聚合物溶液汽提凝聚分离装置及其分离方法制造方法及图纸

一种聚合物溶液的汽提凝聚分离装置及其分离方法。本发明专利技术的装置将传统的双釜凝聚改为由隔板分为Ａ和Ｂ两区的卧式凝聚器，它主要包括两个偏心搅拌器、三流体喷嘴、文丘里混合器、提浓器等。聚合物溶液的质量浓度为５～８０％，凝聚器Ａ区的温度为７０～１００℃、表压力为０．０１～０．０５ＭＰａ，Ｂ区温度为９０～１１０℃、表压力为０．０１～０．０５ＭＰａ。进入凝聚器的热水体积流量与聚合物溶液体积流量之比为２～１５。它能有效节省设备投资，大大降低能耗，简化操作和控制，取得优良的凝聚分离效果。特别适合于合成橡胶、树脂和塑料的聚合物溶液的分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚合物生产
，更明确地说涉及合成橡胶、合成树脂和塑料等聚合物溶液的汽提凝聚分离装置及其分离方法的改进。
技术介绍
溶液聚合法得到的聚合物溶液目前普遍采用在热水中汽提凝聚法将聚合物和溶剂分离。目前广泛采用多釜凝聚技术(两个或两个以上搅拌釜串联)，在凝聚效果和能耗上优于早期的单釜凝聚和塔式凝聚技术。其中，每个串联的凝聚釜都是立式搅拌釜，其高度H和直径D的比例H/D在3左右，这样就不得不采用多层搅拌器。在生产上，60～100立方米凝聚釜的搅拌电机功率为75kW，平均单位体积的能耗约为1kW/m3左右，是相当高的。此外，串联的凝聚釜之间必须采用大直径的管道通过釜与釜之间的液位差、压力差或大功率颗粒泵来输送热水和胶粒，这不仅使设备安装和操作控制复杂及能耗增加，而且容易出现因胶粒的堵塞而影响正常操作。有的生产流程为了增加胶粒在第2釜(和第3釜)的停留时间以增加凝聚效果，在两个凝聚釜之间的管道上增设特殊设计的提浓器，从胶粒水中分出一定量的热水。然而，此提浓器不仅结构复杂而且容易被胶粒堵塞影响正常操作。也有的生产流程为了进一步节省蒸汽，将第2凝聚釜的上升汽体(水蒸汽质量占80％左右)直接引入第1凝聚釜作为加热蒸汽的一部分而节能。这样就不得不将第2凝聚釜压力提高，以克服第1凝聚釜的液位产生的压力，这使两个釜之间的联结更加困难。因此，目前需要从节省设备投资和能耗及简化操作控制角度对现有的双釜或多釜凝聚技术加以改进。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服上述缺点和不足，提供一种聚合物和溶剂的汽提凝聚分离装置及其分离方法。它能有效节省设备投资、大大降低能耗节约能源，简化操作和控制工艺，取得优良的凝聚分离效果。为了达到上述目的，本专利技术将传统的两个或多个串联的立式搅拌凝聚釜改为单个的卧式搅拌凝聚釜，中间用隔板分成两个凝聚区(釜)，在达到双釜或多釜凝聚效果的同时进一步节省设备投资和能耗及简化操作控制。本专利技术包括带有进口和聚合物颗粒水出口且左右分为A区和B区的卧式凝聚器、分别安装在A区和B区的搅拌器、安装在卧式凝聚器进口的三流体喷嘴、连接在三流体喷嘴上的聚合物溶液管线、连接在卧式凝聚器B区上面的B区上升汽体管线、与B区上升汽体管线和B区加热蒸汽管线连接的文丘里混合器、连接在卧式凝聚器B区底部的B区加热蒸汽管线、连接在卧式凝聚器A区上面的A区上升汽体管线、连接在A区上升汽体管线上的冷凝器、承接在聚合物颗粒水出口下面的分离筛、连接在分离筛下面的热水罐、安装在卧式凝聚器A区下面的提浓器、与提浓器连接的提浓水管线、连接在提浓水管线上的热水泵、分别连接在热水泵和聚合物溶液管线以及卧式凝聚器A区之间的循环热水管线和热水管线。热水管线、循环热水管线和提浓水管线上分别安装着热水流量计、循环热水流量计和提浓水流量计，热水罐和提浓水管线之间以管线连接。文丘里混合器还以管线与三流体喷嘴的蒸汽夹套连接。卧式凝聚器的A区和B区中分别安装着一个搅拌器，中间固定着隔板，隔板的下部有开孔，隔板的侧面安装着闸板，闸板上联结一个在器壁有填料密封的螺杆使闸板可上下移动，根据生产能力的大小来调节开孔的大小。两个搅拌器均靠近隔板安装。两个搅拌器均为轴流型。加热蒸汽流经文丘里混合器时产生一定的负压，将凝聚器B区的上升蒸汽吸入并混合后通过三流体喷嘴的夹套喷入凝聚器A区作为汽提凝聚的加热蒸汽。这样，可用高温的B区的上升蒸汽来加热A区，并防止由此造成B区的压力升高，从而节省能量。三流体喷嘴由静态混合器和蒸汽夹套组成，聚合物溶液和循环热水在静态混合器中混合，被夹套中来自文丘里混合器的水蒸汽预热，然后三者一起喷入凝聚器的A区。聚合物溶液预热不仅有利于降低流体粘度促进混合，而且在喷嘴的出口处产生剪切力进一步产生切割和分散作用，增进凝聚效果。静态混合器具有5～20个混合单元。传统的搅拌凝聚釜多数都采用单一流体(聚合物溶液)喷嘴，需要依靠较强的机械搅拌产生的剪切力切割和分散聚合物溶液，因此对机械搅拌要求很高，以致搅拌转速和功率都很高。本专利技术采用了以静态混合器为核心的三流体喷嘴，本身无需借助机械搅拌就能对聚合物溶液进行有效的切割和分散，加之将立式搅拌釜改为卧式，液位高度与釜径之比由3左右减少至1以下，只需单层搅拌器在较低的转速和功率下维持聚合物颗粒正常悬浮和流动即可。因此，本专利技术的搅拌功率消耗仅为传统立式搅拌凝聚釜的1/3左右。本专利技术采用的搅拌器为轴流型如开启式折叶涡轮搅拌器、桨型推进式搅拌器等。搅拌器转速为30～100r/min，是偏心安装的，由于它的非对称性，无需挡板就能获得良好的搅拌效果。提浓器是由直径较大的圆筒状金属丝网和支撑它的金属笼组成的金属丝网笼，金属丝网的网孔小于4×4mm。金属丝网笼的下部装有防止胶粒堵塞的反吹蒸汽或氮气嘴，反吹可为定时或不定时，也可为脉冲式。提浓器可将聚合物颗粒过滤掉，使A区的热水通过金属丝网进入热水管线再进入热水泵，使进入B区的热水量减少，这样也就增加了聚合物颗粒在较高温的B区的停留时间，以致进一步提高凝聚效果。本专利技术还提供一种聚合物和溶剂的汽提凝聚分离方法质量浓度为5～80％的聚合物溶液通过管线在三流体喷嘴入口处与来自热水泵的热水在喷嘴的静态混合器混合后喷入凝聚器A区，进入卧式凝聚器的热水体积流量与聚合物溶液体积流量之比控制为2～15。加热蒸汽流经文丘里混合器产生一定的负压，将凝聚器B区的上升蒸汽吸入并混合后通过三流体喷嘴的夹套喷入凝聚器A区作为汽提凝聚的加热蒸汽，同时在喷嘴夹套将聚合物溶液预热。控制卧式凝聚器A区的温度为70～100℃、表压力为0.01～0.05MPa，控制B区温度为90～110℃、表压力为0.01～0.05MPa。B区温度是通过B区加热蒸汽控制的。在温度相对较低的A区，被汽提分离的溶剂与相应的水蒸汽由汽相管线进冷凝器冷凝分层回收。在A区凝聚成的聚合物颗粒随同热水通过中间隔板的下部开孔进入温度相对高的B区进一步凝聚后与热水一起从出口进入分离筛被分出。此时聚合物颗粒中的溶剂质量含量小于1％(干基)。为了进一步提高凝聚效果，可将A区的部分热水通过提浓器直接进入热水泵，使进入B区的热水量减少，这样也就增加了聚合物颗粒在较高温的B区的停留时间，以致提高了凝聚效果。此部分热水可由流量计控制流量，从热水泵出来的热水根据需要一部分进入喷嘴，另一部分流量计控制直接进入凝聚器A区。本专利技术的理论依据如下根据凝聚过程的机理，在凝聚过程的第1个阶段即等速凝聚阶段又称汽化凝聚阶段，聚合物溶液(聚合物的质量浓度10～20％)中大约95％以上的溶剂在较低温度的A区借助较少量的水蒸汽(汽相中溶剂与水的质量比例小于0.5)被汽提蒸出，此阶段是由传热速度所控制。含有少量溶剂(质量浓度10～40％)的聚合物颗粒进入较高温度的B区进行凝聚过程的第2阶段，即减速凝聚阶段也就是扩散凝聚阶段，在此阶段，聚合物颗粒内部的溶剂需要依靠分子扩散传递到颗粒表面再被汽提蒸出，凝聚速度是由扩散速度控制的。因此，B区需要较高的温度促进凝聚过程的第2阶段即减速凝聚阶段也就是扩散凝聚阶段的进行。本专利技术的凝聚器就是根据凝聚过程的机理设计的。根据液体搅拌理论(J.Y.欧舒，流体混合技术，化学工业出版社，217，1991)，对于相同体积的液体，当液体高度与直径的比例由2减小到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物溶液的汽提凝聚分离装置，其特征在于包括带有进口和聚合物颗粒水出口且左右分为Ａ区和Ｂ区的卧式凝聚器、分别安装在Ａ区和Ｂ区的搅拌器、安装在卧式凝聚器进口的三流体喷嘴、连接在三流体喷嘴上的聚合物溶液管线、连接在卧式凝聚器Ｂ区上面的Ｂ区上升汽体管线、与上升汽体管线和另外的加热蒸汽管线连接的文丘里混合器、连接在卧式凝聚器Ｂ区底部的Ｂ区加热蒸汽管线、连接在卧式凝聚器Ａ区上面的Ａ区上升汽体管线、连接在Ａ区上升汽体管线上的冷凝器、承接在聚合物颗粒水出口下面的分离筛、连接在分离筛下面的热水罐、安装在卧式凝聚器Ａ区下面的提浓器、与提浓器连接的提浓水管线、连接在提浓水管线上的热水泵、分别连接在热水泵和聚合物溶液管线以及卧式凝聚器Ａ区之间的循环热水管线和热水管线，热水管线、循环热水管线和提浓水管线上分别安装着热水流量计、循环热水流量计和提浓水流量计，热水罐和提浓水管线之间以管线连接，文丘里混合器还以管线与三流体喷嘴的夹套连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：虞旻，韩方煜，
申请(专利权)人：青岛伊科思新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]