CN105597348A - 一种高效多功能聚合物乳液干燥设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效多功能聚合物乳液干燥设备，包括压力喷雾干燥系统、脉冲气流冷却系统和控制系统，所述压力喷雾干燥系统包括干燥塔体、压力喷雾装置、进塔热空气制取装置、粉体助剂喷雾添加装置、尾气降温装置、快速风冷降温装置和灭火喷淋装置；所述脉冲气流冷却系统包括脉冲气流冷却装置和物料收集输送与尾气处置装置。本发明解决了喷雾干燥塔存在聚合物助剂粘壁结料、聚合物粉末温度高粘结堵塞布袋除尘器、干燥后的聚合物温度高容易结块、干燥塔内温度超温时降温处置缓慢、无超温或者火灾风险预防处置能力等诸多问题，使产能高、安全性能好、能耗低、停产误工时间短。

Description

一种高效多功能聚合物乳液干燥设备

技术领域

本发明属于干燥设备技术领域，特别涉及一种高效多功能聚合物乳液干燥设备。

背景技术

ACR、AIM、MBS等聚丙烯酸酯类功能性聚合物材料的生产采用水相乳液聚合工艺，制得的聚合物乳液经过干燥处理后才能制得粉体功能聚合物助剂产品。目前，聚合物乳液的干燥生产主要采用压力喷雾干燥塔喷雾干燥，现用的压力喷雾干燥塔存在聚合物助剂粘壁结料、聚合物粉末温度高粘结堵塞布袋除尘器、干燥后的聚合物温度高容易结块、干燥塔内温度超温时降温处置缓慢、无超温或者火灾风险预防处置能力等诸多缺陷，导致其运行风险大、适应性较差、产能较低、能耗高、停产误工时间长。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种高效多功能聚合物乳液干燥设备。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：包括压力喷雾干燥系统、脉冲气流冷却系统和控制系统，所述压力喷雾干燥系统包括干燥塔体、压力喷雾装置、进塔热空气制取装置、粉体助剂喷雾添加装置、尾气降温装置、快速风冷降温装置和灭火喷淋装置；所述脉冲气流冷却系统包括脉冲气流冷却装置和物料收集输送与尾气处置装置。

优选地，所述控制系统为DCS或PLC集散控制系统。

优选地，所述干燥塔体与喷雾装置、进塔热空气制取装置连接，干燥塔体所述包括由上及下依次排列的布风室、喷雾室、第一干燥室、第二干燥室、沉降室和集料室，其中，所述喷雾室、第一干燥室、集料室和旋风分离器的内表面均涂有防粘涂层；所述喷雾装置包括高压隔膜乳液泵、雾化喷头和输送管道，所述乳液泵通过输送管道与所述雾化喷头连接，所述雾化喷头伸入所述喷雾室内；所述进塔热空气制取装置通过管道与所述布风室连接，所述进塔热空气制取装置包括第一空气过滤器、换热器和第一自控切断阀，在所述换热器和第一自控切断阀之间安装第六热电阻。

优选地，所述粉体助剂喷雾添加装置包括粉体计量泵、粉体高压风机和粉体喷头，所述高压粉体风机与粉体计量泵连接，所述粉体计量泵与输送管道一端连接，所述输送管道另一端与所述粉体喷头连接，所述粉体喷头通过输送管道伸入所述喷雾室内。

优选地，所述干燥塔体与所述进塔热空气制取装置之间安装快速风冷降温装置，所述快速风冷降温装置包括第二空气过滤器、第二自动切断阀和第五热敏电阻，所述第五热电阻安装在所述第二干燥室，所述风冷降温装置上的第二自动切断阀可以与第五热电阻测量温度进行连锁控制。

优选地，所述灭火喷淋装置由第三自动切断阀、第五热电阻、消防喷头与喷淋管道构成，所述喷淋管道上设有第三自动切断阀，所述喷淋管道一端设有消防喷头且伸入所述喷雾室内，所述第五热电阻安装在所述第二干燥室，所述灭火喷淋装置上的第三自动调切断阀可以与第五热电阻测量温度进行连锁控制。

优选地，所述脉冲气流冷却装置设置在所述集料室下端，包括空气冷却交换器、脉冲气流冷却管、第一旋风分离器、第一布袋除尘器、第一引风机和控制系统，所述空气冷却交换器与所述脉冲气流冷却管连接，所述脉冲气流冷却管与所述第一旋风分离器连接，所述第一旋风分离器通过管道与所述第一布袋除尘器连接，所述第一布袋除尘器与第一引风机连接，所述第一旋风分离器与所述第一布袋除尘器之间的管道上设有第一热电阻。

优选地，物料收集输送与尾气处置装置包括螺旋卸料机、第一螺旋送料机、第二螺旋送料机、第三螺旋送料机、旋振筛、第二旋风分离器、第二布袋除尘器和第二引风机，所述沉降室与所述第二旋风分离器连接，所述第二旋风分离器与所述第二布袋除尘器连接，所述集料室安装第二热电阻，所述集料室下端连接螺旋卸料机，所述螺旋卸料机与第一螺旋送料机连接，所述螺旋送料机与所述冷却设备的空气冷却交换器连接，所述冷却设备的第一旋风分离器和第一布袋除尘器分别与第二螺旋送料机连接，所述第二螺旋送料机与旋振筛连接，所述旋振筛与第三螺旋送料机连接，所述第三螺旋送料机分别与所述第二旋风分离器和第二布袋除尘器连接，所述第二布袋除尘器与第二引风机连接。

优选地，所述尾气风冷降温装置安装在所述沉降室与所述第二旋风分离器之间，所述沉降室与所述尾气降温装置之间安装第三热电阻，所述第二旋风分离器与所述第二布袋除尘器之间的管道上设有第四热电阻，所述尾气降温装置上设有自动调节阀可以定量控制空气流量，可以实现与第四热电阻测量温度进行连锁控制。

本发明有益效果是：（1）压力喷雾干燥塔塔壁喷涂防粘材料，可以减轻聚合物助剂粘结塔壁问题，便于清理，停产误工时间缩短，消除粘壁料分解变色导致的产品黑黄点杂质问题；

（2）压力喷雾干燥塔具有塔内快速风冷快速降温功能，当塔内温度超过工艺规定值时，热风进风自动切断阀自动关闭，快速风冷降温装置冷风进风切断阀自动开启，塔内进入冷风快速降温，消除温度过高导致的产品变质或燃烧隐患；

（3）压力喷雾干燥塔具有应急消防灭火功能，当压力喷雾干燥塔因热风温度控制系统失控或者聚合物乳液喷雾控制系统失灵，喷雾干燥塔内温度超限或引发聚合物燃烧时，可以快速有效处置，消除火灾风险和隐患；

（4）压力喷雾干燥塔具有对干燥尾气降温功能，可以保持较高的进塔热空气温度，提高干燥塔生产效能和产品含水量达标的同时，避免尾气内残留聚合物粉末熔融粘结堵塞除尘布袋导致的布袋除尘器失效和报废问题；

（5）压力喷雾干燥塔具有粉体助剂添加功能，可以定量添加工艺性粉体助剂，缓解塔壁粘结问题；可以定量添加功能性改性粉体助剂，替代混料工序，缩短生产流程，提高生产效率、降低生产成本；

（6）脉冲气流冷却系统对喷雾干燥后产品进行降温冷却处理，可以提高喷雾塔进塔热空气温度，大幅度提高整套设备的干燥生产的产能，降低生产能耗，同时避免产品温度过高造成的结块问题。

附图说明

图1是本发明高效多功能聚合物乳液干燥设备的结构示意图；

图中：1沉降室，2集料室，3螺旋卸料机，4第一螺旋送料机，5空气冷却交换器，6脉冲气流冷却管，7第一旋风分离器，8第一布袋除尘器，9第一引风机,10第二螺旋送料机，11旋振筛，12第三螺旋送料机，13尾气降温装置，14第二旋风分离器，15第二布袋除尘器，16第二引风机,17防粘涂层，18快速风冷降温装置，19粉体助剂喷雾添加装置,20灭火喷淋装置，21第一空气过滤器,22换热器,23第一自控切断阀,24乳液泵，25雾化喷头，26粉体喷头，27消防喷头，T1第一热电阻，T2第二热电阻，T3第三热电阻，T4第四热电阻，T5第五热电阻，T6第六热电阻。

具体实施方法

结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种高效多功能聚合物乳液干燥设备，包括压力喷雾干燥系统、脉冲气流冷却系统和控制系统，所述压力喷雾干燥系统包括干燥塔体、喷雾装置、进塔热空气制取装置、物料收集输送与尾气处置装置、粉体助剂喷雾添加装置19、尾气风冷降温装置13、快速风冷降温装置18和灭火喷淋装置20；所述脉冲气流冷却系统包括脉冲气流冷却装置和物料收集输送与尾气处置装置。

所述干燥塔体与喷雾装置、进塔热空气制取装置连接，干燥塔体所述包括由上及下依次排列的布风室、喷雾室、第一干燥室、第二干燥室、沉降室1和集料室2，其中，所述喷雾室、第一干燥室、集料室2和旋风分离器的锥体部分内表面均涂有防粘涂层17，所述防粘涂层17为聚四氟乙烯涂层、聚全氟乙炳烯涂层或乙烯和四氟乙烯共聚物涂层，且涂层的厚度为0.03-0.06mm，可以减轻聚合物助剂粘结塔壁问题，便于清理，停产误工时间缩短，消除粘壁料分解变色导致的产品黑黄点杂质问题。

所述喷雾装置包括乳液泵24、雾化喷头25和输送管道，所述乳液泵24通过输送管道与所述雾化喷头25连接，所述雾化喷头25伸入所述喷雾室内；所述进塔热空气制取装置通过管道与所述布风室连接，所述进塔热空气制取装置包括第一空气过滤器21、换热器22和第一自控切断阀23，在所述换热器22和第一自控切断阀23之间安装第六热电阻T6。

在第二引风机16的作用下，空气经过第一过滤器过滤后，先后进入换热器22、压力喷雾干燥塔，经过换热器22热交换制得180-250℃的热空气，热空气经过喷雾干燥塔布风室后，均匀分布进入喷雾干燥塔干燥室。

功能性聚合物助剂水性乳液在高压泵的作用下，被输送至压力喷雾塔顶部喷雾室，经过雾化喷头25雾化后进入干燥室。

风速0.3-1.0米/秒的热空气和雾化的功能聚合物液滴在干燥室内进行激烈碰撞和热交换，雾化功能聚合物液滴中的水分挥发，制得含水量0.3-1.0%的干燥功能聚合物粉末，水蒸汽随温度55-75℃尾气经第二旋风分离器14和第二布袋除尘器15后被第二引风机16抽离排出。

干燥过程中，如果因压力喷雾干燥塔因热风温度控制系统失控或者聚合物乳液喷雾控制系统失灵，喷雾干燥塔内温度超限或引发聚合物燃烧时，灭火喷淋装置20自动开启，所述灭火喷淋装置20由第三自动切断阀、第五热电阻T5、消防喷头27与喷淋管道构成，所述喷淋管道上设有第三自动切断阀，所述喷淋管道一端设有消防喷头27且伸入所述喷雾室内，所述第五热电阻T5安装在所述第二干燥室，第三自动切断阀打开，向塔内喷淋消防水或水蒸汽降温和灭火，消除火灾风险和隐患。

所述粉体助剂喷雾添加装置19包括粉体计量泵、粉体高压风机和粉体喷头26，所述高压粉体风机与粉体计量泵连接，所述粉体计量泵与输送管道一端连接，所述输送管道另一端与所述粉体喷头26连接，所述粉体喷头26通过输送管道伸入所述喷雾室内。

聚合物乳液喷雾过程中，可以根据聚合物助剂的粘结性能确定是否需要添加工艺性防粘壁粉体助剂、工艺是否要求添加粉体改性助剂。通过粉体助剂喷雾添加装置19，可以在聚合物助剂乳液喷雾干燥过程中，通过变频调速电机控制的具有体积计量功能的粉体计量泵向喷雾塔内喷雾定量添加防粘壁的工艺性粉体助剂，防止或减轻聚合物材料粘结塔壁，消除和减少停产清理误工和粘壁废料产生；也可以在在聚合物助剂乳液喷雾干燥过程中，向喷雾塔内喷雾添加功能改性功能的功能性粉体助剂，添加的功能性粉体助剂在喷雾干燥过程中的风力作用下，与聚合物助剂材料充分碰撞混合均匀，不必再通过混料复配工序添加，从而缩短了生产工序，大幅度降低设备投资和生产成本。

所述脉冲气流冷却装置，包括空气冷却交换器5、脉冲气流冷却管6、第一旋风分离器7、第一布袋除尘器8、第一引风机9和控制系统，所述空气冷却交换器5与所述脉冲气流冷却管6连接，所述脉冲气流冷却管6与所述第一旋风分离器7连接，所述第一旋风分离器7通过管道与所述第一布袋除尘器8连接，所述第一布袋除尘器8与第一引风机9连接，所述第一旋风分离器7与所述第一布袋除尘器8之间的管道上设有第一热电阻T1。

所述物料收集输送与尾气处置装置包括螺旋卸料机3、第一螺旋送料机4、第二螺旋送料机10、第三螺旋送料机12、旋振筛11、第二旋风分离器14、第二布袋除尘器15和第二引风机16，所述沉降室1与所述第二旋风分离器14连接，所述第二旋风分离器14与所述第二布袋除尘器15连接，所述集料室2安装第二热电阻T2，所述集料室2下端连接螺旋卸料机3，所述螺旋卸料机3与第一螺旋送料机4连接，所述螺旋送料机与所述冷却设备的空气冷却交换器5连接，所述冷却设备的第一旋风分离器7和第一布袋除尘器8分别与第二螺旋送料机10连接，所述第二螺旋送料机10与旋振筛11连接，所述旋振筛11与第三螺旋送料机12连接，所述第三螺旋送料机12分别与所述第二旋风分离器14和第二布袋除尘器15连接，所述第二布袋除尘器15与第二引风机16连接。

优选地，所述尾气风冷降温装置13安装在所述沉降室1与所述第二旋风分离器14之间，所述沉降室1与所述尾气降温装置13之间安装第三热电阻T3，所述第二旋风分离器14与所述第二布袋除尘器15之间的管道上设有第四热电阻T4。

经压力喷雾塔喷雾干燥后的粉体功能聚合物助剂被收集到集料室2后，经螺旋卸料机3和第一螺旋送料机4输送至脉冲气流冷却装置；在第一引风机9的作用下，常温空气经过带过滤器的换热器22过滤制冷后（夏季可使用低温水制得冷空气）进入脉冲气流冷却装置；风速5-10米/秒的冷空气和粉体聚合物助剂在脉冲气流冷却管6内进行激烈碰撞和热交换，粉体聚合物助剂温度得以下降，95%以上的聚合物材料经第一旋风分离器7分离收集，尾气中不超过5%的功能聚合物粉末随尾气经过第一布袋除尘器8时被分离收集后，尾气被第一引风机9抽离排出；第一旋风分离器7和第一布袋除尘器8分离收集的功能聚合物粉末经过第二螺旋送料器输送至旋振筛11筛分去除结粗粒子制得功能聚合物产品。

第二热电阻T2检测集料室2内物料的温度，第一热电阻T1检测经脉冲气流冷却管6冷却降温后的物料和尾气温度。在第一引风机9的作用下，冷空气从空气冷却交换器5中进入脉冲气流冷却管6，物料经螺旋送料机输送并在空气流的作用下进入脉冲气流冷却管6，冷空气和物料在脉冲气流干燥管内激烈碰撞和热交换，对物料进行降温。第一热电阻T1检测管道内尾气的温度，并可以与第一引风机9连锁控制，通过引风机转速和风量的调节控制实现第一热电阻T1检测管道内尾气的温度符合工艺要求。

在脉冲气流冷却管对集料室2内物料进行降温处理的同时，压力喷雾干燥塔尾气经尾气风冷降温装置13进行降温处理。第三热电阻T3检测尾气的温度，尾气温度高于设定温度时，控制系统控制尾气风冷降温装置13启动，控制系统为集散控制DCS或PLC，打开自控调节阀，冷空气经第二空气过滤器进入，对尾气进行降温，第四热电阻T4检测尾气管道内温度，并与尾气风冷降温装置13自控调节阀连锁控制，DCS或PLC系统自动调整尾气降温装置13自控调节阀的开度控制降温空气的流量，直至尾气温度达到要求。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，包括压力喷雾干燥系统、脉冲气流冷却系统和控制系统，所述压力喷雾干燥系统包括干燥塔体、压力喷雾装置、进塔热空气制取装置、粉体助剂喷雾添加装置、尾气降温装置、快速风冷降温装置和灭火喷淋装置；所述脉冲气流冷却系统包括脉冲气流冷却装置和物料收集输送与尾气处置装置。

2.根据权利要求1所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，所述控制系统为DCS或PLC集散控制系统。

3.根据权利要求1所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，所述干燥塔体与喷雾装置、进塔热空气制取装置连接，干燥塔体所述包括由上及下依次排列的布风室、喷雾室、第一干燥室、第二干燥室、沉降室和集料室，其中，所述喷雾室、第一干燥室、集料室和旋风分离器的锥体部分内表面均涂有防粘涂层；所述喷雾装置包括高压隔膜乳液泵、雾化喷头和输送管道，所述乳液泵通过输送管道与所述雾化喷头连接，所述雾化喷头伸入所述喷雾室内；所述进塔热空气制取装置通过管道与所述布风室连接，所述进塔热空气制取装置包括第一空气过滤器、换热器和第一自控切断阀,在所述换热器和第一自控切断阀之间安装第六热电阻。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，所述粉体助剂喷雾添加装置包括粉体计量泵、粉体高压风机和粉体喷头，所述高压粉体风机与粉体计量泵连接，所述粉体计量泵与输送管道一端连接，所述输送管道另一端与所述粉体喷头连接，所述粉体喷头通过输送管道伸入所述喷雾室内。

5.根据权利要求3所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，所述干燥塔体与所述进塔热空气制取装置之间安装快速风冷降温装置，所述快速风冷降温装置包括第二空气过滤器、第二自动切断阀和第五热敏电阻，所述第五热电阻安装在所述第二干燥室，所述风冷降温装置上的第二自动切断阀可以与第五热电阻测量温度进行连锁控制。

6.根据权利要求3所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，所述灭火喷淋装置由第三自动切断阀、第五热电阻、消防喷头与喷淋管道构成，所述喷淋管道上设有第三自动切断阀，所述喷淋管道一端设有消防喷头且伸入所述喷雾室内，所述第五热电阻安装在所述第二干燥室，所述灭火喷淋装置上的第三自动调切断阀可以与第五热电阻测量温度进行连锁控制。

7.根据权利要求3所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，所述脉冲气流冷却装置设置在所述集料室下端，包括空气冷却交换器、脉冲气流冷却管、第一旋风分离器、第一布袋除尘器、第一引风机和控制系统，所述空气冷却交换器与所述脉冲气流冷却管连接，所述脉冲气流冷却管与所述第一旋风分离器连接，所述第一旋风分离器通过管道与所述第一布袋除尘器连接，所述第一布袋除尘器与第一引风机连接，所述第一旋风分离器与所述第一布袋除尘器之间的管道上设有第一热电阻。

8.根据权利要求3所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，物料收集输送与尾气处置装置包括螺旋卸料机、第一螺旋送料机、第二螺旋送料机、第三螺旋送料机、旋振筛、第二旋风分离器、第二布袋除尘器和第二引风机，所述沉降室与所述第二旋风分离器连接，所述第二旋风分离器与所述第二布袋除尘器连接，所述集料室安装第二热电阻，所述集料室下端连接螺旋卸料机，所述螺旋卸料机与第一螺旋送料机连接，所述螺旋送料机与所述冷却设备的空气冷却交换器连接，所述冷却设备的第一旋风分离器和第一布袋除尘器分别与第二螺旋送料机连接，所述第二螺旋送料机与旋振筛连接，所述旋振筛与第三螺旋送料机连接，所述第三螺旋送料机分别与所述第二旋风分离器和第二布袋除尘器连接，所述第二布袋除尘器与第二引风机连接。

9.根据权利要求8所述的高效多功能聚合物乳液干燥设备，其特征在于，所述尾气风冷降温装置安装在所述沉降室与所述第二旋风分离器之间，所述沉降室与所述尾气风冷降温装置之间安装第三热电阻，所述第二旋风分离器与所述第二布袋除尘器之间的管道上设有第四热电阻，所述尾气风冷降温装置上设有自动调节阀可以定量控制空气流量，可以实现与第四热电阻测量温度进行连锁控制。