一种环硅氧烷反应釜的设计

王海洋，颜彬，2

（1.江苏科圣化工机械有限公司，江苏淮安223002；2.淮阴工学院机械与材料工程学院，江苏淮安223003）

一种环硅氧烷反应釜的设计

王海洋1，颜彬1，2

（1.江苏科圣化工机械有限公司，江苏淮安223002；2.淮阴工学院机械与材料工程学院，江苏淮安223003）

针对环硅氧烷生产过程中需要严格控制反应温度的要求，设计了一种在筒体内壁联接一定数量环形加热槽的环硅氧烷反应釜，来保证反应过程中反应釜内温度稳定。该反应釜具有传热效率高、物料在传热面上成膜薄不宜结焦、温度均匀、物料移出速度快的等特点。

环硅氧烷；环形加热槽；反应釜

环硅氧烷是制备硅橡胶、硅油等聚有机硅氧烷的中间体，可进一步加工成耐高低温、绝缘性能好、耐气候老化、耐臭氧、耐辐射性能好的多种硅橡胶、硅油。但在环硅氧烷生产中需要不断将氯化氢气体从反应釜中移出，并保持反应过程温度稳定，不能出现物料内部的局部过热现象，温度过高物料会结焦，影响产品的质量和制造成本。本文针对传统环硅氧烷反应釜存在的不足，对反应釜的结构、工艺流程等进行研究，以期对新型环硅氧烷反应釜的设计和应用提供参考。

1　传统环硅氧烷反应釜存在问题

环硅氧烷中典型的甲基环硅氧烷是由二甲基二氯硅烷经过过量水解、裂解制得。现有技术中采用报废的硅橡胶，硅塑料或其它有机硅报废料为原料，用硫酸和十二链苯基磺酸为催化剂在高温条件下，将原料转化成甲基环硅氧烷粗制品。在传统环硅氧烷反应釜，反应原料和产物在环形加热槽内停留过长，无法将裂解释放出氯化氢等气体快速移出。同时甲基环硅氧烷比较粘稠，传热系数小，会导致物料内温度局部过热现象，温度过高物料会结焦，影响产品的质量和制造成本。

2　环硅氧烷反应釜的结构原理

针对上述问题，本文设计出一种新型环硅氧烷反应釜。通过在筒体的内壁联接一定数量的带夹层的环形加热槽，使反应物和产物在环形加热槽内形成薄膜，减少反应原料和产物在环形加热槽内停留时间短，该反应釜具有传热效率高、温度均匀、物料移出速度快等特点。

环硅氧烷反应釜的结构如图1所示。将反应釜筒体的筒顶和筒底分别联接上封头和下封头构成反应釜本体；在筒体的内壁从上到下分别联接一定数量的带夹层的环形加热槽，环形加热槽的夹层内通加热介质；在环形加热槽上设有物料下降管，每个环形加热槽上的物料下降管按照环形加热槽的上下顺序从上到下沿着反应釜的中心成一定的角度分布；在环形加热槽的中心环孔上安装搅拌轴，搅拌轴上端通过上封头的法兰与传动器连接，搅拌轴下端设有一定长度的螺纹，螺纹部分伸入到下封头底部的物料出口内；在筒体上端最上层环形加热槽的上部设有原料进口，原料进口在釜内有一定的延伸段；在上封头上设有气体出口；在搅拌轴上设有与环形加热槽数量相同的搅拌刮板；在搅拌轴下端设有搅拌桨；在下封头的外部设有夹套，夹套内通加热介质。

图1　硅氧烷反应釜示意图

使用时，反应原料从原料进口加入到最上层的环形加热槽上面，原料在环形加热槽内被加热并发生反应，反应过程中生成的气体从上封头的气体出口去气体处理工段，部分未反应的原料和部分反应产物被搅拌轴上的搅拌刮板沿顺时针方向刮到物料下降管进入下一层环形加热槽；最终反应产物从最下一层环形加热槽的物料下降管下降到反应釜的釜底并由搅拌轴下端的螺纹从下封头的物料出口挤出反应釜。

3　环硅氧烷反应釜的优点

本文设计的环硅氧烷反应釜，通过在筒体的内壁联接一定数量的带夹层的环形加热槽，使反应物和产物在环形加热槽内形成薄膜，减少反应原料和产物在环形加热槽内停留时间短，使得在生产过程中由于温度操作不慎，而容易造成触胶产生高压，甚至自燃的危险。并可根据实际应用中反应釜的大小增减环形加热槽和搅拌刮板的数量。

本文设计的环硅氧烷反应釜，具有以下优点：

（1）反应物和产物在环形加热槽内形成薄膜，传热系数高；

（2）反应原料和产物在环形加热槽内停留时间短，不宜结焦，有利于提高产品质量和收率；

（3）反应产物通过搅拌轴下端的螺纹及时移出反应釜，不会发生局部过热现象。

4　结束语

本文设计的环硅氧烷反应釜，通过在反应釜中设计环形加热槽，并将物料管着反应釜的中心成一定的角度分布，和在环形加热槽的中心环孔上安装搅拌轴，使得反应物和产物在环形加热槽内形成薄膜，从而实现了能快速将反应后氯化氢气体移出，保持物料内部温度的稳定。本文设计的环硅氧烷反应釜改变了传统设计方法，避免了反应物局部温度过高而产生的反应釜触胶危险，也有利于提高产品质量和收率。

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，江苏淮安人，学士，助理工程师，研究方向：化工装备设计与制造。