CN113856605B - 工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置及方法,该装置包括聚合反应系统、溶剂回收系统、氨化反应系统三部分;方法包括聚合反应、溶剂回收、氨化反应三步。聚合反应系统采用循环回路技术,通过管式反应器控制反应;溶剂回收系统采用惰性气体N2或CO2循环喷雾干燥;氨化反应系统采用粉状物料气固连续氨化工艺,利用空气稀释氨气。本发明提供的无醛水性粘合剂绿色安全环保生产工艺,具有绿色、安全、环保,工艺简单,反应条件温和,原子经济性好等优点,并且能够实现全流程自动控制,节省人工,适合无醛水性粘合剂连续化工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及人造板用粘合剂的技术领域,具体而言,涉及一种无醛水性粘合剂绿色安全环保生产装置。
背景技术
在目前的人造板生产中,以甲醛为原料制备的“三醛胶”(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂)占有较大的比重,超过80%。使用“三醛胶”的板材会长期释放游离甲醛,污染室内环境,严重威胁居民的身体健康。随着人们生活水平的提高,对绿色生态的消费理念日益认同,越来越重视家居环境的环保健康,板材产品的甲醛释放量已经成为广大消费者极为关注的问题,只有更高标准的环保的装修材料才能成为市场的主流。由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会联合发布的《人造板及其制品甲醛释放量分级》(GB/T39600-2021)和《基于极限甲醛释放量的人造板室内承载限量指南》(GB/T39598-2021)将于2021年10月1日起正式实施,对人造板材的甲醛排放分级及室内承载量有了新的规定和指引,其中新提出的ENF级≤0.025mg/m3的标准,被称为“史上最严甲醛标准”。
以大豆蛋白、单宁、淀粉、明胶等生物质原料为基础制备的粘合剂不涉及甲醛的使用,但是生物质原料降解速度快,又带来了板材易老化的问题。虽然通过添加抗老化剂能在一定程度上延缓降解,但是生物质材类粘合剂仍然有成本较高和资源方面的问题,这也限制了其实际使用。另外,也可以利用如聚氯乙烯,高分子量聚乙烯,氯丁橡胶等聚合物进行板材的生产,但是这些聚合物都不具有水溶性,不能形成水性粘合剂,只能通过热熔或者有机溶剂将聚合物与木材原料混合,仍然存在成本高、消耗能源和不环保的缺点。
中国专利文件CN112852357A中提到使用酰胺基团与羧基和/或其铵盐的重复单元的共聚物的粘合剂进行板材的生产,具有无甲醛释放、低成本、施加简便且性能优异等特点。但是,聚合物制备过程中,使用溶剂沉淀结合离心分离或过滤分离的方式,采用离心机或过滤机进行固液分离,不仅产生大量固液混合溶剂,分离回收压力较大,同时离心或过滤后的母液中包含相当比例的低分子量聚合物,无法回用,导致产生大量的危险废物,不符合原子经济性的反应原则及绿色化学的生产目标,不适宜工业化连续大规模生产。
综上所述,亟需发展一种绿色安全环保生产装置,适应无醛水性粘合剂的工业化连续大规模生产,解决采用离心机或过滤机的方式导致产生危险废物,不利于工业化连续大规模生产的问题。
发明内容
针对现有技术的不足,尤其是目前无醛水性粘合剂的生产装置难以实现高原子经济性、绿色、安全、环保的大规模生产问题,本发明提供原子经济性好的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的装置及方法。
本发明的技术方案如下:
一种工业化连续大规模无醛水性粘合剂的绿色安全环保生产装置,该装置包括聚合反应系统、溶剂回收系统、氨化反应系统三部分;
所述的聚合反应系统包括原料计量罐,所述的原料计量罐通过溶解混合釜与管式反应器连接;
所述的溶剂回收系统包括喷雾干燥塔,所述的管式反应器通过进料釜与喷雾干燥塔连接;所述的喷雾干燥塔顶部通过电加热器和蒸汽加热器与气液分离器连接,所述的喷雾干燥塔底部连接喷雾干燥塔接收罐;蒸汽加热器还与惰性载气管道连接,所述的气液分离器底部连接原料计量罐用于溶剂循环套用;
所述的氨化反应系统包括设置有进料螺杆的气固回转反应器,所述的喷雾干燥塔接收罐与进料螺杆连接,所述的气固回转反应器分别与空气过滤器和液氨计量罐连接;所述的气固回转反应器还设置有出料螺杆,所述的出料螺杆与产品罐连接;所述的气固回转反应器还通过过滤除尘器和尾气风机与喷淋塔连接,喷淋塔底部通过喷淋塔循环泵和喷淋塔换热器与喷淋塔顶部连接,喷淋塔循环泵与液体粘合剂反应釜连接。
本发明可以将气固回转反应器中未反应的氨气通过喷淋的形式充分吸收,并与聚合物中间体在液体粘合剂反应釜中进行反应得到液体无醛水性粘合剂产品。也可以从气固回转反应器的出料螺杆直接输出固体粘合剂产品。
根据本发明,优选的,聚合反应系统中所述的原料计量罐包括马来酸酐计量罐、苯乙烯计量罐、双烯单体计量罐、溶剂计量罐、回收溶剂罐,分别与溶解混合釜连接。
根据本发明,优选的,聚合反应系统中所述的溶解混合釜分别通过进料泵和预热器与管式反应器连接。通过预热器对溶解混合釜中的混合原料进行预热,更有利于聚合反应。
根据本发明,优选的,所述的管式反应器是由2~10级管式反应器串联设置。采用多级管式反应器串联设置,利于延长反应停留时间,更利于充分聚合。
根据本发明,优选的,所述的管式反应器通过熟化釜与进料釜连接。本发明聚合反应通过管式反应器控制,解决聚合反应引发阶段反应速度过快、聚合温度过高、反应热难以及时移除难题,避免因聚合反应温度超温失控引起的反应爆聚,因而产生的产品质量和安全产生事故,经管式反应器快速反应后的物料在熟化釜中通过增加聚合停留时间和升高聚合温度,进一步提高聚合物分子量和聚合转化率,有利于聚合物中间体交联度的提升,进而提高粘合剂产品的粘接性能。
根据本发明,优选的,所述的熟化釜还通过循环泵与预热器连接;这样预热器、管式反应器、熟化釜、循环泵构成循环聚合反应回路,进一步利于充分聚合反应,同时可以有效移除反应热;
优选的,熟化釜通过出料泵与进料釜连接;
优选的,所述的熟化釜上部设置有熟化釜冷凝器,所述的进料釜上部设置有进料釜冷凝器。
根据本发明,优选的,溶剂回收系统中,所述的进料釜通过计量泵与喷雾干燥塔连接;
优选的,所述的喷雾干燥塔还通过一级旋风分离器、二级旋风分离器、引风机、喷淋洗涤塔和冷凝器与气液分离器连接,气液分离器通过鼓风机与蒸汽加热器连接;这种设置可以使喷雾干燥塔内汽化的组分(主要为溶剂)与惰性载气携带少量粉尘,依次通过一级旋风分离、二级旋风分离,进行固体颗粒分离;
优选的,一级旋风分离器、二级旋风分离器分别连接有一级旋风分离器接收罐、二级旋风分离器接收罐;用于接收旋风分离出的固体颗粒;
优选的,喷淋洗涤塔底部还通过喷淋洗涤塔循环泵和喷淋洗涤塔换热器与喷淋洗涤塔顶部连接,所述的喷淋洗涤塔循环泵还连接溶剂计量罐;旋风分离后的气体由引风机输送至喷淋洗涤塔进行喷淋洗涤,可利用回收溶剂作为喷淋洗涤液,部分洗涤凝液经喷淋洗涤塔循环泵输出至溶剂计量罐循环套用,剩余气体经冷凝器循环水冷凝后,进入气液分离器进行气液分离。
根据本发明,优选的,氨化反应系统中,所述的喷淋塔还通过一级降膜吸收塔、二级降膜吸收塔与水吸收塔连接;所述的一级降膜吸收塔设置有一级氨水泵,所述的二级降膜吸收塔设置有二级氨水泵,用于循环吸收。
根据本发明,优选的,氨化反应系统中,所述的液氨计量罐通过液氨蒸发器和液氨缓冲罐与气固回转反应器连接;这种设置更有利于氨气平稳和与空气混合进入到气固回转反应器中进行气固反应。
根据本发明,所述的无醛水性粘合剂的绿色安全环保生产装置,一种优选的实施方案,包括聚合反应系统、溶剂回收系统、氨化反应系统三部分;
所述的聚合反应系统包括马来酸酐计量罐、苯乙烯计量罐、双烯单体计量罐、溶剂计量罐、回收溶剂罐、溶解混合釜、进料泵、预热器、管式反应器、熟化釜、熟化釜冷凝器、循环泵,所述的马来酸酐计量罐、苯乙烯计量罐、双烯单体计量罐、溶剂计量罐、回收溶剂罐的出料口均与溶解混合釜进料口连通,溶解混合釜出料口经进料泵与预热器底部进料口连通,预热器顶部出料口与管式反应器进料口连通,管式反应器出料口与熟化釜进料口连通,熟化釜冷凝器位于熟化釜上方,熟化釜底部出料口经循环泵与预热器底部进料口连通,预热器、管式反应器、熟化釜、循环泵构成循环反应回路;
所述的溶剂回收系统包括出料泵、进料釜、进料釜冷凝器、计量泵、喷雾干燥塔、一级旋风分离器、二级旋风分离器、引风机、喷淋洗涤塔、喷淋洗涤塔循环泵、喷淋洗涤塔换热器、冷凝器、气液分离器、回收溶剂泵、鼓风机、蒸汽加热器、电加热器,所述的进料釜顶部进料口经出料泵与熟化釜底部出料口连通,进料釜冷凝器位于进料釜上方,进料釜底部出料口经计量泵与喷雾干燥塔顶部液体进料口连通,喷雾干燥塔气体出料口与一级旋风分离器气体进料口连通,一级旋风分离器气体出料口与二级旋风分离器气体进料口连通,二级旋风分离器气体出料口经引风机与喷淋洗涤塔气体进料口连通,喷淋洗涤塔底部出料口经喷淋洗涤塔循环泵、喷淋洗涤塔换热器与喷淋洗涤塔侧顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路,介于喷淋洗涤塔循环泵与喷淋洗涤塔换热器之间的管道与溶剂计量罐进料口连通,喷淋洗涤塔气体出料口经冷凝器与气液分离器进料口连通,气液分离器下端液体出料口经回收溶剂泵与回收溶剂罐进料口连通,气液分离器上端气体出料口经鼓风机与蒸汽加热器进气口连通,蒸汽加热器出气口与电加热器进气口连通,电加热器出气口与喷雾干燥塔气体进料口连通;气液分离器与鼓风机相连的管道外接放空阀门管道,鼓风机与蒸汽加热器相连的管道外接N2阀门管道;
所述的氨化反应系统包括进料螺杆、气固回转反应器、液氨计量罐、液氨蒸发器、液氨缓冲罐、空气过滤器、出料螺杆、产品罐、过滤除尘器、尾气风机、喷淋塔、喷淋塔循环泵、喷淋塔换热器、液体粘合剂反应釜,所述的进料螺杆与气固回转反应器固体进料口连通,出料螺杆一端与气固回转反应器固体出料口连通,一端与产品罐进料口连通,液氨计量罐出料口经液氨蒸发器与液氨缓冲罐进料口连通,液氨缓冲罐出料口与气固回转反应器气体进料口连通,气固回转反应器出气口经过滤除尘器、尾气风机与喷淋塔进气口连通,喷淋塔底部出料口经喷淋塔循环泵、喷淋塔换热器与喷淋塔侧顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路。介于喷淋塔换热器与喷淋塔循环泵之间的管道与液体粘合剂反应釜液体进料口连通;
所述的喷淋塔顶部出气口与降膜吸收塔单元连接,所述的降膜吸收塔单元的一端连接喷淋塔,另一端连接水吸收塔。
根据本发明,优选的,所述的降膜吸收塔单元为2个串联设置的降膜吸收塔,包括一级降膜吸收塔,一级氨水泵、二级降膜吸收塔,二级氨水泵,所述的喷淋塔顶部出气口与一级降膜吸收塔顶部气体进料口连通,一级降膜吸收塔底部经一级氨水泵与一级降膜吸收塔顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路;所述的介于一级氨水泵与一级降膜吸收塔顶部液体进料口之间管道与喷淋塔侧顶部液体进料口连通;所述的一级降膜吸收塔中部气液分离器出气口与二级降膜吸收塔顶部进料口连通,一级降膜吸收塔下部储液罐进液口与介于二级氨水泵与二级降膜吸收塔顶部液体进料口之间管道连通;所述的二级降膜吸收塔底部经二级氨水泵与二级降膜吸收塔顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路;所述的二级降膜吸收塔中部气液分离器出气口与水吸收塔中部气体进料口连通,二级降膜吸收塔下部储液罐与介于水吸收循环泵与水吸收塔顶部液体进料口之间管道连通。
根据本发明,优选的,所述的水吸收塔底部经水吸收循环泵与水吸收塔顶部液体进料口连通,形成循环回路。所述的水吸收塔顶部外接放空管道,所述的水吸收塔侧顶部进液口与自来水管道连通。
根据本发明,优选的,所述的马来酸酐计量罐、溶解混合釜、熟化釜、进料釜均设有夹套,夹套内通入热水加热。
根据本发明,所述的降膜吸收塔与氨水泵,形成循环吸收回路,水吸收塔与水吸收循环泵,形成循环吸收回路。一级、二级降膜吸收塔与水吸收塔串联,确保氨气充分吸收,避免氨气外溢污染环境;
根据本发明,优选的,所述的降膜吸收塔、水吸收塔的下部集液罐设有液位计。
根据本发明,一种工业化连续大规模无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,包括采用上述装置,包括步骤如下:
(1)聚合反应
由溶剂计量罐或回收溶剂罐将溶剂计量加入至溶解混合釜,开启溶解混合釜搅拌,夹套通热水加热,马来酸酐、双烯单体和苯乙烯分别由计量罐依次计量加入至溶解混合釜,再由固体加料口向溶解混合釜内计量加入引发剂过氧化二苯甲酰,混合物料溶解后,由进料泵输出,进入由预热器、管式反应器、熟化釜、循环泵构成的循环反应回路系统进行聚合反应,反应结束后,反应混合物由出料泵输送至进料釜;
(2)溶剂回收
开启鼓风机,载气经蒸汽加热器、电加热器加热后由气体进料口进入喷雾干燥塔,同时进料釜内物料由计量泵输出,由液体进料口进入喷雾干燥塔,液体迅速汽化,得到固体粉末为聚合物中间体,进入喷雾干燥接收罐,再转移至氨化反应系统;
喷雾干燥塔内汽化的组分(主要为溶剂)与载气携带少量粉尘,依次进入一级旋风分离器、二级旋风分离器,产生的固体颗粒物分别进入下方的一级旋风分离接收罐、二级旋风分离接收罐,旋风分离后的气体由引风机输送至喷淋洗涤塔进行喷淋洗涤(利用回收溶剂作为喷淋洗涤液),部分洗涤凝液经喷淋洗涤塔循环泵输出至溶剂计量罐套用,剩余气体经冷凝器循环水冷凝后,进入气液分离器进行气液分离,分离的液体由回收溶剂泵输送至回收溶剂罐套用,气体返回溶剂回收系统循环使用;
(3)氨化反应
采用粉状物料气固连续氨化工艺,聚合物中间体(固体)由进料螺杆连续输送进入气固回转反应器,液氨计量罐内液氨经由液氨蒸发器热水间接加热汽化后,进入液氨缓冲罐,经氨气流量控制器由气固回转反应器气体进料口连续输入,空气过滤器过滤后的空气同时经空气流量控制器,由气固回转反应器气体进料口连续输入,调节氨气与空气的通入速度及比例,利用空气稀释氨气,控制氨浓度小于等于爆炸下限的25%,同时空气稀释并带走氨化反应热,解决了气固反应反应热难移除难题,确保反应平稳安全。反应产物由出料螺杆连续输送至产品罐,放料包装得到固体无醛水性粘合剂产品;
反应尾气,包括未反应的氨气,经气固回转反应器上方的过滤除尘器过滤除尘后,经尾气风机引入喷淋塔喷淋吸收(吸收液来自一级降膜吸收得到的低浓度氨水),吸收产生的氨水,由喷淋塔循环泵泵至液体粘合剂反应釜,与聚合物中间体进行反应,得到液体无醛水性粘合剂产品。喷淋塔剩余尾气依次经一级降膜吸收塔、二级降膜吸收塔、水吸收塔水吸收为氨水后,排空;吸收补加水连续由水吸收塔外接自来水管输入,吸收得到的氨水连续经一级氨水泵输出至喷淋塔用于喷淋吸收。
根据本发明,优选的,步骤(1)中所述的聚合反应温度60~90℃;
优选的,所述的双烯单体为二乙烯苯、双环戊二烯中的一种或两种;
优选的,所述的溶剂为乙酸异丙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯中的一种或两种;
优选的,所述的苯乙烯与马来酸酐的摩尔比例为0.1~1:1;双烯单体与马来酸酐的摩尔比例为0.1~1:1;溶剂与马来酸酐的质量比为1~10:1;过氧化二苯甲酰加入比例为0.5wt%~3wt%。
根据本发明,优选的,步骤(2)中使用的载气为N2或CO2,采用惰性气体N2或CO2循环喷雾干燥工艺,降低溶剂汽化分压,降低溶剂沸点,从而减少溶剂回收需要的蒸发耗热量,从而节约溶剂回收能耗;并且仅有N2或CO2逸出系统,减少溶剂损失,降低VOCs排放量,利于环保;采用大量的惰性气体N2或CO2保护,避免溶剂汽化过程中因氧含量达到爆炸极限而引起爆炸,有利于安全。
根据本发明,优选的,步骤(3)中氨化工艺采用微负压操作,避免氨气外溢污染环境;
根据本发明,所述的氨气浓度为1vol%~4vol%,优选的,为2vol%~3vol%;
所述的氨水浓度为1wt%~10wt%,优选的,3wt%~6wt%。
本发明的反应装置可适应无醛水性粘合剂的连续化大规模生产,聚合反应工序,反应原料和反应条件可适用于现有无醛水性粘合剂的反应过程。比如:CN112852357A中粘合剂的聚合反应过程。
本发明中,聚合反应系统优选采用循环回路技术,可由预热器、管式反应器、熟化釜、循环泵构成循环反应回路,有效移除反应热。进一步优选的,管式反应器由2~10级管式反应器串联设置。
以马来酸酐、双烯单体和苯乙烯作为反应原料为例,聚合反应方程式如下:
根据本发明,溶剂回收系统,设置喷雾干燥塔,溶剂回收在喷雾干燥塔内进行。在聚合反应过程中,随着聚合的进程,高分子量的聚合物中间体析出为固体颗粒,低分子量的聚合物仍然以液体或粘稠物呈现。现有采用离心机或过滤器的分离方式,不仅产生大量混合溶剂,分离回收压力较大,同时离心后的母液中包含相当比例的低分子量聚合物,无法回用,导致产生大量的危险废物。本发明采用惰性气体喷雾干燥的形式,聚合反应过程中生成的低分子量聚合物通过喷雾干燥均匀分散附着在聚合反应析出的高分子量聚合物固体颗粒上,解决了低分子量聚合物和反应溶剂的回收分离难题,同时解决了聚合反应固体聚合产物和低分子量液体聚合产物的分离应用难题;
溶剂回收系统设置蒸汽加热器和电加热器并与惰性载气管道连接,通过采用惰性气体N2或CO2循环喷雾干燥,降低溶剂汽化分压,降低溶剂沸点,从而减少溶剂回收需要的蒸发耗热量,从而节约溶剂回收能耗;并且仅有N2或CO2逸出系统,减少溶剂损失,降低VOCs排放量,利于环保;采用大量的惰性气体N2或CO2保护,避免溶剂汽化过程中因氧含量达到爆炸极限而引起爆炸,有利于安全。
根据本发明,氨化反应系统采用气固回转反应器进行气固连续氨化反应,设置空气过滤器和液氨计量罐,采用空气和氨气连续通入气固回转反应器,利用空气稀释氨气,控制氨气浓度小于等于爆炸下限的25%,同时通过大量空气稀释并带走氨化反应热,解决了气固反应反应热难移除难题,确保反应平稳安全。
根据本发明,氨化反应系统运行时,可采用微负压操作,避免氨气外溢污染环境;
优选的,氨化反应系统设置一级、二级降膜吸收塔与水吸收塔串联,吸收过量氨气,确保氨气充分吸收,避免氨气外溢污染环境;利用氨化反应尾气吸收得到的氨水与聚合反应得到的固体聚合物中间体产物进行液固反应生产液体无醛水性粘合剂产品,实现了物料的闭环应用。
以马来酸酐、双烯单体和苯乙烯作为反应原料为例,氨化反应方程式如下:
本发明未详尽说明的,均按本领域常规技术处理。
本发明的有益效果:
1、粘合剂的引发阶段聚合反应速度过快,聚合温度过高,反应热难以及时移除,因聚合反应温度超温失控容易引起反应爆聚,因而容易产生产品质量和安全事故。本发明装置的聚合反应系统,采用循环回路技术,通过管式反应器控制反应,并快速移除反应热,可以避免聚合反应温度超温导致的爆聚。经管式反应器快速反应后的物料在熟化釜中通过增加聚合停留时间和升高聚合温度,进一步提高聚合物分子量和聚合转化率,有利于聚合物中间体交联度的提升,进而提高粘合剂产品的粘接性能,有利于聚合反应充分进行和反应安全。
2、本发明溶剂回收系统设置蒸汽加热器和电加热器并与惰性载气管道连接,采用惰性气体N2或CO2循环喷雾干燥工艺,降低溶剂汽化分压,降低溶剂沸点,减少蒸发热量,从而减少溶剂回收需要的蒸发耗热量,从而节约溶剂回收能耗;并且仅有N2或CO2逸出系统,减少溶剂损失,降低VOCs排放量,利于环保;采用大量的惰性气体N2或CO2保护,避免溶剂汽化过程中因氧含量达到爆炸极限而引起爆炸,有利于安全。
3、本发明溶剂回收系统,设置喷雾干燥塔,溶剂回收在喷雾干燥塔内进行。将聚合反应过程中生成的低分子量聚合物通过喷雾干燥均匀分散附着在聚合反应析出的高分子量聚合物固体颗粒上,解决了低分子量液体聚合物和反应溶剂的回收分离难题,同时解决了聚合反应固体聚合产物和低分子量液体聚合产物的分离应用难题。
4、本发明氨化反应系统采用气固回转反应器进行气固连续氨化反应,设置空气过滤器和液氨计量罐,采用空气和氨气连续通入气固回转反应器,利用空气稀释氨气,控制氨气浓度小于等于爆炸下限的25%,同时空气稀释并带走氨化反应热,解决了气固反应反应热难移除难题,确保反应平稳安全。
5、本发明氨化反应系统设置一级、二级降膜吸收塔与水吸收塔串联,吸收氨化反应尾气,确保氨气充分吸收,避免氨气外溢污染环境。同时,利用氨化反应尾气吸收得到的氨水与聚合物中间体进行液固反应生产液体无醛水性粘合剂产品,实现了物料的闭环应用。
附图说明
图1为本发明无醛水性粘合剂的绿色安全环保生产装置示意图。
其中:1、马来酸酐计量罐,2、苯乙烯计量罐,3、双烯单体计量罐,4、溶剂计量罐,5、回收溶剂罐,6、溶解混合釜,7、进料泵,8、预热器,9、管式反应器,10、熟化釜,11、熟化釜冷凝器、12、循环泵,13、出料泵,14、进料釜,15、进料釜冷凝器,16、计量泵,17、喷雾干燥塔,18、喷雾干燥塔接收罐,19、一级旋风分离器,20、一级旋风分离接收罐,21、二级旋风分离器,22、二级旋风分离接收罐,23、引风机,24、喷淋洗涤塔,25、喷淋洗涤塔循环泵,26、喷淋洗涤塔换热器,27、冷凝器,28、气液分离器,29、回收溶剂泵,30、鼓风机,31、蒸汽加热器,32、电加热器,33、进料螺杆,34、气固回转反应器,35、液氨计量罐,36、液氨蒸发器,37、液氨缓冲罐,38、空气过滤器,39、出料螺杆,40、产品罐,41、过滤除尘器,42、尾气风机,43喷淋塔,44、喷淋塔循环泵,45、喷淋塔换热器,46、液体粘合剂反应釜,47、一级降膜吸收塔,48、一级氨水泵,49、二级降膜吸收塔,50、二级氨水泵,51、水吸收塔,52、水吸收循环泵。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种无醛水性粘合剂的绿色安全环保生产装置,该装置包括聚合反应系统、溶剂回收系统、氨化反应系统三部分;
所述的聚合反应系统包括原料计量罐,所述的原料计量罐通过溶解混合釜6与管式反应器9连接;
所述的溶剂回收系统包括喷雾干燥塔17连接,所述的管式反应器9通过进料釜14与喷雾干燥塔17连接;所述的喷雾干燥塔17顶部通过电加热器32和蒸汽加热器31与气液分离器28连接,所述的喷雾干燥塔17底部连接喷雾干燥塔接收罐18;蒸汽加热器31还与惰性载气管道连接,所述的气液分离器28底部连接原料计量罐5用于溶剂循环套用;
所述的氨化反应系统包括设置有进料螺杆33的气固回转反应器34,所述的喷雾干燥塔接收罐18与进料螺杆33连接,所述的气固回转反应器34分别与空气过滤器38和液氨计量罐35连接;所述的气固回转反应器34还设置有出料螺杆39,所述的出料螺杆39与产品罐40连接;所述的气固回转反应器34还通过过滤除尘器41和尾气风机42与喷淋塔43连接,喷淋塔43底部通过喷淋塔循环泵44和喷淋塔换热器45与喷淋塔顶部连接,喷淋塔循环泵44与液体粘合剂反应釜46连接。
实施例2
如实施例1所述的无醛水性粘合剂的绿色安全环保生产装置,不同的是:
聚合反应系统中所述的原料计量罐包括马来酸酐计量罐1、苯乙烯计量罐2、双烯单体计量罐3、溶剂计量罐4、回收溶剂罐5,分别与溶解混合釜6连接。
聚合反应系统中所述的溶解混合釜6分别通过进料泵7和预热器8与管式反应器9连接。通过预热器8对溶解混合釜6中的混合原料进行预热,更有利于聚合反应。
所述的管式反应器9是由2~10级管式反应器串联设置。采用多级管式反应器串联设置,利于延长反应停留时间,更利于充分聚合。
所述的管式反应器9通过熟化釜10与进料釜14连接;
所述的熟化釜10还通过循环泵12与预热器8连接;这样预热器8、管式反应器9、熟化釜10、循环泵12构成循环聚合反应回路,进一步有利于控制反应引发阶段聚合反应速度,同时可以有效移除反应热;进一步提高聚合物分子量和聚合转化率,有利于聚合产物对粘合剂性能的提升;
熟化釜10通过出料泵13与进料釜14连接;
所述的熟化釜10上部设置有熟化釜冷凝器11,所述的进料釜14上部设置有进料釜冷凝器15。
实施例3
如实施例2所述的无醛水性粘合剂的绿色安全环保生产装置,不同的是:
溶剂回收系统中,所述的进料釜14通过计量泵16与喷雾干燥塔17连接;
所述的喷雾干燥塔17还通过一级旋风分离器19、二级旋风分离器21、引风机23、喷淋洗涤塔24和冷凝器27与气液分离器28连接,气液分离器28连接通过鼓风机30与蒸汽加热器31连接;这种设置可以使喷雾干燥塔17内汽化的组分(主要为溶剂)与惰性载气携带少量粉尘,依次通过一级旋风分离19、二级旋风分离21,进行固体颗粒分离;
一级旋风分离器19、二级旋风分离器21分别连接有一级旋风分离器接收罐20、二级旋风分离器接收罐22;用于接收旋风分离出的固体颗粒;
喷淋洗涤塔24底部还通过喷淋洗涤塔循环泵25和喷淋洗涤塔换热器26与喷淋洗涤塔24顶部连接,所述的喷淋洗涤塔循环泵25还连接溶剂计量罐4;旋风分离后的气体由引风机23输送至喷淋洗涤塔24进行喷淋洗涤,可利用回收溶剂作为喷淋洗涤液,部分洗涤凝液经喷淋洗涤塔循环泵25输出至溶剂计量罐4循环套用,剩余气体经冷凝器27循环水冷凝后,进入气液分离器28进行气液分离。
实施例4
如实施例3所述的无醛水性粘合剂的绿色安全环保生产装置,不同的是:
氨化反应系统中,所述的喷淋塔43还通过一级降膜吸收塔47、二级降膜吸收塔49与水吸收塔51连接;所述的一级降膜吸收塔47设置有一级氨水泵48,所述的二级降膜吸收塔49设置有二级氨水泵50,用于循环吸收。
氨化反应系统中,所述的液氨计量罐35通过液氨蒸发器36和液氨缓冲罐37与气固回转反应器34连接;这种设置更有利于氨气平稳和与空气混合进入到气固回转反应器34中进行气固反应。
实施例5:
一种无醛水性粘合剂绿色安全环保生产装置,该装置包括聚合反应系统、溶剂回收系统、氨化反应系统三部分;
所述的聚合反应系统包括马来酸酐计量罐1、苯乙烯计量罐2、双烯单体计量罐3、溶剂计量罐4、回收溶剂罐5、溶解混合釜6、进料泵7、预热器8、管式反应器9、熟化釜10、熟化釜冷凝器11、循环泵12,所述的马来酸酐计量罐1、苯乙烯计量罐2、双烯单体计量罐3、溶剂计量罐4、回收溶剂罐5的出料口均与溶解混合釜6进料口连通,溶解混合釜6出料口经进料泵7与预热器8底部进料口连通,预热器8顶部出料口与管式反应器9进料口连通,管式反应器9出料口与熟化釜10进料口连通,熟化釜冷凝器11位于熟化釜10上方,熟化釜10底部出料口经循环泵12与预热器8底部进料口连通,预热器8、管式反应器9、熟化釜10、循环泵12构成循环反应回路;
所述的溶剂回收系统包括出料泵13、进料釜14、进料釜冷凝器15、计量泵16、喷雾干燥塔17、一级旋风分离器19、二级旋风分离器21、引风机23、喷淋洗涤塔24、喷淋洗涤塔循环泵25、喷淋洗涤塔换热器26、冷凝器27、气液分离器28、回收溶剂泵29、鼓风机30、蒸汽加热器31、电加热器32,所述的进料釜14顶部进料口经出料泵13与熟化釜10底部出料口连通,进料釜冷凝器15位于进料釜14上方,进料釜14底部出料口经计量泵16与喷雾干燥塔17顶部液体进料口连通,喷雾干燥塔17气体出料口与一级旋风分离器19气体进料口连通,一级旋风分离器19气体出料口与二级旋风分离器21气体进料口连通,二级旋风分离器21气体出料口经引风机23与喷淋洗涤塔24气体进料口连通,喷淋洗涤塔24底部出料口经喷淋洗涤塔循环泵25、喷淋洗涤塔换热器26与喷淋洗涤塔24侧顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路,介于喷淋洗涤塔循环泵25与喷淋洗涤塔换热器26之间的管道与溶剂计量罐4进料口连通,喷淋洗涤塔24气体出料口经冷凝器27与气液分离器28进料口连通,气液分离器28下端液体出料口经回收溶剂泵29与回收溶剂罐5进料口连通,气液分离器28上端气体出料口经鼓风机30与蒸汽加热器31进气口连通,蒸汽加热器31出气口与电加热器32进气口连通,电加热器32出气口与喷雾干燥塔17气体进料口连通;气液分离器28与鼓风机30相连的管道外接放空阀门管道,鼓风机30与蒸汽加热器31相连的管道外接N2阀门管道;
所述的氨化反应系统包括进料螺杆33、气固回转反应器34、液氨计量罐35、液氨蒸发器36、液氨缓冲罐37、空气过滤器38、出料螺杆39、产品罐40、过滤除尘器41、尾气风机42、喷淋塔43、喷淋塔循环泵44、喷淋塔换热器45、液体粘合剂反应釜46,所述的进料螺杆33与气固回转反应器34固体进料口连通,出料螺杆39一端与气固回转反应器34固体出料口连通,一端与产品罐40进料口连通,液氨计量罐35出料口经液氨蒸发器36与液氨缓冲罐37进料口连通,液氨缓冲罐37出料口与气固回转反应器34气体进料口连通,气固回转反应器34出气口经过滤除尘器41、尾气风机42与喷淋塔43进气口连通,喷淋塔43底部出料口经喷淋塔循环泵44、喷淋塔换热器45与喷淋塔43侧顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路。介于喷淋塔换热器45与喷淋塔循环泵44之间的管道与液体粘合剂反应釜46液体进料口连通。
本实施例中所述的喷淋塔43顶部出气口与降膜吸收塔单元连接,所述的降膜吸收塔单元的一端连接喷淋塔43,另一端连接水吸收塔51。
所述的降膜吸收塔单元为2个串联设置的降膜吸收塔,包括一级降膜吸收塔47,一级氨水泵48、二级降膜吸收塔49,二级氨水泵50,所述的喷淋塔43顶部出气口与一级降膜吸收塔47顶部气体进料口连通,一级降膜吸收塔47底部经一级氨水泵48与一级降膜吸收塔47顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路;所述的介于一级氨水泵48与一级降膜吸收塔47顶部液体进料口之间管道与喷淋塔43侧顶部液体进料口连通;所述的一级降膜吸收塔47中部气液分离器出气口与二级降膜吸收塔49顶部进料口连通,一级降膜吸收塔47下部储液罐进液口与介于二级氨水泵50与二级降膜吸收塔49顶部液体进料口之间管道连通;所述的二级降膜吸收塔49底部经二级氨水泵50与二级降膜吸收塔49顶部液体进料口连通,形成循环吸收回路;所述的二级降膜吸收塔49中部气液分离器出气口与水吸收塔51中部气体进料口连通,二级降膜吸收塔49下部储液罐与介于水吸收循环泵52与水吸收塔51顶部液体进料口之间管道连通;所述的水吸收塔51底部经水吸收循环泵52与水吸收塔51顶部液体进料口连通,形成循环回路。所述的水吸收塔51顶部外接放空管道,所述的水吸收塔51侧顶部进液口与自来水管道连通。
实施例6
如实施例5所述的一种无醛水性粘合剂绿色安全环保生产装置,不同的是:
所述的马来酸酐计量罐1、溶解混合釜6、熟化釜10、进料釜14均设有夹套,夹套内通入热水加热;所述的管式反应器9由2~10级管式反应器串联设置,所述的喷雾干燥塔17、一级旋风分离器19、二级旋风分离器21下部分别连接有用于接收粉料的一级旋风分离接收罐20、二级旋风分离接收罐22,所述的一级降膜吸收塔47、二级降膜吸收塔49、水吸收塔51的下部集液罐设有液位计。
实施例7
利用实施例5或6所述的装置生产无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,包括步骤如下:
(1)聚合反应
由溶剂计量罐4或回收溶剂罐5将溶剂丁酸乙酯计量加入至溶解混合釜6,开启溶解混合釜6搅拌,夹套通30~60℃热水加热,马来酸酐、二乙烯苯和苯乙烯分别由计量罐依次计量加入至溶解混合釜6,再由固体加料口向溶解混合釜6内计量加入引发剂过氧化二苯甲酰,苯乙烯与马来酸酐的摩尔比例为0.1~1:1;二乙烯苯与马来酸酐的摩尔比例为0.1~1:1;溶剂丁酸乙酯与马来酸酐的质量比为1~10:1;过氧化二苯甲酰加入比例为0.5wt%~3wt%,混合物料溶解后,由进料泵7输出,进入由预热器8、管式反应器9、熟化釜10、循环泵12构成的循环反应回路系统进行聚合反应,反应温度60~90℃,反应结束后,反应混合物由出料泵13输送至进料釜14;
(2)溶剂回收
开启鼓风机30,氮气经蒸汽加热器31、电加热器32加热后由气体进料口进入喷雾干燥塔17,同时进料釜14内物料由计量泵16输出,由液体进料口进入喷雾干燥塔17,液体迅速汽化,得到固体粉末为聚合物中间体,进入喷雾干燥接收罐18,再转移至氨化反应系统;
喷雾干燥塔17内汽化的组分(主要为溶剂)与氮气携带少量粉尘,依次进入一级旋风分离器19、二级旋风分离器21,产生的固体颗粒物分别进入下方的一级旋风分离接收罐20、二级旋风分离接收罐22,旋风分离后的气体由引风机23输送至喷淋洗涤塔24进行喷淋洗涤(利用回收溶剂作为喷淋洗涤液),部分洗涤凝液经喷淋洗涤塔循环泵25输出至溶剂计量罐4套用,剩余气体经冷凝器27循环水冷凝后,进入气液分离器28进行气液分离,分离的液体由回收溶剂泵29输送至回收溶剂罐5套用,气体返回溶剂回收系统循环使用;
(3)氨化反应
采用粉状物料气固连续氨化工艺,聚合物中间体(固体)由进料螺杆33连续输送进入气固回转反应器34,液氨计量罐35内液氨经由液氨蒸发器36热水间接加热汽化后,进入液氨缓冲罐37,经氨气流量控制器由气固回转反应器34气体进料口连续输入,空气过滤器38过滤后的空气同时经空气流量控制器,由气固回转反应器34气体进料口连续输入,调节氨气与空气的通入速度及比例,利用空气稀释氨气,控制氨浓度为2vol%~3vol%,小于爆炸下限的25%,同时空气稀释并带走氨化反应热,解决了气固反应反应热难移除难题,确保反应平稳安全。反应产物由出料螺杆39连续输送至产品罐40,放料包装得到固体无醛水性粘合剂产品;
反应尾气,包括未反应的氨气,经气固回转反应器34上方的过滤除尘器41过滤除尘后,经尾气风机42引入喷淋塔43喷淋吸收(吸收液来自一级降膜吸收得到的低浓度氨水),吸收产生的3wt%~6wt%氨水,由喷淋塔循环泵44泵至液体无醛粘合剂反应釜46,与聚合物中间体进行反应,得到液体无醛水性粘合剂产品。喷淋塔43剩余尾气依次经一级降膜吸收塔47、二级降膜吸收塔49、水吸收塔51水吸收为氨水后,排空;吸收补加水连续由水吸收塔51外接自来水管输入,吸收得到的3wt%~6wt%氨水连续经一级氨水泵48输出至喷淋塔43用于喷淋吸收。
实施例8
如实施例7所述的,利用实施例5或6所述的装置生产无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,不同的是:
聚合反应中使用的溶剂为乙酸异戊酯,双烯单体为双环戊二烯;溶剂回收中使用的载气为CO2。
实施例9
如实施例7所述的,利用实施例5或6所述的装置生产无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,不同的是:
聚合反应中使用的溶剂为乙酸异丙酯与丁酸乙酯混合溶剂,混合质量比为0.3~1:1,双烯单体为双环戊二烯。
对比例
如实施例7所述,不同的是:
聚合反应采用传统釜式反应,间歇操作,溶剂回收采用离心机,实现固液分离,并利用干燥机对离心固体进行干燥得到聚合物中间体,利用传统的搅拌釜对离心液进行蒸馏回收,蒸出溶剂回收套用,蒸馏釜底物料无法采用氨化反应来生产粘合剂产品,只能作为危险废物,委托有资质单位转移处置,造成浪费且污染环境。
无下列设备:
预热器8,管式反应器9,熟化釜10,熟化釜冷凝器11、循环泵12,计量泵16、喷雾干燥塔17、喷雾干燥塔接收罐18、一级旋风分离器19、一级旋风分离接收罐20、二级旋风分离器21、二级旋风分离接收罐22、引风机23、喷淋洗涤塔24、喷淋洗涤塔循环泵25、喷淋洗涤塔换热器26、冷凝器27、气液分离器28、回收溶剂泵29、鼓风机30、蒸汽加热器31、电加热器32。
试验例1
按照实施例7的方法,利用实施例5和对比例的生产装置生产无醛水性粘合剂产品,反应产物及、有机废物质量比,如表1所示。
表1
编号/项目 | 反应产物% | 危险废物% |
实施例5 | 100 | 0 |
对比例 | 82 | 18 |
由表1可知,实施例5采用本发明一种无醛水性粘合剂绿色安全环保生产装置,反应产物占比可达到100%,无危险废物产生,原子经济性好,提高效益的同时减少了危险废物的产生,更利于环保。
试验例2、有害物质限量值测试
根据《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》(GB 18583-2008)中水基型胶粘剂中有害物质限量值测试方法对实施例7得到的固体无醛水性粘合剂产品(加水稀释成25%水溶液)和液体无醛水性粘合剂产品的有害物质进行测试,结果列于下表2、3中
表2固体无醛水性粘合剂产品(25%水溶液)有害物质限量值测试数据
表3液体无醛水性粘合剂产品有害物质限量值测试数据
实施例7中的固体无醛水性粘合剂产品和液体无醛水性粘合剂产品的各项测试数据都低于国标中对于有害物质限量值的要求。其中,游离甲醛、苯、甲苯+二甲苯三项数据均低于可检测的最低限。
应用例1
将实施例7制备的固体无醛水性粘合剂产品用于压制胶合板,包括步骤如下:
1、液体水性粘合剂制备:将固体无醛水性粘合剂产品加入水中,使用分散机均匀分散为固含量25%的胶水;
2、涂胶:选用6~8年生杨木旋切木皮,木皮厚度约2cm,涂胶设备采用四辊涂胶机,涂胶后的单板按木纹方向纵横交错配成5层(或11层)板坯;
3、预压:将组配好的板坯转移至预压机,8~10mpa压力条件下,室温预压1h;
4、热压:预压后的板坯置于热压机内,热压温度160℃,压力5~8mpa,热压30min(11层板为1h)后,胶合板压制完成。
应用例2
如应用例1所述的,将实施例7制备的固体无醛水性粘合剂产品用于压制胶合板,不同的是,步骤1液体水性粘合剂制备,将固体无醛水性粘合剂产品加入水中,分散为固含量15%的胶水,再加入面粉(标准粉),面粉与胶水质量比为1:4,继续分散均匀,得到胶水用于涂胶;步骤4热压中的热压温度为135℃。
性能测试
根据《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》(GB/T 17657-2013)对应用例1、2得到的胶合板进行胶合强度测试,结果列于下表4中。
表4性能测试数据
检测项目 | 检测标准(II类板) | 应用例1 | 应用例2 |
胶合强度/mpa | ≥0.7 | 1.44 | 1.20 |
注:表中胶合强度数值,为每层胶板测试值的平均值
应用例1、2压制的胶合板,胶合强度数值均大于国标GB/T 9846-2015中II类板的胶合强度的指标要求。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明保护范围并不局限于此。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (20)
1.一种工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,该装置包括聚合反应系统、溶剂回收系统、氨化反应系统三部分;
所述的聚合反应系统包括原料计量罐,所述的原料计量罐通过溶解混合釜与管式反应器连接;
所述的溶剂回收系统包括喷雾干燥塔,所述的管式反应器通过进料釜与喷雾干燥塔连接;所述的喷雾干燥塔顶部通过电加热器和蒸汽加热器与气液分离器连接,所述的喷雾干燥塔底部连接喷雾干燥塔接收罐;蒸汽加热器还与惰性载气管道连接,所述的气液分离器底部连接原料计量罐用于溶剂循环套用;
所述的氨化反应系统包括设置有进料螺杆的气固回转反应器,所述的喷雾干燥塔接收罐与进料螺杆连接,所述的气固回转反应器分别与空气过滤器和液氨计量罐连接;所述的气固回转反应器还设置有出料螺杆,所述的出料螺杆与产品罐连接;所述的气固回转反应器还通过过滤除尘器和尾气风机与喷淋塔连接,喷淋塔底部通过喷淋塔循环泵和喷淋塔换热器与喷淋塔顶部连接,喷淋塔循环泵与液体粘合剂反应釜连接。
2.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,聚合反应系统中所述的原料计量罐包括马来酸酐计量罐、苯乙烯计量罐、双烯单体计量罐、溶剂计量罐、回收溶剂罐,分别与溶解混合釜连接。
3.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,聚合反应系统中所述的溶解混合釜分别通过进料泵和预热器与管式反应器连接。
4.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,所述的管式反应器是由2~10级管式反应器串联设置。
5.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,所述的管式反应器通过熟化釜与进料釜连接。
6.根据权利要求5所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,所述的熟化釜还通过循环泵与预热器连接。
7.根据权利要求5所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,熟化釜通过出料泵与进料釜连接。
8.根据权利要求5所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,所述的熟化釜上部设置有熟化釜冷凝器,所述的进料釜上部设置有进料釜冷凝器。
9.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,溶剂回收系统中,所述的进料釜通过计量泵与喷雾干燥塔连接。
10.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,溶剂回收系统中,所述的喷雾干燥塔还通过一级旋风分离器、二级旋风分离器、引风机、喷淋洗涤塔和冷凝器与气液分离器连接,气液分离器通过鼓风机与蒸汽加热器连接。
11.根据权利要求10所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,一级旋风分离器、二级旋风分离器分别连接有一级旋风分离器接收罐、二级旋风分离器接收罐。
12.根据权利要求10所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,喷淋洗涤塔底部还通过喷淋洗涤塔循环泵和喷淋洗涤塔换热器与喷淋洗涤塔顶部连接,所述的喷淋洗涤塔循环泵还连接溶剂计量罐。
13.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,氨化反应系统中,所述的喷淋塔还通过一级降膜吸收塔、二级降膜吸收塔与水吸收塔连接;所述的一级降膜吸收塔设置有一级氨水泵,所述的二级降膜吸收塔设置有二级氨水泵。
14.根据权利要求1所述的工业化连续大规模生产无醛水性粘合剂的绿色安全环保装置,其特征在于,氨化反应系统中,所述的液氨计量罐通过液氨蒸发器和液氨缓冲罐与气固回转反应器连接。
15.一种工业化连续大规模无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,包括采用权利要求1-14任一项所述装置,包括步骤如下:
(1)聚合反应
由溶剂计量罐或回收溶剂罐将溶剂计量加入至溶解混合釜,开启溶解混合釜搅拌,夹套通热水加热,马来酸酐、双烯单体和苯乙烯分别由计量罐依次计量加入至溶解混合釜,再由固体加料口向溶解混合釜内计量加入引发剂过氧化二苯甲酰,混合物料溶解后,由进料泵输出,进入由预热器、管式反应器、熟化釜、循环泵构成的循环反应回路系统进行聚合反应,反应结束后,反应混合物由出料泵输送至进料釜;
(2)溶剂回收
开启鼓风机,载气经蒸汽加热器、电加热器加热后由气体进料口进入喷雾干燥塔,同时进料釜内物料由计量泵输出,由液体进料口进入喷雾干燥塔,液体迅速汽化,得到固体粉末为聚合物中间体,进入喷雾干燥接收罐,再转移至氨化反应系统;
喷雾干燥塔内汽化的组分与载气携带少量粉尘,依次进入一级旋风分离器、二级旋风分离器,产生的固体颗粒物分别进入下方的一级旋风分离接收罐、二级旋风分离接收罐,旋风分离后的气体由引风机输送至喷淋洗涤塔进行喷淋洗涤,部分洗涤凝液经喷淋洗涤塔循环泵输出至溶剂计量罐套用,剩余气体经冷凝器循环水冷凝后,进入气液分离器进行气液分离,分离的液体由回收溶剂泵输送至回收溶剂罐套用,气体返回溶剂回收系统循环使用;
(3)氨化反应
采用粉状物料气固连续氨化工艺,聚合物中间体由进料螺杆连续输送进入气固回转反应器,液氨计量罐内液氨经由液氨蒸发器热水间接加热汽化后,进入液氨缓冲罐,经氨气流量控制器由气固回转反应器气体进料口连续输入,空气过滤器过滤后的空气同时经空气流量控制器,由气固回转反应器气体进料口连续输入,调节氨气与空气的通入速度及比例,利用空气稀释氨气,控制氨浓度小于等于爆炸下限的25%,反应产物由出料螺杆连续输送至产品罐,放料包装得到固体无醛水性粘合剂产品;
反应尾气,经气固回转反应器上方的过滤除尘器过滤除尘后,经尾气风机引入喷淋塔喷淋吸收,吸收产生的氨水,由喷淋塔循环泵泵至液体粘合剂反应釜,与聚合物中间体进行反应,得到液体无醛水性粘合剂产品。
16.根据权利要求15所述的工业化连续大规模无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,其特征在于,步骤(1)中所述的聚合反应温度60~90℃。
17.根据权利要求15所述的工业化连续大规模无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,其特征在于,步骤(1)中所述的双烯单体为二乙烯苯、双环戊二烯中的一种或两种,所述的溶剂为乙酸异丙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯中的一种或两种。
18.根据权利要求15所述的工业化连续大规模无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,其特征在于,步骤(1)中所述的苯乙烯与马来酸酐的摩尔比例为0.1~1:1;双烯单体与马来酸酐的摩尔比例为0.1~1:1;溶剂与马来酸酐的质量比为1~10:1;过氧化二苯甲酰加入比例为0.5wt%~3wt%。
19.根据权利要求15所述的工业化连续大规模无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,其特征在于,步骤(2)中使用的载气为N2或CO2。
20.根据权利要求15所述的工业化连续大规模无醛水性粘合剂绿色安全环保生产方法,其特征在于,步骤(3)中所述的氨气浓度为1vol%~4vol%,所述的氨水浓度为1wt%~10wt%。
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