[发明专利]一种碳纤维的聚合反应方法及其设备

说明书

本发明提供一种碳纤维的聚合反应方法及其设备，设有反应釜，所述反应釜上方设有上封头，所述反应釜下方设有下封头，所述反应釜内部设有导流筒，所述反应釜与所述导流筒间设有内盘管，所述内盘管为下进上出结构，所述导流筒内设有螺旋桨叶，所述螺旋桨叶上设有搅拌轴，所述搅拌轴顶部设有驱动装置，所述搅拌轴与所述上封头间设有密封装置，所述搅拌轴与所述下封头间设有定位套；所述上封头上设有喷淋装置；所述上封头上设有进料口，所述下封头上设有出料口。其解决了现有碳纤维生产聚合技术普遍易产生凝胶、质热交换不及时、换热能力不足、混合不均匀、产能受限等技术问题。本发明可广泛应用于聚合液生产中。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维的生产方法及设备，特别是涉及一种碳纤维的聚合反应方法及其设备。

背景技术

在碳纤维生产聚合工艺过程中，聚合反应不均匀、反应速率过快或过慢、质热交换能力差、结胶等问题，使聚合液的生产指标极难得到控制，从而导致后续生产的产品合格率较低甚至不合格，甚至存在安全隐患，故聚合反应设备在整个碳纤维生产工艺当中有着举足轻重的作用。

在碳纤维行业中通常采用三层浆叶加断螺带搅拌，加外夹套及内部盘管进行质热交换反应的设备，完全满足不了客户的需求，三层浆叶加螺带搅拌结构容易切断分子链，混合不均匀，质热交换不均匀，以及死角结胶等因素，导致聚合液指标不恒定，乃至不合格，从而导致后续产品不合格；设备内部产生凝胶导致各类仪表不好用，聚合反应监测不到位，导致各类事故发生；三层浆叶搅拌形式，产量受限，反应釜内聚合液得不到充分搅拌，混合不均匀即反应不均匀，导致产品质量不佳等，甚至需要聚合液进行二次反应，增加了聚合反应的难度，即使这样聚合液也不一定合格，所以在碳纤维行业中聚合反应设备是影响碳纤维生产产能及产品质量一个关键设备。

目前碳纤维聚合反应有多种搅拌形式，主要包括浆式、涡轮式、推进式和螺旋式、螺杆式、螺带式、锚框式以及组合式等反应设备，在碳纤维聚合反应中，由于质热交换要求较高，现有技术中，由于换热原因，国内最大反应釜容量为60m³，存在换热不足的问题，并且现有大型反应釜设备在设备的平稳运行、釜内温度控制、制造及安装工艺等方便均存在较多难点，检修也比较困难。

发明内容

本发明针对现有碳纤维生产聚合技术普遍易产生凝胶、质热交换不及时、换热能力不足、混合不均匀、产能受限等技术问题，提供一种能同时保证聚合液反应稳定性及可控性、可根据实际情况设计多个进料口及液位显示等、运行维护方便的碳纤维的聚合反应方法及其设备。

为此，本发明的技术方案是，一种碳纤维的聚合反应设备，设有反应釜，所述反应釜上方设有上封头，所述反应釜下方设有下封头，所述反应釜内部设有导流筒，所述反应釜与所述导流筒间设有内盘管，所述内盘管为下进上出结构，所述导流筒内设有螺旋桨叶，所述螺旋桨叶上设有搅拌轴，所述搅拌轴顶部设有驱动装置，所述搅拌轴与所述上封头间设有密封装置，所述搅拌轴与所述下封头间设有定位套；所述上封头上设有喷淋装置；所述上封头上设有进料口，所述下封头上设有出料口；所述导流筒上端设有连接板组件，所述导流筒通过所述连接板组件与所述反应釜连接，所述导流筒下端设有支撑组件，所述导流筒通过所述支撑组件固定在所述下封头上；所述内盘管上方设有上固定圈组件，所述内盘管下方设有下固定圈组件，所述内盘管通过所述上固定圈组件和所述下固定圈组件固定。

优选的，所述反应釜上设有外夹套，所述外夹套下部设有外夹套入口，所述外夹套上部设有外夹套出口。

优选的，所述导流筒上设有伴热夹套，所述伴热夹套为下进上出结构，所述伴热夹套内设有螺旋结构的导流板，所述导流板间距150mm。

优选的，所述下封头上设有封头夹套，所述封头夹套采用伴热管换热形式，所述封头夹套采用下进上出结构。

优选的，所述内盘管设有一组或多组，所述内盘管通过固定柱固定。