CN115814467B - 一种树脂吸附纯化n-乙烯基吡咯烷酮的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树脂吸附纯化N‑乙烯基吡咯烷酮的装置包括主塔体，主塔体内竖直安装一丝杆，丝杆可带动安装在过滤件内部的至少一过滤件上下竖直移动，过滤件为上下贯通的盒体，过滤件的下方开口设置有覆盖整个开口的树脂滤板，树脂滤板下方安装有覆盖整个树脂滤板的间隔漏板，间隔漏板开设有若干相互平行的漏液口，间隔漏板下方紧贴安装有可水平滑动的切换滑板，切换滑板开设有若干下导流槽和若干侧导流槽，下导流槽和侧导流槽间隔排列设置，切换滑板的侧边开设有连通侧导流槽的侧排液口，过滤件在进行回收更换时直接在所需要更换的过滤件上安装新的过滤件即可，在拆装过滤件时净化提纯作业不会停止，提纯生产的连续性更佳，生产效率更高。

Description

一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置和方法

技术领域

本发明涉及N-乙烯基吡咯烷酮输生产技术领域，尤其涉及一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置和方法。

背景技术

N-乙烯基吡咯烷酮易溶于水和其它多种有机溶剂，化学性质活泼，易水解和聚合，在化妆品、洗涤品、医药、感光材料等诸领域都有着广泛的应用。N-乙烯基吡咯烷酮单体是生产聚维酮系列产品的原料，N-乙烯基吡咯烷酮在生产完成后，还需要对产品粗品进行进一步的提纯。

现有技术中，主要通过真空精馏塔对N-乙烯基吡咯烷酮进行精馏来提纯N-乙烯基吡咯烷酮，提纯后最终成品的纯度基本在99.5%左右，成品中仍然有部分杂质需要剔除。而如果想要再进一步提高成品的纯度，就需要使用真空精馏塔对N-乙烯基吡咯烷酮进行长时间的精馏，这不仅会消耗更多的蒸汽和电能，而且精馏所产生的残液也会大大增加，造成更多的物料损失，在工业生产中极其的不经济。

由精馏塔精馏生产出的N-乙烯基吡咯烷酮产品单体5%水溶液pH值也高达10.0以上，产品的pH值过高，会影响后期以N-乙烯基吡咯烷酮为反应原料的聚合反应的反应速度和转化率，也会降低产出的聚合物的纯度；同时，较高pH值的产品对于运输存储的条件和设备要求也较为苛刻，进一步增加了产品的运输存储成本。

为了节省N-乙烯基吡咯烷酮的提纯成本，现有技术中还有一些采用阳离子交换树脂来提纯N-乙烯基吡咯烷酮。但是这种方法需要使用的树脂填充柱具有一个明显的缺点，就是树脂填充柱在净化N-乙烯基吡咯烷酮粗品一段时间后需要更换，而在更换树脂时，整个提纯作业的生产线需要完全停止作业，毫无疑问，这将大大影响生产的连续性以及生产效率。

于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置和方法，以期达到更具有实用价值的目的。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置和方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置，包括内部中空的主塔体，其内部空间被划分为更换区、过渡区和撤出区，主塔体上顶面安装有进料管，其特征在于：

主塔体内设有竖直的丝杆，丝杆上螺纹安装至少一个过滤件；

过滤件为上下贯通的盒体，其下方开口设置有覆盖整个开口的树脂滤板，树脂滤板下方安装有覆盖整个树脂滤板的间隔漏板，间隔漏板开设有若干相互平行的漏液口；

间隔漏板下方紧贴安装有可水平滑动的切换滑板，切换滑板开设有若干下导流槽和若干侧导流槽，下导流槽和侧导流槽间隔排列设置，切换滑板的侧边开设有连通侧导流槽的侧排液口。

优选地，丝杆从更换区向下延伸到撤出区，主塔体下底面具有敞口的收料池，收料池通过出料管连通到主塔体外部。

优选地，各个漏液口两两之间具有一定间隔，两漏液口之间的间隔不小于侧导流槽的宽度。

优选地，主塔体上顶面安装有竖直向下延伸至撤出区的限制板，且限制板与过滤件侧边紧贴设置。

优选地，主塔体的撤出区设置有转液件，转液件包括接液件、引流管和带移件，带移件安装在主塔体侧壁上，带移件以可带动接液件靠近或远离处于过渡区的过滤件的方式进行设置，以使侧排液口流出的液体可被接液件接收。

优选地，包括以下步骤：

S1：将大孔结构的丙烯酸树脂进行烘干预处理，之后填充到过滤件内；

S2：将S1中填充好丙烯酸树脂且安装有切换滑板的过滤件安装到更换区的丝杆上，并保证限制板与所述过滤件一侧边紧贴；

S3：向进料管注入N-乙烯基吡咯烷酮粗品，N-乙烯基吡咯烷酮粗品通过进料管引导向下流入过滤件，在净化后流入收料池并最终排出产品；

S4：驱动丝杆旋转而带动过滤件移向过渡区，将新的充好丙烯酸树脂且安装有切换滑板的过滤件安装在位于过渡区的过滤件的上方；

S5：继续驱动丝杆旋转以使S4中位于过渡区的过滤件移动到撤出区，同时使S4中新安装的过滤件移动到过渡区；

S6：调整S5中位于过渡区的过滤件的切换滑板，使过滤件净化后的N-乙烯基吡咯烷酮粗品从侧排液口排出，调整转液件以接收侧排液口排出的的N-乙烯基吡咯烷酮产品；

S7：待S5中位于撤出区的过滤件排干产品后，将撤出区的过滤件取出并回收其内的丙烯酸树脂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将使用大孔结构的丙烯酸树脂对N-乙烯基吡咯烷酮粗品进行净化提纯，产出的产品pH值较低，对后期聚合反应的反应速度和转化率有益，同时可以提高了聚合物的纯度。

2、本发明的过滤件模块化安装在主塔体内部，安装拆卸方便快捷。

3、本发明的过滤件在进行回收更换时直接在所需要更换的过滤件上安装新的过滤件即可，在拆装过滤件时净化提纯作业不会停止，提纯生产的连续性更佳，生产效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主塔体一个方向上的侧剖图；

图2为本发明的主塔体另一方向上的侧剖图；

图3为本发明的过滤件正向摆放下的结构示意图；

图4为本发明的过滤件倒立摆放下的结构示意图；

图5为本发明的切换滑板正向摆放下的结构示意图；

图6为本发明的切换滑板倒转摆放下的结构示意图；

图7为本发明的切换滑板沿图5中的平面A竖剖的剖视图。

图中：1、主塔体；101、装卸口；11、伺服电机；12、丝杆；13、收料池；2、过滤件；21、对接侧板；2101、对接螺孔；22、平直立板；23、齿槽立板；2301、螺纹槽；24、树脂滤板；25、间隔漏板；2501、漏液口；26、自锁件；3、切换滑板；301、下导流槽；302、侧导流槽；303、侧排液口；31、自锁配合件；4、限制板；5、转液件；51、接液件；52、引流管；53、带移件；6、进料管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1-7，本发明提出了一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置和方法，包括：主塔体1，所述主塔体1具有上顶面和下底面，所述主塔体1上顶面安装有伺服电机11，所述伺服电机11下部连接一贯穿主塔体1上顶面并竖直向下延伸的丝杆12，所述主塔体1下底面具有收料池13，所述收料池13向上敞口，并通过出料管连通到所述主塔体1外部。

所述主塔体1内设置有至少一个过滤组件，所述过滤组件包括两个对接安装的过滤件2，所述过滤件2由两块对接侧板21、一块平直立板22、一块齿槽立板23和一块树脂滤板24所组成，其中两块对接侧板22平行竖立，平直立板22和齿槽立板23则分别竖立安装在两块对接侧板22之间，所述齿槽立板23与所述对接侧板21相互垂直设置。

所述对接侧板21、平直立板22和齿槽立板23围成上下开放的树脂存放空间，所述树脂滤板24安装在过滤件2底部，且所述树脂滤板24完全覆盖树脂存放空间的底部，所述树脂滤板24的孔径被设置可阻挡树脂颗粒下落而允许液体通过。

所述树脂存放空间内可盛放用于净化提纯N-乙烯基吡咯烷酮粗品的大孔结构的丙烯酸树脂，所述N-乙烯基吡咯烷酮粗品从树脂存放空间上方的开口注入过滤件2，经过所述丙烯酸树脂的净化提纯后通过树脂滤板24向下流出。

所述对接侧板21开设有至少一个对接螺孔2101，所述对接螺孔2101向齿槽立板23水平延伸且贯穿对接侧板21，所述过滤件2在设置时将各自的齿槽立板23相互紧贴，并将各自的所述对接螺孔2101对接，之后将长于所述对接螺孔2101的螺栓旋入对接螺孔2101内，直至螺栓与两所述过滤件2的对接螺孔2101都栓接连接。

所述齿槽立板23具有从顶边竖直延伸到底边的螺纹槽2301，所述螺纹槽2301的截面为半径与丝杆12截面半径相同的半圆，且所述螺纹槽2301内部具有与丝杆12相对应的螺纹。所述过滤件2在对接设置时将所述螺纹槽2301对准丝杆12，两个所述过滤件2在对接完成后，各自的所述螺纹槽2301将合并形成可包裹丝杆12的圆柱通道，所述螺纹槽2301内部的螺纹与丝杆12咬合，只有当所述丝杆12与对接组装好的过滤件2发生相对旋转时，所述过滤件2才会发生竖直移动。

所述树脂滤板24下方安装有间隔漏板25，所述间隔漏板25覆盖整个树脂滤板24，所述间隔漏板25开设有若干漏液口2501，所述漏液口2501沿垂直于对接侧板21的方向进行延伸，各个所述漏液口2501两两之间平行设置且具有一定间隔。从所述树脂滤板24流下的N-乙烯基吡咯烷酮产品会被所述间隔漏板25阻挡而被分流，以通过各个所述漏液口2501继续向下流动。

所述间隔漏板25下方安装有切换滑板3，所述切换滑板3至少覆盖间隔漏板25具有漏液口2501的部分，所述切换滑板3上表面与间隔漏板25下表面紧贴。所述切换滑板3可水平滑动地安装在过滤件2下方，所述切换滑板3的滑动方向垂直于漏液口2501的延伸方向。

所述切换滑板3开设有若干下导流槽301和若干侧导流槽302，所述下导流槽301和侧导流槽302的延伸方向与漏液口2501相同，所述下导流槽301和侧导流槽302间隔排列设置，各个所述下导流槽301和侧导流槽302相互平行。所述下导流槽301和侧导流槽302都可与漏液口2501对应连通，从所述漏液口2501流下的N-乙烯基吡咯烷酮产品将通过下导流槽301或侧导流槽302继续进入到切换滑板3内部。

相邻的两所述下导流槽301之间的距离与相邻的两所述漏液口2501之间的距离相同，两所述漏液口2501之间的距离大于侧导流槽302的宽度，以允许所述侧导流槽302设置在两相邻的下导流槽301之间。所述切换滑板3可被驱动滑动而改变自身水平位置，以使所述漏液口2501在连通下导流槽301的位置与连通侧导流槽302的位置之间进行切换。

所述下导流槽301竖直贯穿切换滑板3，进入到所述下导流槽301的N-乙烯基吡咯烷酮产品将直接向下流出切换滑板3；所述侧导流槽302底部封闭，所述切换滑板3的侧边开设有连通侧导流槽302的侧排液口303，所述侧排液口303的通出方向与侧导流槽302的延伸方向相同，流入所述侧导流槽302的N-乙烯基吡咯烷酮产品将通过侧排液口303从切换滑板3的两侧流出。

所述间隔漏板25底面安装有自锁件26，所述切换滑板3垂直于自身滑动方向的一面安装有自锁配合件31，所述自锁件26可与自锁配合件31可分离地连接，所述自锁件26与自锁配合件31相连接时，所述切换滑板3将被固定在过滤件2下方的指定位置。所述自锁件26与自锁配合件31在设置合适的位置，以使所述切换滑板3借助自锁件26与自锁配合件31固定在指定位置时，所述下导流槽301与漏液口2501相连通。

所述主塔体1内部自上而下依次被划分为更换区、过渡区和撤出区，所述主塔体1侧壁在更换区和撤出区高度位置分别开设有装卸口101，所述装卸口101的尺寸允许过滤件2通过装卸口101出入主塔体1，所述装卸口101在正常情况下通过可拆除的密封门密封，以保持所述主塔体1内部的封闭。

所述主塔体1上顶面安装有竖直向下延伸的限制板4，所述限制板4从更换区延伸到撤出区。所述限制板4板面到所述丝杆12的距离与螺纹槽2301到对接侧板21的距离相同，以使所述过滤件2在安装在丝杆12外部后，所述限制板4可与对接侧板21紧贴。所述限制板4具有一定延展宽度，以引导所述过滤件2安装到合适的位置；所述过滤件2在安装完成后，将会被所述限制板4阻挡而无法绕丝杆12进行旋转，所述丝杆12被伺服电机11带动旋转，进而驱动所述过滤件2进行竖直移动。

填充有新的丙烯酸树脂的所述过滤件2从外界通过开设在更换区的装卸口101安装在丝杆12外部后，所述丝杆12带动安装好的过滤件2向下移动到过渡区。所述主塔体1的撤出区设置有转液件5，所述转液件5安装在收料池13上方，所述转液件5包括接液件51、引流管52和带移件53，所述接液件51上端开口且内部中空，所述引流管52连通接液件51内部并向下延伸以伸入收料池13，所述带移件53固定于主塔体1的内壁，所述带移件53被实施为液压杆、伸缩臂等装置，以带动所述接液件51进行靠近或远离对接侧板21的水平移动，所述接液件51上方的开口大小和位置允许所述带移件53带动接液件51移动到靠近对接侧板21的位置时，位于过渡区最下部的所述过滤件2的侧排液口303流出液体可进入所述接液件51内。

所述主塔体1上顶面还安装有进料管6，所述进料管6通入到主塔体1内部，且所述进料管6的放料口设置在过滤件2的上方。

本发明还提供了一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮装置的方法：

S1：将大孔结构的丙烯酸树脂进行烘干预处理，之后填充到过滤件2内；

S2：将S1中填充好丙烯酸树脂的两附带安装有切换滑板3的过滤件2通过设置在更换区的装卸口101安装到丝杆12外部，并保证限制板4与对接侧板21紧贴，之后暂时封闭装卸口101；

S3：向进料管6注入N-乙烯基吡咯烷酮粗品，N-乙烯基吡咯烷酮粗品通过进料管6引导向下流入过滤件2，在净化后流入收料池13并最终排出产品；

S4：启动伺服电机11驱动丝杆12旋转而带动过滤件2移向过渡区，将新的充好丙烯酸树脂的两附带安装有切换滑板3的过滤件2安装在位于过渡区的过滤件2的上方；

S5：启动伺服电机11以使S4中位于过渡区的过滤件2移动到撤出区，同时使S4中新安装的过滤件2移动到过渡区；

S6：调整S5中位于过渡区的过滤件2的切换滑板3，使过滤件2净化后的N-乙烯基吡咯烷酮粗品从侧排液口303排出，调整转液件5以接收侧排液口303排出的的N-乙烯基吡咯烷酮产品；

S7：待S5中位于撤出区的过滤件2排干产品后，打开设置在撤出区的装卸口101，将撤出区的过滤件2取出并回收其内的丙烯酸树脂。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置，包括内部中空的主塔体（1），其内部空间被划分为更换区、过渡区和撤出区，所述主塔体（1）上顶面安装有进料管，其特征在于：

所述主塔体（1）内设有竖直的丝杆（12），所述丝杆（12）上螺纹安装至少一个过滤件（2）；

所述过滤件（2）为上下贯通的盒体，其下方开口设置有覆盖整个开口的树脂滤板（24），所述树脂滤板（24）下方安装有覆盖整个树脂滤板（24）的间隔漏板（25），所述间隔漏板（25）开设有若干相互平行的漏液口（2501）；

所述间隔漏板（25）下方紧贴安装有可水平滑动的切换滑板（3），所述切换滑板（3）开设有若干下导流槽（301）和若干侧导流槽（302），下导流槽（301）和侧导流槽（302）间隔排列设置，所述切换滑板（3）的侧边开设有连通侧导流槽（302）的侧排液口（303）；

所述丝杆（12）从更换区向下延伸到撤出区，所述主塔体（1）下底面具有敞口的收料池（13），所述收料池（13）通过出料管连通到主塔体（1）外部；

各个所述漏液口（2501）两两之间具有一定间隔，两所述漏液口（2501）之间的间隔不小于侧导流槽（302）的宽度；

所述主塔体（1）的撤出区设置有转液件（5），所述转液件（5）包括接液件（51）、引流管（52）和带移件（53），所述带移件（53）安装在主塔体（1）侧壁上，所述带移件（53）以可带动接液件（51）靠近或远离处于过渡区的过滤件（2）的方式进行设置，以使所述侧排液口（303）流出的液体可被接液件（51）接收。

2.根据权利要求1所述的一种树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置，其特征在于：所述主塔体（1）上顶面安装有竖直向下延伸至撤出区的限制板（4），且限制板（4）与过滤件（2）侧边紧贴设置。

3.一种根据权利要求1或2任意一项所述的树脂吸附纯化N-乙烯基吡咯烷酮的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将大孔结构的丙烯酸树脂进行烘干预处理，之后填充到过滤件（2）内；

S2：将S1中填充好丙烯酸树脂且安装有切换滑板（3）的过滤件（2）安装到更换区的丝杆（12）上，并保证限制板（4）与所述过滤件（2）一侧边紧贴；

S3：向进料管注入N-乙烯基吡咯烷酮粗品，N-乙烯基吡咯烷酮粗品通过进料管引导向下流入过滤件（2），在净化后流入收料池（13）并最终排出产品；

S4：驱动丝杆（12）旋转而带动过滤件（2）移向过渡区，将新的充好丙烯酸树脂且安装有切换滑板（3）的过滤件（2）安装在位于过渡区的过滤件（2）的上方；

S5：继续驱动丝杆（12）旋转以使S4中位于过渡区的过滤件（2）移动到撤出区，同时使S4中新安装的过滤件（2）移动到过渡区；

S6：调整S5中位于过渡区的过滤件（2）的切换滑板（3），使过滤件（2）净化后的N-乙烯基吡咯烷酮粗品从侧排液口（303）排出，调整转液件（5）以接收侧排液口（303）排出的N-乙烯基吡咯烷酮产品；

S7：待S5中位于撤出区的过滤件（2）排干产品后，将撤出区的过滤件（2）取出并回收其内的丙烯酸树脂。