CN105622791A

CN105622791A - 一种聚合物多级并流脱挥塔及脱挥工艺

Info

Publication number: CN105622791A
Application number: CN201610052681.5A
Authority: CN
Inventors: 费昱恺; 张志烨
Original assignee: Tianjin You Hua Science And Technology Ltd
Current assignee: Tianjin You Hua Science And Technology Ltd
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-06-01

Abstract

一种聚合物多级并流脱挥塔，其特征在于：包括塔体、若干填料段、液相进口、液相出口、气相进口、气相出口、消沫器、若干液体分配器，填料段包括若干层塔盘、隔板和溢流堰，塔盘与隔板形成溢流通道，相邻层塔盘的溢流通道交替分布，塔盘两端设有溢流板，溢流板的高度小于相邻塔盘之间的间隔距离，消沫器位于塔体内顶部。本发明设计聚合物多级并流脱挥塔，每个填料段上的塔盘均设有溢流通道，且设有溢流板，当液相物料流量较小时，物料在塔盘的堆积不超过溢流板，保证物料与蒸汽并流通过填料段，完成脱挥，当液相物料流量较大或粘度较高时，物料在塔盘的堆积超过溢流板，物料沿溢流通道进入下一塔盘或者下一填料段，保证不会形成返液。

Description

一种聚合物多级并流脱挥塔及脱挥工艺

技术领域

本发明涉及脱挥塔及脱挥工艺，具体涉及一种聚合物多级并流脱挥塔及脱挥工艺。

背景技术

脱挥过程是聚合物生产中的重要环节，主要作用是把低分子量的挥发组分从液相中分离出来，以得到合格的液相产品。一般强化脱挥过程的措施主要有1、强化操作条件，如提高脱挥体系温度等；2、加入低沸点脱挥助剂以减小气相中挥发组分的分压；3、多级脱挥；4、增大气液两相相界面，加强表面更新。目前工业中已经存在很多种形式的脱挥设备，中国专利CN86107755中提出了一种脱除熔融甲醛聚合物中挥发组分的方法，该方法采用了三段式的圆盘式脱挥器从熔融的甲醛聚合物中除去甲醛和其它挥发性物质(如三乙胺和水)，但其设备结构过于复杂，制造和运行成本较高。中国专利CN1541742A中提出了一种栅缝降膜脱挥塔，该塔依靠重力和气液相表面更新来进行脱挥，但其因缺少汽提阶段，脱挥效率较低，且内部构造复杂，制造成本较高。美国专利US4294625中所提出的使用一个以上的滴落式脱挥器串联操作。这种方法可以调节各个脱挥器的操作温度，从而改善脱挥效果。但是，这种方法装置投资及操作费用较大。中国专利CN1665846A中提出的聚合物溶液的脱溶剂方法，是使聚合物溶液与蒸汽接触，通过蒸汽提馏将溶剂除去。但是，由于气液两相流动呈逆流，导致气液通量小，压降大等限制。除此以外，现有技术中的脱挥塔还有返液、起泡、气相出口溢流、日处理量小等问题，在此基础上，本发明设计了一款处理量大、不返液的多级并流脱挥塔。

发明内容

本发明的目的提供一种日处理量大、不易返液的聚合物多级并流脱挥塔。

本发明的技术方案为一种聚合物多级并流脱挥塔，其特征在于：包括塔体、若干填料段、液相进口、液相出口、气相进口、气相出口、消沫器、若干液体分配器，所述填料段均匀分布于塔体内部，填料段包括若干层塔盘、隔板和溢流堰，所述隔板位于塔盘的四周，与塔体固定连接，塔盘与隔板固定连接，所述隔板将塔体内分割为气相通路和液相通路，所述溢流堰位于填料段的末端，所述液体分配器的数量与填料段的数量一致，分布位于每个填料段的上方，所述塔盘上设有若干小孔，小孔的直径为0.1～1mm，每层塔盘之间的间隔距离为100～300mm，所述塔盘与隔板形成溢流通道，所述相邻层塔盘的溢流通道交替分布，所述塔盘两端设有溢流板，所述溢流板的高度小于相邻塔盘之间的间隔距离，所述消沫器位于塔体内顶部，位置高于液相进口，所述气相进口位于塔体的下部侧面，气相出口位于塔体的顶端，所述液相出口位于塔体的底端。

进一步，所述溢流通道位于塔盘的一侧，液相超过溢流板后通过溢流通道沿塔盘呈“S”形流动。

进一步，所述溢流通道位于塔盘中间，塔盘被溢流通道分隔成若干塔盘片，并且相邻两层塔盘上的溢流通道相互错位交替分布，所述塔盘片边缘设有溢流板，并且溢流通道的宽度小于塔盘片的宽度，保证从溢流通道流出的液相完全进入下层的塔盘片上。

进一步，所述溢流通道的宽度为100～300mm。

本发明设计的脱挥塔，可以根据不同的物料脱挥所需，在塔体内设置不同数量的填料段，至少设置两组填料段或者更多，并且还可根据物料的浓度、粘度等参数，选择不同数量的塔盘数量的填料段；同时塔盘边缘设有溢流板，塔盘侧面设有溢流通道，当液相物料流速较大，粘度较高时，，液相在塔盘上的累积的高度大于溢流板时，液相从溢流板溢流，流向下一层塔盘，假如没有设置溢流通道，当液相物料流速较大，粘度较高时，液体不能从塔盘上的小孔及时流下，容易导致返液，时间长还会导致堵塞或爆炸危险。

一种采用如权利要求1所述的聚合物多级并流脱挥塔的脱挥工艺：其特征在于：

(1)脱挥采用的汽提蒸汽从气相进口进入，液相物料有塔顶的液相进口进入，通过液体分布器进入填料段，上升蒸汽进入a填料段，蒸汽从a填料段的A和B区域到达a填料段的顶部，由于上端填料段的中央设置有溢流堰，上升蒸汽不能通过，并与从b填料段的溢流堰溢流下行的液体物料混合，气液两相呈并流的形式进入a填料段，通过填料段中的塔盘上的小孔，在a填料段中进行传质，当液相物料的流量较大时，液相物料到达填料段的塔盘时，累积高度超出溢流板，进入溢流通道进入下一层塔盘；

(2)气液两相到达a填料段底部后，由于底部的溢流堰，在a填料段底部气液两相发生分离，液相从溢流堰溢流通过进入下一填料段，气相则通过a填料段的C和D区域，经过a填料段和b填料段后，到达b填料段的顶部，并与通过c填料段的溢流堰溢流下行的液体物料混合，气液两相以并流形式下行进入b填料段，在b填料段中进行传质，当液相物料的流量较大时，液相物料到达填料段的塔盘时，累积高度超出溢流板，进入溢流通道进入下一层塔盘。

上行气体最终从塔顶排出塔外，下行液体物料最终到达脱挥塔底部，从而得到合格的产品。所述填料段可根据具体脱挥过程需要，设置多级填料段。

本发明的有益效果在于：本发明设计聚合物多级并流脱挥塔，结构简单，操作方便，每个填料段上的塔盘均设有溢流通道，且设有溢流板，当液相物料流量较小时，物料在塔盘的堆积不超过溢流板，保证物料与蒸汽并流通过填料段，完成脱挥，当液相物料流量较大或粘度较高时，物料在塔盘的堆积超过溢流板，物料沿溢流通道进入下一塔盘或者下一填料段，保证不会形成返液，保证了整个脱挥的安全性能，并且提高了脱挥的效率；同时设置的溢流通道宽度小于下面塔盘片的宽度，使得从上层溢流下来的液相物料完全落入塔盘片上。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图

图2为本发明实施例1的横剖面图

图3为本发明实施例1中填料层的结构示意图

图4为本发明实施例2的结构示意图

图5为本发明实施例2的横剖面图

图6为本发明实施例2中填料层的结构示意图

其中：

1、塔体2、填料段3、液相进口4、液相出口

5、气相进口6、气相出口7、消沫器8、液体分配器

9、塔盘10、隔板11、溢流堰12、溢流通道

13、溢流板14、塔盘片

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

一种聚合物多级并流脱挥塔，其特征在于：包括塔体1、若干填料段2、液相进口3、液相出口4、气相进口5、气相出口6、消沫器7、若干液体分配器8，所述填料段2均匀分布于塔体1内部，填料段2包括若干层塔盘9、隔板10和溢流堰11，所述隔板10位于塔盘9的四周，与塔体1固定连接，塔盘9与隔板10固定连接，所述隔板10将塔体1内分割为气相通路和液相通路，所述溢流堰11位于填料段2的末端，所述液体分配器8的数量与填料段2的数量一致，分布位于每个填料段2的上方，所述塔盘9上设有若干小孔，小孔的直径为0.1～1mm，每层塔盘9之间的间隔距离为100～300mm，所述塔盘9与隔板10形成溢流通道12，所述相邻层塔盘9的溢流通道12交替分布，所述塔盘9两端设有溢流板13，所述溢流板13的高度小于相邻塔盘9之间的间隔距离，所述消沫器7位于塔体1内顶部，位置高于液相进口3，所述气相进口5位于塔体1的下部侧面，气相出口6位于塔体1的顶端，所述液相出口4位于塔体1的底端。

进一步，所述溢流通道12位于塔盘9的一侧，液相超过溢流板13后通过溢流通道12沿塔盘9呈“S”形流动。

进一步，所述溢流通道12的宽度为100～300mm。

实施例二

进一步，所述溢流通道12位于塔盘9中间，塔盘9被溢流通道12分隔成若干塔盘片14，并且相邻两层塔盘9上的溢流通道12相互错位交替分布，所述塔盘片14边缘设有溢流板13，并且溢流通道12的宽度小于塔盘片14的宽度，保证从溢流通道12流出的液相完全进入下层的塔盘片14上。

进一步，所述溢流通道12的宽度为50～100mm。

实施例三

对含苯乙烯的聚苯乙烯溶液进行脱挥处理，分别使用实施例一的脱挥塔、实施例二中的脱挥塔，以及未设置溢流通道和溢流板的普通脱挥塔，分别标号为1#、2#、3#。

进入塔中的聚苯乙烯溶液含苯乙烯25％，温度200℃，粘度流量35000～52000kg/h，通入的蒸汽气量(水蒸气)1500～2400kg/h，塔内压力为0.15MPa(绝压)。

所采用的脱挥塔直径1500mm，高10000mm，填料段塔盘800mm×700mm，设置3段填料段，每段35块塔盘，相邻塔盘间距100mm，1#脱挥塔中的溢流通道的宽度为100mm，2#脱挥塔的溢流通道为100mm，塔盘片的宽度为120mm。

试验数据如下：

由以上试验数据可以看出，本发明设计的脱挥塔对聚合物处理效率高，当粘度流量在35000～45000kg/h和45000～52000kg/h时，出塔聚苯乙烯单体苯乙烯的含量小于200ppm和300ppm，普通的脱挥塔不能到达这么小的含量，当进入塔内的聚合物粘度继续提高时，当粘度流量达到52000～65000kg/h时，本发明的脱挥塔仍能保证出塔的聚苯乙烯单体苯乙烯的含量小于500ppm，普通脱挥塔未设置溢流通道和溢流板，对于大流量的物料，出现返液显现，不能完成脱挥，说明本发明的设计的脱挥塔对聚合物高粘度大流量的处理能力强，处理量大。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种聚合物多级并流脱挥塔，其特征在于：包括塔体、若干填料段、液相进口、液相出口、气相进口、气相出口、消沫器、若干液体分配器，所述填料段均匀分布于塔体内部，填料段包括若干层塔盘、隔板和溢流堰，所述隔板位于塔盘的四周，与塔体固定连接，塔盘与隔板固定连接，所述隔板将塔体内分割为气相通路和液相通路，所述溢流堰位于填料段的末端，所述液体分配器的数量与填料段的数量一致，分布位于每个填料段的上方，所述塔盘上设有若干小孔，小孔的直径为0.1～1mm，每层塔盘之间的间隔距离为100～300mm，所述塔盘与隔板形成溢流通道，所述相邻层塔盘的溢流通道交替分布，所述塔盘两端设有溢流板，所述溢流板的高度小于相邻塔盘之间的间隔距离，所述消沫器位于塔体内顶部，位置高于液相进口，所述气相进口位于塔体的下部侧面，气相出口位于塔体的顶端，所述液相出口位于塔体的底端。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物多级并流脱挥塔，其特征在于：所述溢流通道位于塔盘的一侧，液相超过溢流板后通过溢流通道沿塔盘呈“S”形流动。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物多级并流脱挥塔，其特征在于：所述溢流通道位于塔盘中间，塔盘被溢流通道分隔成若干塔盘片，并且相邻两层塔盘上的溢流通道相互错位交替分布，所述塔盘片边缘设有溢流板，并且溢流通道的宽度小于塔盘片的宽度，保证从溢流通道流出的液相完全进入下层的塔盘片上。

4.根据权利要求2或3中的任意一项所述的一种聚合物多级并流脱挥塔，其特征在于：所述溢流通道的宽度为100～300mm。

5.一种采用如权利要求1所述的聚合物多级并流脱挥塔的脱挥工艺：其特征在于：

(1)脱挥采用的汽提蒸汽从气相进口进入，液相物料有塔顶的液相进口进入，通过液体分布器进入填料段，上升蒸汽进入a填料段，蒸汽从a填料段的A和B区域到达a填料段的顶部，由于上端填料段的中央设置有溢流堰，上升蒸汽不能通过，并与从b填料段的溢流堰溢流下行的液体物料混合，气液两相呈并流的形式进入a填料段，通过填料段中的塔盘上的小孔，在a填料段中进行传质，当液相物料的流量较大时，液相物料到达填料段的塔盘时，超出溢流板，进入溢流通道进入下一层塔盘；

(2)气液两相到达a填料段底部后，由于底部的溢流堰，在a填料段底部气液两相发生分离，液相从溢流堰溢流通过进入下一填料段，气相则通过a填料段的C和D区域，经过a填料段和b填料段后，到达b填料段的顶部，并与通过c填料段的溢流堰溢流下行的液体物料混合，气液两相以并流形式下行进入b填料段，在b填料段中进行传质，当液相物料的流量较大时，液相物料到达填料段的塔盘时，超出溢流板，进入溢流通道进入下一层塔盘。