CN115624772A - 一种脱挥器和利用其进行脱挥的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种脱挥器和利用其进行脱挥的方法，脱挥器包括脱挥器罐体；设置在所述脱挥器罐体的内腔中的倒锥形分布盘，所述倒锥形分布盘的内壁形成用于物料经过的第一工作面；设置在所述脱挥器罐体的内腔中的锥帽形分布盘，所述锥帽形分布盘的外壁形成用于物料经过的第二工作面，其中，所述倒锥形分布盘与所述锥帽形分布盘相邻式设置，用于使得物料依次经过所述第一工作面和所述第二工作面或者依次经过所述第二工作面和所述第一工作面，该脱挥器具有锥帽形分布盘和倒锥形分布盘，能在较宽的熔体粘度范围和较宽的操作弹性范围内扩展熔体的表面、延长有效脱挥时间，提高脱挥效果。

Description

一种脱挥器和利用其进行脱挥的方法

技术领域

本发明属于聚合物闪蒸脱挥和落条脱挥技术领域，具体涉及一种脱挥器和利用其进行脱挥的方法。

背景技术

在聚合物生产中，反应器的出料中除了含有聚合物产物外，通常还含有低分子量的原料、溶剂、副产物等(统称为“挥发分”)，需要将挥发分从反应液中脱除至可接受残留量以下，才能获得合格的聚合物产品，这一工艺过程称之为“聚合物脱挥”。

聚合物的脱挥过程一般可分为三个阶段：闪蒸脱挥、起泡脱挥、扩散脱挥。随着挥发分含量的降低，脱挥物系粘度增大，挥发分气泡和分子扩散困难，在某些情况下甚至需要通过动态脱挥设备(如螺杆挤出机、卧式圆盘搅拌脱挥器)进行表面更新，使挥发分残留量达到允许值以下。然而，动态脱挥设备造价高、操作费用高，一般仅在静态脱挥设备难以实现时脱挥目标值时，才选用动态脱挥设备。静态落条脱挥设备通过特殊结构的内件，将脱挥物系形成细条状，然后依靠重力降落至脱挥罐底部熔体池。由于细条比表面积大，能提高挥发分在下降过程中的脱除率。但是，常规的落条脱挥设备的有效脱挥时间取决于细条重力下降过程的时间，通常时间较短。流体掉入熔体池后，物料处于堆积状态，而且粘度较大，熔体池中的气泡迁移速度慢，熔体池中的脱挥效果很弱。

扩展熔体表面、延长有效脱挥时间的内构件，仍然是强化静态脱挥效果的关键技术。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，提供一种脱挥器和利用其进行脱挥的方法，该脱挥器具有锥帽形分布盘和倒锥形分布盘，能在较宽的熔体粘度范围和较宽的操作弹性范围内扩展熔体的表面、延长有效脱挥时间，提高脱挥效果。

根据本发明的一方面，提出的技术方案为：

一种脱挥器，包括：

脱挥器罐体，

设置在所述脱挥器罐体的内腔中的倒锥形分布盘，所述倒锥形分布盘的内壁形成用于物料经过的第一工作面，

设置在所述脱挥器罐体的内腔中的锥帽形分布盘，所述锥帽形分布盘的外壁形成用于物料经过的第二工作面，

其中，所述倒锥形分布盘与所述锥帽形分布盘相邻式设置，用于使得物料依次经过所述第一工作面和所述第二工作面或者依次经过所述第二工作面和所述第一工作面。

在一个实施例中，在所述脱挥器罐体的内腔中间隔式设置多个所述倒锥形分布盘和所述锥帽形分布盘，并且最上端的所述倒锥形分布盘用于接受进料分布器所供给的物料，所述进料分布器包括：

与外界物料源连通的来料管，

连通式设置在所述来料管的末端的引料管，所述引料管为多个并周向均匀分布设置在最上端的所述倒锥形分布盘的上端以用于向所述倒锥形分布盘的边缘处供给物料。

在一个实施例中，在从上到下的方向上，所述倒锥形分布盘和所述锥帽形分布盘的锥角逐渐增加。

在一个实施例中，各所述倒锥形分布盘和各所述锥帽形分布盘与所述脱挥器罐体的内壁间隔式分布，用于形成气体通道。

在一个实施例中，在所述倒锥形分布盘的外壁上套接固定套，在所述固定套与所述脱挥器罐体的内壁之间设置支腿，

或/和，在所述脱挥器罐体的顶壁上设置有轴向向下延伸的吊杆，所述锥帽形分布盘的顶吊挂在所述吊杆上。

在一个实施例中，在所述第一工作面和所述第二工作面上均构造有周向环绕分布的台阶齿。

在一个实施例中，在所述倒锥形分布盘的外壁上，以及所述锥帽形分布盘的内壁上盘绕式设置有加热管。

在一个实施例中，还包括吹气体分布器，所述吹气体分布器包括：

用于与外界气源连接的进气管，

设置在所述进气管的末端的出气管，所述出气管为环状并与所述进气管连通，在所述出气管上设置有多个周向均匀分布的出气孔，

其中，所述出气管位于最下端的所述锥帽形分布盘内。

根据本发明的另一方面，提出的技术方案为：

一种利用上述的脱挥器进行脱挥的方法，包括：

步骤一，向所述脱挥器罐体的内腔中充脱挥气体，

步骤二，向所述脱挥器罐体的内腔中供给聚合物物料，聚合物物料通过所述倒锥形分布盘和所述锥帽形分布盘从上向下流动，

步骤三，停止供给聚合物物料一段时间后，停止充脱挥气体。

在一个实施例中，所述脱挥气体为惰性气体或者水蒸气，并且，输入的脱挥气体的温度相对于操作温度高0～10℃，输入的脱挥气体的压力相对于操作压力高0.5～2bar。

相比现有技术，本发明的优点在于：脱挥器具有锥帽形分布盘和倒锥形分布盘，能在较宽的熔体粘度范围和较宽的操作弹性范围内扩展熔体的表面、延长有效脱挥时间，提高脱挥效果。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1示意性显示了本发明一个实施例的脱挥器；

图2示意性显示了本发明一个实施例的脱挥器的锥帽形分布盘的吊装结构；

图3示意性显示了本发明一个实施例的脱挥器的锥帽形分布盘和倒锥形分布盘的具体结构；

图4示意性显示了本发明一个实施例的脱挥器的加热管分布。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

本申请提供一种脱挥器。如图1和2所示，脱挥器包括脱挥器罐体1、倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3。其中，倒锥形分布盘2设置在脱挥器罐体1的内腔中。倒锥形分布盘2自身为倒锥形，并且其内壁形成用于物料经过的第一工作面21，从而，物料流过倒锥形分布盘2，通过第一工作面21进行引导分布，成膜性好，可以辅助延长有效脱挥时间。锥帽形分布盘3设置在脱挥器罐体1的内腔，自身为锥帽形，并且其外壁形成用于物料经过的第二工作面31，在物料经过锥帽形分布盘3，通过第二工作面31的分布性引导，成膜性好，可以辅助延长有效脱挥时间。在脱挥器罐体1的内腔中，倒锥形分布盘2与锥帽形分布盘3相邻式设置，用于使得物料依次经过第一工作面21和第二工作面31或者依次经过第二工作面31和第一工作面21，进而使得熔体在锥面上多次成膜，进一步延长有效脱挥时间，停留时间不再由脱挥器的高度决定。并且，物料在锥面上的流动不存在死区，停留时间均一可控，脱挥效果好。

在脱挥器罐体1的内腔中间隔式设置多个倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3。最上端的分布盘可以为倒锥形分布盘2，也可以为锥帽形分布盘3。另外，最下端的分布盘可以为倒锥形分布盘2，也可以为锥帽形分布盘3。从而，聚合物物料依次经过多个分布盘进行引导分布，从而可以有效提高脱挥效果。

在一个实施例中，一个倒锥形分布盘2和一个锥帽形分布盘3为一组，在脱挥器罐体1的内腔中设置多组，并且一组中的倒锥形分布盘2设置在上游，而锥帽形分布盘3设置在下游。最上端的倒锥形分布盘2扩口朝上，用于便利地接受进料分布器4所供给的物料。而最下端的锥帽形分布盘3便于将物料输送到熔体池12内。

具体地，进料分布器4包括来料管41和引料管42。来料管41用于与外界聚合物物料源连通，以将物料输送到脱挥器罐体1的内腔中。引料管42连通式设置在来料管41的末端，并位于倒锥形分布盘2的上端，用于将物料输送到倒锥形分布盘2上。优选地，引料管42为多个，例如4-60个，并周向均匀分布设置。例如，该引料管42构造为直径为8-20mm的细管，每支细管的流动阻力相同。通过该设置物料通过引料管42，可以使得物料熔体通过细孔降落，增大熔体比表面积，同时将熔体均匀的降落至其下方的倒锥形分布盘2。进一步优选地，引料管42的出口位于倒锥形分布盘2的边缘处，用于将物料输送到边缘处，以利用第一工作面21的引导分布作用，提高脱挥效果。

倒锥形分布盘2的下端设置有开口22，该开口22最优选地位于倒锥形分布盘2的中心处，用于进行落料。该开口22的大小可以根据应用进行调整，例如，该倒锥形分布盘2的中心处开口22的直径为150mm，物料熔体从开口22处流动至下方锥帽形分布盘3上。物料从引料管42末端均匀的流出至下层倒锥形分布盘2的边缘处，在第一工作面21上形成均匀的降膜流动，从边缘向中心流动。在降膜流动过程中，流体中的挥发分不断扩散至表面，形成挥发分气相，气相通过分布盘与脱挥器罐体1的内壁的气体通道5上升，最后从脱挥器罐体1的气相出口11排出。熔体从开口22处流动至下方锥帽形分布盘3上。倒锥分布盘2的开口22和锥帽形分布盘3在圆周方向上结构完全对称，流体在锥帽分布盘3上形成均匀的降膜流动，从中心向锥帽边缘流动。流体从锥帽边缘降落至下层倒锥形分布盘2的边缘，锥帽形分布盘3边缘直径小于倒锥形分布盘2直径50mm以上，用于完全的收纳物料熔体。在图1中，物料流动方向以实线箭头标识，而气体流动方向以虚线箭头标识。

在从上到下的方向上，倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3的锥角逐渐增加。在脱挥工作中，同一脱挥器中，从上到下，熔体含量逐渐升高，流动性逐渐变差，通过上述设置，锥角越大越有利于物料进行流动，可适应物料在脱挥过程中粘度逐渐增大的特点，因此能将固含量很低的溶液提浓至固含量很高的溶液。例如，倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3这两样分布盘的倾斜角度均可以为5～65°。在一个具体的实施例中，上一组的倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3的锥角为25°，而下一组的倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3的锥角为45°。

各倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3与脱挥器罐体1的内壁间隔式分布，用于形成气体通道5。在工作中，挥发分不断从液膜中溢出至挥发分气体，挥发分气体沿气体通道5上升，而不必依赖倒锥分布盘2的底部开口22上升，可以有效保证挥发分气体的上升通道的畅通。

在倒锥形分布盘2的外壁上套接固定套61。在固定套61与脱挥器罐体1之间设置支腿62。由此，通过固定套61与支腿62可以将倒锥形分布盘2的位置限定，并且，该结构简单，易于实现。在脱挥器罐体1的顶壁上设置有轴向向下延伸的吊杆7。锥帽形分布盘3的顶吊挂在吊杆7上。例如，可以通过可拆卸式接头71将锥帽形分布盘3吊挂起来。这种吊装设置，可以保证液膜在从锥帽分布盘3的边缘均匀的降落至下层倒锥形分布盘2，不存在任何阻挡部件。这种支撑方式，有利于液膜均匀地流动至下一层，从而使圆周方向上流动的液膜停留时间均一。

优选地，如图3所示，在第一工作面21和第二工作面31上均构造有周向环绕分布的台阶齿23。台阶齿23为多个。通过设置台阶齿23，可以有效的扩展熔体表面，同时能加速工作面上气泡的破裂，从而有利于挥发分溢出。在一个具体的实施例中，各台阶齿23的斜面长度a为50mm左右，而齿深b为25mm左右。

在一个实施例中，如图4所示，在倒锥形分布盘2的外壁上，以及锥帽形分布盘3的内壁上盘绕式设置有加热管8。该加热管8均匀地缠绕设置，用于提供轻组分汽化时需要的热量，提高脱挥效果。

在一个实施例中，脱挥器还包括吹气体分布器9。吹气体分布器9包括用于与外界气源连接的进气管91和设置在进气管91的末端的出气管92。出气管92为环状并与进气管91连通，在出气管92上设置有多个周向均匀分布的出气孔(图中未示出)，例如，该出气孔的直径可以为大约5mm，并且，孔间距为大约20mm。出气管92位于最下端的锥帽形分布盘3内。在工作中，气体经过进气管91和出气管92后，通过出气孔出去，在锥帽形分布盘3的壁的阻挡下，进入到脱挥器罐体1的内腔中，并上升，在气体流动过程中，可以吹扫熔体表面，促进挥发分脱除。通入气体，降低了气相中溶剂的分压，增加了扩散脱挥的推动力，同时气体的流动，将熔体表面的气相溶剂吹脱，因此脱挥效果得到强化。优选地，该气体可以为惰性气体，例如氮气，还可以为水蒸气。

本申请还涉及利用上述脱挥器进行脱挥的方法。具体为，在输送物料前，通过吹气体分布器9向脱挥器罐体1的内腔中充脱挥气体，例如氮气。

经过一段时间后，例如5min，向脱挥器罐体1的内腔中供给聚合物物料，聚合物经过进料分布器4的引料管42后，均匀地落到倒锥形分布盘2地边缘处，在第一工作面21上形成均匀的降膜流动，从边缘向中心流动。之后，通过开口22落到下方锥帽形分布盘3的靠近中心处，流体从中心向边缘降膜流动。由此，物料可以依次通过多组倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3后进入到熔体池12中。

停止供给物料后，还需要一段时间，例如5min后，停止供给脱挥气体。优选地，在操作中，输入的脱挥气体的温度相对于操作温度高0～10℃，输入的脱挥气体的压力相对于操作压力高0.5～2bar。此处所述的操作温度与操作压力为脱挥器的工作中的操作温度和操作压力，对应每次脱挥操作为定值。

下面给出几个实际脱挥操作的例子，在该操作中实际证明了本申请的脱挥器取得了更好的脱挥效果。

实施例1

利用图1所示的脱挥器，脱除聚合物溶液中的甲基环己烷。进料中聚合物质量分数70％，进料粘度10～50万cP，进料温度220℃左右，经过上述脱挥器的两组倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3(其上没有设置台阶齿23和加热管8)，从底部熔体池排出物中，固含量达到95％左右。而停止底部氮气通入时，排除物中固含量为92％左右。当仅保留一组倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3，并停止通入氮气时，物料降膜流动时间缩短约3min，排出物中固含量只能达到85％左右。

实施例2

利用图3所示的实施例的脱挥器。也就是，将实施例1中的倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3加工台阶齿23后，各台阶齿23的斜面长度50mm，齿深25mm(也就是没有设置加热管8的情况下)。对于流动性稍好的物料，可进一步扩展流体表面，提高脱挥效果。

将该脱挥器用于脱除聚合物溶液中的甲基环己烷，进料中聚合物质量分数90％，进料粘度2000～50000cP，进料温度220℃左右，两组倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3，从底部熔体池排出物中，溶剂残留量降低至300ppm以下。而采用不带台阶齿23的倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3时，排出物中溶剂残留量为1000ppm左右。

实施例3

利用图4所示的实施例的脱挥器。也就是，将实施例1中的倒锥形分布盘2和锥帽形分布盘3的下方设置DN20的热油管，盘管中心间距50mm。可用于处理进料中溶剂含量较高，溶剂蒸发吸热量较大的工况。

将上述脱挥器用于脱除聚合物溶液中的甲基环己烷，进料中聚合物质量分数40％，进料粘度1万cP，进料温度230℃左右，进入脱挥罐后，溶剂蒸发吸热，物料温度降低。从而通过理论计算，达到汽-液平衡时，罐内的温度为170℃，底部出料固含为85％。通过在分布盘下方设置热油盘管，补偿由于溶剂汽化后导致的温度降低。经过上述带热油盘管的分布盘后，底部熔体池的物料温度达到200℃，固含量达到90％以上，物料粘度达到60万cP。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱挥器，其特征在于，包括：

脱挥器罐体，

设置在所述脱挥器罐体的内腔中的倒锥形分布盘，所述倒锥形分布盘的内壁形成用于物料经过的第一工作面，

设置在所述脱挥器罐体的内腔中的锥帽形分布盘，所述锥帽形分布盘的外壁形成用于物料经过的第二工作面，

其中，所述倒锥形分布盘与所述锥帽形分布盘相邻式设置，用于使得物料依次经过所述第一工作面和所述第二工作面或者依次经过所述第二工作面和所述第一工作面。

2.根据权利要求1所述的脱挥器，其特征在于，在所述脱挥器罐体的内腔中间隔式设置多个所述倒锥形分布盘和所述锥帽形分布盘，并且最上端的所述倒锥形分布盘用于接受进料分布器所供给的物料，所述进料分布器包括：

与外界物料源连通的来料管，

连通式设置在所述来料管的末端的引料管，所述引料管为多个并周向均匀分布设置在最上端的所述倒锥形分布盘的上端以用于向所述倒锥形分布盘的边缘处供给物料。

3.根据权利要求2所述的脱挥器，其特征在于，在从上到下的方向上，所述倒锥形分布盘和所述锥帽形分布盘的锥角逐渐增加。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的脱挥器，其特征在于，各所述倒锥形分布盘和各所述锥帽形分布盘与所述脱挥器罐体的内壁间隔式分布，用于形成气体通道。

5.根据权利要求4所述的脱挥器，其特征在于，在所述倒锥形分布盘的外壁上套接固定套，在所述固定套与所述脱挥器罐体的内壁之间设置支腿，

或/和，在所述脱挥器罐体的顶壁上设置有轴向向下延伸的吊杆，所述锥帽形分布盘的顶吊挂在所述吊杆上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的脱挥器，其特征在于，在所述第一工作面和所述第二工作面上均构造有周向环绕分布的台阶齿。

7.根据权利要求1到6任一项所述的脱挥器，其特征在于，在所述倒锥形分布盘的外壁上，以及所述锥帽形分布盘的内壁上盘绕式设置有加热管。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的脱挥器，其特征在于，还包括吹气体分布器，所述吹气体分布器包括：

用于与外界气源连接的进气管，

设置在所述进气管的末端的出气管，所述出气管为环状并与所述进气管连通，在所述出气管上设置有多个周向均匀分布的出气孔，

其中，所述出气管位于最下端的所述锥帽形分布盘内。

9.一种利用根据权利要求1到8中任一项所述的脱挥器进行脱挥的方法，其特征在于，包括：

步骤一，向所述脱挥器罐体的内腔中充脱挥气体，

步骤二，向所述脱挥器罐体的内腔中供给聚合物物料，聚合物物料通过所述倒锥形分布盘和所述锥帽形分布盘从上向下流动，

步骤三，停止供给聚合物物料一段时间后，停止充脱挥气体。

10.根据权利要求9所述的进行脱挥的方法，其特征在于，所述脱挥气体为惰性气体或者水蒸气，并且，输入的脱挥气体的温度相对于操作温度高0～10℃，输入的脱挥气体的压力相对于操作压力高0.5～2bar。

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