CN209890526U - 一种合成橡胶胶乳的提纯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种合成橡胶胶乳的提纯系统，包括原料换热器、气提装置、降膜蒸发器、浓缩液罐、分离器和压缩机；原料换热器连接气提装置，气提装置连接降膜蒸发器，气提装置可加热胶乳原料而脱除其中的正己烷，气提装置的顶部设有挥发物出气口，挥发物出气口连通正己烷收集罐；降膜蒸发器的底部通过浓缩液罐与分离器连通，浓缩液罐的底部连接有多个降膜循环泵；分离器连接压缩机，压缩机连接降膜蒸发器；降膜蒸发器上沿高度方向设有多个残余气出气口；浓缩液罐的底部设有产品出料口。本实用新型的气提装置可先提取并且回收原料中的正己烷，再对原料进行蒸发提浓；分离器和压缩机可将二次蒸汽升温后送入降膜换热器内加热浓缩液，减少蒸汽消耗。

Description

一种合成橡胶胶乳的提纯系统

技术领域

本实用新型属于合成橡胶生产技术领域，具体涉及一种合成橡胶胶乳的提纯系统。

背景技术

合成橡胶胶乳可直接作表面涂层、制造薄膜和胶粘剂等，经加工可制成生橡胶或者胶乳制品，广泛应用于日常生活中。

由于一般的合成橡胶胶乳的浓度较低(小于10％)，因此需要先提浓后才能进一步实现工业应用。另外，橡胶胶乳的合成方法通常采用溶液法生产，即以单体为原料，己烷为溶剂，在引发剂和催化剂的作用下进行聚合反应生成聚合物。溶液法聚合生产合成橡胶时，需要对聚合反应后的胶乳进行后处理，脱除胶乳中的正己烷溶剂后再进行蒸发提浓。溶剂回收方法有气提法，以水作为高沸点介质脱除溶剂，但是直接使用这种方法对水蒸汽的消耗量高，不利于节能环保。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种合成橡胶胶乳的提纯系统，可脱除、回收胶乳原料中的正己烷，获得较高浓度的胶乳浓缩液，节能环保。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种合成橡胶胶乳的提纯系统，包括原料换热器、气提装置、降膜蒸发器、浓缩液罐、分离器和压缩机；

原料换热器的物料出口连接气提装置的进料口；

气提装置用于加热合成橡胶胶乳的原料而挥发脱除原料中的正己烷，气提装置的出料口通过料泵连接降膜蒸发器的进料口；气提装置的顶部设有挥发物出气口，挥发物出气口连通正己烷收集罐；

降膜蒸发器的底部通过浓缩液罐与分离器连通，浓缩液罐的底部连接有多个降膜循环泵，降膜循环泵可将合成橡胶胶乳的浓缩液循环打入降膜蒸发器和浓缩液罐内；分离器的出汽口连接压缩机的进汽口，压缩机的出汽口连接降膜蒸发器的进汽口，压缩机可将分离器出来的二次蒸汽压缩升温而回到降膜蒸发器加热浓缩液；降膜蒸发器上沿高度方向设有多个残余气出气口；

浓缩液罐的底部设有产品出料口。

优选的，气提装置包括气提塔、气提储罐和加热器，气提储罐安装于气提塔底部并且连接气提塔，加热器安装于气提储罐内，气提储罐上还安装有温度传感器；气提装置的进料口位于气提塔上侧，气提装置的出料口位于气提储罐上。

优选的，加热器为蒸汽加热器，一蒸汽管道连接加热器的进汽口。

优选的，还包括串联的冷凝器和捕集器，气提塔的挥发物出气口连接冷凝器的进气口，冷凝器的出气口连接捕集器的进气口，捕集器上设有排空口和捕集回收气口，冷凝器上设有冷凝回收气口，冷凝回收气口和捕集回收气口均连接正己烷收集罐；冷凝器和捕集器分别连接冷却水管道。

优选的，多个残余气出气口均连接冷凝器的进气口。

优选的，降膜蒸发器的下侧设有冷凝水出口，冷凝水出口连接一蒸馏水罐，蒸馏水罐通过蒸馏水泵连接原料换热器的热介质进口，冷凝水可在原料换热器内与原料进行热交换。

优选的，压缩机的出液口连接一积液罐，积液罐通过积液泵连接蒸馏水罐。

优选的，料泵和降膜循环泵均为转子泵。

本实用新型的有益效果是：本实用新型用于提浓合成橡胶胶乳，将气提装置设置于降膜蒸发器的前段，从而可先提取并且回收原料中的正己烷，再对合成橡胶胶乳进行蒸发提浓。降膜蒸发器、浓缩液罐和多个降膜循环泵对胶乳浓缩液进行循环蒸发提浓，去除浓缩液中的水分，得到浓度为30％的较高浓度的浓缩液；分离器及时将蒸发后的浓缩液和二次蒸汽充分地进行气液分离，并且将二次蒸汽送入压缩机内压缩升温，进而将升温后的二次蒸汽重新送入降膜换热器内加热浓缩液，减少了系统的整体蒸汽消耗量，节能环保。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的内部结构示意图；

图中标记为：1.原料换热器；2.气提装置；21.气提塔；22.气提储罐；23.加热器；3.降膜蒸发器；4.浓缩液罐；5.分离器；6.压缩机；7.降膜循环泵；8.冷凝器；9.捕集器；10.蒸馏水罐；11.积液罐；12.正己烷收集罐；13.料泵。

具体实施方式

如图1所示，一种合成橡胶胶乳的提纯系统，包括原料换热器1、气提装置2、降膜蒸发器3、浓缩液罐4、分离器5和压缩机6。

原料换热器1的物料出口连接气提装置2的进料口，原料换热器1可对合成橡胶胶乳原料换热，提升原料温度到50-70℃，再送入气提装置2内。

气提装置2是使原料从气提装置的上侧持续向下流动，并且在此过程中加热原料，使原料中的挥发性有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从原料中分离污染物的目的。本实施例中的气提装置2可加热合成橡胶胶乳的原料而挥发脱除原料中的正己烷，气提装置2的出料口通过料泵13连接降膜蒸发器3的进料口，将脱除正己烷后的原料送入降膜蒸发器3内进行循环降膜浓缩；气提装置2的顶部设有挥发物出气口，挥发物出气口连通正己烷收集罐12，进而收集正己烷。

降膜蒸发器3的作用是将料液自降膜蒸发器上侧加入，经液体分布及成膜装置均匀分配到各换热管内，在重力及气流作用下成均匀膜状自上而下流动，流动过程中，被壳程加热介质加热汽化，从而去除料液的水分，增加其浓度。降膜蒸发器3的底部通过浓缩液罐4与分离器5连通，浓缩液罐4的底部连接有两个降膜循环泵7，降膜循环泵7可将合成橡胶胶乳的浓缩液循环打入降膜蒸发器3和浓缩液罐4内，进行多次循环地降膜蒸发，去除浓缩液中的水分；分离器5用于分离浓缩液罐4内的浓缩液和二次蒸汽，分离后的浓缩液进入降膜循环泵7内，二次蒸汽进入压缩机6内；分离器5的出汽口连接压缩机6的进汽口，压缩机6的出汽口连接降膜蒸发器3的进汽口，压缩机6可将分离器5出来的二次蒸汽压缩升温而回到降膜蒸发器3加热浓缩液；降膜蒸发器3上沿高度方向设有多个残余气出气口，将降膜蒸发器3内的少量残余正己烷排出降膜蒸发器3，提高胶乳浓缩液的纯度。

浓缩液罐4的底部设有产品出料口，浓度合格的胶乳浓缩液由出料泵送出本系统。可由产品出料口对浓缩液取样检测。

具体地，气提装置2包括气提塔21、气提储罐22和加热器23，气提储罐22安装于气提塔21底部并且连接气提塔21，加热器23安装于气提储罐22内，加热器23可加热气提储罐22内的原料，气提储罐22上还安装有温度传感器，温度传感器实时检测气提储罐22内原料的温度，当检测温度值低于92℃时，系统启动加热器23对气提储罐22内原料的加热，便于实现正己烷的有效挥发分离。加热器23为蒸汽加热器，一蒸汽管道连接加热器23的进汽口，对气提储罐22内的原料加热。气提装置2的进料口位于气提塔21上侧，气提装置2的出料口位于气提储罐22上。

本系统还包括串联的冷凝器8和捕集器9，气提塔21的挥发物出气口连接冷凝器8的进气口，冷凝器8的出气口连接捕集器9的进气口，捕集器9上设有排空口和捕集回收气口，冷凝器9上设有冷凝回收气口，冷凝回收气口和捕集回收气口均连接正己烷收集罐12；冷凝器8和捕集器9分别连接冷却水管道。冷凝器8对挥发的正己烷气体冷却降温，得到液态的正己烷，由正己烷收集罐12收集。捕集器9对冷凝器8未完全冷凝的正己烷气体进行二次冷却，得到液态的正己烷也流入正己烷收集罐12内。捕集器9将已脱除正己烷的洁净气体由排空口排出系统。

降膜蒸发器3的两个残余气出气口均连接冷凝器8的进气口，将降膜蒸发器3内的残余正己烷气体与气提塔21内的正己烷气体一起集中送入冷凝器8内。

降膜蒸发器3的下侧设有冷凝水出口，冷凝水出口连接一蒸馏水罐10，降膜蒸发器3内产生的高温冷凝水排入蒸馏水罐10内，蒸馏水罐10通过蒸馏水泵连接原料换热器1的热介质进口，利用高温冷凝水对原料换热器1内的胶乳原料进行热交换，预热胶乳原料。

压缩机6的出液口连接一积液罐11，积液罐11通过积液泵连接蒸馏水罐10，从而回收利用积液罐11内的冷凝水热量。

料泵13和降膜循环泵7均为转子泵，转子泵为低剪切容积泵，利于输送高粘度的胶乳浓缩液。为防止凝胶，降膜蒸发器3的降膜列管采用粗管径换热器。

本系统中的气提储罐22的容积约为50m³，浓缩液罐4的容积>15m³，从而增大消泡面积，防止胶乳液气泡。

举例来说，待提纯的原料液成分包括：橡胶7％wt，水与乳化剂合92％wt，原料液中还有杂质正已烷1％wt。本实用新型的工作过程为：将原料泵入原料换热器1内，先通过新鲜的高温蒸馏水对原料预热，然后原料进入气提塔21内，再落入气提塔21下方的气提储罐22，通过对气提储罐22内的加热器23输入鲜蒸汽加热原料至92℃，使原料中的正己烷挥发，由气提塔21顶部的挥发物出气口依次进入冷凝器8和捕集器9冷凝成为液体，然后排入收集罐12内收集，正己烷的回收率可达到85％-95％，回收的正己烷纯度可达到95％-98％。气提储罐22内脱除正己烷的液体由料泵13送入降膜蒸发器3内，通过两个降膜循环泵7将胶乳浓缩液多次降膜蒸发，去除浓缩液中的水分，最终得到橡胶浓度为30％wt的浓缩液，由出料泵排出系统；与此同时，分离器5将浓缩液罐4内的二次蒸汽分离出来，送入压缩机6内压缩升温，得到高温二次蒸汽，再将该二次蒸汽重新送入降膜蒸发器3内加热浓缩液；蒸发过程中产生的高温冷凝水存入蒸馏水罐10内，再利用该高温冷凝水对原料换热器1换热。公知地，本系统由集散控制系统控制，各个储罐、蒸发器和管道上可设有温度、压力监测点或者流量监测点，便于调试得到符合浓度要求的胶乳浓缩液。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，包括原料换热器、气提装置、降膜蒸发器、浓缩液罐、分离器和压缩机；

所述原料换热器的物料出口连接所述气提装置的进料口；

所述气提装置用于加热合成橡胶胶乳的原料而挥发脱除原料中的正己烷，所述气提装置的出料口通过料泵连接所述降膜蒸发器的进料口；所述气提装置的顶部设有挥发物出气口，所述挥发物出气口连通正己烷收集罐；

所述降膜蒸发器的底部通过所述浓缩液罐与所述分离器连通，所述浓缩液罐的底部连接有多个降膜循环泵，所述降膜循环泵可将合成橡胶胶乳的浓缩液循环打入所述降膜蒸发器和所述浓缩液罐内；所述分离器的出汽口连接所述压缩机的进汽口，所述压缩机的出汽口连接所述降膜蒸发器的进汽口，所述压缩机可将分离器出来的二次蒸汽压缩升温而回到所述降膜蒸发器加热浓缩液；所述降膜蒸发器上沿高度方向设有多个残余气出气口；

所述浓缩液罐的底部设有产品出料口。

2.根据权利要求1所述的一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，所述气提装置包括气提塔、气提储罐和加热器，所述气提储罐安装于所述气提塔底部并且连通所述气提塔，所述加热器安装于所述气提储罐内，所述气提储罐上还安装有温度传感器；所述气提装置的进料口位于所述气提塔的上侧，所述气提装置的出料口位于所述气提储罐上。

3.根据权利要求2所述的一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，所述加热器为蒸汽加热器，一蒸汽管道连接所述加热器的进汽口。

4.根据权利要求3所述的一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，还包括冷凝器和捕集器，所述气提塔的挥发物出气口连接所述冷凝器的进气口，所述冷凝器的出气口连接所述捕集器的进气口，所述捕集器上设有排空口和捕集回收气口，所述冷凝器上设有冷凝回收气口，所述冷凝回收气口和所述捕集回收气口均连接所述正己烷收集罐；所述冷凝器和所述捕集器分别连接冷却水管道。

5.根据权利要求4所述的一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，多个所述残余气出气口均连接冷凝器的进气口。

6.根据权利要求4所述的一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，所述降膜蒸发器的下侧设有冷凝水出口，所述冷凝水出口连接一蒸馏水罐，所述蒸馏水罐依次连接蒸馏水泵和所述原料换热器的热介质进口，蒸馏水罐内的冷凝水可对所述原料换热器内的原料进行热交换。

7.根据权利要求6所述的一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，所述压缩机的出液口连接一积液罐，所述积液罐依次连接积液泵和所述蒸馏水罐。

8.根据权利要求1所述的一种合成橡胶胶乳的提纯系统，其特征在于，所述料泵和所述降膜循环泵均为转子泵。