[发明专利]制备中间相沥青的同轴异向循环蒸馏搅拌装置

说明书

本发明为一种制备中间相沥青的同轴异向循环蒸馏搅拌装置，其中主动正向旋转轴通过轴承安装在轴承盖上，主动正向传动圆锥齿轮与两个变向圆锥齿轮啮合，两个变向圆锥齿轮通过轴承支撑安装在轴承底座上，两个变向圆锥齿轮与从动反向传动圆锥齿轮啮合，从动反向旋转轴通过轴承支撑安装在轴承底座上，轴承底座与轴承盖上下配合安装，主动正向搅拌安装轴上安装正向搅拌轴，从动反向搅拌安装轴上安装反向搅拌轴。本发明的优点：结构合理简单，工作功能齐全，安装拆卸方便；避免了中间相沥青爬升吸附在反应釜釜盖上，提升了中间相沥青脱挥蒸馏的产率和效率；提高了中间相熔融沥青在反应釜内部的循环流动性，提升了中间相熔融沥青混合脱挥的效果。

技术领域

本发明属于传动装置技术领域，涉及一种循环蒸馏搅拌装置，特别是一种制备中间相沥青的同轴异向循环蒸馏搅拌装置。国际专利分类号为：F16H 1/22。

背景技术

中间相沥青是一种由相对分子质量为370～2000的多种扁盘状稠环芳烃组成的混合物，其中分子量相对较小的芳烃类物质,简称轻组分，在制备中间相沥青基碳纤维时是无用的并且还会影响碳纤维的性能，因此制备中间相沥青时需要对熔融态的中间相沥青进行负压蒸馏脱挥处理，使其中的轻组分析出去除，从而提高中间相沥青的成分纯度以及制备成的碳纤维的性能。因而负压蒸馏是制备中间相沥青最关键的工序，负压蒸馏过程中搅拌桨则是最重要的装置。

中间相沥青在制备工艺温度下，是粘稠状的熔融态，自身粘度很大。在传统的制备中间相沥青聚合蒸馏反应过程中，普遍采用的是单轴搅拌桨，在水平方向对聚合反应釜中的熔融沥青只有一个旋向的搅拌，在同一个方向长时间搅拌，在熔融沥青粘滞力的作用下，熔融沥青会整体附着在搅拌桨上一起随搅拌桨旋转，且熔融沥青内部相对静止不会产生撕裂滑移等物理作用，在该温度会气化的轻组分则无法从粘度很大熔融沥青内部逸出，全部被储藏在熔融沥青中，在后续降温中会凝固又继续作为中间相沥青组分的一部分，从而降低了中间相沥青的品质，影响了后续碳纤维的性能；同时采用单轴搅拌桨，无论采用何种型式的叶片，在垂直方向对聚合反应釜中的熔融沥青只有一个方向的推动作用，不管是对熔融沥青向上提升还是向下挤压，都会使熔融沥青沿着一个方向循环流动，长时间在沿同一个方向流动，就又会在熔融沥青的粘滞力作用下形成一个内部无撕裂、滑移的整体稳定流动，导致气态轻组分无法从熔融沥青内部逸出。同时熔融沥青会被搅拌桨带到釜盖，在釜盖冷却凝结，不在回到聚合反应釜内部参与循环流动，这部分中间相沥青将脱挥不彻底而被浪费，降低了中间相沥青负压蒸馏的产率，为了避免这种问题，一般将制备中间相沥青的原料加注量定为聚合反应釜容积的一半，这样又降低了聚合反应釜的工作效率。

中国实用新型专利(申请号：201420178903.4)公开了一种单轴双向搅拌箱，包括箱体，箱体的中部设有水平布置的中隔板，中隔板的中部，设有通孔三，通孔三的上端面上设有轴承一，通孔三的下端面上设有轴承二，中隔板的两侧设有固定轴，箱体内设有主动轴，主动轴的上部外壁设有锥齿轮一，且主动轴的下部外壁设有从动轴，从动轴的中部外壁设有锥齿轮二，固定轴的外壁上设有轴承三，轴承三的外圈连接锥齿轮三，锥齿轮一、锥齿轮二和锥齿轮三垂直啃合。

如同上述专利一样，在传统的制备中间相沥青聚合蒸馏反应过程中，也有采用双向搅拌桨的，但是这种双向搅拌桨存在着以下问题：

首先是其采用的水平动力输入，将动力分解成垂直的两个异向旋转轴，动力分解依靠的水平布置的单个圆锥齿轮将动力传递给两个垂直布置的圆锥齿轮，这种传动结构存在动力载荷分布不平衡的问题，无法在高转速、大负载工况下正常工作，而中间相沥青在制备温度下是粘度很大的粘稠状熔融体，对其进行负压蒸馏脱挥需要高转速和大扭矩，否则无法对其进行有效的搅拌脱挥。这种双向搅拌桨一旦运转速度过高或者负载过大，这种动力载荷分布不平衡的现象将会更加明显，整个传动机构将会产生振动和异响，长时间运行时传动齿将发生磨损、断裂等故障，因此这种型式的双向搅拌桨不适合在制备中间相沥青的高转速、大负载工况下使用。