一種環硅氧烷反應釜的設計

王海洋，顏彬，2

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

一種環硅氧烷反應釜的設計

王海洋1，顏彬1，2

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

針對環硅氧烷生產過程中需要嚴格控制反應溫度的要求，設計了一種在筒體內壁聯接一定數量環形加熱槽的環硅氧烷反應釜，來保證反應過程中反應釜內溫度穩定。該反應釜具有傳熱效率高、物料在傳熱面上成膜薄不宜結焦、溫度均勻、物料移出速度快的等特點。

環硅氧烷；環形加熱槽；反應釜

環硅氧烷是制備硅橡膠、硅油等聚有機硅氧烷的中間體，可進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。但在環硅氧烷生產中需要不斷將氯化氫氣體從反應釜中移出，并保持反應過程溫度穩定，不能出現物料內部的局部過熱現象，溫度過高物料會結焦，影響產品的質量和制造成本。本文針對傳統環硅氧烷反應釜存在的不足，對反應釜的結構、工藝流程等進行研究，以期對新型環硅氧烷反應釜的設計和應用提供參考。

1　傳統環硅氧烷反應釜存在問題

環硅氧烷中典型的甲基環硅氧烷是由二甲基二氯硅烷經過過量水解、裂解制得。現有技術中采用報廢的硅橡膠，硅塑料或其它有機硅報廢料為原料，用硫酸和十二鏈苯基磺酸為催化劑在高溫條件下，將原料轉化成甲基環硅氧烷粗制品。在傳統環硅氧烷反應釜，反應原料和產物在環形加熱槽內停留過長，無法將裂解釋放出氯化氫等氣體快速移出。同時甲基環硅氧烷比較粘稠，傳熱系數小，會導致物料內溫度局部過熱現象，溫度過高物料會結焦，影響產品的質量和制造成本。

2　環硅氧烷反應釜的結構原理

針對上述問題，本文設計出一種新型環硅氧烷反應釜。通過在筒體的內壁聯接一定數量的帶夾層的環形加熱槽，使反應物和產物在環形加熱槽內形成薄膜，減少反應原料和產物在環形加熱槽內停留時間短，該反應釜具有傳熱效率高、溫度均勻、物料移出速度快等特點。

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

圖1　硅氧烷反應釜示意圖

使用時，反應原料從原料進口加入到最上層的環形加熱槽上面，原料在環形加熱槽內被加熱并發生反應，反應過程中生成的氣體從上封頭的氣體出口去氣體處理工段，部分未反應的原料和部分反應產物被攪拌軸上的攪拌刮板沿順時針方向刮到物料下降管進入下一層環形加熱槽；最終反應產物從最下一層環形加熱槽的物料下降管下降到反應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釜。

3　環硅氧烷反應釜的優點

本文設計的環硅氧烷反應釜，通過在筒體的內壁聯接一定數量的帶夾層的環形加熱槽，使反應物和產物在環形加熱槽內形成薄膜，減少反應原料和產物在環形加熱槽內停留時間短，使得在生產過程中由于溫度操作不慎，而容易造成觸膠產生高壓，甚至自燃的危險。并可根據實際應用中反應釜的大小增減環形加熱槽和攪拌刮板的數量。

本文設計的環硅氧烷反應釜，具有以下優點：

（1）反應物和產物在環形加熱槽內形成薄膜，傳熱系數高；

（2）反應原料和產物在環形加熱槽內停留時間短，不宜結焦，有利于提高產品質量和收率；

（3）反應產物通過攪拌軸下端的螺紋及時移出反應釜，不會發生局部過熱現象。

4　結束語

本文設計的環硅氧烷反應釜，通過在反應釜中設計環形加熱槽，并將物料管著反應釜的中心成一定的角度分布，和在環形加熱槽的中心環孔上安裝攪拌軸，使得反應物和產物在環形加熱槽內形成薄膜，從而實現了能快速將反應后氯化氫氣體移出，保持物料內部溫度的穩定。本文設計的環硅氧烷反應釜改變了傳統設計方法，避免了反應物局部溫度過高而產生的反應釜觸膠危險，也有利于提高產品質量和收率。

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，學士，助理工程師，研究方向：化工裝備設計與制造。