CN109589903A - 一种适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应-脱单釜及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应‑脱单釜及其使用方法，反应‑脱单釜包括壳体，所述壳体开设有内腔，该内腔中设置有隔离层，该隔离层将内腔分隔成容置腔和循环热水通道，所述壳体上开设有进料口、出料口、循环热水入口和循环热水出口，所述进料口和出料口均与容置腔相贯通，所述循环热水入口和循环热水出口均与循环热水通道相贯通，所述壳体的顶部和底部分别设置有搅拌装置和导气装置。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的反应‑脱单釜不需要独立设置反应和脱单装置，克服了常规汽提法进气不均匀，与产物接触不充分的的问题，同时氧化性气体(如臭氧等)在完成脱单反应后被还原为氧气，无污染和冷凝问题。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，具体指一种适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应-脱单釜及其使用方法。
背景技术
在涂料和胶粘剂领域，聚合物乳液/溶液是常见的产品形式。聚合物乳液/溶液一般是将不饱和单体经乳液聚合或溶液聚合而制得的，但是，不饱和单体在聚合过程中很难完全转化，因此产物多半残留有一定数量的游离单体。这些未反应组分的存在给产物带来了刺激性气味、异常颜色等问题，同时在机械性能及耐化性能方面显著变差，还会不同程度地损害生产者及使用者的健康。因此，减少聚合物乳液/溶液中的游离单体(脱单)有着积极的实用意义。
其中，胶黏剂领域常见的高粘度聚合物乳液/溶液(室温25℃时粘度大于3000mPa·s)产物更有其特定的脱单难点。例如常用的“汽提法”，即将水蒸汽或含有其它惰性气体的蒸汽通入聚合物乳液，利用这些气体与液相接触所产生的界面，从聚合物乳液中带走残留的单体(参见：盛鑫鑫，谢德龙，张心亚.聚合物乳液中残留单体脱除方法的研究进展[J].高分子材料科学与工程，2013(06):160-164.)。这一方法难以适用于高粘度聚合物乳液/溶液。一方面是由于胶黏剂所使用的单体疏水性大，不容易被气泡带走；另一方面是由于液体粘度高，气泡不易扩散，反而容易冷凝，降低了乳液/溶液浓度。
另外，也有通过特定脱单装置进行脱单的设计，如专利申请号为CN201520759849.7(公告号为CN205015185U)的实用新型专利《聚合釜采样装置》采用独立于聚合反应釜的脱单塔进行脱单。但是高粘度产物如需转移到特定脱单装置中脱单，不但耗时，而且会造成产物损失和后续清洗等问题，
因此有必要针对高粘度聚合物乳液/溶液设计专门的反应-脱单釜。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种不需要独立设置反应和脱单装置、脱单充分的适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应-脱单釜。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种不需要独立设置反应和脱单装置、脱单充分的适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应-脱单釜的使用方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应-脱单釜，其特征在于：包括壳体，所述壳体开设有内腔，该内腔中设置有隔离层，该隔离层将内腔分隔成容置腔和循环热水通道，所述壳体上开设有进料口、出料口、循环热水入口和循环热水出口，所述进料口和出料口均与容置腔相贯通，所述循环热水入口和循环热水出口均与循环热水通道相贯通，所述壳体的顶部和底部分别设置有搅拌装置和导气装置，所述导气装置包括通气导管和喷嘴，所述通气导管贯穿于壳体上并延伸至容置腔中，所述喷嘴与通气导管的出气口相连通，所述通气导管上设置有用于控制导气装置中气体通断的阀门。
优选地，所述通气导管的数量至少为两个，所述导气装置还包括有连接管，该连接管与各所述通气导管的进气口相连通，从而使气体与高粘度聚合物乳液/溶液充分接触。
进一步，所述通气导管的材质为陶瓷，从而保证通气均匀性。
优选地，所述喷嘴为喷雾喷嘴，从而保证气体喷射均匀性。
优选地，所述阀门为针型阀，从而保证气体顺利通过，控制通气导管的气流大小，不通气体时关闭阀门可防止液体回流。
优选地，所述搅拌装置包括电机、搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴贯穿于壳体1顶部并延伸至容置腔中，所述电机和搅拌桨分别设置在搅拌轴的上端和下端。
优选地，所述循环热水通道设置在容置腔的外围，从而方便调节容置腔的温度。
优选地，所述进料口和出料口分别设置在壳体的顶部和底部，从而方便进料和出料。
优选地，所述循环热水入口和循环热水出口分别设置在壳体侧壁的下部和上部，从而能够更充分地利用循环热水的热量。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述反应-脱单釜的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)反应阶段：将高粘度聚合物乳液/溶液的原料通过进料口放入容置腔，从循环热水入口通入循环热水，打开搅拌装置进行反应，得到高粘度聚合物乳液/溶液；
(2)脱单阶段：通过阀门调节通气量，将氧化性气体依次通过通气导管、阀门、喷嘴，在高粘度聚合物乳液/溶液底部射入，打开搅拌装置，使氧化性气体与高粘度聚合物乳液/溶液充分接触发生脱单反应，最后通过出料口出料，得到脱单后的高粘度聚合物乳液/溶液。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的反应-脱单釜不需要独立设置反应和脱单装置，克服了常规汽提法进气不均匀，与产物接触不充分的的问题，同时氧化性气体(如臭氧等)在完成脱单反应后被还原为氧气，无污染和冷凝问题。
附图说明
图1为本发明实施例中反应-脱单釜的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应-脱单釜，包括壳体1、隔离层2、搅拌装置3和导气装置4。壳体1开设有内腔11，隔离层2设置在内腔11中，隔离层2将内腔11分隔成容置腔111和循环热水通道112，循环热水通道112设置在容置腔111的外围，从而方便调节容置腔112的温度。搅拌装置3和导气装置4分别设置在壳体1的顶部和底部。
壳体1上开设有进料口12、出料口13、循环热水入口14和循环热水出口15，进料口12和出料口13均与容置腔111相贯通，分别设置在壳体1的顶部和底部，从而方便进料和出料。循环热水入口14和循环热水出口15均与循环热水通道112相贯通，分别设置在壳体1侧壁的下部和上部，从而能够更充分地利用循环热水的热量。
搅拌装置3包括电机31、搅拌轴32和搅拌桨33，搅拌轴32贯穿于壳体1顶部并延伸至容置腔111中，电机31和搅拌桨33分别设置在搅拌轴32的上端和下端。搅拌轴42沿壳体1的中轴线方向设置。
导气装置4包括通气导管41和喷嘴42，通气导管41贯穿于壳体1上并延伸至容置腔111中，喷嘴42与通气导管41的出气口412相连通，通气导管41上设置有用于控制导气装置4中气体通断的阀门413。通气导管41的数量可根据需求设置，为了使气体与高粘度聚合物乳液/溶液充分接触，通气导管41的数量至少为两个，导气装置4还包括有连接管43，该连接管43与各通气导管41的进气口411相连通，本实施例中，通气导管41的数量为8个。通气导管41的材质可根据需求设置，可以设计为塑料、金属、陶瓷、纤维、玻璃、橡胶等材质，本实施例中，通气导管41的材质为陶瓷，从而保证通气均匀性。喷嘴42的类型可根据需求设置，可以为空心锥喷嘴，实心锥喷嘴，扇形喷嘴，二流体喷嘴，多流体喷嘴，催化裂化喷嘴，德士古喷嘴，造粒喷头，喷砂嘴，喷雾喷嘴，喷油烧嘴，喷砂嘴，特殊喷嘴，金属喷嘴，塑料喷嘴，陶瓷喷嘴，合金喷嘴，喷雾喷嘴，喷油烧嘴，喷砂嘴，及特殊喷嘴等各种喷嘴，本实施例中，喷嘴42为喷雾喷嘴，从而保证气体喷射均匀性。阀门413的类型可根据需求设置，可以为闸阀，截止阀，旋塞阀，球阀，蝶阀，针型阀，隔膜阀，止回阀，防爆阀，事故阀，真空球阀、真空挡板阀、真空充气阀、气动真空阀，超低温阀，常温阀，中温阀，高温阀，螺纹连接阀，法兰连接阀门，焊接连接阀门，卡箍连接阀门，卡套连接阀门，对夹连接阀门，塑料阀，单向阀，搪瓷阀，陶瓷阀，玻璃钢阀，减压阀安全阀，疏水阀，底阀等各种阀门，本实施例中，阀门413为针型阀，从而保证气体顺利通过，控制通气导管41的气流大小，不通气体时关闭阀门413可防止液体回流。
上述反应-脱单釜的使用方法包括以下步骤：
(1)反应阶段：将高粘度聚合物乳液/溶液的原料通过进料口放入容置腔111，从循环热水入口14通入循环热水，打开搅拌装置3进行反应，得到高粘度聚合物乳液/溶液；
(2)脱单阶段：通过阀门413调节通气量，将氧化性气体依次通过连接管43、通气导管41、阀门413、喷嘴42，在高粘度聚合物乳液/溶液底部射入，打开搅拌装置3，使氧化性气体与高粘度聚合物乳液/溶液充分接触发生脱单反应，最后通过出料口13出料，得到脱单后的高粘度聚合物乳液/溶液。
综上所述，本发明的反应-脱单釜不需要独立设置反应和脱单装置，克服了常规汽提法进气不均匀，与产物接触不充分的的问题，同时氧化性气体(如臭氧等)在完成脱单反应后被还原为氧气，无污染和冷凝问题。
Claims (10)
1.一种适用于高粘度聚合物乳液/溶液生产的反应-脱单釜，其特征在于：包括壳体(1)，所述壳体(1)开设有内腔(11)，该内腔(11)中设置有隔离层(2)，该隔离层(2)将内腔(11)分隔成容置腔(111)和循环热水通道(112)，所述壳体(1)上开设有进料口(12)、出料口(13)、循环热水入口(14)和循环热水出口(15)，所述进料口(12)和出料口(13)均与容置腔(111)相贯通，所述循环热水入口(14)和循环热水出口(15)均与循环热水通道(112)相贯通，所述壳体(1)的顶部和底部分别设置有搅拌装置(3)和导气装置(4)，所述导气装置(4)包括通气导管(41)和喷嘴(42)，所述通气导管(41)贯穿于壳体(1)上并延伸至容置腔(111)中，所述喷嘴(42)与通气导管(41)的出气口(412)相连通，所述通气导管(41)上设置有用于控制导气装置(4)中气体通断的阀门(413)。
2.根据权利要求1所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述通气导管(41)的数量至少为两个，所述导气装置(4)还包括有连接管(43)，该连接管(43)与各所述通气导管(41)的进气口(411)相连通。
3.根据权利要求2所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述通气导管(41)的材质为陶瓷。
4.根据权利要求1所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述喷嘴(42)为喷雾喷嘴。
5.根据权利要求1所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述阀门(413)为针型阀。
6.根据权利要求1所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述搅拌装置(3)包括电机(31)、搅拌轴(32)和搅拌桨(33)，所述搅拌轴(32)贯穿于壳体(1)顶部并延伸至容置腔(111)中，所述电机(31)和搅拌桨(33)分别设置在搅拌轴(32)的上端和下端。
7.根据权利要求1所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述循环热水通道(112)设置在容置腔(111)的外围。
8.根据权利要求1所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述进料口(12)和出料口(13)分别设置在壳体(1)的顶部和底部。
9.根据权利要求1所述的反应-脱单釜，其特征在于：所述循环热水入口(14)和循环热水出口(15)分别设置在壳体(1)侧壁的下部和上部。
10.一种权利要求1～9任一项所述的反应-脱单釜的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)反应阶段：将高粘度聚合物乳液/溶液的原料通过进料口放入容置腔(111)，从循环热水入口(14)通入循环热水，打开搅拌装置(3)进行反应，得到高粘度聚合物乳液/溶液；
(2)脱单阶段：通过阀门(413)调节通气量，将氧化性气体依次通过通气导管(41)、阀门(413)、喷嘴(42)，在高粘度聚合物乳液/溶液底部射入，打开搅拌装置(3)，使氧化性气体与高粘度聚合物乳液/溶液充分接触发生脱单反应，最后通过出料口(13)出料，得到脱单后的高粘度聚合物乳液/溶液。
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