[发明专利]一种立式多糖高聚物机械活化恒温固相反应器

说明书

技术领域

本发明涉及反应器技术领域，特别涉及一种立式多糖高聚物机械活化恒温固相反应器。

背景技术

固相化学反应一般是指固体与固体之间发生化学反应生成新固体物质的反应过程。由于固相反应不使用溶剂，具有工艺过程简单、不污染环境、节约溶媒、减少能耗和无爆燃性等优点，是一种较理想的合成方法。然而，在固相反应中，物料之间混合不均匀，使得物料间接触不充分，质量传递和热量传递受限，进而影响反应效果。针对此问题，可通过提高反应温度来解决。但此方法对于导热系数低的固体物料，需要较高的反应温度才能达到有实际意义的反应速率和效果。而对于一些热敏性的物料，如淀粉、纤维素等多糖高聚物，在较高的反应温度下，易分解、炭化等。因此要想对多糖高聚物进行改性和深加工，需要寻找一种合适的强化方法能在一般温度下强化多糖高聚物的固相反应。现有的研究表明，机械活化技术是一种强化固相反应的有效手段。所谓机械活化是指固体物质在摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用下，使晶体结构及物化性能发生改变，使部分机械能转变成物质的内能，从而引起固体的化学活性增加，进而提高固相反应效果。由此可见，机械活化方法是一种强化多糖高聚物的固相反应理想方法。然而，对于这方面的研究还是刚刚起步，还有很多研究工作需要去做。因此，迫切需要一种能有效地完成多糖高聚物的固相反应和同时实现机械活化技术的设备。

搅拌球磨机是一种易于实现机械活化技术的机械加工设备，可适用于强化多糖高聚物固相反应。但是对于实现多糖高聚物机械活化固相反应而言，难以满足多糖高聚物机械活化固相反应的一些要求，具体要求如下：

一是反应温度稳定。对于有温度依赖性的多糖高聚物而言，在反应过程中要求严格的温度控制，温度波动会严重影响产品质量，可见，反应温度稳定、均匀决定着产品的好坏。然而，多糖高聚物在球磨机进行球磨时，容易在短时间内产生大量的热量，使体系温度上升。这必导致反应温度不稳定、不均匀，严重地影响产品的质量。为了解决这个问题，球磨机一般设有夹套装置用于传热，但是球磨机基于成本方面考虑，其一般为微型。这意味着微型球磨机夹套装置的传热面积较小，使得传热效果不理想，易造成局部过冷过热现象。

二是高研磨细度。研磨细度对于多糖高聚物的改性和深加工有着关键性的影响。多糖高聚物固相反应过程中由于机械力的作用，多糖高聚物得以细化，无定形区增加，强化了多糖高聚物结构的反应性。简言之，反应物的研磨细度越高，越利于固相反应，产物质量就越高。要使反应物的研磨细度提高，则磨球的直径应更小。然而，搅抖桨与磨筒内壁的间隙相对小球而言可能较大，易发生卡球或磨球从间隙中“溜”过去现象，导致固相反应时反应物之间混合不均匀，研磨效率下降，严重影响反应物的研磨细度。

三是可监控反应温度。多糖高聚物固相反应温度是影响产品质量的关键，也是研究时重点研究的对象，这意味着多糖高聚物固相反应时的真实温度是必须采集的实验参数之一。由于传统的球磨机的搅拌轴不停旋转，且进行球磨时，球与球之间、球与物料之间、球与内壁之间相互碰撞，使得多糖高聚物固相反应时的温度难以采集。

近年来也出现了些适用于多糖高聚物固相反应的设备，如中国专利申请号为201210456764.2公开了一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，采用倾斜板式桨叶和S型螺旋式桨叶组成的搅拌桨叶组，使得物料能够有效的均匀混合，并设置搅拌轴和S型螺旋桨叶呈中空状来避免反应场中局部高温的产生，保证研磨内筒的温度均匀和恒温的反应环境，但是研磨内筒内的温度并不能得知，这使得研磨内筒的温度在反应过程中是否能保持与开始状态时的温度，并无法知晓。又如中国专利申请号为201410787021.2公开了一种强化多糖高聚物改性的超重力反应器，该反应器通过温度控制器对夹套内进行实时监控，通过流量调设阀或电动调设阀调节夹套中加热介质的流量或加热器的功率及外筒体和搅拌轴的转速，保证了研磨内筒内的温度均匀和恒温的反应环境，但是还是无法得知研磨内筒内的温度，并不能根据其内的温度进行适当的调节，即也无法得到研磨内筒内规定的恒温状态。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立式多糖高聚物机械活化恒温固相反应器，从而克服现有搅拌球磨机反应温度不稳定、物料混合不均匀以及温度难以采集导致产品质量低的缺点。