CN113769429B - 一种ppc浆料的溶剂回收、脱灰装置及其工艺 - Google Patents

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Abstract

一种PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，包括混合器、催化剂萃取塔、溶剂回收塔、PC回收塔、挤出机，混合器的进料口分别通过第一管路与PPC浆料源相连、第二管路与氨基磺酸水溶液源相连，混合器的排料口对催化剂萃取塔供料，催化剂萃取塔的塔底排料口经第三管路对溶剂回收塔供料，溶剂回收塔的塔底排料口经第四管路对PC回收塔供料，PC回收塔的塔底排料口经第五管路对挤出机供料，该挤出机的进料口还通过第六管路与改性材料源相连。本发明结构简单、操作方便，单套装置生产能力大、能耗低，可以得到高质量的PPC产品。

Description

一种PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置及其工艺
技术领域
本发明涉及化工领域，特别涉及一种PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置及其工艺。
背景技术
PPC(二氧化碳基可降解塑料)，产品标准为GB/T 31124-2014，是PO(环氧丙烷)、CO2(二氧化碳)的共聚物。PPC既具有良好的延展性、断裂伸长、耐热性和抗冲击功能，又具有优良的生物降解性，是目前低碳环保、生物降解塑料之一。是可降解塑料中为数不多的可拉膜及高性能可降解塑料。PPC与PLA(聚乳酸)和PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)共混改性后的可降解塑料，适用范围更大用途更广，如：包装薄膜、农用地膜、购物袋、垃圾袋、连卷袋、快递袋、外卖一次餐盒等，PPC农用地膜与传统地膜相比，具有降解优势，能节省回收土地污染的废塑料人工成本，在各地和多种农作物应用效果较好，如山东土豆、花生、洋葱等作物，除可降解优势外，还具有一定增产作用。
目前国内最大脱出溶剂单台设备生产能力1万吨/年，本技术单台设备能力可达到10～30万吨/年，能耗只有传统工艺十分之一，与传统挤出机去除溶剂和副产物工艺技术相比，大大降低投资和能耗。因此，在双碳时代，如何低消耗、高效率的生产可降解塑料PPC，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，其结构简单、操作方便，单套装置生产能力大、能耗低，可以得到高质量的PPC产品。
本发明的目的之二是提供一种利用上述装置对PPC浆料进行溶剂回收及脱灰的工艺，其工艺简单、参数温和，适合大规模工业化生产。
实现本发明目的之一的技术方案是：一种PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，包括混合器、催化剂萃取塔、溶剂回收塔、PC回收塔、挤出机，所述混合器的进料口分别通过第一管路与PPC浆料源相连、第二管路与氨基磺酸水溶液源相连，混合器的排料口对所述催化剂萃取塔供料，所述催化剂萃取塔的塔底排料口经第三管路对溶剂回收塔供料，所述溶剂回收塔的塔底排料口经第四管路对PC回收塔供料，所述PC回收塔的塔底排料口经第五管路对挤出机供料，该挤出机的进料口还通过第六管路与改性材料源相连。
进一步的，所述溶剂回收塔包括溶剂回收塔体，以及设置在溶剂回收塔体内空的若干组溶剂回收塔板，若干组溶剂回收塔板沿溶剂回收塔体的高度方向间隔分布，所述溶剂回收塔板包括两个第一塔板，以及一个第二塔板，两个第一塔板的一端分别固定在溶剂回收塔体的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第二塔板呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第一塔板之间的间隔空间的下方，所述第一塔板、第二塔板中均设有空腔，形成供热介质流通的介质通道。
进一步的，所述PC回收塔包括PC回收塔体，以及设置在PC回收塔体内空的若干组PC回收塔板，若干组PC回收塔板沿PC回收塔体的高度方向间隔分布，所述PC回收塔板包括两个第三塔板，以及一个第四塔板，两个第三塔板的一端分别固定在PC回收塔体的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第四塔板呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第三塔板之间的间隔空间的下方，所述第三塔板、第四塔板中均设有空腔，形成供热介质流通的介质通道。
进一步的，所述混合器为静态混合器，所述第二管路的上游端与氨基磺酸水溶液配制罐相连，该第二管路上设有氨基磺酸给料泵。
进一步的，所述催化剂萃取塔的塔顶排料口设有分层器，所述分层器的底部设有第一回流管与催化剂萃取塔相连。
进一步的，所述催化剂萃取塔的塔底排料口和溶剂回收塔的进料口之间设有溶剂回收塔进料加热器。
进一步的，所述溶剂回收塔的进料口、PC回收塔的进料口均设有分布器，所述溶剂回收塔的塔顶排料口经溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐与负压源相连，溶剂回收塔回流罐的底部设有第二回流管与溶剂回收塔相连，所述PC回收塔的塔顶排料口经PC回收塔冷凝器、PC回收塔回流罐与负压源相连，PC回收管回流罐的底部设有第三回流管与PC回收塔相连，所述挤出机的脱灰口通过第七管路与负压源相连。
进一步的，所述挤出机的排料口对水下切粒机供料。
实现本发明目的之二的技术方案是：采用任一上述装置对PPC浆料回收溶剂及脱灰的工艺，包括以下步骤：
1)聚合单元生成的PPC浆料、氨基磺酸水溶液进入混合器，充分掺混后，掺混物进入催化剂萃取塔，分离其中的催化剂，温度为60-80℃、压力为0.1-0.5MPaG；
2)分层得到的油相经加热至90～140℃后，送至溶剂回收塔，分离其中的溶剂及部分PC，真空度为0.1-02kg/cm2(A)，温度为90～140℃；
3)溶剂回收塔的塔底排料口排出的溶剂回收塔塔底浆料送至PC回收塔，分离其中的PC，真空度为1-5mmHg，温度为95～160℃；
4)PC回收塔的塔底排料口排出的PC回收塔塔底浆料送至挤出机，且通过第六管路添加改性材料，得到改性后PPC吹膜料。
进一步的，步骤1)所述氨基磺酸水溶液的浓度为10～30％，PPC浆料20～50％，所述PPC浆料和氨基磺酸水溶液的体积比为1:1；步骤4)中所述改性材料为生物降解改性料PBAT、PLA、PBS、硅酸铝等，根据可降解塑料不同用途，改性材料添加量为10～40％，得到的PPC吹膜料通过水下切粒机切粒后得到PPC产品。
采用上述技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的溶剂回收、脱灰装置，通过设置催化剂萃取塔，利用氨基磺酸与PPC浆料中的催化剂反应生成氨基磺酸盐，溶于水相中，从油相中分离出，达到分离催化剂的目的；通过设置溶剂回收塔，利用真空蒸馏，在分离其中溶剂及部分PC的基础上，还可有效避免热敏性浆料热解，且降低溶剂回收塔的操作温度；通过设置PC溶剂回收塔，利用真空蒸馏，在分离剩余PC的基础上，降低PC回收塔的操作温度，得到纯净的PPC浆料。通过设置挤出机，且向挤出机中添加改性材料，对PPC浆料共混改性及钝化，去除不稳定端基，得到高质量PPC吹膜料，供切粒加工使用。在溶剂存在工况下，先设置催化剂萃取塔去除聚合物中催化剂，由于溶剂沸点较低，之后设置溶剂回收塔去除溶剂，由于PC沸点高含量少，最后设置PC回收塔，在高真空度在聚合物不热解温度下，回收碳酸丙烯酯，如若不按照这个顺序设计，先去除溶剂和PC后萃取去除催化剂，会出现催化剂萃取塔聚合物堵塔，聚合物中催化剂残留超标，可降解塑料产品质量将受影响。
2、本发明提供的溶剂回收、脱灰装置，设置的催化剂萃取塔顶部排料口设有分层器，且分层器的底部设有第一回流管与催化剂萃取塔相连，催化剂萃取塔顶部排料口排出的物料主要为密度较小的水相，以及少量的油相，经再次分层后，其中的水相溢流出分层器，送至污水处理站进行处理，沉积的油相返回至催化剂萃取塔，可有效降低PPC及PC的损失量，且降低污水处理站的处理负荷。
3、本发明提供的溶剂回收、脱灰装置，设置的溶剂回收塔包括溶剂回收塔体，以及设置在溶剂回收塔体内空的若干组溶剂回收塔板，若干组溶剂回收塔板沿溶剂回收塔体的高度方向间隔分布，所述溶剂回收塔板包括两个第一塔板，以及一个第二塔板，两个第一塔板的一端分别固定在溶剂回收塔体的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第二塔板呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第一塔板之间的间隔空间的下方，聚合物及溶剂、未聚单体、副产物等高粘稠物料，可利用重力流沿塔板倾斜面，向下依次流动，最大限度完成传质传热过程。所述第一塔板、第二塔板中均设有空腔，形成供热介质饱和蒸汽流通的介质通道，使得每块塔板兼具分散物料与溶剂和换热功能，有效保证了物料在塔板上良好的流动性和稳定性，还能确保分离过程中物料的温度恒定，确保分离连续、精确进行。
4、本发明提供的溶剂回收、脱灰装置，设置的PC回收塔包括PC回收塔体，以及设置在PC回收塔体内空的若干组PC回收塔板，若干组PC回收塔板沿PC回收塔体的高度方向间隔分布，所述PC回收塔板包括两个第三塔板，以及一个第四塔板，两个第三塔板的一端分别固定在PC回收塔体的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第四塔板呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第三塔板之间的间隔空间的下方，可利用重力流沿塔板倾斜面，向下依次流动，最大限度完成传质传热过程，。所述第三塔板、第四塔板中均设有空腔，形成供热介质流通的介质通道，使得每块塔板兼具分散物料与PC和换热功能，有效保证了物料在塔板上良好的流动性和稳定性，还能确保分离过程中物料的温度恒定，确保分离连续、精确进行。
5、本发明提供的溶剂回收、脱灰装置，设置的挤出机还通过第六管路与改性材料源相连，用于对PPC浆料进行共混改性并钝化，考虑到PPC具有较强热降解倾向，在改性加工过程中很容易分解，严格控制挤出机温度，最大限度减少在挤出机停留时间
由于PPC属结晶性塑料，熔点明显，一旦达到熔点，高温期间，熔体粘度下降迅速，当温度超过一定限度或熔体受热时间过长，会引起分解。因此再改性期间，添加PBAT等塑性铰强可降解塑料，可避免PPC在挤出机出现分解，甚至发生喷射现象。
6、本发明提供的溶剂回收、脱灰装置，催化剂萃取塔的塔底排料口和溶剂回收塔的进料口之间设有溶剂回收塔进料加热器，对进入溶剂回收塔的物料进行预热，可有效减轻溶剂回收塔分离溶剂及部分PC所需热负荷。
7、本发明提供的工艺，可实现PPC单系列生产大型化，目前国内最大脱出溶剂单台设备生产能力1万吨/年，本技术单台设备能力可达到10～30万吨/年，能耗只有传统工艺十分之一，与传统挤出机去除溶剂和副产物工艺技术相比，大大降低投资和能耗。
经申请人华峰集团温州PPC现场试验验证，采用本发明装置单系列产能高、投资省、消耗低、产品质量高。
下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置的连接示意图。
附图中，1为混合器，2为催化剂萃取塔，3为溶剂回收塔，31为溶剂回收塔体，32为第一塔板，33为第二塔板，4为PC回收塔，41为PC回收塔体，42为第三塔板，43为第四塔板，5为挤出机，6为氨基磺酸水溶液配制罐，7为分层器，8为溶剂回收塔进料加热器，9为水下切粒机，11为第一管路，12为第二管路，13为第三管路，14为第四管路，15为第五管路，16为第六管路，17为第七管路，101为第一回流管，102为第二回流管，103为第三回流管，a为氨基磺酸给料泵。
具体实施方式
实施例1
参见图1，PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置包括混合器1、催化剂萃取塔2、溶剂回收塔3、PC回收塔4、挤出机5。所述混合器1的进料口分别通过第一管路11与PPC浆料源相连、第二管路12与氨基磺酸水溶液源相连，具体的，混合器采用静态混合器，第二管路的上游端与氨基磺酸水溶液配制罐6相连，该第二管路12上设有氨基磺酸给料泵a，氨基磺酸水溶液配制罐的罐内空设有搅拌器，通过向氨基磺酸水溶液配制罐中加入脱盐水和氨基磺酸，搅拌混匀得到氨基磺酸水溶液。混合器1的排料口对所述催化剂萃取塔2供料，具体的，催化剂萃取塔2的塔顶排料口设有分层器7，分层器为静止分层器，且分层器7的底部设有第一回流管101与催化剂萃取塔2相连。催化剂萃取塔2的塔底排料口经第三管路13对溶剂回收塔3供料，本实施例中，催化剂萃取塔2的塔底排料口和溶剂回收塔3的进料口之间设有溶剂回收塔进料加热器8，且通常的，还需要设置一个送料泵，位于溶剂回收塔进料加热器的上游。所述溶剂回收塔3的塔底排料口经第四管路14对PC回收塔4供料，本实施例中，溶剂回收塔3的进料口设有分布器，且溶剂回收塔3的塔顶排料口经溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐与负压源相连，溶剂回收塔回流罐的底部设有第二回流管102与溶剂回收塔3相连，分离得到的富余溶剂送至聚合单元回收利用，溶剂回收塔3包括溶剂回收塔体31，以及设置在溶剂回收塔体31内空的五组溶剂回收塔板，这五组溶剂回收塔板沿溶剂回收塔体31的高度方向均匀间隔分布，溶剂回收塔板包括两个第一塔板32，以及一个第二塔板33，两个第一塔板32的一端分别固定在溶剂回收塔体31的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第二塔板33呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第一塔板32之间的间隔空间的下方，第一塔板的倾斜角度以及第二塔板的夹角可根据实际需要进行调节，所述第一塔板32、第二塔板33中均设有空腔，形成供热介质流通的介质通道。所述PC回收塔4的塔底排料口经第五管路15对挤出机5供料，该挤出机5的进料口还通过第六管路16与改性材料源相连。本实施例中，PC回收塔4的进料口设有分布器，PC回收塔4的塔顶排料口经PC回收塔冷凝器、PC回收塔回流罐与负压源相连，PC回收管回流罐的底部设有第三回流管103与PC回收塔4相连，通常的，还可根据需要，向PC回收塔中补充PC作为回流液。所述PC回收塔4包括PC回收塔体41，以及设置在PC回收塔体41内空的五组PC回收塔板，这五组PC回收塔板沿PC回收塔体41的高度方向均匀间隔分布，所述PC回收塔板包括两个第三塔板42，以及一个第四塔板43，两个第三塔板42的一端分别固定在PC回收塔体41的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第四塔板43呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第三塔板42之间的间隔空间的下方，第三塔板的倾斜角度以及第四塔板的夹角可根据实际需要进行调节，所述第三塔板42、第四塔板4中均设有空腔，形成供热介质流通的介质通道，挤出机5的脱灰口通过第七管路17与负压源相连，且挤出机5的排料口对水下切粒机9供料。
实施例2
采用实施例1的装置对PPC浆料回收溶剂及脱灰的工艺，包括以下步骤：
1)聚合单元生成的PPC浆料、氨基磺酸水溶液进入混合器，充分掺混后，掺混物进入催化剂萃取塔，分离其中的催化剂，温度为60-80℃、压力为0.1-0.5MPaG；
2)分层得到的油相经加热至90～140℃后，送至溶剂回收塔，分离其中的溶剂及部分PC，真空度为0.1-02kg/cm2(A)，温度为90～140℃；
3)溶剂回收塔的塔底排料口排出的溶剂回收塔塔底浆料送至PC回收塔，分离其中的PC，真空度为1-5mmHg，温度为95～160℃；
4)PC回收塔的塔底排料口排出的PC回收塔塔底浆料送至挤出机，且通过第六管路添加改性材料，得到改性后PPC吹膜料。

Claims (7)

1.一种PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，其特征在于，包括混合器（1）、催化剂萃取塔（2）、溶剂回收塔（3）、PC回收塔（4）、挤出机（5），
所述混合器（1）的进料口分别通过第一管路（11）与PPC浆料源相连、第二管路（12）与氨基磺酸水溶液源相连，混合器（1）的排料口对所述催化剂萃取塔（2）供料，
所述催化剂萃取塔（2）的塔底排料口经第三管路（13）对溶剂回收塔（3）顶部的分布器供料，所述溶剂回收塔（3）包括溶剂回收塔体（31），以及设置在溶剂回收塔体（31）内空的若干组溶剂回收塔板，若干组溶剂回收塔板沿溶剂回收塔体（31）的高度方向间隔分布，所述溶剂回收塔板包括两个第一塔板（32），以及一个第二塔板（33），两个第一塔板（32）的一端分别固定在溶剂回收塔体（31）的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第二塔板（33）呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第一塔板（32）之间的间隔空间的下方，所述第一塔板（32）、第二塔板（33）中均设有空腔，形成供热介质流通的介质通道，溶剂回收塔（3）的塔顶排料口经溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐与负压源相连，溶剂回收塔回流罐的底部设有第二回流管（102）与溶剂回收塔（3）相连，
所述溶剂回收塔（3）的塔底排料口经第四管路（14）对PC回收塔（4）顶部的分布器供料，所述PC回收塔（4）包括PC回收塔体（41），以及设置在PC回收塔体（41）内空的若干组PC回收塔板，若干组PC回收塔板沿PC回收塔体（41）的高度方向间隔分布，所述PC回收塔板包括两个第三塔板（42），以及一个第四塔板（43），两个第三塔板（42）的一端分别固定在PC回收塔体（41）的内壁上，另一端分别向下呈30-60°倾斜延伸，呈对称分布，且具有间隔空间，所述第四塔板（43）呈倒置的V型结构，夹角为90-120°，位于两个第三塔板（42）之间的间隔空间的下方，所述第三塔板（42）、第四塔板（43）中均设有空腔，形成供热介质流通的介质通道，所述PC回收塔（4）的塔顶排料口经PC回收塔冷凝器、PC回收塔回流罐与负压源相连，PC回收管回流罐的底部设有第三回流管（103）与PC回收塔（4）相连，
所述PC回收塔（4）的塔底排料口经第五管路（15）对挤出机（5）供料，所述挤出机（5）的脱灰口通过第七管路（17）与负压源相连，该挤出机（5）的进料口还通过第六管路（16）与改性材料源相连。
2.根据权利要求1所述的PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，其特征在于，所述混合器（1）为静态混合器，所述第二管路（12）的上游端与氨基磺酸水溶液配制罐（6）相连，该第二管路（12）上设有氨基磺酸给料泵（a）。
3.根据权利要求1所述的PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，其特征在于，所述催化剂萃取塔（2）的塔顶排料口设有分层器（7），所述分层器（7）的底部设有第一回流管（101）与催化剂萃取塔（2）相连。
4.根据权利要求1所述的PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，其特征在于，所述催化剂萃取塔（2）的塔底排料口和溶剂回收塔（3）的进料口之间设有溶剂回收塔进料加热器（8）。
5.根据权利要求1所述的PPC浆料的溶剂回收、脱灰装置，其特征在于，所述挤出机（5）的排料口对水下切粒机（9）供料。
6.采用权利要求1-5任一装置对PPC浆料回收溶剂及脱灰的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）聚合单元生成的PPC浆料、氨基磺酸水溶液进入混合器，充分掺混后，掺混物进入催化剂萃取塔，分离其中的催化剂，温度为60-80℃、压力为0.1-0.5MPaG；
2）分层得到的油相经加热至90~140℃后，送至溶剂回收塔，分离其中的溶剂及部分PC，真空度为0.1-02kg/cm2（A），温度为90~140℃；
3）溶剂回收塔的塔底排料口排出的溶剂回收塔塔底浆料送至PC回收塔，分离其中的PC，真空度为1-5mmHg，温度为95~160℃；
4）PC回收塔的塔底排料口排出的PC回收塔塔底浆料送至挤出机，且通过第六管路添加改性材料，得到改性后PPC吹膜料。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，步骤1）所述氨基磺酸水溶液的浓度为10~30%，PPC浆料20~50%，所述PPC浆料和氨基磺酸水溶液的体积比为1:1；步骤4）中所述改性材料为生物降解改性料PBAT、PLA、PBS、硅酸铝，根据可降解塑料不同用途，改性材料添加量为10~40%，得到的PPC吹膜料通过水下切粒机切粒后得到PPC产品。
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