CN2688709Y - 聚合反应中脱除残留单体的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种聚合反应中脱除残留单体的设备，它包括有PVC浆料槽、送料泵、换热器、储存罐、出塔泵、浆料分布器和汽提塔，所述汽提塔内设有塔板组，在汽提塔顶部设有排汽口，在汽提塔的底部设有浆料出口，在汽提塔下部的侧面设有蒸汽入口，在汽提塔的上部侧外侧设有浆料入口，所述浆料入口通过连接管延伸至汽提塔内的塔板上方，并在其连接管的出口处设有浆料分布器，所述浆料出口通过导管经出塔泵和换热器与储存罐相连；通过本设计方案，消除PVC浆料在汽提塔内脱除残留单体的波动现象，克服了树脂在塔内的粘覆和附着内壁的问题，杜绝了粘覆和附着的PVC颗粒降解而产生有色颗粒，提高了PVC终产品的品质。

Description

聚合反应中脱除残留单体的设备

技术领域：

本实用新型涉及一种用于聚合反应中脱除未反应残留单体的设备，尤其是涉及在生产聚氯乙烯树脂(PVC)过程中脱除包含在PVC和水的混合物(PVC浆料)中未反应的残留氯乙烯单体(VCM)的设备。

背景技术：

PVC是具有许多优良化学和物理性能的通用型树脂，在工业、农业、建筑等领域有广泛的应用。通常PVC是通过悬浮聚合、乳液聚合制备而成。聚合过程一般是这样：将氯乙烯单体VCM、水介质、分散剂、引发剂等加入带有搅拌装置的聚合釜中，控制反应体系保持设定的反应温度，使VCM聚合成PVC。在实际生产中，VCM单体聚合时一般不持续到VCM100％转化为PVC，而是在转化率达到80-90％时终止反应，以提高生产效率。因此聚合反应终止后的PVC浆料中含有相当数量的未反应VCM单体。

氯乙烯单体VCM是一种有毒有害物质，长期直接接触将对人体造成损害。因此必须尽可能将PVC浆料中的未反应单体脱除干净并加以回收，以防止残留单体混入PVC颗粒或残留在生产过程产生的废水或废气中。

传统的脱除残留单体的方法，是将PVC浆料通过分离机械脱除大部分的水介质，然后通过热空气干燥除去其余的水介质及残留的VCM单体，并得到最终产品PVC树脂粉末。这些方法不能有效地将废水中残留的氯乙烯单体VCM脱除。另外干燥器排出的废气中含有大量的残留单体，残留单体在最终产品PVC粉末中的含量也不能足够小。因此，传统的脱除VCM残留单体的方法在安全、卫生、环保还有生产效率方面是不能令人满意的。

为了从终止聚合反应后的浆料中有效脱除和回收未反应的残留单体，现有技术的解决方案是在中空圆形塔中设置具有若干穿孔的塔板，塔底有一开口用于向塔内通入蒸汽，塔顶有一浆料入口和一排气口。处理PVC浆料过程为，首先从PVC浆料进口加入浆料，PVC浆料沿塔板上形成的处理通路流动，塔板上有若干基本上同心布置的穿孔，并且塔板上有分隔壁以形成许多弯曲的处理通路，浆料在通过该通路时与通过塔板上的孔从底部向上喷射的蒸汽接触。这样当浆料流经每一层塔板时，浆料中未反应的残留单体在蒸汽的作用下汽化脱出。经过这样处理的浆料从塔底部的PVC浆料排放口排出。另外，有人提出一种通过使塔上段直径大于塔下段直径，脱除残留单体的设备，从而抑制在塔上段引起的鼓泡，以进行稳定的操作，并防止引入通过鼓泡形成的降解颗粒。

然而上述设备在结构和功效上仍有以下缺陷：

1.PVC浆料在通过塔板与蒸汽接触时，气化的残余单体使浆料过度鼓泡，导致PVC浆料未经过预定的弯曲处理通路流动排出，而流过分隔板，因此未充分去除残余单体的PVC浆料混入已正常经过通路的PVC浆料中，并污染了最终PVC产品，降低了产品品质。虽然可以通过减少PVC浆料的加入量，使浆料不流过分隔壁，但是这将导致单位时间内处理PVC浆料量的能力降低，降低了生产效率。

2.在鼓泡过程中被气泡吹起的PVC颗粒有一部分附着于设备内壁上。附着的这些PVC颗粒在高温下长时间暴露于蒸汽中会发生降解而产生有色颗粒，最终混入PVC产品中，降低产品的品质。

3.上述方法中，PVC浆料在设备中与蒸汽的接触时间是由预定的弯曲处理通路长短和形式而决定的。但由于浆料在由分隔壁形成的处理通路中的运动不一致，从而导致一部分PVC浆料与另一部分PVC浆料与蒸汽接触的时间不同；另外不同规格、不同品质的PVC浆料脱除未反应氯乙烯VCM单体的难易程度是不同的。一般而言，低聚合度的PVC浆料比高聚合度的PVC浆料难于脱除未反应的残留单体，而现有的技术方案不能够适应以一套设备生产多种规格和要求的PVC产品的需求，无法满足一般生产PVC企业一机多用的通常需要。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种聚合反应中脱除残留单体的设备，以弥补现有技术中存在的不足。

本实用新型提供的聚合反应中脱除残留单体的设备，它包括有PVC浆料槽、送料泵、换热器、储存罐、出塔泵、浆料分布器和汽提塔，所述汽提塔内设有塔板组，在汽提塔顶部设有排汽口，汽提塔的底部设有浆料出口，汽提塔下部侧面设有蒸汽入口，汽提塔的上部外侧设有浆料入口，所述浆料入口通过连接管延伸至汽提塔内的塔板上方，并在连接管的出口处设置浆料分布器，所述排汽口通过导管与冷凝器相连，所述浆料入口通过导管经换热器和送料泵与PVC浆料槽相连，所述浆料出口通过导管经出塔泵和换热器与储存罐相连。

本实用新型还可以通过如下具体方案进一步实现：

所述塔板组为若干个圆形板构成，每块塔板上设有固定孔，塔板间设有若干定距管，并通过连接杆穿过塔板固定孔和定距管将每个塔板固定连接成一体。

所述塔板上开有若干开孔，每个开孔的直径为5-20mm，每块塔板上的开孔面积为每块塔板面积的1-15％，在浆料分布器下方设置有塔板组，在塔板组上端的塔板中至少有一块塔板的开孔孔径为其以下塔板开孔孔径的1.0-1.5倍。

所述定距管的长度为100-400mm。

本实用新型聚合反应中脱除残留单体的设备在工作时，料泵启动，PVC浆料槽内的PVC浆料经换热器、PVC浆料入口加入聚氯乙烯浆料，经过入口处的浆料分布器，均匀地喷洒在塔内最上方的塔板上，在位于塔底部的蒸汽入口通入蒸汽，PVC浆料通过塔板上的开孔向下流动，并依次下行至最下方一块塔板，在PVC浆料通过塔板上开孔时与上行的蒸汽接触，并脱除残留单体，脱出的残留单体气体同蒸汽一起由汽提塔顶部的排气口排出到冷凝器中，已脱除残留单体的PVC浆料由汽提塔底部的浆料出口，经过出塔泵、换热器，送到储存罐中。

本实用新型的聚合反应中脱除残留单体的设备，可以根据所需要处理的PVC浆料的性质选择处理条件，当处理残留单体难于从中脱除的PVC浆料时，可延长其在塔内停留时间，当处理残留单体易于从中脱除的PVC浆料时，可缩短停留时间。因此基本上不需要根据脱除残留单体的难易改变被处理PVC浆料的处理量。

综上，与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

1.根据本实用新型的聚合反应中脱除残留单体的设备，由于采取了塔板复合开孔的设计，PVC浆料在塔内流动和脱除残留单体时，通过上层塔板上设有的较大开孔来消除PVC浆料的波动现象，并且不会影响到下层的塔板，从而提高了脱除残留单体的效果和能力，因此也提高了设备操作的稳定性。

2.本实用新型的聚合反应中脱除残留单体的设备，通过对汽提塔内塔板数量、开孔尺寸、塔板间距的设计方案，克服了树脂在塔内的粘覆和附着内壁的问题，杜绝了粘覆和附着的PVC颗粒降解而产生有色颗粒，提高了PVC终产品的品质。

3.可以根据不同的PVC树脂规格和颗粒形态，灵活和适当的选择控制脱除残留单体的条件，因而实现控制PVC浆料在设备内的流动状态、树脂的热降解程度，使脱除残留单体的设备的操作效率达到最佳条件，以满足PVC生产企业中一机多用的需要。

4.由于汽提塔内塔板采用了组合式设计，使本实用新型聚合反应中脱除残留单体的设备结构简单，维修方便，适用范围广。

附图说明：

图1为本实用新型聚合反应中脱除残留单体的设备结构示意图。

图2为开孔塔板的平面示意图。

图中标号说明：

1-储存罐        2-送料泵         3-PVC浆料槽

4-换热器        5-浆料分布器     6-浆料入口

7-汽提塔        8-排汽           9-冷凝器

10-塔板         11-蒸汽入口      12-浆料出口

13-出塔泵       14-定距管        15-固定孔

16-开孔。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

具体实施方式：

如图1-2所示，本实用新型涉及的聚合反应中脱除残留单体的设备，它包括有PVC浆料槽3、送料泵2、换热器4、储存罐1、出塔泵13、浆料分布器5和汽提塔7，所述汽提塔7内设有塔板组，在汽提塔7顶部设有排汽口8，在汽提塔7的底部设有浆料出口12，在汽提塔7下部的侧面设有蒸汽入口11，在汽提塔7的上部外侧设有浆料入口6，所述浆料入口6通过连接管延伸至汽提塔7内的塔板10上方，并在其连接管的出口处设有浆料分布器5，所述排汽口8通过导管与冷凝器9相连，所述浆料入口6通过导管经换热器4和送料泵2与PVC浆料槽3相连，所述浆料出口12通过导管经出塔泵13和换热器4与储存罐1相连。

所述塔板组为若干个圆形板构成，每块塔板10上设有固定孔15，塔板10间设有若干定距管14，并通过连接杆穿过塔板10固定孔15和定距管14将每个塔板10固定连接成一体。

所述塔板10上开有若干开孔16，每个开孔16的直径为5-20mm，每块塔板10上的开孔面积为每块塔板面积的1-15％，在浆料分布器5下方设置有塔板组，在塔板组上端的塔板10中至少有一块塔板10的开孔孔径为其以下塔板10开孔孔径的1.0-1.5倍。

所述定距管14的长度为100-400mm。

在图1所示的聚合反应中脱除残留单体的设备中，浆料分布器5，将PVC浆料均匀地喷洒于第一层塔板上，进入汽提塔7内的PVC浆料的流速为10-100M³/h，汽提塔7中塔板的直径为100-5000mm，对于开孔16较小的塔板，其开孔直径为5-15mm，对于开孔16较大的塔板10，其开孔孔经为较大开孔的孔径的1.05-1.5倍。

本实用新型的聚合反应中脱除残留单体的设备，塔板为10-50块。其中在浆料分布器5向下的方向上有1-7块塔板的开孔16比其再下方塔板的开孔大。

本实用新型的聚合反应中脱除残留单体的设备，采用上述的复合塔板开孔16的设计和优化的塔板10数量和塔板开孔尺寸，可有效地控制浆料在图塔7内的停留时间达到最佳，从而即保证有效地脱除PVC浆料中的残留单体，又避免了浆料在塔内不必要的延长停留而引起过度受热的变质。当物料在通过塔板10上的开孔向下层塔板流动时，与从塔底部加入的蒸汽接触，并脱除氯乙烯单体，在物料自身重力、蒸汽的托举力以及塔板的阻力等因素的共同作用下，物料在每一层塔板的表面将形成一动态的浆料层。这些浆料层的厚度直接决定了物料在汽提塔7内的停留时间，而在汽提塔7内温度，压力等因素在一定的适宜条件下，停留时间的长短直接决定了汽提塔7脱除残留单体的效果。当塔板10上开孔过小，浆料难以通过塔板上的开孔流至下一层塔板，塔板10上的浆料层厚度加大，浆料在塔内的停留时间延长。相反，当塔板10上的开孔过大，浆料易于通过，浆料层厚度变小，浆料在塔内的停留时间缩短。通过大量试验研究发现，浆料在塔内脱除残留单体的速度是不均一的，由于塔内温度比进塔浆料的温度高；塔内压力较进塔浆料压力低，残留单体的脱除主要在进塔方向上的几块塔板上进行。这又进一步导致浆料在塔内竖直方向上物料层厚度是不均匀分布的，物料层厚度在进塔方向塔板上比出塔方向塔板上要厚。

本实用新型聚合反应中脱除残留单体的设备中处理的PVC浆料中所含PVC的浓度，优选为10-40％(重量)，如果浆料浓度过高，则PVC浆料在塔内的流动性变差，如果浆料浓度太低，则处理的PVC实际量降低。

Claims (4)

1.一种聚合反应中脱除残留单体的设备，它包括有PVC浆料槽、送料泵、换热器、储存罐、出塔泵、浆料分布器和汽提塔，所述汽提塔内设有塔板组，在汽提塔顶部设有排汽口，在汽提塔的底部设有浆料出口，在汽提塔下部的侧面设有蒸汽入口，在汽提塔的上部外侧设有浆料入口，所述浆料入口通过连接管延伸至汽提塔内的塔板上方，并在其连接管的出口处设有浆料分布器，所述排汽口通过导管与冷凝器相连，所述浆料入口通过导管经换热器和送料泵与PVC浆料槽相连，所述浆料出口通过导管经出塔泵和换热器与储存罐相连。

2.根据权利要求1所述的聚合反应中脱除残留单体的设备，其特征在于：所述塔板组为若干个圆形板构成，每块塔板上设有固定孔，塔板间设有的若干定距管，并通过连接杆穿过塔板固定孔和定距管将每个塔板固定连接成一体。

3.根据权利要求1或2所述的聚合反应中脱除残留单体的设备，其特征在于：所述塔板上开有若干开孔，每个开孔的直径为5-20mm，每块塔板上的开孔面积为每块塔板面积的1-15％，在浆料分布器下方设置有塔板组，在塔板组上端的塔板中至少有一块塔板的开孔孔径为其以下塔板开孔孔径的1.0-1.5倍。

4.根据权利要求2所述的一种聚合反应中脱除残留单体的设备，其特征在于：所述定距管的长度为100-400mm。