專利名稱：聚合反應中脫除殘留單體的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于聚合反應中脫除未反應殘留單體的設備，尤其是涉及在生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂(PVC)過程中脫除包含在PVC和水的混合物(PVC漿料)中未反應的殘留氯乙烯單體(VCM)的設備。
背景技術：
PVC是具有許多優(yōu)良化學和物理性能的通用型樹脂，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等領域有廣泛的應用。通常PVC是通過懸浮聚合、乳液聚合制備而成。聚合過程一般是這樣將氯乙烯單體VCM、水介質(zhì)、分散劑、引發(fā)劑等加入帶有攪拌裝置的聚合釜中，控制反應體系保持設定的反應溫度，使VCM聚合成PVC。在實際生產(chǎn)中，VCM單體聚合時一般不持續(xù)到VCM100％轉(zhuǎn)化為PVC，而是在轉(zhuǎn)化率達到80-90％時終止反應，以提高生產(chǎn)效率。因此聚合反應終止后的PVC漿料中含有相當數(shù)量的未反應VCM單體。
氯乙烯單體VCM是一種有毒有害物質(zhì)，長期直接接觸將對人體造成損害。因此必須盡可能將PVC漿料中的未反應單體脫除干凈并加以回收，以防止殘留單體混入PVC顆?；驓埩粼谏a(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水或廢氣中。
傳統(tǒng)的脫除殘留單體的方法，是將PVC漿料通過分離機械脫除大部分的水介質(zhì)，然后通過熱空氣干燥除去其余的水介質(zhì)及殘留的VCM單體，并得到最終產(chǎn)品PVC樹脂粉末。這些方法不能有效地將廢水中殘留的氯乙烯單體VCM脫除。另外干燥器排出的廢氣中含有大量的殘留單體，殘留單體在最終產(chǎn)品PVC粉末中的含量也不能足夠小。因此，傳統(tǒng)的脫除VCM殘留單體的方法在安全、衛(wèi)生、環(huán)保還有生產(chǎn)效率方面是不能令人滿意的。
為了從終止聚合反應后的漿料中有效脫除和回收未反應的殘留單體，現(xiàn)有技術的解決方案是在中空圓形塔中設置具有若干穿孔的塔板，塔底有一開口用于向塔內(nèi)通入蒸汽，塔頂有一漿料入口和一排氣口。處理PVC漿料過程為，首先從PVC漿料進口加入漿料，PVC漿料沿塔板上形成的處理通路流動，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許多彎曲的處理通路，漿料在通過該通路時與通過塔板上的孔從底部向上噴射的蒸汽接觸。這樣當漿料流經(jīng)每一層塔板時，漿料中未反應的殘留單體在蒸汽的作用下汽化脫出。經(jīng)過這樣處理的漿料從塔底部的PVC漿料排放口排出。另外，有人提出一種通過使塔上段直徑大于塔下段直徑，脫除殘留單體的設備，從而抑制在塔上段引起的鼓泡，以進行穩(wěn)定的操作，并防止引入通過鼓泡形成的降解顆粒。
然而上述設備在結(jié)構和功效上仍有以下缺陷1.PVC漿料在通過塔板與蒸汽接觸時，氣化的殘余單體使?jié){料過度鼓泡，導致PVC漿料未經(jīng)過預定的彎曲處理通路流動排出，而流過分隔板，因此未充分去除殘余單體的PVC漿料混入已正常經(jīng)過通路的PVC漿料中，并污染了最終PVC產(chǎn)品，降低了產(chǎn)品品質(zhì)。雖然可以通過減少PVC漿料的加入量，使?jié){料不流過分隔壁，但是這將導致單位時間內(nèi)處理PVC漿料量的能力降低，降低了生產(chǎn)效率。
2.在鼓泡過程中被氣泡吹起的PVC顆粒有一部分附著于設備內(nèi)壁上。附著的這些PVC顆粒在高溫下長時間暴露于蒸汽中會發(fā)生降解而產(chǎn)生有色顆粒，最終混入PVC產(chǎn)品中，降低產(chǎn)品的品質(zhì)。
3.上述方法中，PVC漿料在設備中與蒸汽的接觸時間是由預定的彎曲處理通路長短和形式而決定的。但由于漿料在由分隔壁形成的處理通路中的運動不一致，從而導致一部分PVC漿料與另一部分PVC漿料與蒸汽接觸的時間不同；另外不同規(guī)格、不同品質(zhì)的PVC漿料脫除未反應氯乙烯VCM單體的難易程度是不同的。一般而言，低聚合度的PVC漿料比高聚合度的PVC漿料難于脫除未反應的殘留單體，而現(xiàn)有的技術方案不能夠適應以一套設備生產(chǎn)多種規(guī)格和要求的PVC產(chǎn)品的需求，無法滿足一般生產(chǎn)PVC企業(yè)一機多用的通常需要。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種聚合反應中脫除殘留單體的設備，以彌補現(xiàn)有技術中存在的不足。
本實用新型提供的聚合反應中脫除殘留單體的設備，它包括有PVC漿料槽、送料泵、換熱器、儲存罐、出塔泵、漿料分布器和汽提塔，所述汽提塔內(nèi)設有塔板組，在汽提塔頂部設有排汽口，汽提塔的底部設有漿料出口，汽提塔下部側(cè)面設有蒸汽入口，汽提塔的上部外側(cè)設有漿料入口，所述漿料入口通過連接管延伸至汽提塔內(nèi)的塔板上方，并在連接管的出口處設置漿料分布器，所述排汽口通過導管與冷凝器相連，所述漿料入口通過導管經(jīng)換熱器和送料泵與PVC漿料槽相連，所述漿料出口通過導管經(jīng)出塔泵和換熱器與儲存罐相連。
本實用新型還可以通過如下具體方案進一步實現(xiàn)所述塔板組為若干個圓形板構成，每塊塔板上設有固定孔，塔板間設有若干定距管，并通過連接桿穿過塔板固定孔和定距管將每個塔板固定連接成一體。
所述塔板上開有若干開孔，每個開孔的直徑為5-20mm，每塊塔板上的開孔面積為每塊塔板面積的1-15％，在漿料分布器下方設置有塔板組，在塔板組上端的塔板中至少有一塊塔板的開孔孔徑為其以下塔板開孔孔徑的1.0-1.5倍。
所述定距管的長度為100-400mm。
本實用新型聚合反應中脫除殘留單體的設備在工作時，料泵啟動，PVC漿料槽內(nèi)的PVC漿料經(jīng)換熱器、PVC漿料入口加入聚氯乙烯漿料，經(jīng)過入口處的漿料分布器，均勻地噴灑在塔內(nèi)最上方的塔板上，在位于塔底部的蒸汽入口通入蒸汽，PVC漿料通過塔板上的開孔向下流動，并依次下行至最下方一塊塔板，在PVC漿料通過塔板上開孔時與上行的蒸汽接觸，并脫除殘留單體，脫出的殘留單體氣體同蒸汽一起由汽提塔頂部的排氣口排出到冷凝器中，已脫除殘留單體的PVC漿料由汽提塔底部的漿料出口，經(jīng)過出塔泵、換熱器，送到儲存罐中。
本實用新型的聚合反應中脫除殘留單體的設備，可以根據(jù)所需要處理的PVC漿料的性質(zhì)選擇處理條件，當處理殘留單體難于從中脫除的PVC漿料時，可延長其在塔內(nèi)停留時間，當處理殘留單體易于從中脫除的PVC漿料時，可縮短停留時間。因此基本上不需要根據(jù)脫除殘留單體的難易改變被處理PVC漿料的處理量。
綜上，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的積極效果是1.根據(jù)本實用新型的聚合反應中脫除殘留單體的設備，由于采取了塔板復合開孔的設計，PVC漿料在塔內(nèi)流動和脫除殘留單體時，通過上層塔板上設有的較大開孔來消除PVC漿料的波動現(xiàn)象，并且不會影響到下層的塔板，從而提高了脫除殘留單體的效果和能力，因此也提高了設備操作的穩(wěn)定性。
2.本實用新型的聚合反應中脫除殘留單體的設備，通過對汽提塔內(nèi)塔板數(shù)量、開孔尺寸、塔板間距的設計方案，克服了樹脂在塔內(nèi)的粘覆和附著內(nèi)壁的問題，杜絕了粘覆和附著的PVC顆粒降解而產(chǎn)生有色顆粒，提高了PVC終產(chǎn)品的品質(zhì)。
3.可以根據(jù)不同的PVC樹脂規(guī)格和顆粒形態(tài)，靈活和適當?shù)倪x擇控制脫除殘留單體的條件，因而實現(xiàn)控制PVC漿料在設備內(nèi)的流動狀態(tài)、樹脂的熱降解程度，使脫除殘留單體的設備的操作效率達到最佳條件，以滿足PVC生產(chǎn)企業(yè)中一機多用的需要。
4.由于汽提塔內(nèi)塔板采用了組合式設計，使本實用新型聚合反應中脫除殘留單體的設備結(jié)構簡單，維修方便，適用范圍廣。


圖1為本實用新型聚合反應中脫除殘留單體的設備結(jié)構示意圖。
圖2為開孔塔板的平面示意圖。
圖中標號說明1-儲存罐2-送料泵 3-PVC漿料槽4-換熱器5-漿料分布器 6-漿料入口7-汽提塔8-排汽 9-冷凝器10-塔板 11-蒸汽入口 12-漿料出口13-出塔泵 14-定距管15-固定孔16-開孔。
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。
具體實施方式
如圖1-2所示，本實用新型涉及的聚合反應中脫除殘留單體的設備，它包括有PVC漿料槽3、送料泵2、換熱器4、儲存罐1、出塔泵13、漿料分布器5和汽提塔7，所述汽提塔7內(nèi)設有塔板組，在汽提塔7頂部設有排汽口8，在汽提塔7的底部設有漿料出口12，在汽提塔7下部的側(cè)面設有蒸汽入口11，在汽提塔7的上部外側(cè)設有漿料入口6，所述漿料入口6通過連接管延伸至汽提塔7內(nèi)的塔板10上方，并在其連接管的出口處設有漿料分布器5，所述排汽口8通過導管與冷凝器9相連，所述漿料入口6通過導管經(jīng)換熱器4和送料泵2與PVC漿料槽3相連，所述漿料出口12通過導管經(jīng)出塔泵13和換熱器4與儲存罐1相連。
所述塔板組為若干個圓形板構成，每塊塔板10上設有固定孔15，塔板10間設有若干定距管14，并通過連接桿穿過塔板10固定孔15和定距管14將每個塔板10固定連接成一體。
所述塔板10上開有若干開孔16，每個開孔16的直徑為5-20mm，每塊塔板10上的開孔面積為每塊塔板面積的1-15％，在漿料分布器5下方設置有塔板組，在塔板組上端的塔板10中至少有一塊塔板10的開孔孔徑為其以下塔板10開孔孔徑的1.0-1.5倍。
所述定距管14的長度為100-400mm。
在圖1所示的聚合反應中脫除殘留單體的設備中，漿料分布器5，將PVC漿料均勻地噴灑于第一層塔板上，進入汽提塔7內(nèi)的PVC漿料的流速為10-100M3/h，汽提塔7中塔板的直徑為100-5000mm，對于開孔16較小的塔板，其開孔直徑為5-15mm，對于開孔16較大的塔板10，其開孔孔經(jīng)為較大開孔的孔徑的1.05-1.5倍。
本實用新型的聚合反應中脫除殘留單體的設備，塔板為10-50塊。其中在漿料分布器5向下的方向上有1-7塊塔板的開孔16比其再下方塔板的開孔大。
本實用新型的聚合反應中脫除殘留單體的設備，采用上述的復合塔板開孔16的設計和優(yōu)化的塔板10數(shù)量和塔板開孔尺寸，可有效地控制漿料在圖塔7內(nèi)的停留時間達到最佳，從而即保證有效地脫除PVC漿料中的殘留單體，又避免了漿料在塔內(nèi)不必要的延長停留而引起過度受熱的變質(zhì)。當物料在通過塔板10上的開孔向下層塔板流動時，與從塔底部加入的蒸汽接觸，并脫除氯乙烯單體，在物料自身重力、蒸汽的托舉力以及塔板的阻力等因素的共同作用下，物料在每一層塔板的表面將形成一動態(tài)的漿料層。這些漿料層的厚度直接決定了物料在汽提塔7內(nèi)的停留時間，而在汽提塔7內(nèi)溫度，壓力等因素在一定的適宜條件下，停留時間的長短直接決定了汽提塔7脫除殘留單體的效果。當塔板10上開孔過小，漿料難以通過塔板上的開孔流至下一層塔板，塔板10上的漿料層厚度加大，漿料在塔內(nèi)的停留時間延長。相反，當塔板10上的開孔過大，漿料易于通過，漿料層厚度變小，漿料在塔內(nèi)的停留時間縮短。通過大量試驗研究發(fā)現(xiàn)，漿料在塔內(nèi)脫除殘留單體的速度是不均一的，由于塔內(nèi)溫度比進塔漿料的溫度高；塔內(nèi)壓力較進塔漿料壓力低，殘留單體的脫除主要在進塔方向上的幾塊塔板上進行。這又進一步導致漿料在塔內(nèi)豎直方向上物料層厚度是不均勻分布的，物料層厚度在進塔方向塔板上比出塔方向塔板上要厚。
本實用新型聚合反應中脫除殘留單體的設備中處理的PVC漿料中所含PVC的濃度，優(yōu)選為10-40％(重量)，如果漿料濃度過高，則PVC漿料在塔內(nèi)的流動性變差，如果漿料濃度太低，則處理的PVC實際量降低。
權利要求1.一種聚合反應中脫除殘留單體的設備，它包括有PVC漿料槽、送料泵、換熱器、儲存罐、出塔泵、漿料分布器和汽提塔，所述汽提塔內(nèi)設有塔板組，在汽提塔頂部設有排汽口，在汽提塔的底部設有漿料出口，在汽提塔下部的側(cè)面設有蒸汽入口，在汽提塔的上部外側(cè)設有漿料入口，所述漿料入口通過連接管延伸至汽提塔內(nèi)的塔板上方，并在其連接管的出口處設有漿料分布器，所述排汽口通過導管與冷凝器相連，所述漿料入口通過導管經(jīng)換熱器和送料泵與PVC漿料槽相連，所述漿料出口通過導管經(jīng)出塔泵和換熱器與儲存罐相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚合反應中脫除殘留單體的設備，其特征在于所述塔板組為若干個圓形板構成，每塊塔板上設有固定孔，塔板間設有的若干定距管，并通過連接桿穿過塔板固定孔和定距管將每個塔板固定連接成一體。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的聚合反應中脫除殘留單體的設備，其特征在于所述塔板上開有若干開孔，每個開孔的直徑為5-20mm，每塊塔板上的開孔面積為每塊塔板面積的1-15％，在漿料分布器下方設置有塔板組，在塔板組上端的塔板中至少有一塊塔板的開孔孔徑為其以下塔板開孔孔徑的1.0-1.5倍。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種聚合反應中脫除殘留單體的設備，其特征在于所述定距管的長度為100-400mm。
專利摘要本實用新型涉及一種聚合反應中脫除殘留單體的設備，它包括有PVC漿料槽、送料泵、換熱器、儲存罐、出塔泵、漿料分布器和汽提塔，所述汽提塔內(nèi)設有塔板組，在汽提塔頂部設有排汽口，在汽提塔的底部設有漿料出口，在汽提塔下部的側(cè)面設有蒸汽入口，在汽提塔的上部側(cè)外側(cè)設有漿料入口，所述漿料入口通過連接管延伸至汽提塔內(nèi)的塔板上方，并在其連接管的出口處設有漿料分布器，所述漿料出口通過導管經(jīng)出塔泵和換熱器與儲存罐相連；通過本設計方案，消除PVC漿料在汽提塔內(nèi)脫除殘留單體的波動現(xiàn)象，克服了樹脂在塔內(nèi)的粘覆和附著內(nèi)壁的問題，杜絕了粘覆和附著的PVC顆粒降解而產(chǎn)生有色顆粒，提高了PVC終產(chǎn)品的品質(zhì)。
文檔編號C08F6/00GK2688709SQ20042000255
公開日2005年3月30日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權日2004年2月4日
發(fā)明者邴涓林, 金永利, 程洪斌, 邵建平, 劉慶生, 朱平, 李春平, 姜春燕, 李承志 申請人:北京化二股份有限公司