CN219050340U

CN219050340U - 一种聚合物脱挥设备

Info

Publication number: CN219050340U
Application number: CN202320118787.6U
Authority: CN
Inventors: 崔伟松; 郑凯敬; 钟吉彬; 武岳
Original assignee: China Chemical Technology Research Institute
Current assignee: China Chemical Technology Research Institute
Priority date: 2023-01-12
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2033-01-12

Abstract

本实用新型公开一种聚合物脱挥设备，涉及催聚合物脱挥设备技术领域，以解决现有的聚合物在脱挥装置中停留时间过长且脱挥效率差的问题。该聚合物脱挥装置包括：加热式反应容器以及设在加热式反应容器内的液体剪切装置，液体剪切装置包括环形转子组件和定子组件，定子组件包括多个剪切件，环形转子组件为填料式环形转子组件，多个剪切件沿着环形转子组件的周向分布。本实用新型实施例提供的聚合物脱挥设备用于提高聚合物的脱挥效率，降低脱挥后的聚合物中挥发分的含量。

Description

一种聚合物脱挥设备

技术领域

本实用新型涉及聚合物脱挥设备技术领域，尤其涉及一种聚合物脱挥设备。

背景技术

聚合物中挥发分含量高会影响聚合物加工、产品质量及生态环境。因此，在聚合物生产中，需要进行聚合物脱挥，即脱除聚合物中的小分子物质，聚合物脱挥是高分子材料加工生产过程中的重要工序。

目前，工业上一般采用闪蒸器或蒸发釜进行聚合物脱挥，其原理一般是将需要脱挥的聚合物在热媒的作用下进行加热，使得饱和或过饱和的聚合物在家呀条件下送入闪蒸罐中，促使挥发分气化，将挥发分闪蒸出来。然而，利用该装置进行聚合物脱挥时，聚合物在脱挥装置中停留时间过长且脱挥效率差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种聚合物脱挥设备，对聚合物中的挥发分进行脱挥时，提高了聚合物的脱挥效率，降低了脱挥后的聚合物中挥发分的含量。

本实用新型提供一种聚合物脱挥设备，包括：加热式反应容器以及设在所述加热式反应容器内的液体剪切装置；

所述液体剪切装置包括环形转子组件和定子组件，所述定子组件包括多个剪切件，所述环形转子组件为填料式环形转子组件，多个剪切件沿着所述环形转子组件的周向分布。

与现有技术相比，本实用新型提供的聚合物脱挥设备，包括加热式反应容器和设在加热式反应容器内的液体剪切装置，其中，加热式反应容器可以为聚合物脱挥提供反应空间，同时，液体剪切装置包括环形转子组件和定子组件，环形转子组件为填料式环形转子组件，定子组件包括多个剪切件，多个剪切件沿着环形转子组件的周向分布。因此，当聚合物进入加热式反应容器内，液体剪切装置中的定子组件含有的多个剪切件和填料式环形转子组件可以进行相对运动产生剪切力，定子组件含有的多个剪切件对聚合物进行剪切和细化，填料式环形转子组件可以使得聚合物进一步变为更小的液滴，暴露出更大的面积，快速的进行表面积更新。此时，可以使得聚合物含有的挥发分快速扩散并蒸发，从而提高了聚合物的脱挥效率，降低了脱挥后的聚合物中挥发分的含量。

由上可见，本实用新型实施例提供的聚合物脱挥装置，对聚合物中的挥发分进行脱挥时，提高了聚合物的脱挥效率，降低了脱挥后的聚合物中挥发分的含量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型提供的聚合物脱挥设备的结构示意图；

图2为本实用新型提供的聚合物脱挥设备中液体剪切装置的截面图；

图3为本实用新型提供的聚合物脱挥设备中环形转子组件的截面图；

图4为本实用新型提供的聚合物脱挥设备中定子组件的截面图。

附图标记：

100-加热式反应容器，101-物料出口，102-反应容器，103-加热夹套，104-探测温度的温度传感器，200-液体剪切装置，201-环形转子组件，202-定子组件，2021-剪切件，203-转子壳体，204-液体分布器，300-转动驱动机构，400-液体提升装置，401-杆体，402-螺纹式导流结构，500-丝网，600-封闭盖，601-物料入口，602-气体出口。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

聚合物脱挥是一种从聚合体系中分离低分子量组分(通常被统称为“挥发分”)的工艺过程，在脱挥过程中，都是利用气液界面的挥发分平衡浓度下降，使液相中的挥发分迅速转移到气相中，然而液体深处的挥发分则需要通过扩散达到界面处脱离液相转移到气相中去，因此挥发分的传递速率就成了控制脱挥速率的控制步骤。

现有技术中，一般采用闪蒸器或蒸发釜进行聚合物脱挥，其原理一般是将需要脱挥的聚合物在热媒的作用下进行加热，使得饱和或过饱和的聚合物在家呀条件下送入闪蒸罐中，促使挥发分气化，将挥发分闪蒸出来。然而，利用该装置进行聚合物脱挥时，聚合物在脱挥装置中停留时间过长且脱挥效率差。

针对上述问题，本实用新型实施例提供一种聚合物脱挥设备，该聚合物脱挥设备对聚合物中的挥发分进行脱挥时，提高了聚合物的脱挥效率，降低了脱挥后的聚合物中挥发分的含量，以解决现有的聚合物在脱挥装置中停留时间过长且脱挥效率差的问题。

图1示出了本实用新型提供的聚合物脱挥设备，如图1所示，该聚合物脱挥设备包括：加热式反应容器100以及设在加热式反应容器100内的液体剪切装置200。应理解，该聚合物脱挥设备可以为密闭的立式釜。

具体实施时，可以将聚合物加入加热式反应容器100中，利用加热式反应容器100进行加热，此时，上述加热式反应容器100可以为聚合物脱挥提供反应空间，利用加热式反应容器100将聚合物进行加热形成聚合物熔体，同时利用液体剪切装置200将聚合物熔体进行剪切、细分，使得聚合物熔体变成很小的液滴，暴露出更大的面积，快速的进行表面积更新。

图2示出了本实用新型提供的聚合物脱挥设备中液体剪切装置的截面图。图3示出了本实用新型实施例提供的聚合物脱挥设备中环形转子组件的截面图。图4示出了本实用新型实施例提供的聚合物脱挥设备中定子组件的截面图。如图2至图4所示，液体剪切装置200包括环形转子组件201和定子组件202，定子组件200包括多个剪切件2021，环形转子组件201为填料式环形转子组件，多个剪切件2021沿着环形转子组件201的周向分布。应理解，剪切件2021可以为柱销，柱销可以为等高的圆柱形。

本实用新型提供的液体剪切装置200包括环形转子组件201和定子组件202，环形转子组件201为填料式环形转子组件，定子组件202包括多个剪切件2021，多个剪切件2021沿着环形转子组件201的周向分布。因此，当聚合物进入加热式反应容器100内，液体剪切装置200中的定子组件202含有的多个剪切件2021和填料式环形转子组件可以进行相对运动产生剪切力，定子组件202含有的多个剪切件2021对聚合物进行剪切和细化，填料式环形转子组件可以使得聚合物进一步变为更小的液滴，暴露出更大的面积，快速的进行表面积更新。此时，可以使得聚合物含有的挥发分快速扩散并蒸发，从而提高了聚合物的脱挥效率，降低了脱挥后的聚合物中挥发分的含量。

在一种可选方式中，如图2所示，本实用新型的环形转子组件201的数量为多个，定子组件202的数量为多个，多个环形转子组件201套设在一起，相邻两个环形转子组件201之间具有至少一个定子组件202。

示例性的，本实用新型实施例的环形转子组件的数量可以为两个、三个、四个、六个或更多个，此处不做限定。如图2所示，实用新型通过设计多个环形转子组件201，多个环形转子组件201之间具有间隙，间隙内设有定子组件202含有的多个剪切件2021，可以避免粘度大的聚合物在剪切过程中过多的残留在填料式环形转子组件内，减少了聚合物的损失率。

在一种可选方式中，如图2所示，本实用新型实施例的液体剪切装置还包括转子壳体203，多个环形转子组件201设在转子壳体203内，填料式环形转子组件包括多层环形丝网。应理解，填料式环形转子组件为丝网结构，丝网厚度为0.05mm～1mm，丝网之间的孔径为0.1mm～5mm。本实用新型实施例将多个环形转子组件201设计为丝网结构，当聚合物进入加热式反应容器内，丝网结构在定子组件202含有的多个剪切件2021的作用下，可以进行相对运动产生剪切力，对聚合物进行剪切和细化，使得聚合物进一步变为更小的液滴，可以使得聚合物含有的挥发分快速扩散并蒸发。

在一种可选方式中，如图1所示，本实用新型聚合物脱挥设备还包括转动驱动机构300，环形转子组件201设在转动驱动机构300的驱动端。此时，在转动驱动机构300的作用下，环形转子组件201可以发生旋转，使得加热式反应容器100中的聚合物发生运动。应理解，转动驱动机构300可以为电机。

示例性的，如图2所示，本实用新型液体剪切装置200还包括液体分布器204，液体分布器204设在环形转子组件201的圆心位置，液体分布器204与转动驱动机构300连接。因此，当转动驱动机构300启动时，可以带动液体分布器204发生旋转，此时，液体分布器204可以将加热式反应容器100中的聚合物均匀分散至环形转子组件201和定子组件202上。

在一种可选方式中，如图1所示，本实用新型聚合物脱挥设备还包括液体提升装置400，液体提升装置400与转动驱动机构300连接，液体提升装置400包括杆体401以及形成在杆体401上的螺纹式导流结构402，液体提升装置400穿过液体分布器204。因此，当转动驱动机构300开始启动后，可以带动液体提升装置400开始旋转，此时，由于液体提升装置400包括杆体401以及形成在杆体401上的螺纹式导流结构402，当液体提升装置400穿过液体分布器204，螺纹式导流结构402可以将加热式反应容器100底部的聚合物输送至液体分布器204上，液体分布器204再将聚合物分散至环形转子组件201和定子组件202上，进而对聚合物进行剪切和细化，避免了聚合物的沉降。

示例性的，如图1所示，本实用新型聚合物脱挥设备还包括丝网500，丝网500设在加热式反应容器100的内壁上，该丝网的直径为0.05mm-1mm，丝网的孔径大于0.5mm。当聚合物熔体通过液体分布器204后，被定子上的剪切件和由填料层构成的转子剪切成微小的液滴，液滴喷溅到加热式反应容器100的内壁上布置的丝网后，可以使得聚合物在加热式反应器中分布的更加均匀，聚合物的接触面积更大，流经丝网回到加热式反应容器100的底部，然后通过提升器进入到下一个循环过程。

在一种可选方式中，如图1所示，本实用新型的聚合物脱挥设备还包括封闭盖600，封闭盖600设有物料入口601和气体出口602，封闭盖600与定子组件202固接。加热式反应容器100具有物料出口101，加热式反应容器100还包括反应容器102以及设在所述反应容器外的加热夹套103，加热夹套103具有探测温度的温度传感器104。应理解，探测温度的温度传感器104可以为热电偶。

具体实施时，聚合物熔体通过封闭盖600上的物料入口601进入加热式反应容器100内。电机带动环形转子组件201和液体提升器装置400转动，液体提升器装置400将加热式反应容器100底部的聚合物熔体向上提升并输送到环形转子组件201内。环形转子组件201转动产生的离心力使聚合物熔体沿着径向高速流动，熔体通过液体分布器后，被定子组件202上的剪切件2021和由填料层构成的填料式环形转子组件201剪切成微小的液滴，液滴喷溅到加热式反应容器100壁上布置的丝网500后，流经丝网500回到加热式反应容器100底部，并再次通过液体提升装置400进入到下一个循环过程。封闭盖600上设有气体出口602，从聚合物熔体中分离出的挥发分在真空作用下通过气体出口602排出加热式反应容器100外。通过加热夹套103加热，使聚合物温度维持在其熔点之上，加热夹套103具有的探测温度的温度传感器104可检测聚合物熔体温度。聚合物熔体经过几次循环，完成脱挥后，从加热式反应容器100底部的物料出口101排出。

本实用新型的聚合物脱挥设备，定子组件上的剪切件和由填料层构成的环形转子组件不断将聚合物熔体剪切成微小的液滴，气液界面不断更新，利于挥发分的脱除。当聚合物熔体液滴喷溅到加热式反应容器内壁上时，加热式反应容器内壁上布置的丝网可继续起到维持气液界面面积的作用，有利于挥发分通过扩散达到界面处，脱离液相转移到气相中去。采用本实用新型脱挥装置得到的聚合物熔体产品中挥发分含量小于100ppm。

本实用新型的聚合物脱挥设备结构简单，相较于传统的搅拌釜脱挥装置，对聚合物聚合物熔体中的挥发分脱除效率提高数倍，能耗也大大降低。

为了验证本实用新型实施例提供的聚合物脱挥设备的效果，本实用新型采用实施例与对比例对比的方式进行证明。

实施例一

本实用新型实施例一提供了一种聚合物的脱挥方法，应用了本申请的聚合物脱挥设备，聚合物脱挥设备包括加热式反应容器以及设在加热式反应容器内的液体剪切装置。包括：

将5kg挥发分含量420ppm的AS树脂熔体通过进料口加入容积为20L的脱挥装置中，设置釜内温度230℃，真空抽气速率12m³/h，电机转速600rpm，运行5min后测试树脂中挥发分含量为85ppm。

实施例二

本实用新型实施例二提供了一种聚合物的脱挥方法，应用了本申请的聚合物脱挥设备，聚合物脱挥设备包括加热式反应容器以及设在加热式反应容器内的液体剪切装置。包括：

将5kg挥发分含量420ppm的AS树脂熔体通过进料口加入容积为20L的脱挥装置中，设置釜内温度240℃，真空抽气速率12m³/h，电机转速800rpm，运行5min后测试树脂中挥发分含量为42ppm。

实施例三

本实用新型实施例三提供了一种聚合物的脱挥方法，应用了本申请的聚合物脱挥设备，聚合物脱挥设备包括加热式反应容器以及设在加热式反应容器内的液体剪切装置。包括：

将5kg挥发分含量280ppm的AS树脂熔体通过进料口加入容积为20L的脱挥装置中，设置釜内温度230℃，真空抽气速率12m³/h，电机转速600rpm，运行5min后测试树脂中挥发分含量为67ppm。

对比例一

本实用新型对比例一提供了一种聚合物的脱挥方法，应用了高速搅拌釜，未使用本申请的聚合物脱挥设备。包括：

将5kg挥发分含量420ppm的AS树脂熔体通过进料口加入容积为20L的高速搅拌釜中，设置釜内温度230℃，真空抽气速率12m³/h，电机转速1200rpm，运行10min后测试树脂中挥发分含量为192ppm。

由上可见，本实用新型实施例一至实施例三制备使用了本实用新型提供的聚合物脱挥设备，其聚合物中剩余的挥发分含量远远小于对比例一。可见，由于液体剪切装置包括环形转子组件和定子组件，环形转子组件为填料式环形转子组件，定子组件包括多个剪切件，多个剪切件沿着环形转子组件的周向分布，因此，当聚合物进入加热式反应容器内，液体剪切装置中的定子组件含有的多个剪切件和填料式环形转子组件可以进行相对运动产生剪切力，定子组件含有的多个剪切件对聚合物进行剪切和细化，填料式环形转子组件可以使得聚合物进一步变为更小的液滴，暴露出更大的面积，快速的进行表面积更新。此时，可以使得聚合物含有的挥发分快速扩散并蒸发，从而提高了聚合物的脱挥效率，降低了脱挥后的聚合物中挥发分的含量。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，显而易见的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本实用新型的示例性说明，且视为已覆盖本实用新型范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型的意图包括这些改动和变型在内。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种聚合物脱挥设备，其特征在于，包括：加热式反应容器以及设在所述加热式反应容器内的液体剪切装置；

2.根据权利要求1所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述环形转子组件的数量为多个，所述定子组件的数量为多个，多个所述环形转子组件套设在一起，相邻两个所述环形转子组件之间具有至少一个所述定子组件。

3.根据权利要求1所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述液体剪切装置还包括转子壳体，多个所述环形转子组件设在所述转子壳体内；

所述填料式环形转子组件包括多层环形丝网。

4.根据权利要求1所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述聚合物脱挥设备还包括转动驱动机构，所述环形转子组件设在所述转动驱动机构的驱动端。

5.根据权利要求4所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述液体剪切装置还包括液体分布器，所述液体分布器设在所述环形转子组件的圆心位置。

6.根据权利要求4所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述聚合物脱挥设备还包括液体提升装置，所述液体提升装置与所述转动驱动机构连接。

7.根据权利要求6所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述液体提升装置包括杆体以及形成在所述杆体上的螺纹式导流结构。

8.根据权利要求1～7任一项所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述聚合物脱挥设备还包括丝网，所述丝网设在所述加热式反应容器的内壁上，所述丝网的孔径大于0.5mm。

9.根据权利要求1～7任一项所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述加热式反应容器具有物料出口，所述加热式反应容器还包括反应容器以及设在所述反应容器外的加热夹套，所述加热夹套具有探测温度的温度传感器。

10.根据权利要求1～7任一项所述的聚合物脱挥设备，其特征在于，所述聚合物脱挥设备还包括封闭盖，所述封闭盖设有物料入口和气体出口，所述封闭盖与所述定子组件固接。