CN112125986B - 一种丁苯胶乳脱单提浓装置和工艺 - Google Patents

一种丁苯胶乳脱单提浓装置和工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种丁苯胶乳脱单提浓装置和工艺，装置包括脱气釜，提供待处理丁苯胶乳；与所述脱气釜连接的蒸发器；所述蒸发器的壳体内设有布料器和旋转刮膜器；与所述蒸发器连接的气液分离器；与所述气液分离器连接的真空喷射单元，使气液分离器内形成负压；与所述蒸发器连接的热源单元；与所述蒸发器连接的胶乳储罐；所述胶乳储罐通过管道与所述气液分离器的排液口相连。该装置将脱气釜中的待处理丁苯胶乳通过蒸发器蒸发浓缩，蒸发的轻组分通过气液分离器分离，重组分排至胶乳储罐；气液分离器中的液体排至胶乳储罐，得到丁苯乳胶。本发明通过蒸发器的设置，使得到的丁苯乳胶具有较高的收率；固含量较高；残留单体含量较低，进而使得粘度降低。

Description

一种丁苯胶乳脱单提浓装置和工艺
技术领域
本发明属于丁苯乳胶技术领域，尤其涉及一种丁苯胶乳脱单提浓装置和工艺。
背景技术
丁苯胶乳是由丁二烯和苯乙烯两大主单体，以及特殊功能单体和其他助剂，在特定的温度和压力下，采用乳液聚合工艺而合成的一种牛奶状乳白色液体。体系主要由单体、水、乳化剂及水溶性引发剂四种成分组成。单体和水在乳化剂的作用下配制成乳状液，在还原性引发剂的作用下进行聚合，其中还添加降粘剂、防老剂、终止剂等助剂。反应完成后经闪蒸、脱气回收单体丁二烯、苯乙烯得以重复使用，最终得到合格的丁苯胶乳产品。目前一般乳液聚合所得的丁苯胶乳固含量在30％以下，含量一半以上是水，应用受到诸多限制，其设备利用率低，生产、贮存、运输成本高，能耗大；且由于苯乙烯沸点较高使得产品中的苯乙烯残留量较高,影响到丁苯胶乳的使用性能，造成工业上的生产浪费。
随着我国的交通流量迅速增长，对高质量沥青的需求非常迫切。在沥青中加入橡胶可降低沥青的感温性，提高其粘度，并具有增加与骨料的粘附力及低温延伸度好等优点，因而得到广泛应用。丁苯胶乳对道路沥青有较好的改性效果，但在掺混中要完全去掉其中的水分，因此丁苯胶乳的浓缩工艺更为重要。
胶乳的浓缩方法有减压蒸发，离心分离，超滤膜脱水等方法，其中蒸发法为最原始的方法，也是最简单的方法，即用釜或特殊的容器以夹套供热提高胶乳的温度而蒸发水分。以后有人又提出一些改进的浓缩方法，如日本合成橡胶公司专利昭54-94536公开了一种聚合物胶乳的汽提及浓缩方法，该方法通过水蒸汽蒸馏从胶乳中汽提挥发性物质，然后用蒸发浓缩时产生的水蒸汽进行汽提；其中使用的胶乳处理塔上部装有多层塔板，塔底装有胶乳循环管线，塔中下部安装胶乳分散器，形成胶乳浓缩部分，构成外部加热强制循环型的蒸发装置；或采用汽提和浓缩部分分开，靠近安装的方式。这种汽提和浓缩方法，设备结构复杂，操作费用高。该专利中SBR胶乳浓缩前的浓度是41％，浓度后为51％，基础浓度较高，耗能也大。美国专利US-3281386和英国专利Brit1336823公开了离心分离法。这种方法也有局限性，分出的水中含有5％左右的橡胶，胶乳收率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种丁苯胶乳脱单提浓装置和工艺，该装置能够回收丁苯涂胶，且收率较高。
本发明提供了一种丁苯胶乳脱单提浓装置，包括脱气釜，提供待处理丁苯胶乳；
与所述脱气釜连接的蒸发器；所述蒸发器的壳体内设有布料器和旋转刮膜器；
与所述蒸发器连接的气液分离器；与所述气液分离器连接的真空喷射单元，使气液分离器内形成负压；
与所述蒸发器连接的热源单元；
与所述蒸发器连接的胶乳储罐；
所述胶乳储罐通过管道与所述气液分离器的排液口相连。
优选地，所述旋转刮膜器上的旋转刮片为固定式或移动式；
固定式旋转刮片与壳体内壁的间隙为0.75～1.5mm；
移动式旋转刮片与壳体内壁的间隙随着搅拌轴的转数而变。
优选地，所述热源单元包括增湿降温降压器，以热媒水和蒸汽混合物作为热源介质。
优选地，还包括与所述气液分离器连接的外置冷凝器，使所述气液分离器分离的轻组分冷凝回收。
本发明提供了一种采用上述技术方案所述装置对丁苯胶乳脱单提浓的工艺，包括以下步骤：
将脱气釜釜底的待处理丁苯乳胶经布料器分布到蒸发器的壳体的内壁上，旋转刮膜器将釜底乳胶刮成液膜，液膜蒸发浓缩，得到丁苯胶乳。
优选地，所述蒸发浓缩的温度为50～65℃；蒸发浓缩的时间≤10s；蒸发浓缩的压力为-0.05MPa～-0.09MPa。
优选地，所述丁苯乳胶中固含量≥60％。
本发明提供了一种丁苯胶乳脱单提浓装置，包括脱气釜，提供待处理丁苯胶乳；与所述脱气釜连接的蒸发器；所述蒸发器的壳体内设有布料器和旋转刮膜器；与所述蒸发器连接的气液分离器；与所述气液分离器连接的真空喷射单元，使气液分离器内形成负压；与所述蒸发器连接的热源单元；与所述蒸发器连接的胶乳储罐；所述胶乳储罐通过管道与所述气液分离器的排液口相连。该装置将脱气釜中的待处理丁苯胶乳通过蒸发器蒸发浓缩，蒸发的轻组分通过气液分离器分离，重组分排至胶乳储罐；气液分离器中的液体排至胶乳储罐，得到丁苯乳胶。本发明通过蒸发器的设置，使得到的丁苯乳胶具有较高的收率；固含量较高；残留单体含量较低，进而使得粘度降低。实验结果表明：丁苯乳胶中固含量在60％以上；苯乙烯残余量<0.1％；粘度为500～2000mPa.s。
附图说明
图1为本发明提供的丁苯胶乳脱单提浓的装置示意图，其中，1-脱气釜，2-蒸发器，3-气液分离器，4-胶乳储罐，5-增湿降温降压器，6-胶乳输送泵，7-真空喷射系统，8-外置冷凝器。
具体实施方式
本发明提供了一种丁苯胶乳脱单提浓装置，包括脱气釜，提供待处理丁苯胶乳；
与所述脱气釜连接的蒸发器；所述蒸发器的壳体内设有布料器和旋转刮膜器；
与所述蒸发器连接的气液分离器；与所述气液分离器连接的真空喷射单元，使气液分离器内形成负压；
与所述蒸发器连接的热源单元；
与所述蒸发器连接的胶乳储罐；
所述胶乳储罐通过管道与所述气液分离器的排液口相连。
本发明提供的丁苯胶乳脱单提浓装置包括脱气釜，提供待处理丁苯胶乳。
本发明提供的丁苯胶乳脱单提浓装置包括与所述脱气釜连接的蒸发器；所述蒸发器的壳体内设有布料器和旋转刮膜器。所述蒸发器对物料的适应性较强。所述蒸发器的壳体外部装有加热蒸汽夹套。所述蒸发器为市售仪器，优选选自型号DVN-0700的蒸发器。
物料由蒸发器上部沿切线方向加入，所述布料器将物料分布到蒸发器的加热壁面，然后旋转刮膜器将物料连续均匀地刮成厚度均匀的液膜，在重力和旋转刮膜器的作用下，以螺旋状向下推进；在此过程中，旋转刮膜器保证连续和均匀的液膜产生高速湍流，并阻止液膜在加热面上结焦，结垢，从而提高传热效率。所述布料器不仅仅具有将物料均匀地泼向蒸发器内壁，防止物料溅到蒸发器内部喷入蒸汽流，还具有防止刚进入的物料在此处闪蒸，有利于泡沫的消除，物料只能沿着加热壁面蒸发。在蒸发器中，物料中轻组分被蒸发形成蒸汽流上升；重组分从蒸发器底部的锥体排出至胶乳储罐中。在某些情况下，可将料液蒸干，由底部直接获得固体产物。
所述旋转刮膜器上的旋转刮片为固定式或移动式；固定式旋转刮片与壳体内壁的间隙为0.75～1.5mm；移动式旋转刮片与壳体内壁的间隙随着搅拌轴的转数而变。
本发明在刮膜蒸发器的上部优选设有离心式分离器；所述离心式分离器将上升蒸汽流中的液滴分离出来并返回布料器。
本发明为避免蒸发器挂胶，一方面通过提高真空度来降低蒸发温度；另一方面与胶液接触部位严格参照化工标准，进行喷漆处理，降低挂胶可能；实际生产过程中为两台设备切换进行，确保连续生产。
本发明提供的丁苯胶乳脱单提浓装置包括与所述蒸发器连接的气液分离器；与所述气液分离器连接的真空喷射单元，使气液分离器内形成负压。使整个蒸发筒体内壁的蒸发面维持较高的真空度，几乎等于真空系统出口的真空度。由于真空度的提高，被处理物料的沸点大大降低，降低了热源的使用量，大大降低了生产成本。
本发明提供的丁苯胶乳脱单提浓装置包括与所述蒸发器连接的热源单元；所述热源单元包括增湿降温降压器，其为一种混合器，将热媒水和蒸汽混合，作为蒸发器的热源介质。
本发明提供的装置包括与所述蒸发器连接的胶乳储罐；所述胶乳储罐通过管道与所述气液分离器的排液口相连。所述气液分离器中分离的液体通过排液口输送至胶乳储罐中。胶乳储罐中的胶乳再通过胶乳输送泵外输，将合格胶乳去转型，包装。
本发明提供的装置还包括与所述气液分离器连接的外置冷凝器8，使所述气液分离器分离的轻组分冷凝回收。
与现有技术相比，该装置具有传热系数大、蒸发强度高、过流时间短、操作弹性大、降低挂胶率，胶乳收率高等优点。
本发明提供了一种采用上述技术方案所述装置对丁苯胶乳脱单提浓的工艺，包括以下步骤：
将脱气釜釜底的待处理丁苯乳胶经布料器分布到蒸发器的壳体的内壁上，旋转刮膜器将釜底乳胶刮成液膜，液膜蒸发浓缩，得到丁苯胶乳。
在本发明中，待处理丁苯乳胶中固含量为35～45％，苯乙烯含量为0.9～1.2％，水含量为54～64％；所述待处理丁苯乳胶的粘度为3500～4500mPa.s。
按照设备要求，在物料进入蒸发器前，需要将蒸发器通入蒸汽预热至105～115℃，并保温3h。所述蒸发器的壳侧温度为90～100℃。在本发明中，所述蒸发浓缩的温度优选为50～65℃；蒸发浓缩的时间≤10s；蒸发浓缩的压力为-0.05MPa～-0.09MPa。具体实施例中，所述蒸发浓缩的温度为55℃；压力为-0.08MPa、-0.085MPa或-0.09MPa。蒸发的轻组分进入到气液分离器中分离，苯乙烯气体去冷凝回收，液体进入胶液储罐，其中为了防止苯乙烯高温自聚，高效蒸发器采用真空闪蒸，开车前由真空喷射系统7来抽负压。
经处理后得到的丁苯乳胶中固含量≥60％；苯乙烯含量<0.1％；具体实施例中，产物丁苯乳胶中水含量为32～37％，固含量为63～67％；粘度为1400～1800mPa.s。
脱单提浓操作每完成一批次，将对胶液储罐的产品进行检测，如检测不合格，则由泵6重新打回高效蒸发器中继续循环蒸发，实验过程中发现，若蒸发温度过高(超65℃)，会导致胶乳破乳，从而粘附于设备内，造成停工检修，严重影响生产及产品质量，因此控制其操作温度、压力极其重要，最终要求得到固含量为60％以上，苯乙烯残余量<0.1％，且粘度为500～2000mPa.s的产品输送至下一工序。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种丁苯胶乳脱单提浓装置和工艺进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将脱气釜釜底的进料乳胶，进料乳胶的固含量为35％，苯乙烯含量为1.2％，水含量为64％，粘度为3500mPa.s；经布料器分布到蒸发器的壳体的内壁上，旋转刮膜器将釜底乳胶刮成液膜，液膜在55℃、压力为-0.08MPa下蒸发浓缩，蒸发浓缩的时间<10s，得到丁苯胶乳。
得到的丁苯乳胶的性能参数为：固含量为63.5％，苯乙烯含量为0.08％，水含量为36.33％，粘度为1400mPa.s。
实施例2
将脱气釜釜底的进料乳胶，进料乳胶的固含量为40％，苯乙烯含量为0.95％，水含量为59％，粘度为4000mPa.s；经布料器分布到蒸发器的壳体的内壁上，旋转刮膜器将釜底乳胶刮成液膜，液膜在55℃、压力为-0.085MPa下蒸发浓缩，蒸发浓缩的时间<10s，得到丁苯胶乳。
得到的丁苯乳胶的性能参数为：固含量为65％，苯乙烯含量为0.07％，水含量为32.84％，粘度为1500mPa.s。
实施例3
将脱气釜釜底的进料乳胶，进料乳胶的固含量为45％，苯乙烯含量为0.9％，水含量为54％，粘度为4500mPa.s；经布料器分布到蒸发器的壳体的内壁上，旋转刮膜器将釜底乳胶刮成液膜，液膜在55℃、压力为-0.09MPa下蒸发浓缩，蒸发浓缩的时间<10s，得到丁苯胶乳。
得到的丁苯乳胶的性能参数为：固含量为67％，苯乙烯含量为0.08％，水含量为32.86％，粘度为1800mPa.s。
由以上实施例可知，本发明提供了一种丁苯胶乳脱单提浓装置，包括脱气釜，提供待处理丁苯胶乳；与所述脱气釜连接的蒸发器；所述蒸发器的壳体内设有布料器和旋转刮膜器；与所述蒸发器连接的气液分离器；与所述气液分离器连接的真空喷射单元，使气液分离器内形成负压；与所述蒸发器连接的热源单元；与所述蒸发器连接的胶乳储罐；所述胶乳储罐通过管道与所述气液分离器的排液口相连。该装置将脱气釜中的待处理丁苯胶乳通过蒸发器蒸发浓缩，蒸发的轻组分通过气液分离器分离，重组分排至胶乳储罐；气液分离器中的液体排至胶乳储罐，得到丁苯乳胶。本发明通过蒸发器的设置，使得到的丁苯乳胶具有较高的收率；固含量较高；残留单体含量较低，进而使得粘度降低。实验结果表明：丁苯乳胶中固含量在60％以上；苯乙烯残余量<0.1％；粘度为500～2000mPa.s。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种丁苯胶乳脱单提浓装置，包括脱气釜，提供待处理丁苯胶乳；
与所述脱气釜连接的蒸发器；所述蒸发器的壳体内设有布料器和旋转刮膜器；所述旋转刮膜器上的旋转刮片为固定式或移动式；固定式旋转刮片与壳体内壁的间隙为0.75～1.5mm；移动式旋转刮片与壳体内壁的间隙随着搅拌轴的转数而变；
与所述蒸发器连接的气液分离器；与所述气液分离器连接的真空喷射单元，使气液分离器内形成负压；
与所述蒸发器连接的热源单元；所述热源单元包括增湿降温降压器，以热媒水和蒸汽混合物作为热源介质；
与所述蒸发器连接的胶乳储罐；
所述胶乳储罐通过管道与所述气液分离器的排液口相连；
还包括与所述气液分离器连接的外置冷凝器，使所述气液分离器分离的轻组分冷凝回收。
2.一种采用权利要求1所述装置对丁苯胶乳脱单提浓的工艺，包括以下步骤：
将脱气釜釜底的待处理丁苯乳胶经布料器分布到蒸发器的壳体的内壁上，旋转刮膜器将釜底乳胶刮成液膜，液膜蒸发浓缩，得到丁苯胶乳。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述蒸发浓缩的温度为50～65℃；蒸发浓缩的时间≤10s；蒸发浓缩的压力为-0.05MPa～-0.09MPa。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述丁苯胶乳 中固含量≥60％。
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