CN107871438A - 聚苯乙烯树脂生产线实训装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚苯乙烯树脂生产线实训装置，包括反应系统、酸洗过滤系统和干燥系统；反应系统包括苯乙烯储罐、配料罐、聚合反应釜、戊烷滴加罐和软化水储罐；酸洗过滤系统包括离心机和酸洗水罐；干燥系统包括气流干燥塔、旋涡气泵和旋振筛，所述气流干燥塔包括螺旋加料器、加热器、旋风分离器和袋式除尘器。该聚苯乙烯树脂生产线实训装置具有设计科学、学习效率高、学习效果好、安全性强的优点。

Description

聚苯乙烯树脂生产线实训装置

技术领域

本发明涉及一种实训装置，具体的说，涉及了一种聚苯乙烯树脂生产线实训装置。

背景技术

精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一，是新材料的重要组成部分。精细化工产品种类多、附加值高、用途广、产业关联度大，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。大力发展精细化工已经成为世界各国调整化学工业结构、提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点。其中，聚苯乙烯树脂具有优良的保温隔热性和缓冲抗震性，是一种重要的精细化工原料，广泛应用于包装材料、建筑、音像制品、光盘磁盘盒、灯具、装饰、高频电绝缘零件等领域。

因此，聚苯乙烯树脂的生产是一门重要的课程，具有十分重要的现实意义，但现有技术中并没有专门的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，初学者无法对聚苯乙烯树脂的生产过程进行实践学习，影响了初学者学习质量。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、学习效率高、学习效果好、安全性强的聚苯乙烯树脂生产线实训装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种聚苯乙烯树脂生产线实训装置，包括反应系统、酸洗过滤系统和干燥系统；所述反应系统包括苯乙烯储罐、配料罐、聚合反应釜、戊烷滴加罐和软化水储罐，所述聚合反应釜上开设有苯乙烯入口、软化水入口、戊烷入口和反应液出料口，所述苯乙烯储罐出料口通过进料泵连通所述配料罐的进料口，所述配料罐的出料口连通所述苯乙烯入口，所述软化水储罐的出水口通过软化水泵连通所述软化水入口，所述戊烷滴加罐的出料口连通所述戊烷入口；所述酸洗过滤系统包括离心机和酸洗水罐，所述反应液出料口连通所述离心机进料口，所述离心机上设置有滤液排水管和滤饼出口，所述软化水泵的出水口连通所述酸洗水罐的入水口，所述酸洗水罐上开设有滤饼入口，所述酸洗水罐的出料口连通所述离心机的进料口；所述干燥系统包括气流干燥塔、旋涡气泵和旋振筛，所述气流干燥塔包括螺旋加料器、加热器、旋风分离器和袋式除尘器，所述袋式除尘器的出风口连通所述旋涡气泵，所述旋振筛设置在所述旋风分离器的放料口正下方；上述各连接线路上均设置有阀门。

基于上述，所述旋风分离器的放料口处设置有闭风器。

基于上述，所述酸洗过滤系统还包括空压机，所述空压机的抽气口连通在所述反应液出料口与所述离心机进料口之间的管道上。

基于上述，所述酸洗过滤系统还包括滤液储罐，所述滤液排水管上设置有排水支管，所述滤液排水管通过所述排水支管连通所述滤液储罐上的进水口，所述滤液储罐上的出水口通过滤液泵连通所述酸洗水罐的入水口。

基于上述，所述滤液储罐上部通过真空缓冲罐连通有水环真空泵。

基于上述，它还包括上层安装架和下层安装架，所述苯乙烯储罐、所述滤液储罐、所述离心机、所述软化水罐、所述真空缓冲罐、所述水环真空泵、所述旋振筛、所述空压机、所述进料泵、所述滤液泵和所述软化水泵均安装在所述下层安装架上，所述聚合反应釜、所述配料罐、所述酸洗水罐、所述戊烷滴加罐、所述气流干燥塔均安装在所述上层安装架上。

基于上述，所述聚合反应釜包括加热单元，所述加热单元包括独立工作的导热油夹套和空气电加热管。

基于上述，所述聚合反应釜内设置有降温盘管，所述降温盘管外接有冷却水源。

基于上述，所述酸洗水罐内设置有搅拌桨，所述搅拌桨外接有驱动电机。

基于上述，它还包括控制柜，所述控制柜控制各动力设备启闭和转速调节。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明通过所述反应系统、所述酸洗过滤系统、所述干燥系统的设置，组成了一个完整的聚苯乙烯树脂生产实训系统，初学者能学习到多个生产设备的操作方法和注意事项，提高了学习效率；进一步地，通过所述闭风器的设置，避免粉末堵塞所述旋风分离器的放料口；进一步地，所述空压机的设置，能够及时疏通所述反应液出料口与所述离心机进料口之间的管道；进一步地，所述滤液储罐的设置，实现了对滤液的回收再利用；进一步地，所述水环真空泵和所述真空缓冲罐的设置，提高了滤液排出所述离心机的效率；进一步地，所述上层安装架和所述下层安装架的设置，提高了设备布局的合理性，方便学生的操作；进一步地，所述降温盘管的设置，能够给反应液及时降温，防止危险发生；进一步地，所述搅拌桨的设置，提高了酸洗的效率；进一步地，所述控制柜的设置，实现了对各个动力设备的集中控制，方便了初学者的操作；其具有设计科学、学习效率高、学习效果好、安全性强的优点。

附图说明

图1是本发明中聚苯乙烯树脂生产线实训装置的结构示意图。

图中：1. 苯乙烯储罐；2. 配料罐；3. 聚合反应釜；4. 离心机；5. 酸洗水罐；6.滤液储罐；7. 气流干燥塔；8. 戊烷滴加罐；9. 旋振筛；10. 软化水储罐；11. 真空缓冲罐；12. 水环真空泵；13. 空压机；14.进料泵；15.滤液泵；16.软化水泵；17.降温盘管；71. 旋风分离器；72. 袋式除尘器；73.旋涡气泵；74.闭风器。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种聚苯乙烯树脂生产线实训装置，包括反应系统、酸洗过滤系统和干燥系统；所述反应系统用于进行苯乙烯聚合反应，所述酸洗过滤系统用于对反应生成的聚苯乙烯树脂粗品进行纯化处理，所述干燥系统将纯化后的产品干燥，得到聚苯乙烯树脂成品。

所述反应系统包括苯乙烯储罐1、配料罐2、聚合反应釜3、戊烷滴加罐8和软化水储罐10，聚合反应釜3上开设有苯乙烯入口、软化水入口、戊烷入口和反应液出料口，苯乙烯储罐1出料口通过进料泵14连通配料罐2的进料口，配料罐2的出料口连通所述苯乙烯入口，软化水储罐10的出水口通过软化水泵16连通所述软化水入口，戊烷滴加罐8的出料口连通所述戊烷入口；苯乙烯储罐1用于储存苯乙烯原料待用，软化水储罐10用于储存软化水待用，配料罐2用于配制苯乙烯和引发剂混合液待用，戊烷滴加罐8用于向聚合反应釜3内滴加戊烷，聚合反应釜3用于进行聚合反应。

所述酸洗过滤系统包括离心机4和酸洗水罐5，所述反应液出料口连通离心机4进料口，以便反应液能直接流入离心机4进行第一次过滤，离心机4上设置有滤液排水管和滤饼出口；软化水泵16的出水口连通酸洗水罐5的入水口，用于向酸洗水罐5提供水源，酸洗水罐5上开设有滤饼入口，用于倒入第一次过滤的滤饼，酸洗水罐5的出料口连通离心机4的进料口，以便对酸洗过后的粗品进行第二次过滤。

所述干燥系统包括气流干燥塔7、旋涡气泵73和旋振筛9，气流干燥塔7可以采用市场上常见的气流干燥塔，包括螺旋加料器、加热器、旋风分离器71和袋式除尘器72，袋式除尘器72的出风口连通所述旋涡气泵，旋振筛9设置在旋风分离器71的放料口正下方；气流干燥塔7用于干燥经过第二次过滤的产品，其中所述螺旋加料器用于进料，所述加热器用于加热气流，以便风干聚苯乙烯树脂粗品，旋风分离器71用于沉降干燥后的聚苯乙烯树脂并下放到旋振筛9上，经过旋风分离器71沉降后的气流经过袋式除尘器72的净化后，通过旋涡气泵73排到空气中，所述旋涡气泵抽气使气流干燥塔7内产生气流，旋振筛9用于对干燥后的产品按照粒径大小分类收集；上述各连接线路上均设置有阀门，以便根据需要选择开启的阀门。

具体使用时，实验步骤如下：

第一步，启动进料泵13，向配料罐2中打入20L苯乙烯，关闭进料泵13，启动配料罐2的搅拌器，加入引发剂（BPO）360g搅拌溶解，观察配料罐温度，搅拌溶解后待用；

第二步，启动软化水泵16，向聚合釜内打入40L软化水，启动搅拌，加入1800g磷酸钙，600g聚乙烯醇，升温至60-70℃之间，溶解完毕，待泡沫消失后，配料罐2中的待用溶液打入聚合反应釜3中，逐步升温，保持聚合反应温度在75-90℃之间，反应5-6h后，悬浮聚合反应结束；

第三步，通过戊烷滴加罐8向聚合反应釜3内加入1.2L左右戊烷开始进行浸渍珠粒，当温度升高到95℃，停止加热，让系统自动升温，控制温度在108-112℃之间浸渍反应2h左右，最高温度不超过115℃，而后再升温至115-120之间反应1h，自然降温，待聚合反应釜3内温度降至不超过45℃时开始出料；

第四步，将聚合反应釜3中的反应液放至离心机4开始过滤，过滤完毕后，再向离心机4内通入软化水浸泡5min后，再次启动离心机4，完成过滤和洗涤操作；

第五步，启动软化水泵16，向酸洗水罐5中打入软化水，并配制成1-2%的稀盐酸溶液，将过滤后的滤饼（聚苯乙烯树脂粗品）送入酸洗水罐5中，搅拌洗涤30min后，停止搅拌并放料至离心机4开始第二次离心过滤；

第六步，将完成第二次离心过滤的物料放入气流干燥塔7的物料入口，开启引风箱加热系统，设置加热温度90℃，启动旋涡气泵，物料在热气流的作用下被吹干，干燥后的产品从旋风分离器71的放料口进入旋振筛9进行粒径分级处理；完成聚苯乙烯树脂的生产。

为了防止物料在旋风分离器71的放料口堆积过多，出现架桥现象，旋风分离器71的放料口处设置有闭风器74；使用时，在干燥聚苯乙烯树脂之前先开启闭风器74，通过转子的转动，保证了聚苯乙烯树脂能够顺畅通过。

为了避免聚合反应釜3在放料过程中堵塞管道，所述酸洗过滤系统还包括空压机13，空压机13的抽气口连通在所述反应液出料口与离心机4进料口之间的管道上；当该段管道发生堵塞时，开启空压机13，在负压的作用下，实现管道的疏通。

为了实现酸化水的回收利用，所述酸洗过滤系统还包括滤液储罐6，所述滤液排水管上设置有排水支管，所述滤液排水管通过所述排水支管连通滤液储罐6上的进水口，滤液储罐6上的出水口通过滤液泵15连通酸洗水罐5的入水口；使用时，经过第二次过滤的酸化水滤液先储存在滤液储罐6中，通过滤液泵15将酸化水滤液重新注入酸洗水罐5中，实现酸化水的二次利用。

为了加快对酸化水滤液的过滤速度，滤液储罐6上部通过真空缓冲罐11连通有水环真空泵12；使用时，启动水环真空泵12，使滤液储罐6内形成负压，在压力差的作用下，酸化水滤液快速进入滤液储罐6中，真空缓冲罐11能够避免出现倒吸时，水环真空泵12内的水直接进入滤液储罐6，形成污染。

为了使各个设备布局更为合理，方便操作，它还包括上层安装架和下层安装架，苯乙烯储罐1、滤液储罐6、离心机4、软化水罐10、真空缓冲罐11、水环真空泵12、旋振筛9、空压机13、进料泵14、滤液泵15和软化水泵16均安装在所述下层安装架上，聚合反应釜3、配料罐2、酸洗水罐5、戊烷滴加罐8、气流干燥塔7均安装在所述上层安装架上；布局时，装置整体采用一字形布局设计，管线布置横平竖直，尽量避免重叠交错，整个流程一目了然，便于操作、维修。

为了使学员能掌握多种加热方式的操作步骤，聚合反应釜3包括加热单元，所述加热单元包括独立工作的导热油夹套和空气电加热管；使用时，学员可以同时学习所述导热油夹套和所述空气电加热管的使用方法，增加了学习的多样性。

为了加快反应液的降温速度，提高生产效率，聚合反应釜3内设置有降温盘管，所述降温盘管外接有冷却水源；在反应液温度过高或者反应结束后，打开冷却水系统，所述降温盘管对反应液实现快速降温，不仅提高了实验效率，而且能快速排除过热因素，提高安全性。

为了实现酸洗过程的机械化，酸洗水罐5内设置有搅拌桨，所述搅拌桨外接有驱动电机；使用时，启动所述驱动电机，所述驱动电机驱动搅拌桨搅拌，从而实现了对聚苯乙烯树脂滤饼的机械化洗涤，提高了洗涤效率。

为了更方便地控制各个动力设备的运行，它还包括控制柜，所述控制柜控制各动力设备启闭和转速调节；使用时，工作人员通过在所述控制柜的操作，可以实现整个动力设备的集中化控制，大大提高了工作效率，这种远程控制方式可采用远程控制领域常用的技术，在此不再赘述。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：包括反应系统、酸洗过滤系统和干燥系统；所述反应系统包括苯乙烯储罐、配料罐、聚合反应釜、戊烷滴加罐和软化水储罐，所述聚合反应釜上开设有苯乙烯入口、软化水入口、戊烷入口和反应液出料口，所述苯乙烯储罐出料口通过进料泵连通所述配料罐的进料口，所述配料罐的出料口连通所述苯乙烯入口，所述软化水储罐的出水口通过软化水泵连通所述软化水入口，所述戊烷滴加罐的出料口连通所述戊烷入口；所述酸洗过滤系统包括离心机和酸洗水罐，所述反应液出料口连通所述离心机进料口，所述离心机上设置有滤液排水管和滤饼出口，所述软化水泵的出水口连通所述酸洗水罐的入水口，所述酸洗水罐上开设有滤饼入口，所述酸洗水罐的出料口连通所述离心机的进料口；所述干燥系统包括气流干燥塔、旋涡气泵和旋振筛，所述气流干燥塔包括螺旋加料器、加热器、旋风分离器和袋式除尘器，所述袋式除尘器的出风口连通所述旋涡气泵，所述旋振筛设置在所述旋风分离器的放料口正下方；上述各连接线路上均设置有阀门。

2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：所述旋风分离器的放料口处设置有闭风器。

3.根据权利要求2所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：所述酸洗过滤系统还包括空压机，所述空压机的抽气口连通在所述反应液出料口与所述离心机进料口之间的管道上。

4.根据权利要求3所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：所述酸洗过滤系统还包括滤液储罐，所述滤液排水管上设置有排水支管，所述滤液排水管通过所述排水支管连通所述滤液储罐上的进水口，所述滤液储罐上的出水口通过滤液泵连通所述酸洗水罐的入水口。

5.根据权利要求4所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：所述滤液储罐上部通过真空缓冲罐连通有水环真空泵。

6.根据权利要求5所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：它还包括上层安装架和下层安装架，所述苯乙烯储罐、所述滤液储罐、所述离心机、所述软化水罐、所述真空缓冲罐、所述水环真空泵、所述旋振筛、所述空压机、所述进料泵、所述滤液泵和所述软化水泵均安装在所述下层安装架上，所述聚合反应釜、所述配料罐、所述酸洗水罐、所述戊烷滴加罐、所述气流干燥塔均安装在所述上层安装架上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：所述聚合反应釜包括加热单元，所述加热单元包括独立工作的导热油夹套和空气电加热管。

8.根据权利要求7所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：所述聚合反应釜内设置有降温盘管，所述降温盘管外接有冷却水源。

9.根据权利要求8所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：所述酸洗水罐内设置有搅拌桨，所述搅拌桨外接有驱动电机。

10.根据权利要求9所述的聚苯乙烯树脂生产线实训装置，其特征在于：它还包括控制柜，所述控制柜控制各动力设备启闭和转速调节。