CN114917609B - 脱除ppvc胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，涉及PPVC胶乳中氯乙烯的去除装置技术领域。本发明在筛板上设置降膜管，增大了胶乳和蒸汽的接触面积，胶乳由降膜管直接下落至下一层降膜式筛板，省略了堰板，明显缩短了胶乳的流动距离，阻止了胶乳长时间在高温条件下引起的破乳现象，减少了汽提塔内筛板数量，空间占用小；降膜管下端连接引流管，防止胶乳粘接在筛板上，避免胶乳中PPVC树脂大颗粒沉积筛板、堵塞筛孔及过滤器，满足工业连续生产要求；经过本汽提系统处理的PPVC胶乳中氯乙烯残留量在100ppm以下，干燥尾气排放5mg/m3以下，符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及PPVC胶乳中氯乙烯的去除装置技术领域，尤其涉及一种脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统。
背景技术
PPVC（聚氯乙烯糊树脂）主要用于软质制品生产，如人造革、地板革、壁纸、工业输送带、玩具、医用一次性手套等。生产工艺包括乳液法、种子乳液法、微悬浮法、种子微悬浮法，转化率一般控制在94%左右，未反应的氯乙烯单体经一次回收、二次回收后，在PPVC胶乳中仍有质量分数0.05%~1%左右的氯乙烯单体残留。
生产中通过喷雾干燥工序脱除大部分水介质，利用热空气干燥带走水分及残留单体，但此方法造成干燥排出的尾气中残留一定量的氯乙烯单体。若无法进一步回收PPVC胶乳中残留的氯乙烯单体，一定量的氯乙烯及其它有机物将以干燥尾气的形式直排大气，排放指标达不到环保要求。同时，部分氯乙烯单体会残留在PPVC树脂成品中，污染环境和危害人们身体健康。
汽提塔是悬浮法PVC树脂生产中回收未反应的氯乙烯单体的重要设备，包括无溢流堰的穿流式汽提塔和带围堰的小孔汽提塔。公布号为CN203694650U的中国实用新型专利公开了一种脱除氯乙烯单体的针孔汽提塔，处理PVC浆料中残留的氯乙烯单体VCM。但PPVC胶乳颗粒相比于PVC浆料的粒径小（PVC浆料中颗粒粒径100~150微米，PPVC胶乳粒径是1~2微米）、黏度高、流动性差，利用常规的汽提塔处理PPVC胶乳，因蒸汽在PPVC胶乳表面停留时间长，而PPVC胶乳对温度极其敏感，造成PPVC胶乳表面呈沸腾状，PPVC胶乳体系逐渐由固-水乳化体系转变为水-固乳化体系破乳形成PPVC树脂大颗粒，这些大颗粒会瞬间粘覆筛板、附着塔内部，同时堵塞筛孔及胶乳过滤器，使生产装置无法连续性运行。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，实现PPVC胶乳中低含量氯乙烯单体的连续汽提。
为实现此技术目的，本发明采用如下方案：脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，包括汽提塔，汽提塔内设置有降膜式筛板，降膜式筛板包括筛板、降膜管和引流管，筛板上插装有降膜管，降膜管的上端侧壁开设有缺口，降膜管的下端连接有喇叭口型引流管，引流管位于筛板下侧；上下相邻的两层降膜式筛板上的降膜管错位设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在筛板上设置降膜管，增大了胶乳和蒸汽的接触面积，胶乳由降膜管直接下落至下一层降膜式筛板，省略了堰板，明显缩短了胶乳的流动距离，阻止了胶乳长时间在高温条件下引起的破乳现象，减少了汽提塔内筛板数量，空间占用小；降膜管下端连接引流管，防止胶乳粘覆在筛板上，避免长时间粘结产生的PPVC树脂大颗粒沉积筛板、堵塞筛孔及过滤器，满足工业连续生产要求；经过本汽提系统处理的PPVC胶乳中氯乙烯残留量在100ppm以下，符合环保要求。
进一步地，降膜管上端的缺口数量为四个，四个缺口对称设置；降膜管的下端面与降膜管所在筛板的下表面平齐；现有技术中降膜管的侧壁开设有两个进料圆口，由于PPVC胶乳黏度较大，在降膜管中流动时，容易堵塞降膜管的管口，为了解决该问题，在降膜管的进口端侧壁开设四个缺口，保证胶乳在降膜管内顺畅流通。
进一步地，降膜式筛板层数为5~8层。
进一步地，每层降膜式筛板上方设置有自清洗管，自清洗管上装有成排设置的清洗喷头，清洗喷头位于降膜管的上方；定期对降膜式筛板和塔壁进行冲洗。
进一步地，还包括胶乳供料泵、胶乳加热机构、进料管、伞式喷淋分布器、胶乳过滤机构和胶乳输送泵，胶乳加热机构包括胶乳加热罐、管道加热器和文丘里蒸汽喷射器，胶乳加热罐通过胶乳供料泵、管道与管道加热器一端相连，管道加热器的另一端与文丘里蒸汽喷射器的进口连通，文丘里蒸汽喷射器的出口与进料管一端连通，进料管的另一端穿过汽提塔的侧壁与伞式喷淋分布器相连；汽提塔的底面通过管道与胶乳过滤机构相连，胶乳过滤机构与胶乳输送泵相连。
进一步地，伞式喷淋分布器中心轴线与汽提塔的中心轴线重合，伞式喷淋分布器包括环形分液管、环形支撑架和喷淋支管，环形分液管分别与进料管端部、喷淋支管的一端部连通，喷淋支管呈散射状固定在环形支撑架上，使胶乳均匀地喷洒于降膜式筛板上。
进一步地，汽提塔上装有压力表、温度表和液位计，其中胶乳供料泵与汽提塔的压力联锁，胶乳供料泵和胶乳输送泵分别与汽提塔内温度联锁，胶乳供料泵和胶乳输送泵分别与汽提塔内液位联锁。为了实时监测乳胶在汽提塔内的情况，及时发现胶乳堵塞筛板及胶乳过滤机构的情况，对设备进行了联锁设置。
进一步地，胶乳供料泵与胶乳输送泵分别为变频螺杆泵，变频螺杆泵的出口装有压力表，变频螺杆泵与变频螺杆泵出口压力联锁。当胶乳供料泵或者胶乳输送泵的压力大于0.5MPa~0.8MPa时，胶乳供料泵、胶乳输送泵均停止。
进一步地，还包括蒸汽减温减压机构、进气管和蒸汽分布器，蒸汽减温减压机构与进气管一端连接，进气管的另一端延伸至汽提塔底部，并与蒸汽分布器相连，蒸汽减温减压后通入汽提塔底部与胶乳接触，经筛板层与胶乳逆流接触，脱除胶乳中氯乙烯残留。
进一步地，蒸汽分布器为外扩的喇叭管结构，喇叭管的出口朝下设置；防止胶乳粘覆蒸汽分布器内壁，影响进入汽提塔的蒸汽量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的降膜管的结构示意图；
图中标记为：1、胶乳供料泵；2、胶乳加热罐；3、管道加热器；4、文丘里蒸汽喷射器；5、伞式喷淋分布器；6、汽提塔；7、降膜式筛板；8、降膜管；9、引流管；10、自清洗机构；11、减温减压机构；12、蒸汽分布器；13、胶乳过滤机构；14、胶乳输送泵。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
如图1所示，本发明提供的一种脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，由汽提塔6、胶乳供料泵1、胶乳加热机构、蒸汽减温减压机构11、胶乳过滤机构13和胶乳输送泵14等组成。
汽提塔6的内部固定连接有5~8层平行设置的降膜式筛板7，降膜式筛板7由筛板、降膜管8和引流管9等组成，筛板开设有若干筛孔和一排安装孔，将降膜管8插入安装孔中，降膜管8的上部夹装有活套卡扣，活套卡扣卡在筛板的上表面上。优选地，降膜管8的高度为30~50mm，降膜管8直径为15~20mm，每层降膜式筛板7上降膜管的截面圆面积占筛板面积的8%~12%。相连的上下两层降膜式筛板7的降膜管8的开口位置偏差20~30mm。
降膜式筛板7的结构有效增大PPVC胶乳与蒸汽接触面积，缩短胶乳的流动距离，避免胶乳表面沸腾而造成破乳。
如图2所示，为了保证胶乳在降膜管8内顺畅流通，降膜管8上端侧壁开设有4个十字对称设置的缺口，每个缺口深5~10mm，宽1~3mm；降膜管8的下端面与筛板的下表面平齐，降膜管8的下端面与引流管9的上端面通过焊接方式连接，引流管9为喇叭管结构，引流管9的下端直径大于其上端直径。扩口引流管9的设计，有效解决了胶乳粘覆筛板底部的问题。
为了防止PPVC树脂大颗粒粘覆降膜式筛板7，在每层降膜式筛板7的上方设置自清洗机构10。自清洗机构10由自清洗管和清洗喷头，自清洗管水平设置在降膜式筛板7的上方，自清洗管上安装一排清洗喷头，清洗喷头的朝向不同，对汽提塔6内壁和降膜式筛板7进行定期清洗。
汽提塔6的顶部开设有出气口，出气口通过管道与下一步的尾气理处理装置连接。汽提塔6的顶部设置上封头，汽提塔6主体采用塔节式连接，便于设备拆卸检修及清洗。
汽提塔6的上部设置有进料管和伞式喷淋分布器5，进料管一端与胶乳加热机构相连，胶乳加热机构由胶乳加热罐2、管道加热器3和文丘里蒸汽喷射器4等组成，胶乳加热罐通2过管道、胶乳供料泵1与管道加热器2一端连通，管道加热器2的另一端与文丘里蒸汽喷射器4的进口相连，文丘里蒸汽喷射器4的出口与进料管一端连通，进料管的另一端穿过汽提塔6的侧壁与伞式喷淋分布器5相连。胶乳经胶乳加热罐2加热后由胶乳供料泵1输送至管道加热器3内，管道加热器3的外夹套与热水管线连通，管道加热器3的另一端与文丘里蒸汽喷射器4连通持续对胶乳进行加热。
伞式喷淋分布器5由环形分液管、环形支撑架和喷淋支管等组成，进料管与环形分液管连通，环形分液管与喷淋支管一端连通，喷淋支管的中部侧壁与环向支撑架固定连接，环向支撑架的环形直径大于环形分液管的环形直径，使喷淋支管呈环向散射的伞状结构。伞状喷淋分布器5的中心轴线与汽提塔的中心轴线重合，保证胶乳均匀喷洒在降膜式筛板上。优选地，环形分液管为同心设置的多圈连通的圆管结构，每圈环形分液管连接一层伞状喷淋支管。
汽提塔6的底部设置有蒸汽分布器12，蒸汽分布器12为开口朝下的喇叭管结构，设置成喇叭管防止胶乳粘覆蒸汽分布器的内壁，影响进入汽提塔6的蒸汽量。蒸汽分布器12通过水平设置的进气管与蒸汽减温减压机构11连接，蒸汽减温减压机构11采用现代企业在热能工程中常用的蒸汽热能参数（压力、温度）转变和利用余热的减温减压装置。
汽提塔6的底部通过管道与胶乳过滤机构13相连，胶乳过滤机构13采用公开号CN111760377A文件中公开了胶乳过滤器。胶乳过滤器通过管道与胶乳输送泵14相连。
为了实时监测胶乳在汽提塔内的运行情况，及时发现生产异常情况，在汽提塔上安装有压力表、温度表和液位计，液位计伸入汽提塔的底部，用于测量汽提塔筛板下方的空腔中液位高度。胶乳供料泵和胶乳输送泵均采用变频螺杆泵，在每个变频螺杆泵的出口处安装压力表。
设置变频螺杆泵与自身的压力表联锁，当变频螺杆泵的压力值大于0.5MPa~0.8MPa时，变频螺杆泵变频自动归零；
设置胶乳供料泵、胶乳输送泵分别与汽提塔顶部、底部胶乳的温度差联锁，当胶乳温度差大于10℃时，联锁停胶乳供料泵和胶乳输送泵；
设置胶乳供料泵、胶乳输送泵分别与汽提塔的液位计联锁，当汽提塔底部的胶乳液位波动大于15%~30%时，联锁停胶乳供料泵和胶乳输送泵。
汽提过程：
利用尾气处理装置将汽提塔的真空度提升至-0.065MPa~-0.095MPa，启动胶乳供料泵将胶乳输送至胶乳加热机构，胶乳加热至58℃~62℃后，通过伞式喷淋分布器均匀喷洒在降膜式筛板上，胶乳经过降膜管直流的方式由汽提塔的顶部流至底部。
蒸汽经减温加压机构降至温度80℃~120℃、压力0.1MPa~0.4MPa后，通过蒸汽分布器进入汽提塔内，逆流与胶乳充分接触，利用蒸汽热效应去除PPVC胶乳中的氯乙烯，氯乙烯经顶部出气口进入尾气处理装置，处理后的PPVC胶乳流至胶乳过滤机构，过滤后向外输送。
生产实施例1
聚合反应结束后的胶乳（温度51℃，含固量42.8%，pH=7.2，氯乙烯残留900ppm），胶乳进料量6m3/h，经胶乳加热装置加热至60℃，汽提塔的真空度为-0.08MPa，蒸汽进气温度为120℃，压力0.2MPa。每隔2小时取胶乳样分析氯乙烯残留量，观察胶乳破乳情况，如表1所示：
| 时间（小时） | 2 | 100 | 200 | 300 | 500 | 720 |
| 氯乙烯残留/ppm | 80 | 76 | 42 | 69 | 53 | 71 |
| 胶乳破乳 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
汽提塔有效降低PPVC胶乳中氯乙烯残留至100ppm以下，无胶乳破乳现象，生产装置连续稳定运行。
生产实施例2
聚合反应结束后的胶乳（温度50℃，含固量42.6%，PH7.6，氯乙烯残留529ppm），胶乳进料量5.5m3/h，经胶乳加热装置加热至59℃，汽提装置真空度为-0.085MPa，蒸汽进气温度为120℃，压力0.2MPa。每隔2小时取胶乳样分析氯乙烯残留量，观察胶乳破乳情况，如表2所示：
| 时间（小时） | 2 | 100 | 200 | 300 | 500 | 720 |
| 氯乙烯残留/ppm | 92 | 67 | 83 | 79 | 55 | 60 |
| 胶乳破乳 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
汽提系统有效降低PPVC胶乳中氯乙烯残留至100ppm以下，无胶乳破乳现象，生产装置连续稳定运行。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，包括汽提塔，其特征在于，汽提塔内设置有降膜式筛板，降膜式筛板包括筛板、降膜管和引流管，筛板上插装有降膜管，降膜管的上端侧壁开设有缺口，降膜管的下端连接有喇叭口型引流管，引流管位于筛板下侧；上下相邻的两层降膜式筛板上的降膜管错位设置；
降膜管上端的缺口数量为四个，四个缺口对称设置；降膜管的下端面与降膜管所在筛板的下表面平齐；
汽提塔的上部设置有进料管和伞式喷淋分布器，汽提塔的底部设置有蒸汽分布器。
2.根据权利要求1所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，降膜式筛板层数为5~8层。
3.根据权利要求1所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，每层降膜式筛板上方设置有自清洗管，自清洗管上装有成排设置的清洗喷头，清洗喷头位于降膜管的上方。
4.根据权利要求1所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，还包括胶乳供料泵、胶乳加热机构、胶乳过滤机构和胶乳输送泵，
胶乳加热机构包括胶乳加热罐、管道加热器和文丘里蒸汽喷射器，胶乳加热罐通过管道、胶乳供料泵与管道加热器一端相连，管道加热器的另一端与文丘里蒸汽喷射器的进口连通，文丘里蒸汽喷射器的出口与进料管一端连通，进料管的另一端穿过汽提塔的侧壁与伞式喷淋分布器相连；
汽提塔的底面通过管道与胶乳过滤机构相连，胶乳过滤机构与胶乳输送泵相连。
5.根据权利要求4所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，伞式喷淋分布器中心轴线与汽提塔的中心轴线重合，伞式喷淋分布器包括环形分液管、环形支撑架和喷淋支管，环形分液管分别与进料管端部、喷淋支管的一端部连通，喷淋支管呈散射状固定在环形支撑架上。
6.根据权利要求4所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，汽提塔上装有压力表、温度表和液位计，其中胶乳供料泵与汽提塔的压力联锁，胶乳供料泵和胶乳输送泵分别与汽提塔内温度联锁，胶乳供料泵和胶乳输送泵分别与汽提塔内液位联锁。
7.根据权利要求4所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，胶乳供料泵与胶乳输送泵分别为变频螺杆泵，变频螺杆泵的出口装有压力表，变频螺杆泵与变频螺杆泵出口压力联锁。
8.根据权利要求1所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，还包括蒸汽减温减压机构和进气管，蒸汽减温减压机构与进气管一端连接，进气管的另一端延伸至汽提塔底部，并与蒸汽分布器相连。
9.根据权利要求8所述的脱除PPVC胶乳中低含量氯乙烯的汽提系统，其特征在于，蒸汽分布器为外扩的喇叭管结构，喇叭管的出口朝下设置。
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2022
- 2022-06-17 CN CN202210683365.3A patent/CN114917609B/zh active Active
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