CN215353416U - 高固含量丁苯胶乳连续聚合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油化工技术领域，具体涉及一种高固含量丁苯胶乳连续聚合系统。所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统：包括聚合釜R₁、聚合釜R₂、聚合釜Rn串联在一起，且聚合釜R₂与聚合釜Rn之间可设置多台聚合釜，串联在一起；聚合釜R₁下部连通进料管，上部连通出料管，聚合釜R₁的内部设置有轴向流式混合用搅拌器和换热管束，聚合釜R₁上部设置有助剂加料管，聚合釜R₁的外部设置有夹套；聚合釜R₁的底部有卸料管和进料管，进料管设有三通阀a，三通阀a的另一侧与连通管连接；聚合釜之间通过出料管连接。本实用新型提供一种高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，利用率高，生产质量稳定，清洗次数少，能耗低，安全系数高。

Description

高固含量丁苯胶乳连续聚合系统

技术领域

本实用新型属于石油化工技术领域，具体涉及一种高固含量丁苯胶乳连续聚合系统。

背景技术

高固含量丁苯胶乳产品通常指固物含量在50％以上的聚合物乳胶，用于高档寝具、沥青乳化剂、地毯、鞋材等领域，因固含量高，生产过程中聚合物粘度大，聚合工艺控制复杂，目前国内外主要生产技术基本为间歇聚合方式。

间歇式聚合生产工艺适用于小规模、多牌号、多批次的生产，方便调整产量和牌号，但是随着市场需求的增加，生产的规模化发展，近年来多数胶乳装置的年产能达到5万吨甚至10万吨以上，间歇生产工艺的缺点日渐突出，主要有以下缺点：(1)设备生产效率低：聚合釜设备数量成倍数增加，投资高，占地大；(2)产品质量不稳定；(3)操作难度大；(4)聚合釜易挂胶，清洗废水量大——物耗、能耗高，且不利于安全、环保；(5)设备操作温度、压力变化较大，影响设备的使用寿命，对设备要求高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，利用率高，生产稳定，产品质量稳定，清洗次数减少，物耗能耗降低，安全系数提高。

本实用新型所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，包括聚合釜R₁、聚合釜R₂、聚合釜Rn，其中聚合釜R₁、聚合釜R₂、聚合釜Rn串联在一起，且聚合釜R₂与聚合釜Rn之间可设置多台聚合釜，串联在一起；

聚合釜R₁下部连通进料管，上部连通出料管，聚合釜R₁的内部设置有轴向流式混合用搅拌器和换热管束，聚合釜R₁上部设置有助剂加料管，聚合釜R₁的外部设置夹套；

聚合釜R₁的底部进料管上设有三通阀a，三通阀a的另一侧与连通管连接；聚合釜R₁的底部设置有卸料管；

聚合釜R₁与聚合釜R₂通过出料管连接，且多台串联聚合釜中相邻两台聚合釜均通过出料管连接。

聚合釜R₁下端设置有冷媒进料管，聚合釜R₁上端设置有冷媒出料管。

聚合釜R₁的外部设置夹套，夹套上有夹套换热介质进料管和夹套换热介质出料管。

聚合釜R₁的底部进料管上设有三通阀a，三通阀a的另一侧与连通管连接，且在每一台聚合釜的下部与连通管连接处均设置有三通阀。

出料管与连通管上设置有三通阀，且在多台聚合釜串联中，两台聚合釜之间的出料管与连通管处均设置有三通阀。

聚合釜R₁下端有卸料管，并且每台聚合釜下部均与卸料管连接。

换热管束的进口与冷媒进料管连接；换热管束的出口与冷媒出料管连接。

聚合釜R₁、聚合釜R₂，一直到聚合釜R_n根据需要串联一起，聚合釜根据工况可设置为不同规格。

每台聚合釜底部进料管均设有三通阀，用于在线将聚合釜切出生产线；每台聚合釜底部均连通卸料管，用于将切出生产线的聚合釜排出物料。

具体地，所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，包括聚合釜R₁、聚合釜R₂、聚合釜Rn，其中聚合釜R₁、聚合釜R₂、聚合釜Rn串联在一起，且聚合釜R₂与聚合釜Rn之间可设置多台聚合釜，串联在一起；

聚合釜R₁下部连通进料管，上部连通出料管，聚合釜R₁的内部设置有轴向流式混合用搅拌器和换热管束，下端设置有冷媒进料管，聚合釜R₁上端设置有冷媒出料管，换热管束的进口与冷媒进料管连接；换热管束的出口与冷媒出料管连接，聚合釜R₁上部设置有助剂加料管，聚合釜R₁的外部有夹套，夹套上有夹套换热介质进料管和夹套换热介质出料管；

聚合釜R₁的底部进料管上设有三通阀a，用于在线将某台聚合釜切出生产线，三通阀a的另一侧与连通管连接，且在每一台聚合釜的下部与连通管连接处均设置有三通阀；聚合釜R₁的底部设置有卸料管，用于将切出生产线的聚合釜排出物料，并且每台聚合釜下部均与卸料管连接；聚合釜R₁与聚合釜R₂通过出料管连接，且多台串联聚合釜中相邻两台聚合釜均通过出料管连接，出料管与连通管上设置有三通阀，且在多台聚合釜串联中，两台之间的出料管与连通管处均设置有三通阀。每台聚合釜底部进料管均设有三通阀，用于在线将某台聚合釜切出生产线；每台聚合釜底部均连通卸料管，用于将切出生产线的聚合釜排出物料。

聚合釜R₁、聚合釜R₂，一直到聚合釜R_n根据需要串联一起，聚合釜根据工况设置为不同规格。夹套可以通过夹套换热介质进料管和出料管通入冷媒或者热媒。

本实用新型的聚合釜的换热管束和聚合釜外的夹套，可根据聚合具体要求采用冷媒或热媒，对于聚合反应为放热反应时，为保证产品质量和操作安全采用冷媒撤热；对于需要达到一定反应温度才能聚合反应的在反应初期采用热媒；对于在聚合过程中某温度段内会生产影响产品质量的聚合物，需迅速升温或降温的，根据具体的要求进行热媒或冷媒的换热设计。

本实用新型采用的连续聚合为多聚合釜串联操作，将丁二烯、苯乙烯及各种化学品按初始配方要求比例加入聚合釜底部，物料自聚合釜顶部出料至下一台聚合釜底部进料，物料依次经过串联的多个聚合釜，达到聚合转化率的要求；其中聚合釜的材质、大小、换热管束及夹套的设计均可根据聚合釜的具体要求进行设计；一种情况是每台聚合釜的容积是相同的，但高固胶乳聚合过程的特殊性，初期需加热以启动反应，剧烈反应时为了聚合物的性能或安全需要热量移除撤热，为避免产生某些副反应需要迅速升温，根据不同的工况要求设置不同的聚合釜，以尽量避免在同一台聚合釜中升温、降温甚至是急冷、急热等循环工况造成设备材质升高、加工难度增加或造成设备损坏，造成安全事故等；随着聚合转化率的提高，聚合物的粘度随之升高，根据聚合物粘度的变化初始聚合釜及后期的聚合釜可在材质及内壁光洁度上进行调整，做内壁抛光、搪衬玻璃或其他抗粘结的材料；根据物料特性的不同，加入腐蚀性助剂后，改变设备材质，节省投资。

另外，单釜间歇操作时物料液位控制在60％左右，而连续操作物料自首釜底部进料，顶部出料，采用满釜操作，提高聚合釜设备的利用率，同时避免间歇操作时釜内有搅拌，液面变化溅壁挂胶的问题，同时高固丁苯胶乳因固含量高，采用连续聚合工艺解决了胶液粘度大，易堵挂且不易清理，溅壁挂胶的问题。

本实用新型采用连续的聚合釜的内设轴向流式混合用搅拌器，对物料有轴向推进，径向混合均匀，轴向可少量返混，确保聚合物分子量分布的一致性，提高产品质量及产品质量的稳定性。

与现有技术相比具有的有益效果是：

(1)本实用新型的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统的利用率提高60％以上，且无需整个聚合设备均按最高要求设计，节省投资；

(2)本实用新型的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，清理次数大大降低，减少清釜带来的物料损失、水消耗及污水排放量，且任一台聚合釜切出进行清理，不影响整条生产线正常运行；

(3)本实用新型的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，采用的连续聚合工艺避免间歇工艺每次开、停的升温、降温过程，连续聚合釜在基本恒定的温度下操作，减少热媒及冷媒的消耗量；

(4)本实用新型的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，连续聚合工艺避免聚合釜急冷、急热等循环工况造成设备材质提高、加工难度增加等，减少设备投资，提高工艺生产的自动化程度、稳定产品、提高产品质量。

附图说明

图1为本实用新型的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统的结构示意图。

图1中：1、进料管；2、夹套换热介质进料管；3、夹套；4、换热管束；5、聚合釜R₁；6、冷媒出料管；7、轴向流式混合用搅拌器；8、出料管；9、助剂加料管；10、夹套换热介质出料管；11、冷媒进料管；12、卸料管；13、三通阀a；14、连通管；15、三通阀b；16、聚合釜R₂；17、聚合釜Rn。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

一种高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，包括聚合釜R₁5、聚合釜R₂16、聚合釜Rn17，其中聚合釜R₁5、聚合釜R₂16、聚合釜Rn17串联在一起，且聚合釜R₂16与聚合釜Rn17之间可设置多台聚合釜，串联在一起；

聚合釜R₁5下部连通进料管1，上部连通出料管8，聚合釜R₁5的内部设置有轴向流式混合用搅拌器7和换热管束4，下端设置有冷媒进料管11，聚合釜R₁5上端设置有冷媒出料管6，换热管束4的进口与冷媒进料管11连接；换热管束4的出口与冷媒出料管6连接，聚合釜R₁5上部设置有助剂加料管9，聚合釜R₁5的外部设置夹套3，夹套3上有夹套换热介质进料管2和夹套换热介质出料管10；

聚合釜R₁5的底部进料管1上设有三通阀a13，用于在线将某台聚合釜切出生产线，三通阀a13的另一侧与连通管14连接，且在每一台聚合釜的下部与连通管连接处均设置有三通阀；聚合釜R₁5的底部设置有卸料管12，用于将切出生产线的聚合釜排出物料，并且每台聚合釜下部均与卸料管12连接；

聚合釜R₁5与聚合釜R₂16通过出料管8连接，且多台串联聚合釜中相邻两台聚合釜均通过出料管连接，出料管8与连通管14上设置有三通阀，且在多台聚合釜串联中，两台之间的出料管与连通管处均设置有三通阀。

聚合釜R₁5、聚合釜R₂16，一直到聚合釜R_n17根据需要串联一起，聚合釜根据工况设置为不同规格。

夹套可以通过夹套换热介质进料管和出料管通入冷媒或者热媒。

所述的聚合釜的换热管束和聚合釜外的夹套，可根据聚合具体要求采用冷媒或热媒，对于聚合反应为放热反应时，为保证产品质量和操作安全采用冷媒撤热；对于需要达到一定反应温度才能聚合反应的在反应初期采用热媒；对于在聚合过程中某温度段内会生产影响产品质量的聚合物，需迅速升温或降温的，根据具体的要求进行热媒或冷媒的换热设计。

实施例采用的连续聚合为多聚合釜串联操作，将丁二烯、苯乙烯及各种化学品按初始配方要求比例加入聚合釜底部，物料自聚合釜顶部出料至下一台聚合釜底部进料，物料依次经过串联的多个聚合釜，达到聚合转化率的要求；其中聚合釜的材质、大小、换热管束及夹套的设计均可根据聚合釜的具体要求进行设计；一种情况是每台聚合釜的容积是相同的，但高固胶乳聚合过程的特殊性，初期需加热以启动反应，剧烈反应时为了聚合物的性能或安全需要热量移除撤热，为避免产生某些副反应需要迅速升温，根据不同的工况要求设置不同的聚合釜，以尽量避免在同一台聚合釜中升温、降温甚至是急冷、急热等循环工况造成设备材质升高、加工难度增加或造成设备损坏，造成安全事故等；随着聚合转化率的提高，聚合物的粘度随之升高，根据聚合物粘度的变化初始聚合釜及后期的聚合釜可在材质及内壁光洁度上进行调整，做内壁抛光、搪衬玻璃或其他抗粘结的材料；根据物料特性的不同，加入腐蚀性助剂后，改变设备材质，节省投资；聚合釜的数量根据具体的工艺，停留时间、材质变化、升温、降温过程等确定。

将聚合釜从聚合生产线上切出时，将其前一台聚合釜进料管线上的三通阀的连通方向切换，进料通过连通管、三通阀、连通管进入下一聚合釜；任一聚合釜生产线上切出后，其中的物料通过泄料管送到后续系统处理，聚合釜即可进行清洗等维护程序。

Claims (9)

1.一种高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：包括聚合釜R₁(5)、聚合釜R₂(16)、聚合釜Rn(17)，其中聚合釜R₁(5)、聚合釜R₂(16)、聚合釜Rn(17)串联在一起，且聚合釜聚合釜R₂(16)与聚合釜Rn(17)之间可设置多台聚合釜，串联在一起；

聚合釜R₁(5)下部连通进料管(1)，上部连通出料管(8)，聚合釜R₁(5)的内部设置有轴向流式混合用搅拌器(7)和换热管束(4)，聚合釜R₁(5)上部设置有助剂加料管(9)，聚合釜R₁(5)的外部设置夹套(3)；

聚合釜R₁(5)的底部进料管(1)上设有三通阀a(13)，三通阀a(13)的另一侧与连通管(14)连接；聚合釜R₁(5)的底部设置有卸料管(12)；

聚合釜R₁(5)与聚合釜R₂(16)通过出料管(8)连接，且多台串联聚合釜中相邻两台聚合釜均通过出料管连接。

2.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：聚合釜R₁(5)下端设置有冷媒进料管(11)，聚合釜R₁(5)上端设置有冷媒出料管(6)。

3.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：聚合釜R₁(5)的外部设置夹套(3)，夹套(3)上有换热介质进料管(2)和换热介质出料管(10)。

4.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：聚合釜R₁(5)的底部进料管(1)上设有三通阀a(13)，三通阀a(13)的另一侧与连通管(14)连接，且在每一台聚合釜的下部与连通管连接处均设置有三通阀。

5.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：出料管(8)与连通管(14)上设置有三通阀，且在多台聚合釜串联中，两台聚合釜之间的出料管与连通管处均设置有三通阀。

6.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：聚合釜R₁(5)下端有卸料管(12)，并且每台聚合釜下部均与卸料管(12)连接。

7.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：换热管束(4)的进口与冷媒进料管(11)连接；换热管束(4)的出口与冷媒出料管(6)连接。

8.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：聚合釜R₁(5)、聚合釜R₂(16)，一直到聚合釜R_n(17)根据需要串联一起，聚合釜根据工况可设置为不同规格。

9.根据权利要求1所述的高固含量丁苯胶乳连续聚合系统，其特征在于：每台聚合釜底部进料管均设有三通阀，用于在线将聚合釜切出生产线；每台聚合釜底部均连通卸料管，用于将切出生产线的聚合釜排出物料。

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