CN104162401B - 一种硬脂酸钙催化反应干燥器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬脂酸钙催化反应干燥器及其使用方法，包括进料喷嘴、催化剂喷嘴、雾化喷头、环形热风吸管、导热油加热套、喷淋冷却室、反应干燥室、环形空气冷却管、旋风冷却沉降器、循环气流干燥床、热风机、蒸汽吸收干燥器、热风加热器等。所述进料喷嘴可将硬脂酸、氢氧化钙喷出，与所述催化剂喷嘴雾化喷出的催化剂混合反应，环形空气冷却管将生成的硬脂酸钙迅速冷却固化与微颗粒化，经沉降干燥后装袋。本发明能使硬脂酸钙生产连续化，催化提高反应速度，快速混合反应喷淋造粒，细化硬脂酸钙粒度，产品纯度高、色度好，方便实现硬脂酸钙自动化生产。
Description
技术领域
发明属于热稳定剂的制备技术领域，具体涉及一种生产硬脂酸钙时能实现硬脂酸与氢氧化钙催化反应，并对反应产物进行干燥的一种反应干燥器及其使用方法。
背景技术
硬脂酸钙是一种无毒热稳定剂，广泛用作聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子材料加工的热稳定剂以及涂料、油漆、纸张行业的润滑剂和分散剂。随着人们对环保意识的增强，无毒的硬脂酸钙的需求量越来越多。
目前，国内外生产硬脂酸钙的工艺主要有复分解法、水相一步法、熔融法(干法)三种生产工艺。复分解工艺，生产过程中需要用8倍于硬脂酸的水进行加热反应，耗能高又产生大量的废水无法回收利用；水相一步法工艺，反应得到粗颗粒的重质产物很容易形成包裹，反应不完全，要另外增加粉碎设备才能达到用户细度要求，相对比复分解工艺节能、环保；熔融法工艺生产时不需要水，比一步法工艺节能、环保，是清洁生产工艺，质量更好，提高了产品在市场中的竞争力。
硬脂酸钙熔融法生产工艺，生成的硬脂酸钙熔融体粘度较高，反应釜很容易发生“糊锅”，堵塞输送的泵与管道，清理困难；间歇式生产，生产效率低；反应速度慢且控制困难，对设备要求高；需要增加粉碎设备才能达到用户细度要求；该工艺虽然节能、环保，国内生产硬脂酸钙的厂家很少使用熔融法工艺。
发明内容
本发明针对上述硬脂酸钙熔融法生产工艺中存在的间歇式生产、反应釜很容易发生“糊锅”，生产控制困难等问题，提供一种硬脂酸钙催化反应干燥器，能够使硬脂酸钙生产连续化，催化提高反应速度，快速混合反应喷淋造粒，细化硬脂酸钙粒度，产品纯度高，方便实现硬脂酸钙自动化生产。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种硬脂酸钙催化反应干燥器，包括进料喷嘴、催化剂喷嘴、雾化喷头、环形热风吸管、导热油加热套、喷淋冷却室、反应干燥室、环形空气冷却管、旋风冷却沉降器、循环气流干燥床、热风机、蒸汽吸收干燥器、热风加热器等。
所述的进料喷嘴将在预混反应罐中预混和的硬脂酸与氢氧化钙，经过进料泵加压，在进料喷嘴下端喷出，在所述的催化剂喷嘴雾化喷出的催化剂作用下混合并完全反应。
所述的催化剂喷嘴将反应中需要的催化剂在催化剂喷嘴下端雾化喷出，与进料喷嘴下端喷出的硬脂酸、氢氧化钙混合并催化反应，催化剂变成蒸汽和氧气经风机抽出；所述催化剂喷嘴与进料喷嘴需配合调节混合处的两喷嘴间的间隙，约0.5～2mm。
所述的雾化喷头通过螺纹固定在进料喷嘴下端的外侧，将催化反应后的硬脂酸钙雾化喷出，细化硬脂酸钙。
所述的环形热风吸管连接热风机进口，吸收反应干燥室内热风和蒸汽（由反应生成的水和催化剂变成的水生成）。
所述的导热油加热套固定在进料喷嘴外侧的反应干燥室顶部，将预混和的硬脂酸、氢氧化钙通过其内循环导热油加热至150～180℃。
所述的喷淋冷却室安装在所述的导热油加热套外侧的反应干燥室顶部，将雾化喷头雾化喷出的硬脂酸钙在雾化喷头附近，由环形空气冷却管喷出的冷空气迅速冷却，将熔融硬脂酸钙迅速固化，同时避免水蒸气液化。
所述的反应干燥室，顶部安装一个或多个由进料喷嘴、催化剂喷嘴、雾化喷头、导热油加热套组成的混合反应喷淋组合；反应干燥室中部装有硬脂酸钙环形空气冷却管和旋风冷却沉降器；下部装有硬脂酸钙颗粒循环气流干燥床。
所述的环形空气冷却管喷出冷空气，将熔融硬脂酸钙迅速冷却，迅速固化，避免粘结结块。
所述的旋风冷却沉降器将喷淋冷却后的硬脂酸钙颗粒沉降聚集到循环气流干燥床。
所述的热风机将反应中生成的蒸汽抽出，热风经蒸汽吸收干燥器干燥和热风加热器加热，经循环气流干燥床对硬脂酸钙进行干燥，并将热风循环使用。
所述的循环气流干燥床将收集的硬脂酸钙颗粒用热风机提供的热风进行干燥。
所述的蒸汽吸收干燥器将反应中生成的水分用氧化钙或浓硫酸进行吸收干燥，氧化钙吸水后变成氢氧化钙可用来与硬脂酸反应生成硬脂酸钙，浓硫酸吸水后再经脱水可重复使用。
所述的热风加热器可将经蒸汽吸收干燥器干燥后的热风再升温，用于循环气流干燥床干燥硬脂酸钙颗粒。
一种硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，包括如下操作步骤：
步骤（1）：通过配套的管道将（硬脂酸、氢氧化钙）预混反应罐与本硬脂酸钙催化反应干燥器的进料喷嘴相连，该管道上依次装有预混料泵、预混流量计、预混温度计、预混压力表、预混自动三通调节阀装；通过配套的钢管将催化剂储罐与硬脂酸钙催化反应干燥器的催化剂喷嘴相连，该管道上依次装有催化剂泵、催化剂流量计、催化剂温度计、催化剂压力表、催化剂自动三通调节阀装；
步骤（2）：通过配套热风管将热风机进风口与反应干燥室内环形热风管相连，热风机出风口与蒸汽吸收干燥器、热风加热器与循环气流干燥床用热风管依次相连，形成热风循环；
步骤（3）：导热油加热套与导热油加热罐、导热油泵连接，充满导热油，启动导热油泵加热并循环，加热到150～180℃；
步骤（4）：硬脂酸、氢氧化钙在预混反应罐搅拌混匀并加热至60～80℃，催化剂储罐加热至90～95℃；
步骤（5）：启动风机，使热风循环；启动热风加热器，使循环热风温度达到100～120℃；
步骤（6）：开启给环形空气冷却管和旋风冷却沉降器给风的风机；
步骤（7）：启动预混料泵，变频调节预混料泵转速，调节预混自动三通调节阀，使预混流量计稳定到某一适当数值；启动催化剂泵，变频调节催化剂泵转速，调节催化剂泵自动三通调节阀，使催化剂泵流量计稳定到与预混流量计流量相匹配的完全反应数量，催化剂流量约为预混流量计流量的5%左右；调节流量的同时需兼顾预混压力表与催化剂压力表读数一致性调节，满足预混料与催化剂的混合喷淋要求，视预混料粘度不同为0.1～0.5MPa间的某个值；
步骤（8）：通过配套的PLC自动控制系统，对进入喷嘴的预混料、催化剂的温度、压力与流量进行测量、变送、混合比例自动控制，以及对喷淋室催化反应温度、热风温度的测量、变送与自动调节控制，实现硬脂酸钙的自动化生产。
本发明的有益效果
1、该催化反应干燥器能实现硬脂酸钙生产连续化，催化提高反应速度，快速混合反应喷淋造粒，细化硬脂酸钙粒度，产品纯度高、方便实现硬脂酸钙自动化生产；
2、本发明的进料喷嘴与催化剂喷嘴间间隙配合调节，可将硬脂酸、氢氧化钙在催化剂喷嘴的雾化喷出的催化剂作用下混合并完全反应；
3、本发明的催化剂喷嘴，其上的特制喷洒孔能将催化剂均匀分布并雾化喷洒，能保证与硬脂酸、氢氧化钙混合均匀并完全反应；
4、本发明的环形空气冷却管喷出冷空气，将熔融硬脂酸钙迅速冷却，迅速固化，避免硬脂酸钙粘结结块，实现微粒化；
5、本发明的热风机将循环气流干燥床热风循环使用，节能环保，并有助于保持喷淋室反应温度；
6、本发明的蒸汽吸收干燥器用氧化钙或浓硫酸吸收干燥，氧化钙吸水后变成氢氧化钙可用来与硬脂酸反应生成硬脂酸钙，浓硫酸吸水后再经脱水可重复使用，节约资源，避免浪费；
7、本发明的催化反应干燥器能与PLC自动控制系统配合，对进喷淋室前的预混料、催化剂的温度、压力与流量进行测量、变送、混合比例自动控制，以及对喷淋室催化反应温度、热风温度的测量、变送与自动调节控制，可实现硬脂酸钙的自动化生产，提高了工艺过程的控制水平和生产效率。
附图说明
图1：催化反应干燥器结构示意图。
图2(a)：进料喷嘴结构剖视图与俯视图。
图2(b)：催化剂喷嘴结构剖视图与局部放大俯视图。
图2(c)：雾化喷头结构剖视图与A向视图。
图中：1.预混料控制与进料口（虚线框内），2.进料喷嘴，3.催化剂喷嘴，4.催化剂控制与进料口（虚线框内），5.导热油加热套，6.环形热风吸管，7.反应干燥室，8.喷淋冷却室，9.雾化喷头，10.环形空气冷却管，11.旋风冷却沉降器，12.硬脂酸钙料斗，13.循环气流干燥床，14.热风机，15.蒸汽吸收干燥器，16.热风加热器，17.热风管道。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种硬脂酸钙催化反应干燥器，硬脂酸、氢氧化钙预混反应物料由预混料控制与进料口1进入到进料喷嘴2，反应中需要的催化剂由催化剂控制与进料口4进入到催化剂喷嘴3，催化剂喷嘴3将催化剂雾化喷出，与进料喷嘴2下端喷出的预反应中未反应的硬脂酸、氢氧化钙混合，并将所述未反应的硬脂酸、氢氧化钙催化反应，反应生成的硬脂酸钙由雾化喷头9雾化喷出，通过环形空气冷却管10喷出冷空气将熔融硬脂酸钙迅速冷却，迅速固化，旋风冷却沉降器11将喷淋冷却后的硬脂酸钙颗粒沉降聚集到循环气流干燥床13，经蒸汽吸收干燥器15干燥和热风加热器16加热的热风进一步干燥，在循环气流干燥床13另一端汇集到硬脂酸钙料斗12装袋（桶）包装；热风和反应生成的水及催化剂变成的水生成的蒸汽经由环形热风吸管6吸进管内后由热风机14抽出，经蒸汽吸收干燥器15吸收蒸汽和热风加热器16加热，热风经循环气流干燥床13对反应生成的硬脂酸钙颗粒进行干燥，然后由环形热风吸管6吸进管内循环使用。
一种硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，包括如下操作步骤：
步骤（1）：预混料控制与进料口1与进料喷嘴2相连，催化剂控制与进料口4与催化剂喷嘴3相连；
步骤（2）：通过热风管将热风机14进风口与反应干燥室7内环形热风吸管6相连，热风机14出风口与蒸汽吸收干燥器15、热风加热器16与循环气流干燥床13用热风管17依次相连，形成热风循环；
步骤（3）：导热油加热套5与导热油加热罐、导热油泵连接，充满导热油，启动导热油泵加热并循环，加热到150～180℃；
步骤（4）：硬脂酸、氢氧化钙在预混反应罐搅拌混匀并加热至60～80℃，催化剂储罐加热至90～95℃；
步骤（5）：启动热风机14，使热风循环；启动热风加热器16，使循环热风温度达到100～120℃；
步骤（6）：开启给环形空气冷却管10和旋风冷却沉降器11给风的风机，
步骤（7）：通过配套的PLC自动控制系统，对进反应干燥室7前的预混料、催化剂的温度、压力与流量进行测量、变送、混合比例自动控制，以及对反应干燥室7催化反应温度、热风温度的测量、变送与自动调节控制，实现硬脂酸钙的自动化生产。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，其特征是：
所述硬脂酸钙催化反应干燥器，包括进料喷嘴、催化剂喷嘴、雾化喷头、环形热风吸管、导热油加热套、喷淋冷却室、反应干燥室、环形空气冷却管、旋风冷却沉降器、循环气流干燥床、热风机、蒸汽吸收干燥器、热风加热器；反应干燥室的顶部安装一个或多个由进料喷嘴、催化剂喷嘴、雾化喷头、导热油加热套组成的混合反应喷淋组合；反应干燥室中部装有环形空气冷却管和旋风冷却沉降器；下部装有硬脂酸钙颗粒循环气流干燥床；
所述方法包括如下使用操作步骤：
步骤（1）：预混料进料口与进料喷嘴相连，催化剂进料口与催化剂喷嘴相连；
步骤（2）：热风机进风口与反应干燥室内环形热风吸管相连，出风口与蒸汽吸收干燥器、热风加热器、循环气流干燥床用热风管依次相连；
步骤（3）：导热油加热套与导热油加热罐、导热油泵连接，充满导热油，启动导热油泵加热并循环，加热到150～180℃；
步骤（4）：硬脂酸、氢氧化钙预混均匀并加热至60～80℃，催化剂储罐加热至90～95℃；
步骤（5）：启动热风机，启动热风加热器，使循环热风温度达到100～120℃；
步骤（6）：开启给环形空气冷却管和旋风冷却沉降器的给风风机；
步骤（7）：通过PLC自动控制系统，对进反应干燥室前的预混料、催化剂的温度、压力与流量进行测量、变送、混合比例自动控制，以及对反应干燥室催化反应温度、热风温度的测量、变送与自动调节控制，实现硬脂酸钙的自动化生产。
2.如权利要求1所述的硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，其特征是，所述进料喷嘴与硬脂酸、氢氧化钙预混进料口相连，可将经过进料泵加压的硬脂酸、氢氧化钙从该进料喷嘴下端喷出；所述催化剂喷嘴与催化剂进料口相连，可将反应中需要的催化剂在催化剂喷嘴下端雾化喷出；所述进料喷嘴与催化剂喷嘴在硬脂酸、氢氧化钙与催化剂混合处的两喷嘴间的间隙0.5～2mm可调；所述催化剂喷嘴上布有雾化喷洒孔，喷洒孔系特制孔，能将催化剂在两喷嘴间的间隙内向斜上方雾化喷洒；所述雾化喷头通过螺纹固定在进料喷嘴下端的外侧，将催化反应后的熔融硬脂酸钙雾化喷出，细化硬脂酸钙颗粒。
3.如权利要求1所述的硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，其特征是，所述环形空气冷却管上均匀布满空气喷孔，喷出冷空气，将熔融硬脂酸钙迅速冷却，迅速固化，避免粘结结块；所述旋风冷却沉降器将喷淋冷却后的硬脂酸钙颗粒沉降聚集到循环气流干燥床；所述环形热风吸管连接热风机进口，环形热风吸管上均匀布满微孔，吸收反应干燥室内热风和蒸汽。
4.如权利要求1所述的硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，其特征是，所述导热油加热套固定在进料喷嘴外侧的反应干燥室顶部，将预混的硬脂酸、氢氧化钙通过其内循环导热油加热至150～180℃。
5.如权利要求1所述的硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，其特征是，所述热风机将反应干燥室内的蒸汽和热风抽出，热风经蒸汽吸收干燥器干燥和热风加热器加热，经循环气流干燥床对硬脂酸钙进行干燥，并将热风循环使用。
6.如权利要求1所述的硬脂酸钙催化反应干燥器使用方法，其特征是，所述蒸汽吸收干燥器将反应生成的水分变成的蒸汽用氧化钙或浓硫酸进行吸收干燥，氧化钙吸水后变成氢氧化钙可用来与硬脂酸反应生成硬脂酸钙，浓硫酸吸水后再经脱水可重复使用。
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