CN208018189U - 一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置，缩合反应的设备包括预化锅、缩合锅与计量水桶，其中，所述用于缩合反应废气的高效净化回收装置包括循环槽、离心泵、水喷射泵、冷凝器、缓冲器、排气管道。本实用新型的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，适用于减水剂生产过程中甲醛与丙酮预化、缩合反应的工序，利用其溶解度较高的物性，采用冷凝回流—水喷射吸收净化—回收使用的处理方法。本实用新型装置，工艺设备简单、操作方便、投资少、技术经济效果显著。本实用新型装置可在脂肪族、萘系、氨基磺酸盐类、三聚氰胺等高效减水剂大批量生产中广泛应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保技术领域，主要涉及一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置。
背景技术
随着建筑混凝土技术与应用的发展，混凝土外加剂已成为混凝土生产不可或缺的重要组成材料。其中，萘系（属芳香族）、脂肪族、三聚氰胺、氨基磺酸盐等高效减水剂，缩合反应时均需使用有致癌可能的甲醛作主要原料。由于大部分反应在80~120℃进行反应，因而投入的甲醛或丙酮会挥发外泄。目前，对于甲醛或丙酮的挥发处理，只有简单的水喷淋或直接排放，有毒刺激性气体严重污染操作场地，操作人员眼泪、鼻水一起流；并且，由于空气污染问题导致厂区周围环境关系也紧张；同时也浪费原料，增加成本。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置，旨在解决现有脂肪族等高效减水剂生产过程中缩合等反应产生废气污染环境的问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置，缩合反应的设备包括预化锅、缩合锅与计量水桶。其中，所述用于缩合反应废气的高效净化回收装置包括循环槽、离心泵、水喷射泵、冷凝器、缓冲器、排气管道；
冷凝器设置有冷凝通道，冷凝通道设置有冷凝液出口、第一废气出口、第一废气入口、第二废气入口、第一冷却水进口和第一冷却水出口；
预化锅上设置有原料入口、第一废气出口、第一冷凝液回流口、排料口；
缩合锅上设置有进料口、第二废气出口、第二冷凝液回流口、回收水添加口；
缓冲器上设置有第三废气入口、第三废气出口、放空管道、U型真空表；
循环槽上设置有第一进水口、第一回收水进口、第一出水口、排气管道、；
计量水桶上设置有第二进水口、第二回收水进口、第二出水口；
冷凝器的第一废气入口与预化锅的第一废气排放口相连，第二废气入口与缩合锅的第二废气排放口相连，冷凝液出口分别与预化锅的第一冷凝液回流口和缩合锅的第二冷凝液回流口相连，第一废气出口与缓冲器的第三废气入口相连；
缩合锅的进料口与预化锅的排料口相连，回收水添加口与计量水桶的第二出水口相连；循环槽的第一进水口和计量水桶的第二进水口分别与供水管相连，第一回收水进口与水喷射泵的出水端相连；离心泵的进水端分别与循环槽的第一出水口和缓冲器相连；离心泵的出水端分别与水喷射泵的进水端和计量水桶的第二回收水进口相连；缓冲器的第三废气出口与水喷射泵的进水端相连。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，所述冷凝器为不锈钢列式冷凝器或夹套式搪瓷冷凝器。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，水喷射泵采用文氏式水喷射。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，所述水喷射泵采用玻璃钢水喷射泵，离心泵采用玻璃钢离心泵。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，所述循环槽设有蛇管冷却器或夹套，蛇管冷却器或夹套设置有第二冷却水进口和第二冷却水出口。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，预化锅的第一冷凝液回流口与冷凝器的冷凝液出口相连的管道上设置有第一控制阀，缩合锅的第二冷凝液回流口与冷凝器的冷凝液出口相连的管道上设置有第二控制阀；预化锅的第一废气出口与冷凝器的第一废气入口相连的管道上设置有第十控制阀；缩合锅的第二废气出口与冷凝器的第二废气入口相连的管道上设置有第九控制阀。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，所述预化锅与缩合锅相连的管道上设置有第三控制阀。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，水喷射泵和离心泵的连接管道上设置有第四控制阀；离心泵和计量水桶的连接管道上设置有第五控制阀；计量水桶与缩合锅的连接管道上设置有第七控制阀。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，缓冲器的放空管道上设置有第八控制阀；缓冲器和离心泵的连接管道上设置有第六控制阀。
所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其中，所述离心泵与第四控制阀的管道上设置有水压表。
有益效果：本实用新型的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，适用于高效减水剂生产过程中甲醛缩合，丙酮预化等反应的工序，利用其溶解度较高（甲醛溶于水，可达55%；丙酮能与水混溶）的物性，采用冷凝回流—水喷射吸收净化—回收使用的处理方法。废气采用水不断地循环吸收净化，回收使用，当循环水使用一批或达到一定浓度后，可以回收用于参与缩合反应，使之没有废气与污水排出。使用本装置后，净化回收技术经济效果显著，挥发逸出的丙酮全部与水混溶，甲醛废气排放浓度远远低于标准的要求。使用本实用新型装置，不仅可以改善操作场所环境，解决废气排放达标问题，改善与周围单位及人员的关系；而且由于甲醛和丙酮回流与回收参加反应，降低原材料单耗（7%左右）与成本。本实用新型的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，工艺设备简单、操作方便、投资少、技术经济效果显著。本实用新型装置可在脂肪族、萘系、氨基磺酸盐类、三聚氰胺等高效减水剂大批量（可达10t-20t/批）生产中广泛应用。
附图说明
图1为本实用新型用于缩合反应废气的高效净化回收装置的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置，缩合反应的设备包括预化锅、缩合锅与计量水桶，本实用新型装置是在此缩合反应设备基础增加设置的。如图1所示，所述用于缩合反应废气的高效净化回收装置包括循环槽1、离心泵2、水喷射泵3、预化锅4、冷凝器5、缩合锅6、缓冲器7、排气管道8、计量水桶21；
冷凝器5设置有冷凝通道，冷凝通道设置有冷凝液出口、第一废气出口、第一废气入口、第二废气入口、第一冷却水进口和第一冷却水出口；
预化锅4上设置有原料入口、第一废气出口、第一冷凝液回流口、排料口；
缩合锅6上设置有进料口、第二废气出口、第二冷凝液回流口、回收水添加口；
缓冲器7上设置有第三废气入口、第三废气出口、放空管道、U型真空表22；
循环槽1上设置有第一进水口、第一回收水进口、第一出水口、排气管道；
计量水桶21上设置有第二进水口、第二回收水进口、第二出水口；
冷凝器5的第一废气入口与预化锅4的第一废气排放口相连，第二废气入口与缩合锅6的第二废气排放口相连，冷凝液出口分别与预化锅4的第一冷凝液回流口和缩合锅6的第二冷凝液回流口相连，第一废气出口与缓冲器7的第三废气入口相连；
缩合锅6的进料口与预化锅4的排料口相连，回收水添加口与计量水桶21的第二出水口相连；循环槽1的第一进水口和计量水桶21的第二进水口分别与供水管相连，第一回收水进口与水喷射泵3的出水端相连；离心泵的进水端分别与循环槽的第一出水口和缓冲器相连；离心泵的出水端分别与水喷射泵3的进水端和计量水桶21的第二回收水进口相连；缓冲器7的第三废气出口与水喷射泵3的进水端相连，出水端与离心泵进水端相连。
其中，所述水喷射泵3与离心泵采用玻璃钢材质，因为尾气中含有腐蚀性气体，采用耐腐蚀的玻璃钢制成，可以有效延长使用寿命。水喷射泵3可以采用吸收净化能力极强的文氏式水喷射泵，将未能冷凝下来的残余甲醛与丙酮再次吸收净化。
所述冷凝器5可以为不锈钢列式冷凝器或夹套式搪瓷冷凝器。用水冷却让其甲醛与丙酮冷凝回流参加反应，减少损失与环境污染。预化锅4的第一冷凝液回流口与冷凝器5的冷凝液出口相连的管道上设置有第一控制阀11，缩合锅6的第二冷凝液回流口与冷凝器5的冷凝液出口相连的管道上设置有第二控制阀12。预化锅4的第一废气出口与冷凝器5的第一废气入口相连的管道上设置有第十控制阀20，缩合锅6的第二废气出口与冷凝器5的第二废气入口相连的管道上设置有第九控制阀19。当预化锅4的尾气进入冷凝器5时，第一控制阀11和第十控制阀20打开，第二控制阀12和第九控制阀19关闭，尾气进入冷凝器5形成的冷凝液回流至预化锅4继续参与反应。当缩合锅6的尾气进入冷凝器5时，第一控制阀11和第十控制阀20关闭，第二控制阀12和第九控制阀19打开，尾气进入冷凝器5形成的冷凝液回流至缩合锅6继续参与反应。当所述冷凝器5为夹套式搪瓷冷凝器时，夹套上还设置有控制冷凝溶液进出的控制阀（图中未标号示出）。
所述预化锅4与缩合锅6相连的管道上设置有第三控制阀13，用于控制预化锅4是否向缩合锅6添加原料。水喷射泵3和离心泵2的连接管道上设置有第四控制阀14，用于控制离心泵2是否向水喷射泵3供水。离心泵2和计量水桶21的连接管道上设置有第五控制阀15，计量水桶21与缩合锅的连接管道上设置有第七控制阀17，所述循环槽1内的水经过计量水桶21计量以后可以作为原料加入到缩合锅6内，离心泵2将循环槽1内的回收水泵入计量水桶21内；若计量水桶21内的水量不足，则通过第二进水口添加自来水，待达到所需水量后，计量水桶21再往缩合锅内通入水。缓冲器7的放空管道上设置有开、停水射真空系统时用的第八控制阀18，缓冲器7用于防止循环水倒吸回预化锅4和缩合锅6影响化学反应条件；为抽除积水，缓冲器7和离心泵2的连接管道上设置有第六控制阀16。计量水桶21与循环槽1分别与自来水管道相连，为计量水桶21和循环槽1补充水量。
进一步地，为了保证水喷射泵正常进行，所述离心泵与第四控制阀的管道上设置有水压表23，当水压表23压力显示大于2.5MPα后，第四控制阀门才能打开，向水喷射泵3打水。
进一步地，所述循环槽1设有蛇管冷却器（或外部设置有夹套），蛇管（或夹套）设置有第二冷却水进口和第二冷却水出口。在循环槽的蛇管（或夹套内）可以通入冷却水，以降低循环槽的温度，提高甲醛和丙酮的溶解度，使放空废气浓度更低，提高了净化环保效果。
本实用新型的用于缩合反应的高效净化回收尾气的装置，其工作过程为：
1、首先自来水管向循环槽1加水至液位高80%左右，把打开循环槽1的冷却水开关，通入冷却水，对循环槽1内的水进行降温；打开缓冲器7放空管道的第八控制阀，启动离心泵，当水压表23P压力显示大于2.5MPα后打开第四控制阀门14，向水喷射泵打水，通过第八控制阀的大小使生产系统处于微负压（100~200mm水柱）操作，大大改善操作环境。
2、打开预化锅的第一控制阀11和第十控制阀20，在微负压下，向预化锅4投入甲醛水溶液与催化剂后，再投入定量的丙酮，其废气中的甲醛与丙酮等通过通入冷水的冷凝器5冷凝回流入预化锅4，继续参与反应。预化锅4内形成预化混合液待用，未冷凝下的废气通过为防止由操作不当造成水倒吸影响反应的缓冲器7进入水喷射泵3吸收净化。
3、第一控制阀11和第十控制阀20关闭，第七控制阀17、第二控制阀12和第九控制阀19打开，由水计量桶通过阀门15向缩合锅加水（含回收水）及亚硫酸盐；第三控制阀13打开，预化锅4内的预化混合液缓慢滴入缩合锅6中，与已配好一定浓度的亚硫酸盐水溶液在75℃-80℃进行缩合反应。缩合锅6内的废气进入上述冷凝器5中，冷凝回流入缩合锅6，继续参与反应。中后期，打开第七控制阀17，前批溶解有甲醛与丙酮等的循环回收水放入缩合锅6中，让其回收水中的甲醛，丙酮等继续参与反应。未冷凝下的废气通过为防止由操作不当造成水倒吸影响反应的缓冲器7进入水喷射泵3吸收净化。
4、缩合锅6反应结束后，打开第五控制阀15，将上述循环回收水泵上水计量桶，待下批生产时回收使用，使之无污水排。最后，经过处理的废气经过循环槽1从排气管道8达标排出。
本实用新型的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，具有以下技术经济效果：
1、由于第一级使用冷凝器，使其被冷凝回流下来的甲醛、丙酮及时参与反应，减少原材料损耗，降低成本。
2、利用甲醛、丙酮等易溶于水的物性。第二级采用高效的文氏式水喷射泵吸收净化，并形成系统负压。尾气由于循环水采用冷水降温，增加甲醛、丙酮等溶解度。除丙酮全溶于循环水外，车间操作现场与厂区外周围尾气甲醛的排放浓度均远远低于标准（GBZ2.1-2007）（见表1），大大改善操作环境以及与周围单位及人员关系。
3、冷凝回流与吸收净化循环水的回收利用，除无废气与污水排放外，还继续参加缩合反应，使甲醛、丙酮的原材料损耗减少7%左右，降低产品单耗与成本。
4、本方法与装置均适用于脂肪族、萘系、氨基磺酸盐类、三聚氰胺类等高效减水剂生产的缩合反应甲醛废气的净化回收处理。
表1
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于缩合反应废气的高效净化回收装置，缩合反应的设备包括预化锅、缩合锅与计量水桶，其特征在于，所述用于缩合反应废气的高效净化回收装置包括循环槽、离心泵、水喷射泵、冷凝器、缓冲器、排气管道；
冷凝器设置有冷凝通道，冷凝通道设置有冷凝液出口、第一废气出口、第一废气入口、第二废气入口、第一冷却水进口和第一冷却水出口；
预化锅上设置有原料入口、第一废气出口、第一冷凝液回流口、排料口；
缩合锅上设置有进料口、第二废气出口、第二冷凝液回流口、回收水添加口；
缓冲器上设置有第三废气入口、第三废气出口、放空管道、U型真空表；
循环槽上设置有第一进水口、第一回收水进口、第一出水口、排气管道；
计量水桶上设置有第二进水口、第二回收水进口、第二出水口；
冷凝器的第一废气入口与预化锅的第一废气排放口相连，第二废气入口与缩合锅的第二废气排放口相连，冷凝液出口分别与预化锅的第一冷凝液回流口和缩合锅的第二冷凝液回流口相连，第一废气出口与缓冲器的第三废气入口相连；
缩合锅的进料口与预化锅的排料口相连，回收水添加口与计量水桶的第二出水口相连；循环槽的第一进水口和计量水桶的第二进水口分别与供水管相连，第一回收水进口与水喷射泵的出水端相连；离心泵的进水端分别与循环槽的第一出水口和缓冲器相连；离心泵的出水端分别与水喷射泵的进水端和计量水桶的第二回收水进口相连；缓冲器的第三废气出口与水喷射泵的进水端相连。
2.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，所述冷凝器为不锈钢列式冷凝器或夹套式搪瓷冷凝器。
3.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，水喷射泵采用文氏式水喷射。
4.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，所述水喷射泵采用玻璃钢水喷射泵，离心泵采用玻璃钢离心泵。
5.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，所述循环槽设有蛇管冷却器或夹套，蛇管冷却器或夹套设置有第二冷却水进口和第二冷却水出口。
6.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，预化锅的第一冷凝液回流口与冷凝器的冷凝液出口相连的管道上设置有第一控制阀，缩合锅的第二冷凝液回流口与冷凝器的冷凝液出口相连的管道上设置有第二控制阀；预化锅的第一废气出口与冷凝器的第一废气入口相连的管道上设置有第十控制阀；缩合锅的第二废气出口与冷凝器的第二废气入口相连的管道上设置有第九控制阀。
7.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，所述预化锅与缩合锅相连的管道上设置有第三控制阀。
8.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，水喷射泵和离心泵的连接管道上设置有第四控制阀；离心泵和计量水桶的连接管道上设置有第五控制阀；计量水桶与缩合锅的连接管道上设置有第七控制阀。
9.根据权利要求1所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，缓冲器的放空管道上设置有第八控制阀；缓冲器和离心泵的连接管道上设置有第六控制阀。
10.根据权利要求8所述的用于缩合反应废气的高效净化回收装置，其特征在于，所述离心泵与第四控制阀的管道上设置有水压表。
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