炭黑可发性聚苯乙烯生产系统的制作方法

本发明属于高分子技术领域，涉及炭黑可发性聚苯乙烯生产系统。

背景技术：

目前，化学法制备可发性聚苯(EPS)的生产系统，主要是一步法悬浮聚合工艺，悬浮聚合具有生产体系稳定、散热容易、颗粒粒径易控制等特点。EPS经过发泡后可制备建筑保温材料及各种泡沫塑料制品，但原有EPS 阻燃系数低并且导热系数高。严重限制了其在高层建筑领域的使用及不符合国家节能减排的要求，见表1：

2014年8月27日国家住房和城乡建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布《建筑设计防火规范》GB50016-2014法规性文件，要求国内EPS生产厂家在3～5年内逐步淘汰B1和B2级建筑用EPS板材，取而代之的是采用高绝热性能、高保温性能的改性EPS，该规范具有强制性要求。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，执行国家住房和城乡建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布《建筑设计防火规范》GB50016-2014研发一种炭黑可发性聚苯乙烯生产系统，在原有EPS生产系统基础上增加炭黑加料、分离、回收单元，使得现有EPS产品填充炭黑，得到炭黑可发性聚苯乙烯（CEPS），以达到《建筑设计防火规范》GB50016-2014法规要求，CEPS相对于现有的EPS产品导热系数、氧指数指标具有明显的优势，）具有更好的绝热效果。

本发明的技术方案是：炭黑可发性聚苯乙烯生产系统，其特征是：苯乙烯储罐、戊烷储罐通过泵与聚合釜顶相连，脱盐水储罐通过泵与聚合釜顶连接；盐酸储槽通过泵与水洗釜顶连接；聚合釜底通过阀与水洗釜顶相连；水洗釜通过泵与炭黑分离罐相连；聚合釜上部设有固体进料口；聚合釜顶部经冷凝器、气油分离器、一二级油水分离槽、活性炭吸附器与引风机及排空管相连；一二级油水分离槽出水管与污水管连接；水洗釜顶经引风机与盐酸回收塔顶部相连，盐酸吸收塔下侧与水洗釜顶部相连；泥浆泵连接的炭黑分离罐底部与回收炭黑罐顶部相连，侧下部经阀与缓冲罐顶部连接；炭黑分离罐上侧经阀与离心机上侧相连；离心机底部通过阀与缓冲罐顶相连，缓冲罐下侧通过阀与压滤机相接，压滤机底部与滤饼回收器相连，其滤水管与污水管相连；离心机顶部通过加热器与鼓风机出口相连；离心机中上部与一级旋风分离器中下部相连，所述分离器顶部与引风机入口连接；离心机中下侧与离心机料斗顶部相连；离心机料斗经螺旋输送机上部与二级旋风分离器连接，鼓风机出口与螺旋输送机和二级旋风分离器间管线相连；脱盐水管经阀、抗静电剂管经阀与混合器顶部相连，混合器底部与阀同引风机出口管间的管线相连；二级旋风分离器顶部经引风机与其下方有粉料接收盘的粉料捕集器连接；二级旋风分离器底部经混料缓冲仓，筛分机，与分级料仓连接；分级料仓经引风机与混合机上集料仓相连；混合机上集料仓经计量斗与聚合涂膜机相连，该涂膜机上方连接有涂膜机计量斗，其下方经振动筛集料仓，直线振动检查筛，包装秤上集料仓与电子定量包装秤相连。

本发明与现有技术相比 具有如下实质性特点和积极效果：

（1）由于炭黑在EPS物料均匀分布，改变了热辐射路径，降低了导热系数。达到同样保温效果所用的材料减少，符合节能减排策略，减轻环境的负担。

（2）现有阻燃性EPS表观密度为20Kg/m3时导热系数为0.039 W/m·K，相同表观密度的炭黑可发性聚苯乙烯（CEPS）导热系数为0.032 W/m·K，导热系数降低了接近18%。

（3）节省了大量原料，经过试验证明，同等保温条件和保温效果，采用炭黑可发性聚苯乙烯(CEPS)，比使用普通阻燃性EPS节约近40%的原料。

(4)目前该产品已经逐步推向市场，收到较好的应用效果，取得客户一致认可。该产品具有成本低、性能优的特点,具有推广价值，见表2：

表2.产品CEPS技术指标

从表2可见本发明制得的产品，其主要技术指标优于表1列出指标。

图1为本发明系统图（一）。

图2为本发明系统图（二）。

图3为本发明系统总图。

图中，V-1，V-2，V-3，V-4，V-5，V-6，V-7，V-8，V-9，V-10，V-11，V-12，V-13，V-14、阀； E-15，E-16，E-17，E-18，E-19—泵；E-20，E-21，E-26，E-27，E-23，E-24—引风机；E-22—鼓风机，E-25—加热器；1、混合器，2、混合机上集料仓，3、涂膜机上计量斗，4、聚合涂膜机，5、振动筛集料仓，6、直线振动检查筛，7、包装秤上集料仓，8、电子计量包装秤,9、螺旋输送机。

具体实施方式

见图1，图3，炭黑可发性聚苯乙烯生产系统，其特征是：苯乙烯储罐、戊烷储罐通过泵E-19、E-17及阀V-4、 V-2与聚合釜顶相连，脱盐水储罐通过泵E-18、阀V-1与聚合釜顶连接；盐酸储槽通过泵E-15、阀V-6与水洗釜顶连接；聚合釜底通过阀V-3与水洗釜顶相连；水洗釜通过泵E-16、阀V--7与图2中石墨/炭黑分离罐相连；聚合釜上部设有固体进料口；聚合釜顶部经阀V-5、冷凝器、气油分离器、一二级油水分离槽、活性炭吸附器与引风机E-21及排空管相连；一二级油水分离槽出水管与污水管连接；水洗釜顶经引风机E-20与盐酸回收塔顶部相连，盐酸吸收塔下侧与水洗釜顶部相连；见图2，图3，与图1泥浆泵E-16连接的炭黑分离罐底部与回收炭黑罐顶部相连，侧下部经阀V-8与缓冲罐顶部连接；炭黑分离罐上侧经阀V-9与离心机上侧相连；离心机底部通过阀V-10与缓冲罐顶相连，缓冲罐下侧通过阀V-13与压滤机相接，压滤机底部与滤饼回收器相连，其滤水管与排污水管相连；离心机顶部通过加热器E-25与鼓风机E-22出口相连；离心机中上部与一级旋风分离器中下部相连，所述分离器顶部与引风机E-27入口连接；离心机中下侧与离心机料斗顶部相连；离心机料斗经螺旋输送机9上部与二级旋风分离器连接，鼓风机E-26出口与螺旋输送机9和二级旋风分离器间管线相连；脱盐水管经阀V-11、抗静电剂管经阀V-12与混合器1顶部相连，混合器1底部与阀V-14同鼓风机E-26出口管间的管线相连；二级旋风分离器顶部经引风机E-23与其下方有粉料接收盘的粉料捕集器连接；二级旋风分离器底部经混料缓冲仓，筛分机，与分级料仓连接；分级料仓经引风机E-24与混合机上集料仓2相连；混合机上集料仓2经计量斗与聚合涂膜机4相连，该涂膜机上方连接有涂膜机计量斗3，其下方经振动筛集料仓5，直线振动检查筛6，包装秤上集料仓7与电子定量包装秤8相连。

本发明采用集散控制系统DCS进行控制， 该技术为本领域技术人员熟知的技术。

下面简要介绍本发明的工艺流程：

1、聚合溶液制备系统

助剂溶液制备系统，包括有机溶液和水相溶液的制备，分别以苯乙烯和水作溶剂，按批次在溶液罐中配制。计量的苯乙烯和水在加入配制罐时通过蒸汽加热到40～50℃。

2、聚合单元

每批次聚合开始，先向聚合釜加入脱盐水，再加入苯乙烯、引发剂等，以避免早期反应。聚合釜的外壁有半管型盘管。用0.6MPa蒸汽和循环冷却水加热或冷却。开始，聚合釜温度保持在90℃；聚合釜中产生的气体经冷凝器、气油分离器、一二级油水分离槽、活性炭吸收塔吸收后排入大气；当苯乙烯转化率达到80%时，加入戊烷，温度升高到120℃左右，在此温度下保持数小时，压力保持在0.3～0.8MPa之间，达到规定的反应时间聚合完成时，开始冷却聚合釜，温度降到40℃后，排气通过循环水冷却，再通过冷冻水冷凝，回收戊烷。经活性炭吸附，排入大气。

3、脱水、干燥系统

聚合浆料经水洗釜经炭黑分离罐进入离心机脱水，大部分炭黑及水相分别进入回收炭黑罐和缓冲罐，分离出的EPS粒料去离心料斗。 含水不大于4%的粒料，经引风机、鼓风机、旋风分离器干燥，干燥后的物料，自流入干料仓中，用风机送至筛分机加料斗。

4、筛分和涂覆

干燥后的EPS经筛分机到分级料仓, 经涂膜机机混合涂膜。涂膜后的产品分别经直线振动检查筛流入到包装秤上集料仓，最后输送到电子包装秤进行包装出厂。

五、原料及技术要求

表3. 原料控制项目及指标

原料控制项目及指标见上述表3。