连续制备高纯聚间苯二甲酰间苯二胺树脂溶液的装置的制作方法

属化工机械领域，是涉及聚合物材料生产设备。确切地说是涉及一种适用于工业化连续制备高纯聚间苯二甲酰间苯二胺树脂溶液的装置。

背景技术：

聚间苯二甲酰间苯二胺也称间位芳纶或芳纶1313，间位芳纶是当今高性能纤维中发展最快的品种之一，是一种综合性能优良的高科技纤维，在防护服装、蜂窝结构材料、电绝缘纸和高温过滤材料等方面有着广泛的用途，是航空航天、电子、通讯、环保、石油化工、海洋开发和特种服装等领域的重要基础材料。

高质量的聚间苯二甲酰间苯二胺聚合体是制备高质量聚间苯二甲酰间苯二胺纤维和绝缘纸的重要前提，本发明所说的聚间苯二甲酰间苯二胺聚合体化学结构如下。

目前连续聚合制备聚间苯二甲酰间苯二胺的方法及装置情况如下。

中国专利CN102797048A公开了一种连续制备聚间苯二甲酰间二胺纺丝原液的装置和制备方法，其特征在于：极性溶剂、间苯二胺熔体和间苯二甲酰氯熔体按特定配比同时连续加入到二台串联双螺杆聚合反应器中，连续制备聚间苯二甲酰间二胺纺丝原液。采用该方法可以满足聚合不同阶段的混合要求和解决散热难问题，连续生产方式制备出来的聚间苯二甲酰间苯二胺聚合体分子量分布窄，比浓对数粘度稳定，且在2.0dl/g以上，能满足聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的连续稳定纺丝要求；由于反应过程中产生的HCl对常用不锈钢（如304、316等不锈钢）腐蚀严重，为了减少对设备的腐蚀，采用哈氏合金或钛合金制作双螺杆聚合反应器为佳，双螺杆聚合反应器本身加工难度高、结构复杂，生产成本高，导致采用哈氏合金或钛合金制作的双螺杆聚合反应器价格十分昂贵，工程投资大。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种成本适中，且能连续制备高纯聚间苯二甲酰间苯二胺树脂溶液的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的一种成本适中的连续制备高纯聚间苯二甲酰间苯二胺树脂溶液的装置，包括溶剂计量输送系统、间苯二胺计量输送系统、间苯二甲酰氯计量输送系统，双螺杆混合器和聚合反应器，溶剂计量输送系统的输出口与双螺杆混合器上距离输出口最远的一个输入口相连接，间苯二胺计量输送系统的输出口与双螺杆混合器上距离输出口次远的一个输入口相连接，间苯二甲酰氯计量输送系统的输出口与双螺杆混合器上距离输出口最近的一个输入口相连接；双螺杆混合器的输出口与聚合反应器的输入口相连接，聚合反应器的输入口位于聚合反应器的底端，聚合反应器的输出口与聚合反应器中搅拌叶最顶端处于大致同一水平位置。

本实用新型装置中只有一台双螺杆混合器，即使采用耐HCl腐蚀的哈氏合金或钛合金制作，其成本相比采用二台双螺杆反应器会大大降低。

聚合反应器可采用成本低廉的碳钢制作，与反应介质接触的地方采用搪瓷防腐处理或塑料喷涂防腐处理，其成本比采用哈氏合金或钛合金制作的双螺杆反应器要低很多。

聚合反应器采用最底端进料，与搅拌叶处于大致同一水平位置的反应釜侧边出料，可确保物料聚合反应釜中的停留时间一致，即反应时间相等，聚合物由于爬杆效应，粘度高的聚合物会自动沿搅拌轴往上移动，即往输出口移动，有利于制备粘度均匀的聚合物。

附图说明

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

图1是本实用新型第一种实施方式的装置示意图。

图2是本实用新型第二种实施方式的装置示意图。

图3是本实用新型聚合反应器的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的第一种实施方式如图1所示。装置包括溶剂计量输送系统、间苯二胺计量输送系统、间苯二甲酰氯计量输送系统、双螺杆混合器13、聚合反应器15及树脂溶液储存罐18等；溶剂计量输送系统包含溶剂储存罐1、溶剂输送泵3和溶剂质量流量计5；间苯二胺计量输送系统包含间苯二胺储存罐2、间苯二胺输送泵4和间苯二胺质量流量计6；间苯二甲酰氯计量输送系统包含间苯二甲酰氯储存罐9、间苯二甲酰氯输送泵10和间苯二甲酰氯质量流量计11；它们的连接关系是：溶剂储存罐1的输出口与溶剂输送泵3的输入口相连接，溶剂输送泵3的输出口与溶剂质量流量计5的输入口相连接，溶剂质量流量计5的输出口也是溶剂计量输送系统的输出口，与双螺杆混合器13上距离输出口14最远的一个输入口7相连接；间苯二胺储存罐2的输出口与间苯二胺输送泵4的输入口相连接，间苯二胺输送泵4的输出口与间苯二胺质量流量计6的输入口相连接，间苯二胺质量流量计6的输出口也是间苯二胺计量输送系统的输出口，与双螺杆混合器13上距离输出口14次远的一个输入口8相连接；间苯二甲酰氯储存罐9的输出口与间苯二甲酰氯输送泵10的输入口相连接，间苯二甲酰氯输送泵10的输出口与间苯二甲酰氯质量流量计11的输入口相连接，间苯二甲酰氯质量流量计11的输出口也是间苯二甲酰氯计量输送系统的输出口，与双螺杆混合器13上距离输出口14最近的一个输入口12相连接；双螺杆混合器13的输出口14与聚合反应器15的输入口16相连接，聚合反应器15的输出口与树脂溶液储存罐18的输入口相连接。

本实用新型的第二种实施方式如图2所示。装置包括溶剂计量输送系统、间苯二胺计量输送系统、间苯二甲酰氯计量输送系统、双螺杆混合器13、聚合反应器15及树脂溶液储存罐18等；溶剂计量输送系统包含溶剂储存罐1和溶剂质量流量计5；间苯二胺计量输送系统包含间苯二胺储存罐2和间苯二胺质量流量计6；间苯二甲酰氯计量输送系统包含间苯二甲酰氯储存罐9和间苯二甲酰氯质量流量计11；它们的连接关系是：溶剂储存罐1的输出口与溶剂质量流量计5的输入口相连接，溶剂质量流量计5的输出口也是溶剂计量输送系统的输出口，与双螺杆混合器13上距离输出口14最远的一个输入口7相连接；间苯二胺储存罐2的输出口与间苯二胺质量流量计6的输入口相连接，间苯二胺质量流量计6的输出口也是间苯二胺计量输送系统的输出口，与双螺杆混合器13上距离输出口14次远的一个输入口8相连接；间苯二甲酰氯储存罐9的输出口与间苯二甲酰氯质量流量计11的输入口相连接，间苯二甲酰氯质量流量计11的输出口也是间苯二甲酰氯计量输送系统的输出口，与双螺杆混合器13上距离输出口14最近的一个输入口12相连接；双螺杆混合器13的输出口14与聚合反应器15的输入口16相连接，聚合反应器15的输出口与树脂溶液储存罐18的输入口相连接。该实施方式中相比第一个实施方式，去掉了溶剂输送泵3、间苯二胺输送泵4及间苯二甲酰氯输送泵10，但是为了实现正常的物料输送功能，可以借用重力作用，液体自动从高液位向低液位流动，要求溶剂储存罐1的输出口与双螺杆混合器13上的输入口7之间的液位差≥3米，间苯二胺储存罐2的输出口与双螺杆混合器13上的输入口8之间的液位差≥3米，间苯二甲酰氯储存罐9的输出口与双螺杆混合器13上的输入口12之间的液位差≥3米。

上述两种实施方式中所采用的双螺杆混合器13具有相同的结构特征，双螺杆混合器长径比为31～60，旋转速度为50～180转/分钟；双螺杆轴上装有正向捏合块和反向捏合块，通过调整正向捏合块和反向捏合块的排列方式实现溶剂与间苯二胺混合时间为30～60秒，间苯二胺与间苯二甲酰氯混合时间为30～120秒；输入口8和输入口12周围设置有加热夹套或加热盘管或电加热块；输入口12与输出口14之间设置有冷却夹套或冷却盘管。

图3为本实用新型装置中聚合反应器15的结构示意图，上述两种实施方式中所采用的聚合反应器15具有相同的结构特征，聚合反应器15为带冷却夹套或冷却盘管立式搅拌釜，聚合反应器15中的搅拌器采用刮壁式搅拌器；聚合反应器15输入口16到输出口17之间的垂直距离L与聚合反应器直径D之比（L/D）为20～45。聚合反应器15的输入口16位于聚合反应器15的底端，聚合反应器15的输出口17与聚合反应器15中搅拌叶最顶端处于大致同一水平位置19。聚合反应器15及搅拌器可以采用哈氏合金或钛合金制作，为了降低设备生产制造成本，也可以采用碳钢或普通不锈钢作釜体和搅拌器，与介质接触的地方采用表面搪瓷或喷涂防腐塑料。