一种聚合反应罐的制作方法

本发明涉及反应容器，具体涉及一种聚合反应罐。

背景技术：

1、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，在塑料、纤维、橡胶、涂料、黏合剂等领域应用广泛。

2、聚合反应通常需要加入两种物料，如聚醚反应就需要加入反应料和循环液，为确保反应完全并便于批量化生产，通常会使其中一种料液过量，同时，还会在反应罐内加入催化剂等促使聚合反应发生，由于两种物料的混合程度严重影响聚合反应效率，为提升聚合反应效率，现有的聚合反应罐采用了将两种物料喷向同一中心点的方式，利用对冲使其充分混合，如中国专利cn108295799a就公开了这类聚醚反应器(聚合反应罐)，但该方案在实际使用过程中存在以下问题：

3、1.循环液喷射装置容易积料，具体地，在停止反应时，横向设置的第二环管内的循环液难以排空，特别是，在出料系统排出的未达到反应要求的物料重复进入循环液喷射装置时，会有一定的反应料残留，这部分反应料与残留的循环液在第二环管内产生聚合反应，当生成物具有一定粘性时，容易堵塞第二环管的喷射口，影响聚合反应罐的后续使用。

4、2.反应料与循环液仅在反应腔体的中心进行一次碰撞，单位质量的反应料接触到的循环液有限，无法确保碰撞后的混合液内反应料与循环液的占比，同时，下落过程较为迅速，反应时间较短，难以保证混合液下落过程中的反应效果。

5、3.在反应腔体中心碰撞后的混合液自罐体轴心线下落，与罐体内壁相距较远，下落过程中混合液的温度受罐体影响小，难以通过罐体传热对聚合反应的反应温度进行调控，将聚合反应控制在最佳状态的难度较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种易于排空、反应效果好、反应效率高的聚合反应罐。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，聚合反应罐，包括：

3、罐体，所述罐体沿上下方向延伸，所述罐体包括位于中部的圆筒状罐身、连接在所述罐身顶部的上封头和连接在所述罐身底部的下封头，所述上封头包括呈去头锥筒状的变径管、内径大于所述罐身内径的半球形封头，所述变径管的小头端与所述罐身的顶部相连接，所述半球形封头倒扣在所述变径管上并与所述变径管的大头端相连接，使所述上封头的内腔形成类球形的反应腔，所述下封头为椭圆封头；

4、进料口，所述进料口包括开设于所述半球形封头上的过量物料进口和反应物料进口，所述过量物料进口位于所述半球形封头的中心，所述反应物料进口有多个并分布在所述过量物料进口的四周；

5、过量物料喷射组件，所述过量物料喷射组件包括分流管及纵向分布管，所述分流管沿上下方向延伸，所述分流管的顶部与所述过量物料进口同轴连接，所述分流管的底部连接有封板，所述分流管的下端部侧壁开设有用于分流的贯穿孔，所述纵向分布管的上端部与所述贯穿孔对接连通，所述纵向分布管的下端部沿所述上封头的内壁向下延伸，所述纵向分布管朝向所述上封头轴心线的表面设有对准所述半球形封头的球心的喷射口，所述喷射口有多个并间隔分布；

6、反应物料喷管，所述反应物料喷管位于所述半球形封头内，所述反应物料喷管的上端部与所述反应物料进口对接连通，所述反应物料喷管的下端部向下倾斜延伸，所述反应物料喷管轴心线的延长线经过所述半球形封头的球心；

7、出料口，所述出料口开设在所述下封头的底部中心，所述出料口与位于所述罐体外侧的出料管同轴对接并相互连通；

8、所述纵向分布管有多根，多根所述纵向分布管沿所述分流管的轴心线均布，所述纵向分布管的底部连接有分布管封头，所述分布管封头上开设有对准所述罐身内壁的斜向喷孔，所述斜向喷孔的孔径小于所述喷射口的口径，所述分布管封头的最低点位于所述斜向喷孔的下端开口所在的平面；

9、所述聚合反应罐还包括同轴设置在所述罐身内的锥形分流罩，所述锥形分流罩位于所述罐身的上端部，所述锥形分流罩的最高点低于所述分布管封头，所述锥形分流罩用于将从所述半球形封头球心下落的混合液导向所述罐身的内壁，所述锥形分流罩的边沿与所述罐身的内壁之间具有用于所述混合液通过的间隙。

10、优选地，在同一所述纵向分布管上，所有所述喷射口的口径和为a，所述斜向喷孔的孔径为b，其中，3％≤b/a≤6％。

11、优选地，所述斜向喷孔为上小下大的喇叭状喷孔或扇面状喷孔，所述斜向喷孔的孔径为所述斜向喷孔上端开口的口径。

12、优选地，所述罐身上穿设有催化液管，所述催化液管对准所述锥形分流罩的上表面。

13、优选地，所述罐身上设有观察窗，所述观察窗的中心高于所述锥形分流罩的最高点，所述观察窗的下沿不低于所述锥形分流罩的最低点。

14、优选地，所述锥形分流罩包括位于下方的第一锥体和连接在所述第一锥体顶部的第二锥体，所述第一锥体的顶部中心开设有催化液溢流口，所述催化液溢流口通过位于所述第一椎体下方的管道与贯穿所述罐身侧壁的催化液管连通，所述第二锥体与所述第一锥体同轴设置，所述第二锥体通过多根支撑柱支撑在所述第一椎体上，并罩在所述催化液溢流口的上方，多根所述支撑柱沿所述罐身的轴心线均布。

15、进一步优选地，所述第二锥体的锥度与所述第一椎体的锥度相同，所述第二锥体的底部外径为所述催化液溢流口口径的4至8倍。

16、优选地，所述出料管内设有防旋涡挡板，所述防旋涡挡板包括若干纵横交错的纵板，相邻的所述纵板围成横截面呈方形的出料通道。

17、优选地，所述聚合反应器还包括混合液喷射管，所述混合液喷射管沿上下方向延伸，所述混合液喷射管的上端部贯穿所述半球形封头并位于所述过量物料进口一侧，所述混合液喷射管的下端部伸入所述罐身的下端部。

18、进一步优选地，所述罐身的外壁间隔设置有多个固定耳座。

19、由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

20、1.通过使纵向分布管有多根，使多根纵向分布管沿分流管的轴心线均布，在纵向分布管底部连接的分布管封头上开设对准罐身内壁的斜向喷孔，使斜向喷孔的孔径小于喷射口的口径，使分布管封头的最低点位于斜向喷孔下端开口所在的平面，在停止反应时，能够使纵向分布管内的物料自发流出，易于排空、不积料，不影响后续使用；在正常反应时，斜向喷孔喷出的物料沿罐身内壁下流，能够在罐身内壁形成不断向下流动的物料层。

21、2.通过在罐身内同轴设置锥形分流罩，使锥形分流罩位于罐身上端部，使锥形分流罩最高点低于分布管封头，使锥形分流罩边沿与罐身内壁之间具有用于混合液通过的间隙，能够利用锥形分流罩将从半球形封头的球心处下落的混合液导向罐身内壁，与罐身内壁形成的不断向下流动的物料层二次混合，提升过量物料的占比，尽可能地提升单位质量反应物料接触到的过量物料的量，从而提升聚合反应的应效果；同时，由于锥形分流罩的存在，滞留了混合液的下落，变向延长了反应时长，使得聚合反应能够更加充分，反应效果更好。

22、3.由于二次混合后的混合液沿罐身内壁向下流动，与罐身内壁处于直接接触的状态，能够利用罐身传热对向下流动过程中混合液聚合反应的反应温度进行调控，尽可能地将聚合反应控制在最佳状态，从而提升聚合反应的反应效率。