一种微通道反应合成GMA丙烯酸树脂的装置的制作方法

本实用新型涉及化学合成装置技术领域，具体涉及一种微通道反应合成GMA丙烯酸树脂的装置。

背景技术：

GMA丙烯酸树脂，具有较高的玻璃化温度和熔融粘度，可以与其他丙烯酸树脂等混合使用。该产品具有良好的户外耐久性、高透明度、高光泽度等优势。由此制得的粉末涂料具有优异的附着力、防腐蚀性、硬度、柔韧性和冲击强度。应用范围包括日用品、汽车、建筑业、金属家具、机械及重度防腐蚀等领域，是具有良好发展前景的涂料新品种。

现有技术中制备GMA丙烯酸树脂的方法包括溶液聚合方法，乳液、悬浮及本体聚合方法，分散聚合方法等，但通常因反应热不稳定释放所导致的反应装置安全性难以保证、产品易爆聚、产品质量的稳定性差等问题。

目前微通道反应器在化工工艺过程的研究与开发中已经得到广泛的应用，商业化生产中的应用正日益增多。其主要应用领域包括有机合成过程，微米和纳米材料的制备和日用化学品的生产。微通道反应器通常含有小的通道尺寸(当量直径小于500μm)和通道多样性，流体在这些通道中流动，并要求在这些通道中发生所要求的反应。这样就导致了在微构造的化学设备中具有非常大的表面积/体积比率。由于其内部的微结构使得微通道反应器具有极大的比表面积，可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。微反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热，因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。

利用微通道反应器来优化现有GMA丙烯酸树脂的制备方法是一种有意义的尝试。然而现有技术中缺少利用微通道反应器来合成GMA丙烯酸树脂的整套装置，以方便、有效地控制反应温度、进料流速、反应时间等工艺参数，并能够方便地进料与排出合成产物。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种微通道反应合成GMA丙烯酸树脂的装置，以实现高效、合理利用微通道反应器来合成GMA丙烯酸树脂，并能够方便地控制反应温度、进料流速、反应时间等工艺参数，以及方便地进行进料与排出合成产物。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种微通道反应合成GMA丙烯酸树脂的装置，所述装置包括：

恒温反应槽，所述恒温反应槽带有槽盖；恒温反应槽内部槽底中央设置有反应器固定架，其上固定有微通道反应器(可以同时固定多个微通道反应器)，微通道反应器底部出料口连接有出料管，出料管向下穿过反应器固定架并上行穿过槽盖；恒温反应槽内容纳有液体导热介质，微通道反应器浸入液体导热介质中；

固定支架，所述固定支架设置在恒温反应槽旁，上部固定连接两个进料泵，两个进料泵分别通过进料管连接微通道反应器的两个进料口；

陶瓷加热管，所述陶瓷加热管设置在恒温反应槽底部，通过导线连接恒温反应槽外部的加热控制器；

其中，所述进料管和出料管上分别设置有流量控制阀门。

所使用的微通道反应器可以使用现有技术中已知的用于合成反应的通用微通道反应器，也可以使用专门用于化学产品聚合合成反应的专用微通道反应器，如采用康宁(Corning)高通量微通道反应器，例如G1玻璃反应器、G3玻璃反应器、G4碳硅合金陶瓷反应器等。

进一步的，恒温反应槽内液体导热介质应选用油介质，且介质液面应高于微通道反应器顶部20cm以上，例如20-40cm，优选25-30cm。

进一步的，所述恒温反应槽设置有热管装置，热管装置的蒸发端设置在恒温反应槽内侧壁上部，且蒸发端通过介质管道连接恒温反应槽外部的冷凝端。所述热管装置的蒸发端可以在恒温反应槽内侧壁周部设置多个。

通过使用热管装置和陶瓷加热装置的同时控温，可以更精确稳定地控制液体导热介质的温度，快速将微通道反应器发生的热量导出恒温反应槽外部并控制液体导热介质温度的稳定，以适应GMA丙烯酸树脂合成中对于反应温度的要求。

进一步的，所述恒温反应槽的液体导热介质中还设置有搅拌桨，搅拌桨传动轴向上穿过槽盖连接搅拌桨电机。搅拌桨电机可以固定在固定支架上。通过搅拌桨在液体导热介质中的搅拌作用，可以使液体导热介质在恒温反应槽进行轴向循环，从而尽快带走微通道反应器产生的热量，并使液体导热介质的各部位温度均匀，从而提供更加准确的温度控制。

进一步的，所述恒温反应槽的液体导热介质中还设置有传感器装置。所述传感器装置上可以带有多个传感器，如液位传感器、温度传感器、液体流量传感器等，用以检测液体导热介质的液位、温度、流动速度等参数，使操作人员准确控制反应条件，保证反应在适宜、稳定的条件下持续进行。

在一个实施方案中，所述陶瓷加热管、热管装置、搅拌桨和传感器装置均通过槽盖定位。这样设置使得本装置整体布局简洁合理，便于操作，也便于各部件的维护和替换。

在一个实施方案中，所述微通道反应器、搅拌桨和传感器装置在液体导热介质中处于同一水平线上。

在一个实施方案中，所述进料泵中的一个或两个还分别通过管道连接有预混合罐。预混合罐可以用于在反应原料进入进料泵之前进行预混，以适应不同的工艺过程。

本实用新型装置具有如下优点：

1、适用于利用微通道反应器合成GMA丙烯酸树脂的工艺，便于准确、稳定控制各工艺参数；

2、装置整体布局合理，便于各部件的维护和替换；

3、便于扩大生产，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施方案中微通道反应合成GMA丙烯酸树脂的装置的结构示意图。

其中附图标记为：

1、恒温反应槽槽体；2、槽盖；3、反应器固定架；4、微通道反应器；5、固定支架；6、搅拌桨电机；7、搅拌桨；8、第一进料泵；9、第二进料泵；10、第一进料管；11、第二进料管；12、出料管；13、陶瓷加热管；14、加热控制器；15、热管装置蒸发端；16、热管装置冷凝端；17、传感器装置。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，显示了为本实用新型一个实施方案中微通道反应合成GMA丙烯酸树脂的装置的结构示意图。

该装置包括：

恒温反应槽1，所述恒温反应槽1带有槽盖2；恒温反应槽1内部槽底中央设置有反应器固定架3，其上固定有微通道反应器4，底部出料口连接有出料管12，出料管12向下穿过反应器固定架3并上行穿过槽盖2，出料管12上设置有流量控制阀门；恒温反应槽1内容纳有油介质，微通道反应器4浸入油介质下30cm；

恒温反应槽1旁设置固定支架5，上部固定连接第一进料泵8和第二进料泵9，并分别通过第一进料管10和第二进料管11连接微通道反应器4的两个进料口，第一进料管10和第二进料管11上分别设置有流量控制阀门；固定支架5上部还固定连接搅拌桨电机6，搅拌桨电机6下部连接搅拌桨7，搅拌桨7穿过槽盖2进入油介质中。

油介质中还设置有：陶瓷加热管13，陶瓷加热管13设置在恒温反应槽1底部，通过导线连接恒温反应槽1外部的加热控制器14；热管装置蒸发端15，设置在恒温反应槽1内侧壁上部，且蒸发端15通过介质管道连接恒温反应槽外部的冷凝端16；传感器装置17，用于检测油介质的液位、温度和流动速度。

第一进料泵8和第二进料泵9上部还分别通过管道连接有预混合罐(未示出)，用于在反应原料进入进料泵之前进行预混。

陶瓷加热管13、热管装置蒸发端15、搅拌桨7和传感器装置17均通过槽盖2定位。

本装置能够实现高效、合理利用微通道反应器来合成GMA丙烯酸树脂，并能够方便地控制反应温度、进料流速、反应时间等工艺参数，以及方便地进行进料与排出合成产物。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。