料粘度和聚合温度影响，全程可导入惰性气体。在聚合反应的过程中，可根据实际需要，在满足密封的条件下，通过进气导管1的上、下升降活动，自由选择将惰性气体的出气口位置调整到接近反应釜8物料液面位置或液面以下，提高空气置换效率和效果，适用范围更广，适用于各种粘度的物料反应体系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。