CN107362660A - 生产丁苯胶乳的废气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产丁苯胶乳的废气处理系统，其包括脱气釜、向脱气釜输入高温蒸汽的蒸汽发生器、接收并冷却来自于脱气釜内的高温蒸汽与废气的冷却机构、收集来自于冷却机构冷却后得到的气液混合物的分离罐，分离罐的上部设有第一吸收管，第一吸收管上远离分离罐的一端连有第一喷淋吸收塔；第一喷淋吸收塔内设有位于底部的吸收废气的第一储液层和位于第一储液层上方的第一喷淋层，第一储液层内的吸收液通过第一泵泵送至第一喷淋层处；第一储液层内填充有吸收丁二烯的第一喷淋液，第一喷淋液包括第一引发剂、第一乳化剂和第一消泡剂，第一喷淋液为15~40℃，将丁二烯和苯乙烯分离并单独吸收。

Description

生产丁苯胶乳的废气处理系统
技术领域
本发明涉及生产丁苯胶乳领域，特别涉及生产丁苯胶乳的废气处理系统。
背景技术
丁苯胶乳是以丁二烯和苯乙烯经低温聚合而成的稳定乳液。根据苯乙烯含量、乳化剂和聚合温度等的不同，而有多种品种，其性能和用途也不同。由于反应的不完全，生产丁苯胶乳的过程中会产生一定的废气，研究发现这些废气主要为原料丁二烯和苯乙烯；这些废气对环境具有一定的危害，在将其排放至空气中前需要对其进行处理。
授权公告号为CN204034518U、授权公告日为2014年12月24日的中国专利公开了一种生产丁苯胶乳减水剂的废气处理装置，其废气处理过程为：废气进入净化设备内，多次用喷淋液喷淋处理，即，这种废气的处理方式主要基于喷淋液对废气的吸收。
采用现有技术的废气处理装置处理至少含有丁二烯和苯乙烯的废气时，废气均被吸收在同净化设备内，即丁二烯和苯乙烯无法单独吸收，使得丁二烯和苯乙烯无法重新分开整合利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产丁苯胶乳的废气处理系统，具有将丁二烯和苯乙烯分离并单独吸收的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种生产丁苯胶乳的废气处理系统，包括用于接收来自于丁苯胶乳生产装置内的物料的脱气釜、向脱气釜输入高温蒸汽的蒸汽发生器以及用于接收并冷却来自于脱气釜内的高温蒸汽与废气的冷却机构、用于收集来自于冷却机构冷却后得到的气液混合物的分离罐，所述分离罐的上部设有第一吸收管，所述第一吸收管上远离所述分离罐的一端连有第一喷淋吸收塔；所述第一喷淋吸收塔内设有位于底部的用于吸收废气的第一储液层和位于所述第一储液层上方的第一喷淋层，所述第一储液层内的吸收液通过一第一泵泵送至所述第一喷淋层处；所述第一储液层内填充有用于吸收丁二烯的第一喷淋液，所述第一喷淋液包括第一引发剂、第一乳化剂和第一消泡剂，所述第一喷淋液的温度为15～40℃。
采用上述技术方案，高温蒸汽加热脱气釜，脱气釜内残留的丁二烯、苯乙烯气化，这些气体在冷却机构内冷却，高温蒸汽和苯乙烯转换成液体，而丁二烯仍为气体，气液混合物进入分离罐内分离，液体为水和苯乙烯，气体为丁二烯，液体在分离罐内沉降，而丁二烯经第一吸收管进入第一喷淋吸收塔内；丁二烯和常温(在本申请中，常温指的是15～40℃)的第一喷淋液对流，在引发剂作用下丁二烯聚合且得到的产品进入第一储液层内，丁二烯被吸收；从而将丁二烯和苯乙烯分离并单独吸收。
当所述第一引发剂包括亚硫酸氢钠和双氧水且亚硫酸氢钠和双氧水的摩尔比为1:1.1～1.5，所述第一乳化剂选用吐温、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，所述第一消泡剂为甲氧基硅烷；所述第一引发剂、第一乳化剂和第一消泡剂在第一喷淋液中的浓度为1～5、2～10和0.5～0.8kg/m3，第一喷淋液吸收丁二烯的速度快且吸收率高。
进一步优选为：所述第一吸收管上对应所述第一喷淋吸收塔的一端位于第一储液层处。
采用上述技术方案，将废气通入第一储液层内，提高废气与吸收液的接触时间，提高吸收率。
进一步优选为：所述第一喷淋吸收塔的上部通过一管路连有紫外光固化机构，所述紫外光固化机构上远离所述第一喷淋吸收塔的一端连有第二喷淋吸收塔。
采用上述技术方案，紫外光(UV)固化是利用光引发剂(光敏剂)的感光性、在紫外线光照射下光引发形成激发生态分子，分解成自由基或是离子，使不饱和有机物进行聚合、接技、交联等化学反应达到固化的目的；紫外光固化机构的设置可以进一步除去废气中微量的非常规杂质等，进一步提高处理效果。
进一步优选为：所述第二喷淋吸收塔的上部设有用于与外环境连通的排气口；所述第二喷淋吸收塔内设有位于底部的用于吸收废气的第二储液层和位于所述第二储液层的第二喷淋层，所述第二储液层内的吸收液通过一第二泵泵送至所述第二喷淋层处；用于连接第一喷淋吸收塔和第二喷淋吸收塔的管路上对应所述第二喷淋吸收塔的一端位于第二喷淋层处；所述第二储液层内填充有用于吸收丁二烯的第二喷淋液。
采用上述技术方案，在紫外光(UV)固化后，再次将废气与喷淋液发生对流，进一步除去废气中残留的有毒有害物质。
当所述第二喷淋液的温度为15～40℃，所述第二喷淋液包括第二引发剂、第二乳化剂和第二消泡剂，所述第二引发剂包括亚硫酸氢钠和双氧水且亚硫酸氢钠和双氧水的摩尔比为1:1.1～1.5，，所述第二乳化剂选用吐温、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，所述第二消泡剂为甲氧基硅烷；所述第二引发剂、第二乳化剂和第二消泡剂在第二喷淋液中的浓度为1～5、2～10和0.5～0.8kg/m3，第二喷淋液吸收丁二烯的速度快且吸收率高。
进一步优选为：所述冷却机构为冷凝管，所述冷凝管外套设有用于换热的换热管；所述冷凝管的两端分别设置有用于接收来自于脱气釜内的高温蒸汽与废气的冷却入口、通过一管路与所述分离罐连通的冷却出口，所述冷却入口高于冷却出口设置。
采用上述技术方案，将冷凝入口设置成高于冷凝出口，使得高温蒸汽与废气在冷却机构内冷却处理后气液混合物在真空泵的推送作用以及其本身的重力作用下进入分离罐内，减少外力的推动。
进一步优选为：所述第一吸收管包括防反冲段、用于连接所述防反冲段和所述分离罐的第一连接段以及用于连接所述防反冲段和所述第一喷淋吸收塔的第二连接段，所述防反冲段高于所述第一喷淋吸收塔和所述第二连接段的连接处设置。
采用上述技术方案，防反冲段较高，可减少第一喷淋塔内的液体自第二连接段反冲至在先的设备中，安全生产。
综上所述，本发明具有以下有益效果：尾气中的丁二烯和苯乙烯分离、单独吸收并回收利用，除了环保，还提高能源利用率。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图中，1、脱气釜；12、蒸汽入口；13、主出料口；14、蒸汽发生器；15、真空泵；21、冷凝管；22、换热管；23、冷凝入口；24、冷凝出口；25、冷却液入口；26、冷却液出口；3、分离罐；31、气体出口；32、液体出口；4、第一喷淋吸收塔；41、第一喷淋入口；42、第一储液层；43、第一喷淋层；44、第一泵；45、第一喷淋出口；46、气体分布器；5、紫外光固化机构；6、第二喷淋吸收塔；61、第二喷淋入口；62、第二储液层；63、第二喷淋层；64、第二泵；65、第二喷淋出口；71、第一连接段；72、防反冲段；73、第二连接段。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
实施例1-3：生产丁苯胶乳的废气处理系统，如图1所示，包括通过泵送接收来自于丁苯胶乳生产装置内的物料的脱气釜1以及通过管路依次设置在脱气釜1之后的冷却机构、分离罐3、第一喷淋吸收塔4、紫外光固化机构5和第二喷淋吸收塔6。
脱气釜1的顶部设置有蒸汽入口12，脱气釜1的底部设置主出料口13。蒸汽发生器14产生的高温蒸汽通过设置在其与蒸汽入口12的管路进入脱气釜1内。
脱气釜1上还连有真空泵15，真空泵15为无油真空泵；与油泵相比，无油真空泵无需借助润滑油就能运转，所以可减少润滑油对废气处理的影响，减少二次污染的可能性。在脱气釜1内混合后的高温蒸汽与废气经真空泵15泵至脱气釜1和冷却机构之间的连通管路中，同时由于真空泵15的作用而推动废气处理系统中的气体向前运动，为气体的流动提供动力。
冷却机构为包括冷凝管21和套设在冷凝管21外的换热管22。冷凝管21的两端分别为靠近脱气釜1的冷凝入口23和靠近分离罐3的冷凝出口24，真空泵15泵送来自于脱气釜1内的高温蒸汽与废气混合物自冷凝入口23向冷凝出口24流动。将冷凝入口23设置成高于冷凝出口24，使得高温蒸汽与废气在冷却机构内冷却处理后气液混合物在真空泵15的推送作用以及其本身的重力作用下进入分离罐3内。另外，换热管22的底部设置冷却液入口25，而在换热管22的顶部设置冷却液出口26，冷却液自冷却液入口25进入换热管22内并逐渐充满换热管22内，当冷却液的液面高于冷却液出口26时冷却液排出，可以减少换热管22内冷却液局部分布不均的可能性，提高换热效率。来自于脱气釜1内的高温蒸汽与废气在冷凝管21冷却，苯乙烯和阻聚剂TBC转换成液体，而丁二烯仍为气体。
分离罐3的顶部设置有气体出口31和用于通过管路与冷凝管21连通的气液入口，分离罐3的底部设置有液体出口32。气液混合物在分离罐3内静置分离，由于在先压力的推动，气体经气体出口31进入后续处理。
分离罐3上的气体出口31和设置在第一喷淋吸收塔4底部的第一喷淋入口41通过第一吸收管连通。第一吸收管包括防反冲段72、用于连接防反冲段72和气体出口31的第一连接段71以及用于连接防反冲段72和第一喷淋入口41的第二连接段73。防反冲段72高于第一喷淋入口41设置。
第一喷淋吸收塔4内设有位于底部的用于吸收废气的第一储液层42和位于第一储液层42上方的第一喷淋层43，第一喷淋入口41对应设置在第一储液层42处。第一储液层42内的吸收液通过一第一泵44泵送至第一喷淋层43处。第一喷淋吸收塔4的顶部设置有第一喷淋出口45。第一喷淋层43使用的液体和第一储液层42的储液均为温度为常温(在本申请中，常温指的是15～40℃)的第一喷淋液，第一喷淋液的配方如表1所示。第一储液层42内还设有与第二连接段73连通的气体分布器46。
紫外光固化机构5的一端通过管路与第一喷淋出口45连接，其另一端通过管路与设置在第二喷淋吸收塔6下部的第二喷淋入口61连接。紫外光固化机构5来自于市售，紫外光固化机构5的吸收原理为：紫外光(UV)固化是利用光引发剂(光敏剂)的感光性、在紫外线光照射下光引发形成激发生态分子，分解成自由基或是离子，使不饱和有机物进行聚合、接技、交联等化学反应达到固化的目的。紫外光固化机构5为现有技术，在此不作赘述。
第二喷淋吸收塔6内设有位于底部的用于吸收废气的第二储液层62和位于第二储液层62上方的第二喷淋层63，第二喷淋入口61对应设置在第二喷淋层63处。第二储液层62内的吸收液通过一第二泵64泵送至第二喷淋层63处。第二喷淋吸收塔6的顶部设置有与外环境连通的第二喷淋出口65。第二喷淋层63使用的液体和第二储液层62的储液均为常温(在本申请中，常温指的是15～40℃)的第二喷淋液，第二喷淋液的配方如表1所示。
废气处理过程：待丁苯胶乳生产装置的反应停止后，将丁苯胶乳生产装置内的尾气泵送至脱气釜1内，蒸汽发生器14产生的高温蒸汽通过设置在其与蒸汽入口12的管路进入脱气釜1内，高温蒸汽加热脱气釜1，脱气釜1内残留的丁二烯、苯乙烯以及阻聚剂TBC气化；开启真空泵15，将脱气釜1内的高温蒸汽与废气被压送至冷凝管21内，换热冷却后，高温蒸汽、苯乙烯和阻聚剂TBC转换成液体，而丁二烯仍为气体，气液混合物在真空泵15的推送作用以及其本身的重力作用下进入分离罐3内；气液混合物在分离罐3内静置分离，由于在先压力的推动，废气(苯乙烯)经气体出口31进入第一喷淋吸收塔4的第一储液层42内，部分废气被第一储液层42内的吸收剂吸收并沉淀或溶解在第一喷淋液中，部分废气向上运动并与喷淋液对流而再次被处理，之后少量的废气经第一喷淋出口45进入紫外光固化机构5内；在紫外光固化机构5内，少量的废气被固化，进一步除废气；之后进入第二喷淋吸收塔6内，废气与喷淋液发生对流，之后流向外环境中的气体洁净，明显优于排放标准；另外，分离的丁二烯和苯乙烯可回收再利用，节能环保。
表1实施例1-3的第一喷淋液和第二喷淋液的配方
实施例4：生产丁苯胶乳的废气处理系统，与实施例1的区别在于，
第一喷淋液的配方为：摩尔比为1:1.2亚硫酸氢钠和双氧水(第一引发剂)0.2kg/m3，脂肪醇聚氧乙烯醚(第一乳化剂)1kg/m3，甲氧基硅烷(第一消泡剂)0.2kg/m3；
第二喷淋液的配方为：摩尔比为1:1.2亚硫酸氢钠和双氧水(第二引发剂)0.2kg/m3，脂肪醇聚氧乙烯醚(第二乳化剂)1kg/m3，甲氧基硅烷(第二消泡剂)1.2kg/m3。
实施例5：生产丁苯胶乳的废气处理系统，与实施例1的区别在于，
第一喷淋液的配方为：摩尔比为1:1.2亚硫酸氢钠和双氧水(第一引发剂)10kg/m3，脂肪醇聚氧乙烯醚(第一乳化剂)20kg/m3，甲氧基硅烷(第一消泡剂)0.2kg/m3；
第二喷淋液的配方为：摩尔比为1:1.2亚硫酸氢钠和双氧水(第二引发剂)10kg/m3，脂肪醇聚氧乙烯醚(第二乳化剂)20kg/m3，甲氧基硅烷(第二消泡剂)1.2kg/m3。
实施例6：生产丁苯胶乳的废气处理系统，与实施例1的区别在于，第一喷淋吸收塔4之后未设置紫外光固化机构5和第二喷淋吸收塔6。
实施例7：生产丁苯胶乳的废气处理系统，与实施例1的区别在于，
第一喷淋液的配方为：过硫酸铵(第一引发剂)2kg/m3，脂肪醇聚氧乙烯醚(第一乳化剂)6kg/m3，聚氧丙烯甘油醚(第一消泡剂)0.6mg/L；
第二喷淋液的配方为：过硫酸铵(第二引发剂)2kg/m3，脂肪醇聚氧乙烯醚(第二乳化剂)6kg/m3，聚氧丙烯甘油醚(第二消泡剂)0.6mg/L。
尾气中VOC测试
(1)测试对象：实施例1-7。
(2)测试内容：于测试对象的第二喷淋出口65处连上一吸收罐，吸收罐内填充有2/3的吸收溶剂，吸收溶剂为乙醇-乙腈-SDS-二甲亚砜(质量比为10:10:0.3:0.2)，待吸收完全后取吸收溶剂进行HPLC检测苯乙烯、丁二烯和总VOC在吸收溶液中的纯度(归一法)；然后反推吸收溶剂中的苯乙烯、丁二烯和总VOC的含量，含量＝纯度×吸收溶液质量；其中，每个测试对象前的丁苯胶乳生产装置均生产50kg的丁苯胶乳。
(3)测试结果：如表2所示。表2显示，实施例1-7中的总VOC、丁二烯和苯乙烯的含量均远小于丁苯胶乳生产装置中排放的尾气中的含量，具有较好的除去尾气中的VOC的作用；相比实施例6和7，实施例1-5的效果更佳。
表2尾气中VOC测试中各杂质含量

Claims (8)

1.一种生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，包括用于接收来自于丁苯胶乳生产装置内的物料的脱气釜(1)、向脱气釜(1)输入高温蒸汽的蒸汽发生器(14)、用于接收并冷却来自于脱气釜(1)内的高温蒸汽与废气的冷却机构、用于收集来自于冷却机构冷却后得到的气液混合物的分离罐(3)，所述分离罐(3)的上部设有第一吸收管，所述第一吸收管上远离所述分离罐(3)的一端连有第一喷淋吸收塔(4)；所述第一喷淋吸收塔(4)内设有位于底部的用于吸收废气的第一储液层(42)和位于所述第一储液层(42)上方的第一喷淋层(43)，所述第一储液层(42)内的吸收液通过一第一泵(44)泵送至所述第一喷淋层(43)处；所述第一储液层(42)内填充有用于吸收丁二烯的第一喷淋液，所述第一喷淋液包括第一引发剂、第一乳化剂和第一消泡剂，所述第一喷淋液的温度为15~40℃。
2.根据权利要求1所述的生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，所述第一引发剂包括亚硫酸氢钠和双氧水且亚硫酸氢钠和双氧水的摩尔比为1:1.1~1.5，所述第一乳化剂选用吐温、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，所述第一消泡剂为甲氧基硅烷；所述第一引发剂、第一乳化剂和第一消泡剂在第一喷淋液中的浓度为1~5、2~10和0.5~0.8kg/m3。
3.根据权利要求1所述的生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，所述第一吸收管上对应所述第一喷淋吸收塔(4)的一端位于第一储液层(42)处。
4.根据权利要求2所述的生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，所述第一喷淋吸收塔(4)的上部通过一管路连有紫外光固化机构(5)，所述紫外光固化机构(5)上远离所述第一喷淋吸收塔(4)的一端连有第二喷淋吸收塔(6)。
5.根据权利要求4所述的生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，所述第二喷淋吸收塔(6)的上部设有用于与外环境连通的排气口；所述第二喷淋吸收塔(6)内设有位于底部的用于吸收废气的第二储液层(62)和位于所述第二储液层(62)的第二喷淋层(63)，所述第二储液层(62)内的吸收液通过一第二泵(64)泵送至所述第二喷淋层(63)处；用于连接第一喷淋吸收塔(4)和第二喷淋吸收塔(6)的管路上对应所述第二喷淋吸收塔(6)的一端位于第二喷淋层(63)处；所述第二储液层(62)内填充有用于吸收丁二烯的第二喷淋液。
6.根据权利要求5所述的生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，所述第二喷淋液的温度为15~40℃，所述第二喷淋液包括第二引发剂、第二乳化剂和第二消泡剂，所述第二引发剂包括亚硫酸氢钠和双氧水且亚硫酸氢钠和双氧水的摩尔比为1:1.1~1.5，，所述第二乳化剂选用吐温、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，所述第二消泡剂为甲氧基硅烷；所述第二引发剂、第二乳化剂和第二消泡剂在第二喷淋液中的浓度为1~5、2~10和0.5~0.8kg/m3。
7.根据权利要求1所述的生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，所述冷却机构为冷凝管(21)，所述冷凝管(21)外套设有用于换热的换热管(22)；所述冷凝管(21)的两端分别设置有用于接收来自于脱气釜(1)内的高温蒸汽与废气的冷却入口、通过一管路与所述分离罐(3)连通的冷却出口，所述冷却入口高于冷却出口设置。
8.根据权利要求1所述的生产丁苯胶乳的废气处理系统，其特征在于，所述第一吸收管包括防反冲段(72)、用于连接所述防反冲段(72)和所述分离罐(3)的第一连接段(71)以及用于连接所述防反冲段(72)和所述第一喷淋吸收塔(4)的第二连接段(73)，所述防反冲段(72)高于所述第一喷淋吸收塔(4)和所述第二连接段(73)的连接处设置。
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