一种聚合物分散体连续化VOC脱除装置的制作方法

本发明涉及聚合物分离处理装置领域，特别涉及一种聚合物分散体连续化voc脱除装置。
背景技术：
：近年来低碳环保和可持续发展成为了社会上的热门话题，工业生产中逐渐开始重视水性涂料的开发和应用，聚合物分散体作为水性涂料的制作的基本材料，在近几年得到了迅速的发展。现有的聚合物分散体一般都含有较多的可挥发性有机化合物(voc)，不符合环保的要求，也不利于人体的健康。通过原料控制与合成工艺优化可以大幅降低分散体中voc总量，但依然残留较多voc组分(500～2000ppm)。为获得高品质，超低voc的分散体往往还需要进行汽提、闪蒸或化学消解等voc后处理手段辅助操作现有的聚合物分散体生产。现有voc后处理技术不仅处理效率低、成本高、耗时长，而且处理的效率不理想，大大限制了高品质分散体产品的应用。现有voc处理技术存在较大的局限性，还有待改进和提高。cn108654124a公开了一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置，包括汽液混合器和脱voc塔；所述汽液混合器的出口与位于脱voc塔上部的进料口相连接；所述脱voc塔的塔体分为上、下两部分，上部分内径大于下部分内径，上部分在塔顶处安装有旋转喷淋装置，下部分在塔底处安装有气体分布器；所述旋转喷淋装置与气体分布器之间安装有筛板；所述气液混合器，设有乳液入口和水蒸汽入口；所述脱voc塔，塔底设有出料口。该装置塔内有多层筛板式结构，适用与单一种类产品连续化生产，频繁的产品切换易造成塔内结皮，筛板堵塞，增加清理负担，降低生产效率。技术实现要素：鉴于现有技术的不足，本发明的目是提供一种聚合物分散体的连续化voc脱除装置，可无差别处理聚氨酯分散体、羟丙分散体、环氧水分散体与丙烯酸酯类乳液，高效去除分散体中voc组分，制备高品质聚合物水分散体。为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种聚合物分散体的连续化voc脱除装置，其包括一个管式结构；所述管式结构分为上下两个部分；管顶部与真空尾气收集系统连接；所述管式结构底部有出料口；所述管式结构上部分排列着气体辅助雾化喷嘴。所述管顶部与真空尾气系统连接，真空尾气系统外接冷凝器，voc组分随雾化蒸汽冷凝回收处理。进一步地，所述管式结构顶部有一个或多个旋转喷淋装置(旋转喷淋球)，用以清洗管壁。进一步地，管式结构的管内壁镀疏水涂层。进一步地，气体辅助雾化喷嘴垂直或斜向下喷射，最优选斜向下方与塔壁呈45～90°分布。进一步地，所述气体辅助雾化喷嘴呈单列排布或多列错层排布，优选两列错层排布，优选两列喷嘴呈90-180°对向分布。优选地，每列通常有5-25个气体辅助雾化喷嘴，聚合物分散体喷射口的直径可以为2-20mm，环状气体喷射口的内径、外径分别可以是5-20mm、15-28mm。进一步地，所述任意两喷嘴之间分布间距大于等于2倍贯穿距离(贯穿距离是指液料完全蒸发之前能够达到的最大距离)。每一列的相邻的两个喷嘴之间的间距一般是0.3-1.0m。进一步地，所述气体辅助雾化喷嘴为旋转喷嘴、气泡喷嘴、空气辅助喷嘴、压力喷嘴等，最优选择为空气辅助喷嘴中的内混式或外混式气体辅助雾化喷嘴，聚合物分散体通道位于气体辅助雾化喷嘴的中心，气体通道围绕聚合物分散体通道的外周，为环状。进一步地，气体辅助雾化喷嘴的中部为聚合物分散体喷射口，在聚合物分散体喷射口外围为气体喷射口。进一步地，所述气体辅助雾化喷嘴与法兰连接，法兰片与管连接，可实现喷嘴法兰片快拆清洗。所述管式结构下部分为膨大的管式结构，内径大于上部分的内径。进一步地，管式结构下部分与上部分内径比为1.2～2：1，最优选1.5～1.8：1。管式结构的高度一般为3-15米，直径一般为0.2-1.4米。所述分散体与一定比例气体混合，经喷嘴混合形成雾化喷雾进入管式结构。进一步地，气体为压缩空气、氮气或低温低压蒸气，最优选择氮气。进一步地，管式结构真空度为绝压0～50kpa，更优选0.5～25kpa，最优选1～10kpa。进一步地，分散体与气体体积比为1:5～500，更优选1：10～300，最优选1:10～150。进一步地，分散体温度为20～90℃，更优选35～65℃。进一步地，分散体有效组分在重力作用下进入管式结构下部膨大结构中并通过出料口及时排走，管内无存液。所述管内径大于喷射贯穿距离，保证雾化喷雾无法喷射在内壁上。进一步地，分散体喷射流速度2～4m/s。进一步地，雾化锥角为30～90°；其中雾化锥角是指雾滴从喷嘴喷射出来后成锥状发散，射流起始点与射流切线形成的夹角。进一步地，贯穿距离0.1～0.5m。本发明的优点在于提供一种聚合物分散体的连续化voc脱除装置，可无差别处理聚氨酯水分散体、羟基丙稀酸酯水分散体、环氧水分散体与丙烯酸酯类乳液等，装置适用分散体温度范围宽，合成结束后无需降温可直接处理，提高生产效率。装置内壁采用疏水材质涂层，管顶部有旋转喷淋装置，可有效减少分散体结皮，降低清洗频率。采用气体辅助雾化喷嘴，极大增加了分散体与空气接触面积，可大幅降低分散体中voc含量，且对产品性能无影响。装置底部连接出料口，处理后分散体可直接排走，保证管底无存液，避免了起泡发生，可以连续进料，实现分散体连续化脱除。附图说明图1为实施例聚合物分散体连续化voc脱除装置结构示意图；图中：1-1、管式装置上部分，1-2、管式装置下部分，2、气体辅助雾化喷嘴，3、旋转喷淋装置，4、真空尾气收集系统，5、出料口。图2为图1中气体辅助雾化喷嘴2与法兰连接处结构剖面图；图中：6、聚合物分散体通道，7、气体通道，8-1、聚合物分散体喷射口，8-2、气体喷射口，9、快拆法兰，10、管内壁，11、疏水涂层。具体实施方式本发明提供一种聚合物分散体连续化voc脱除装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1为本发明提供的一种聚合物分散体连续化voc脱除装置结构图，其包括一个管式结构；所述管式结构分为上部分1-1和下部分1-2；所述管顶部与真空尾气收集系统4连接；所述管式结构底部有出料口5，所述管式上部分排列着气体辅助雾化喷嘴2，气体辅助雾化喷嘴的中部为聚合物分散体喷射口8-1，在聚合物分散体喷射口外围为气体喷射口8-2。所述管式装置顶部有一个或多个旋转喷淋装置3，用以清洗管壁。管式结构的管内壁10优选镀疏水涂层11。如图2所示，所述气体辅助雾化喷嘴2呈两列错层排布，两列喷嘴呈90°对向分布。两列有15个气体辅助雾化喷嘴，聚合物分散体喷射口的直径为5mm，环状气体喷射口的外径、内径分别是18mm、7mm，所述任意两喷嘴之间分布间距为0.6m。所述气体辅助雾化喷嘴2为空气辅助喷嘴等，最优选择为内混式气体辅助雾化喷嘴，聚合物分散体通道6位于气体辅助雾化喷嘴的中心，气体通道7围绕聚合物分散体通道的外周，为环状。所述气体辅助雾化喷嘴与法兰9连接，法兰片与管式结构连接，可实现喷嘴法兰片快拆清洗。依据图1所示的装置结构图，其工艺流程为：聚合物分散体通过分散体通道6进入气体辅助雾化喷嘴2，气体通过气体通道7进入气体辅助雾化喷嘴2，分散体与气体在气体辅助雾化喷嘴2处分别通过聚合物分散体喷射口8-1和气体喷射口8-2喷射出，形成雾化蒸汽进入管式装置上部分1-1，雾化蒸汽发生闪蒸，管式装置上部分外接真空尾气收集系统3，voc组分随雾化蒸汽进入真空尾气收集系统3，分散体有效组分在重力作用下进入管式装置下部分1-2，管式结构下部分连接出料口5。所述管顶部与真空、尾气系统3连接，真空尾气系统外接冷凝器，voc组分随雾化蒸汽冷凝后，收集进行无害化处理。分散体有效组分在重力作用下进入管式装置下部分1-2，管式结构下部分连接出料口5，出料口外接输送泵，及时将分散体泵出，最大程度缩短分散体在装置内停留时间，避免物料起泡，降低结皮风险，实现分散体连续脱除。所述的装置内壁采用聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯具有低表面能、疏水等特性，与分散体接触不易结皮，同时管顶部有旋转喷淋装置3，减少结皮风险，最大程度降低了清洗频率，提高装置利用率。所述管式结构上部分采用双列排布内混型气体辅助雾化喷嘴2，保证处理效率的前提下可考虑最大程度增加装置内喷嘴数量，提高处理能力；双列喷嘴呈对向90°错层式分布，喷嘴斜向下与塔壁呈45°喷射；所述气体辅助雾化喷嘴与法兰连接，法兰片与管连接，可实现喷嘴法兰片快拆清洗，缩短清洗时间，提高装置生产利用率。所述管式结构下部分为膨大的管式结构，内径大于上半部分，管径比为1.5：1，更宽的管径有利于减少液封的可能，最大程度缩短分散体在装置内停留时间，避免了起泡发生。所述装置适用聚合物分散体温度宽泛，温度为20～90℃，更优选35～65℃，该温度范围内装置处理具有较高处理效率，分散体制备后可无需降温可直接进料，提高了生产效率。所述分散体与氮气混合经喷嘴混合形成雾化喷雾进入管式结构，氮气压力为0.1mpa，气液体积比为1:80，装置内真空度绝压4.5kpa。所述分散体喷射流速为3.8m/s，雾化锥角78°，贯穿距离0.3m，管径0.8m。下面结合附图及具体实施例对本发明技术方案作进一步的说明，但本发明范围并不受限于所举实施例。下述实施例中有机物含量测定方法：voc测定：按照《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》gb18582—2008方法进行。实施例1聚氨酯水分散体通过分散体通道6进入气体辅助雾化喷嘴2，气体通过气体通道7进入气体辅助雾化喷嘴2，分散体与气体在气体辅助雾化喷嘴2处分别通过聚合物分散体喷射口8-1和气体喷射口8-2喷射出，分散体喷射流速为3.8m/s，形成雾化蒸汽进入管式装置上部分1-1，雾化蒸汽发生闪蒸，管式装置上部分外接真空尾气收集系统3，voc组分随雾化蒸汽进入真空尾气收集系统3，分散体有效组分在重力作用下进入管式装置下部分1-2，管式结构下部分连接出料口5。表1分散体处理前后测试结果明细处理前处理后脱除效率/％totalvoc/ppm58366698.87固体分含量/％48.1348.64-聚氨酯水分散体经装置处理结果如表1所示，处理前聚氨酯水分散体voc总浓度为5836ppm，经过装置处理后voc浓度为66ppm，voc脱除效率98.87％。处理前后分散体固体分含量基本稳定，脱除过程对分散体浓度无影响。综上所述，所述的聚合物分散体连续化voc脱除装置，可无差别处理聚氨酯水分散体、羟基丙稀酸酯水分散体、环氧水分散体与丙烯酸酯类乳液等，装置适用分散体温度范围宽，合成结束后无需降温可直接处理，提高了生产效率。装置内壁采用疏水材质涂层，管顶部有旋转喷淋装置，可有效减少分散体结皮，降低清洗频率。采用气体辅助雾化喷嘴，极大增加了分散体与空气接触面积，可大幅降低分散体中voc含量，且对产品性能无影响。装置底部连接出料口，处理后分散体可直接排走，保证管底无存液，避免了起泡发生，可以连续进料，实现分散体连续化脱除。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页12