一種環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)

王海洋，顏彬，2

（1.江蘇科圣化工機(jī)械有限公司，江蘇淮安223002；2.淮陰工學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

一種環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)

王海洋1，顏彬1，2

（1.江蘇科圣化工機(jī)械有限公司，江蘇淮安223002；2.淮陰工學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

針對(duì)環(huán)硅氧烷生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度的要求，設(shè)計(jì)了一種在筒體內(nèi)壁聯(lián)接一定數(shù)量環(huán)形加熱槽的環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜，來保證反應(yīng)過程中反應(yīng)釜內(nèi)溫度穩(wěn)定。該反應(yīng)釜具有傳熱效率高、物料在傳熱面上成膜薄不宜結(jié)焦、溫度均勻、物料移出速度快的等特點(diǎn)。

環(huán)硅氧烷；環(huán)形加熱槽；反應(yīng)釜

環(huán)硅氧烷是制備硅橡膠、硅油等聚有機(jī)硅氧烷的中間體，可進(jìn)一步加工成耐高低溫、絕緣性能好、耐氣候老化、耐臭氧、耐輻射性能好的多種硅橡膠、硅油。但在環(huán)硅氧烷生產(chǎn)中需要不斷將氯化氫氣體從反應(yīng)釜中移出，并保持反應(yīng)過程溫度穩(wěn)定，不能出現(xiàn)物料內(nèi)部的局部過熱現(xiàn)象，溫度過高物料會(huì)結(jié)焦，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和制造成本。本文針對(duì)傳統(tǒng)環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜存在的不足，對(duì)反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)、工藝流程等進(jìn)行研究，以期對(duì)新型環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

1　傳統(tǒng)環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜存在問題

環(huán)硅氧烷中典型的甲基環(huán)硅氧烷是由二甲基二氯硅烷經(jīng)過過量水解、裂解制得?，F(xiàn)有技術(shù)中采用報(bào)廢的硅橡膠，硅塑料或其它有機(jī)硅報(bào)廢料為原料，用硫酸和十二鏈苯基磺酸為催化劑在高溫條件下，將原料轉(zhuǎn)化成甲基環(huán)硅氧烷粗制品。在傳統(tǒng)環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜，反應(yīng)原料和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)停留過長(zhǎng)，無法將裂解釋放出氯化氫等氣體快速移出。同時(shí)甲基環(huán)硅氧烷比較粘稠，傳熱系數(shù)小，會(huì)導(dǎo)致物料內(nèi)溫度局部過熱現(xiàn)象，溫度過高物料會(huì)結(jié)焦，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和制造成本。

2　環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)原理

針對(duì)上述問題，本文設(shè)計(jì)出一種新型環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜。通過在筒體的內(nèi)壁聯(lián)接一定數(shù)量的帶夾層的環(huán)形加熱槽，使反應(yīng)物和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)形成薄膜，減少反應(yīng)原料和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)停留時(shí)間短，該反應(yīng)釜具有傳熱效率高、溫度均勻、物料移出速度快等特點(diǎn)。

環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)如圖1所示。將反應(yīng)釜筒體的筒頂和筒底分別聯(lián)接上封頭和下封頭構(gòu)成反應(yīng)釜本體；在筒體的內(nèi)壁從上到下分別聯(lián)接一定數(shù)量的帶夾層的環(huán)形加熱槽，環(huán)形加熱槽的夾層內(nèi)通加熱介質(zhì)；在環(huán)形加熱槽上設(shè)有物料下降管，每個(gè)環(huán)形加熱槽上的物料下降管按照環(huán)形加熱槽的上下順序從上到下沿著反應(yīng)釜的中心成一定的角度分布；在環(huán)形加熱槽的中心環(huán)孔上安裝攪拌軸，攪拌軸上端通過上封頭的法蘭與傳動(dòng)器連接，攪拌軸下端設(shè)有一定長(zhǎng)度的螺紋，螺紋部分伸入到下封頭底部的物料出口內(nèi)；在筒體上端最上層環(huán)形加熱槽的上部設(shè)有原料進(jìn)口，原料進(jìn)口在釜內(nèi)有一定的延伸段；在上封頭上設(shè)有氣體出口；在攪拌軸上設(shè)有與環(huán)形加熱槽數(shù)量相同的攪拌刮板；在攪拌軸下端設(shè)有攪拌槳；在下封頭的外部設(shè)有夾套，夾套內(nèi)通加熱介質(zhì)。

圖1　硅氧烷反應(yīng)釜示意圖

使用時(shí)，反應(yīng)原料從原料進(jìn)口加入到最上層的環(huán)形加熱槽上面，原料在環(huán)形加熱槽內(nèi)被加熱并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中生成的氣體從上封頭的氣體出口去氣體處理工段，部分未反應(yīng)的原料和部分反應(yīng)產(chǎn)物被攪拌軸上的攪拌刮板沿順時(shí)針方向刮到物料下降管進(jìn)入下一層環(huán)形加熱槽；最終反應(yīng)產(chǎn)物從最下一層環(huán)形加熱槽的物料下降管下降到反應(yīng)釜的釜底并由攪拌軸下端的螺紋從下封頭的物料出口擠出反應(yīng)釜。

3　環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜的優(yōu)點(diǎn)

本文設(shè)計(jì)的環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜，通過在筒體的內(nèi)壁聯(lián)接一定數(shù)量的帶夾層的環(huán)形加熱槽，使反應(yīng)物和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)形成薄膜，減少反應(yīng)原料和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)停留時(shí)間短，使得在生產(chǎn)過程中由于溫度操作不慎，而容易造成觸膠產(chǎn)生高壓，甚至自燃的危險(xiǎn)。并可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中反應(yīng)釜的大小增減環(huán)形加熱槽和攪拌刮板的數(shù)量。

本文設(shè)計(jì)的環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）反應(yīng)物和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)形成薄膜，傳熱系數(shù)高；

（2）反應(yīng)原料和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)停留時(shí)間短，不宜結(jié)焦，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率；

（3）反應(yīng)產(chǎn)物通過攪拌軸下端的螺紋及時(shí)移出反應(yīng)釜，不會(huì)發(fā)生局部過熱現(xiàn)象。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜，通過在反應(yīng)釜中設(shè)計(jì)環(huán)形加熱槽，并將物料管著反應(yīng)釜的中心成一定的角度分布，和在環(huán)形加熱槽的中心環(huán)孔上安裝攪拌軸，使得反應(yīng)物和產(chǎn)物在環(huán)形加熱槽內(nèi)形成薄膜，從而實(shí)現(xiàn)了能快速將反應(yīng)后氯化氫氣體移出，保持物料內(nèi)部溫度的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)的環(huán)硅氧烷反應(yīng)釜改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，避免了反應(yīng)物局部溫度過高而產(chǎn)生的反應(yīng)釜觸膠危險(xiǎn)，也有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率。

Design of an Cyclic Siloxane Reaction Kettle

WANG Hai-yang1，YAN Bin1，2
（1.Jiangsu Kesheng Chemical Machinery Co.，Ltd.，Huai’an Jiangsu 223002，China；2.Faculty of Mechanical and Material Engineering，Huaiyin Institute of Technology，Huai’an Jiangsu 223003，China）

Based on that the reaction temperature must be strictly controlled in the process of the cyclic siloxane reaction kettle，the paper designs an cyclic siloxane reaction kettle that connects a set number annular heating tank on the inner wall of cyclic siloxane reaction kettle’s barrel body.The reaction kettle has a series of characteristics，such as high heat transfer efficiency，material on the heat transfer surface forming thin film and not easy coking，uniform temperature，fast material removal speed and so on.

cyclic siloxane；annular heating tank；reaction kettle

TQ051

A

1672-545X（2016）10-0053-02

2016-07-30

王海洋（1990-），男，江蘇淮安人，學(xué)士，助理工程師，研究方向：化工裝備設(shè)計(jì)與制造。