CN101565471A - 一种合成橡胶工艺的节能方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成橡胶工艺的节能方法及其设备，通过在凝聚过程和橡胶后处理之间设置胶粒水提浓器，将凝聚过程流出的胶粒水经提浓后，一部分高温循环热水直接返回到凝聚首釜，另一部分高浓度的胶粒水进入后处理，进而实现节约能耗目地。本发明提供的节能方法和设备的优点在于充分利用胶粒和载体水之间的密度差，分离得到高浓度胶粒水和纯载体水，从而实现提浓目的，得到节约能耗的效果。

Description

一种合成橡胶工艺的节能方法及其设备
技术领域
本发明属于橡胶合成技术领域，具体涉及一种合成橡胶工艺的节能方法及其设备。
背景技术
目前，合成橡胶的生产工艺大致可分为单体精制和引发剂制备、聚合过程以及橡胶后处理三部分。合成橡胶的基本原料是单体，单体在引发剂作用下进行聚合反应生成聚合物。有时用一个聚合设备，有时多个串联使用。合成橡胶的聚合工艺主要应用乳液聚合法和溶液聚合法两种。后处理是使聚合反应后的物料(胶乳或胶液)，经脱除未反应单体、凝聚、脱水、干燥和包装等步骤，最后制得成品橡胶的过程。乳液聚合的凝聚工艺主要采用加电解质或高分子凝聚剂，破坏乳液使胶粒析出。溶液聚合的凝聚工艺采用水析法。析出的胶粒经过后处理过程加工成为成品。
所述的水析法合成橡胶工艺就是用热水作为载体，把聚合生产出来的含有溶剂的胶液、进行蒸馏和洗涤将溶剂脱除并回收的工艺过程。参看说明书附图1，目前的水析法合成橡胶凝聚过程，无论是两釜还是三釜工艺，其首釜的釜内温度为95℃左右，末釜的釜内水温为100℃左右，循环热水及胶粒共同进入到橡胶后处理工艺段，水温下降一般为10℃～15℃，也就是85℃～90℃左右，后处理过程分离出低温循环热水在凝聚过程中又升温到100℃，这部分低温循环热水升温造成的能耗损失很大。
发明内容
本发明针对现有水析法橡胶凝聚工艺的能耗损失大的缺点，提供一种合成橡胶工艺的节能方法及其设备，所述的设备称为胶粒水提浓器，通过在凝聚过程和橡胶后处理过程中间加装胶粒水提浓器，可以在合成橡胶工艺过程中有效回收一部分高温的循环热水，从而达到节能目地。该节能方法及其设备应用在水分析法合成橡胶凝聚工艺中，可以有效提高用水作为载体的各种橡胶[密度≤0.98×103(kg/m3)]生产中的胶粒水浓度，从而改变合成橡胶在凝聚设备中的停留时间，同时减少循环热水在后处理过程中的能量损失，达到节约能耗的目地。
本发明的工作原理：利用合成橡胶的颗粒与载体水之间存在密度差，在胶粒水提浓器中通过改变载体的流动状态，经过胶粒水提浓器里面的特殊结构，分离得到高浓度胶粒水和高温纯载体水，从而通过实现胶粒水提浓的方法，得到节约能耗的效果。
所述的胶粒水提浓器主要包括是上封头、下封头和筒形罐体，所述的罐体外部包覆隔热保温材料，在罐体的侧面设有进料管，进料管伸入罐体内部，并向上与罐体侧壁保持向上倾斜30～60度角。所述罐体顶部设置有出料口和出水口，其中出料口将胶粒水提浓器的高浓度胶粒水与橡胶后处理装置进料口连接，出水口将高温循环热水与凝聚首釜循环热水回水管线连接。在所述罐体的底部设置一个放净口，设备检修用。
附图说明
图1是现有的水析法橡胶合成工艺流程图；
图2是本发明提供的橡胶合成工艺流程图；
图3是本发明提供的胶粒水提浓器结构示意图；
图3a是水平隔板俯视图；
图3b是竖直隔板左视图；
图3c是T形隔板俯视图。
图中：
1 上封头 2 下封头 3 罐体
 4   进料管   5   出料口   6   出水口
 7   放净口   8   水平隔板   9   竖直隔板
 10   T形隔板   11   短竖直隔板
 801   通孔A   901   通孔B
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明提供一种合成橡胶工艺的节能方法，如图2所示，该方法通过在合成橡胶工艺的凝聚过程和橡胶后处理之间增加一步胶粒水提浓的步骤，有效回收一部分高温循环热水反馈给凝聚过程，节省了部分能源。橡胶凝聚过程一般分为双釜等压、双釜差压和三釜差压三种工艺类型；双釜等压是指首釜喷胶液，双釜通蒸汽，釜间有溢流管，自然溢流胶粒水；双釜差压是指首釜喷胶液，双釜通蒸汽，釜间用泵输送胶粒水；三釜差压是指首釜喷胶液，2#釜通蒸汽(1#、3#通少量蒸汽或者不通蒸汽)，2#、3#釜汽提液进1#釜，1#和2#、2#和3#釜间用泵输送胶粒水。
经凝聚过程输送的胶粒水进入胶粒水提浓器进行提浓处理，以双釜等压，110m3热循环水量，首釜95℃、2#釜100℃为例；经过提浓器后可以分离出100℃热水约30±5m3，若循环热水全经橡胶后处理工艺段后，水温将下降至85～90℃。
所述的胶粒水提浓器安装在凝聚过程工艺段与橡胶后处理工艺段之间，循环热水及胶粒混合液(也叫胶粒水)通过胶粒水提浓器，分离出占总循环水量25％～35％的高温循环热水，返回到凝聚首釜，余下的高浓度胶粒水继续进入橡胶后处理工艺段，产生的低温循环热水升温后返回给凝聚首釜。
如图3所示，所述的胶粒水提浓器主要包括是上封头1、下封头2和筒形罐体3，所述的罐体3外部包覆隔热保温材料，在罐体3的侧面设有进料管4，进料管4伸入罐体3内部，并与罐体3侧壁保持向上倾斜30～60度角。所述罐体3顶部设置有出料口5和出水口6，其中出料口5与橡胶后处理工艺段的进料口连接，用于将罐体3内的脱除载体水后的高浓度胶粒水进一步经过后处理工艺段进行脱水干燥等工艺过程；所述的出水口6将提纯的高温循环热水与凝聚反应首釜进料口连接，用于将高温循环热水回收到凝聚过程工艺段。在所述罐体3的底部设置一个放净口7，用于设备检修。
所述罐体3内有四块隔板，即水平隔板8、竖直隔板9、T形竖直隔板10和短竖直隔板11。水平隔板8和竖直隔板9两块隔板相互垂直设置，其中水平隔板8水平设置与罐体3内部靠近下封头2上方的位置，水平隔板8上均布若干通孔A801，如图3a。所述的竖直隔板9竖直设置与罐体3内部，竖直隔板9的顶部位于出料口5和出水口6之间，竖直隔板9上下两端固定连接在罐体3的上封头1和下封头2的内壁上，所述的竖直隔板9上位于水平隔板8下方的部分均布有通孔B901，如图3b，通孔B901直径2～15毫米，通孔B901总数的面积和等于罐体3的上封头1或者下封头2的截面积。T形竖直隔板10是一个倒置的T形隔板，T形竖直隔板10上无孔，竖直端固定连接在罐体3的上封头1的内壁上，固定于靠近出料口5和进料管4之间的位置，该T形竖直隔板10的下端水平，是一个水平的圆形隔板，如图3c，圆形隔板面积相当于水平隔板8开孔面积之和的0.6～0.8倍。短竖直隔板11固定连接在罐体3的下封头2的内壁上，固定位置与出料口5垂直对应，长度不超过水平隔板8距离下封头2的高度。
所述水平隔板8、竖直隔板9、T形竖直隔板10和短竖直隔板11的厚度1～50毫米。
所述的进料管4的直径为100～500毫米，进料管4伸入罐体3内部并与罐体3侧壁成30～60度的角度；所述罐体3的高度是300～5000毫米。
具体的工艺过程为：当从凝聚工艺段出来的胶粒水通过进料管4进入到罐体3内，胶粒水冲击到上封头1和T形竖直隔板10后折返并旋转式高流速下，旋转过程中由于胶粒密度小于0.98，水的密度是1，胶粒与水存在密度差，胶粒水旋转后分离成上下两层，使得胶粒上浮在表面，水下沉在底部，由于罐体3结构造成高流量的胶粒水在罐体3内遇狭小的第一空间10，压力增大，温度上升，近似于一个绝热过程，水下沉通过水平隔板8上的通孔A801分离成第一空间12内的高浓度胶粒水和第二空间13内的一部分高温循环水，高温循环水通过竖直隔板9下方的通孔B901进入第三空间14，最后高温循环水经过出水口6返回到凝聚过程工艺段的首釜进料口，高浓度胶粒水从出料口5出来进入后续橡胶后处理工艺段。返回到凝聚过程工艺段的部分高温循环水的回流达到了节约能耗的目的。
实施例
胶粒水提浓器的罐体3尺寸：直径为200到5000毫米，高度为300到5000毫米，以下以罐体3直径800毫米，高度为2000毫米为例。罐体3外部包覆隔热保温材料。
以双釜等压，110m3热循环水量，首釜95℃、2#釜100℃为例；经过提浓器后可以分离出100℃热水约30±5m3，若热循环全经后处理后水温将下降至85～90℃；
按90℃计算，两股水回1#釜可以使回水温度提升2～3℃，110m3循环热水提高3℃的温升，消耗低压饱和蒸汽(0.8mPa)，约0.5T/h，一年以8000小时计算，即可以节约蒸汽4000吨/年。

Claims (6)

1.一种合成橡胶工艺的节能方法，其特征在于：在水析法橡胶合成工艺中，凝聚过程输送出的胶粒水经胶粒水提浓器提浓后，分离出一部分与胶粒水等温的高温循环热水直接返回到凝聚首釜，形成的高浓度胶粒水进入橡胶后处理，从而提高循环热水的温度，达到节能目地。
2、一种合成橡胶工艺的节能设备，其特征在于：该节能设备为胶粒水提浓器，主要包括是上封头、下封头和筒形罐体，所述的罐体外部包覆隔热保温材料，在罐体的侧面设有进料管，进料管伸入罐体内部，并与罐体侧壁保持向上倾斜30～60度角；所述罐体顶部设置有出料口和出水口，其中出料口与合成橡胶后处理工艺段的进料口连接，出水口与合成橡胶凝聚过程循环热水回水管线口连接；在所述罐体的底部设置一个放净口；所述罐体内有四块隔板，即水平隔板、竖直隔板、T形竖直隔板和短竖直隔板，水平隔板、竖直隔板两块隔板相互垂直设置，其中水平隔板水平设置于罐体内部靠近下封头上方的位置，水平隔板上均布若干通孔A，所述的竖直隔板竖直设置于罐体内部，竖直隔板的顶部位于出料口和出水口之间，竖直隔板上下两端固定连接在罐体的上封头和下封头的内壁上；T形竖直隔板的竖直端固定连接在罐体的上封头的内壁上；短竖直隔板固定连接在罐体的下封头的内壁上。
3、根据权利要求2所述的合成橡胶工艺的节能设备，其特征在于：所述的竖直隔板上位于水平隔板下方的部分均布有通孔B。
4、根据权利要求3所述的合成橡胶工艺的节能设备，其特征在于：通孔B直径2～15毫米，通孔B总数的面积和等于罐体的上封头或者下封头的截面积。
5、根据权利要求2所述的合成橡胶工艺的节能设备，其特征在于：短竖直隔板固定位置与出料口垂直对应，长度不超过水平隔板距离下封头的高度。
6、根据权利要求2所述的合成橡胶工艺的节能设备，其特征在于：T形竖直隔板固定于靠近出料口和进料管之间的位置的上封头上。
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