一种薄膜式连续脱气系统的制作方法

本实用新型涉及表面活性剂的加工领域，具体涉及一种用于表面活性剂生产过程中的高效薄膜式连续脱气系统以及一种应用该系统的脱气方法。

背景技术：

随着社会的进步，人们对各种产品的性能要求日益提高，更加关注产品的安全性。这就要求我们在工业生产中提高产品的性能，降低产品本身的毒性和有害物质的残余量。用于日化以及工业行业的表面活性剂(例如，阴离子表面活性剂)，在生产过程中会夹带微量的副产有害物，这些微量有害物质会影响下游产品质量和使用要求，如重烷基苯磺酸中的酸气，有的微量有害物质会对人体造成伤害，如脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(aes)中的二噁烷，为国际公认的致癌物质。所以在生产过程中必须将其脱除至安全范围以下。

目前工业生产中，重烷基苯磺酸中酸气的脱除传统方法是采用水洗或气体反吹的方式，即将物料装入储罐中，用惰性气体从储罐的底部吹入，通过鼓泡的方式带走物料中的有害物质；或者储罐中加入水与物料中的硫氧化物反应形成溶于水的硫酸，含硫酸的水层与物料分层后分离。上述脱除方式的脱除效率只有30％-40％、能耗大、会产生二次污染、大量的酸性废水、不能实现连续的稳定操作。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(aes)中的二噁烷的脱除主要采用常规刮膜脱除和闪蒸脱除方式。常规刮膜脱除的工作原理是通过高速旋转的刮膜片将液体强制成膜，并高速流动，在真空条件下进行脱除物料中夹带的有害物质；闪蒸脱气器的工作原理是在真空状态下，高温物料进入闪蒸脱除器，利用闪蒸的原理脱除物料中水分并带走物料中夹带的有害物质，常规刮膜脱除方式效果差，闪蒸脱除方式适应范围较小。

因此，针对规模化工业生产装置，如何通过对设备、工艺等生产技术环节的改进，开发出一种高效、节能、连续稳定的有害物质的脱除方式，对于实际生产具有重要意义。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供了一种新型高效的薄膜式连续脱气系统、以及一种应用这一系统的脱气方法。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种新型高效的薄膜式连续脱气系统，由薄膜式连续脱气器、料浆预热器和气提风加热器组成。所述料浆预热器用于将进入所述脱气器的料浆始终保持在/加热至一定温度，以最佳的流动状态进入薄膜式连续脱气器，料浆预热器通入的热介质可以使用热水。所述气提风加热器用于将进入所述脱气器的气提风保持在/加热至适当温度，经加热的气提风从筒体上部的进气口进入脱气器，减小对脱气器内料浆温度的影响，气提风加热器通入的热介质可以为低压蒸汽或其他热源。该脱气系统的作用原理为：料浆和气提风分别经过料浆预热器和气提风加热器的加热后同时进入薄膜式连续脱气器，料浆在机械力碾压的作用下呈膜状，在脱气器的多层刮刀作用下气泡被打破，有害物质逸出，气提风可快速带走逸出的有害物质。

具体地，所述脱气器包括筒体、传动装置、成膜装置和保温装置。

其中，所述筒体上部设置有进料口和进气口，用于经加热的料浆和气提风的进入；下部设置有出料口和出气口。其中，优选地，出料口可设置为包括沿着筒体壁向下直径分别逐渐缩小的内锥体和外锥体的结构。内锥体下口高于外锥体下口。出气口设置于外锥体上，位置高于内锥体下口。

经预热的料浆沿切向从进料口进入筒体内壁，保证了初始状态下的成膜机制，为后续的脱除效率奠定了基础。

所述成膜装置设置于所述筒体内(优选为中段位置)、与所述筒体形状配合，通过与所述筒体间的相对运动在所述筒体内壁上形成所需厚度的料浆薄层。

进一步地，所述成膜装置包括转子和多层刮刀。所述转子为内部空心的圆柱体结构(圆柱上下表面封闭、但柱体内中空，由此迫使气提风需从转子与所述筒体之间形成的狭缝穿过，以加大风速)，所述刮刀均匀、交错地设置于所述转子的圆柱外壁上。优选地，所述转子的外径是所述筒体内径的0.3-0.95倍。加大脱气器的转子直径可以使转子与筒体内壁之间形成的狭缝(气提风通道)的流通截面积减小，可提高气提风在通道中的流速，提高气提效果，同时减少气提风的用量，降低了生产成本。每层刮刀在转子的圆周向上均匀分布，各层刮刀在转子的轴向上交错分布。

所述成膜装置还包括连接至所述传动装置的传动轴，用于通过所述传动装置来驱动所述成膜装置相对于所述筒体进行相对运动。

所述保温装置包裹所述筒体，用于控制筒体内温度(特别是，筒体内料浆的温度)。

所述保温装置可包括一段或多段保温夹套，每段所述保温夹套包括进水口和出水口。

气提风从脱气器顶部进入，均匀分布自上而下吹过，由脱气器下部气提风出气口排出带走料浆中的有害物质。气提风的温度和流速是可控的(流速通过进气口的加压、和/或出气口的抽真空等操作)。气提风必须是干燥的气体，可以是空气，也可以是惰性气体。

此外，本实用新型还提供一种脱气方法，该方法包括以下步骤：

将产品料浆保持在一定温度；

将待通入气提风加热至一定温度；

使料浆沿切向进入圆柱形脱气器的内壁，并通过重力的作用流向设置于所述脱气器中段的成膜装置，以形成紧贴所述脱气器的筒体内壁流动的薄层；

料浆进入所述脱气器的同时，向所述脱气器通入经加热的气提风；

在所述脱气器的成膜装置处，气提风与经所述成膜装置处理而形成薄层的料浆充分接触，带走其中气体杂质；以及

将经处理的料浆和气提风在所述脱气器中分离并排出。

其中，所述脱气器即为上述所述脱气系统中的所述脱气器。

其中，根据不同料浆的性质，为保证料浆最佳的流动状态，料浆和气提风预加热的温度分别选自60-90℃，优选地，气提风在进气口的温度略高于料浆进料温度；传动装置(转子)的旋转速度为60-120r/min；气提风在脱气器内的流动速度为1.0-3m/s。

本实用新型的高效薄膜连续脱气系统可以实现连续操作，系统稳定，脱除效果好，操作费用低，能耗小，整个脱气过程没有任何污染。保温用热水可无限循环使用。

本实用新型的高效薄膜式连续脱气系统主要适用于脱除从烷基苯、重烷基苯、脂肪醇、醇醚等通过气相膜式so3磺化工艺制备脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(aes)、重烷基苯磺酸(盐)等多种阴离子表面活性剂产品中的有害物质(例如，酸气或二噁烷)，也可应用于其他类型的表面活性剂或其他需要脱除气体杂质或有害物质的工业领域。本实用新型高效薄膜连续脱气技术适用于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)中二噁烷的脱除、烷基苯磺酸(碳分子数为c12～c24)中酸性气体的脱除。该系统为独立于制备生产设备的独立除杂系统，可直接添加至膜式磺化或中和系统之后(或其他生产设备之后)，组装方便，无需对原有制备工艺中的设备进行改造，适用广泛，机动性强。

本实用新型的薄膜脱气系统增加了气提风的加入，气提风扰动料浆薄膜表面，在一定的温度和气速下将料浆中的有害物质与料浆分离，从而达到脱除料浆中微量有害物质的目的。本实用新型薄膜脱气器的转子直径加大，转子是管状内部空心结构，两端封闭，使得转子与内筒体之间形成的气提风通道的流通截面积减小，可提高气提风在通道中的流速，提高气提效果，同时减少气提风的用量，降低生产成本。

附图说明

图1是本实用新型的高效薄膜式脱气系统的结构示意图。

图2是本实用新型的脱气器的纵向剖视示意图

图3是本实用新型高效薄膜式连续脱气器的俯视示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施案例的目的、技术方案更加清楚，下面以重烷基苯磺酸产品为例结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例证的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施案例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

在此提供一种高效薄膜连续脱气系统。

首先，从结构上讲，结合图1、图2可知，该系统主要包括脱气器500、料浆预热器600和气提风加热器700三个部分。

料浆预热器600添加在来料路径上、靠近脱气器500的进料口的一端，用于加热料浆达到较好流动性、以及有害物质较易蒸发的温度。

气提风加热器700添加在气提风提供路径上、靠近脱气器进气口2的一端，用于加热气提风至略高于上述料浆温度的温度。

脱气器500的主体为筒体3，其顶部安装传动装置1，中部安装有成膜装置，筒体3的外部包裹有保温装置。

此外，筒体3的上部还设置有气提风入气口2，经气提风加热器700加热后的具有一定温度和流速的气提风(例如，干燥空气或惰性气体)自上而下通过，并从筒体3下部设置的气提风出气口9排出。并且，筒体3上部还设置有进料口100，料浆沿切向从进料口100(具有一定的温度和速度)进入脱气器，保证了初始状态下的成膜机制，为后续的脱除效率奠定了基础；筒体3的底部还设置有出料口101，其可设置为包括沿着筒体壁向下直径分别逐渐缩小的内锥体11和外锥体10的结构。内锥体11下口高于外锥体10下口。出气口9设置于外锥体10上，位置高于内锥体11下口。该设置用于分离气提风中夹带产品；料浆产品通过外锥体10排出。

其中，成膜装置包括：与传动装置1相连的传动轴6；转子7(上下面封闭、中空的圆柱体结构)，通过连接筋12(可选)与传动轴6相连；以及，与转子7相连的多层刮刀5。优选加大转子直径，使得转子与内筒体之间形成的气提风通道13的流通截面积减小，可提高气提风在通道中的流速，提高气提效果，同时减少气提风的用量。刮刀5与筒体3内壁平行，间隔距离为0.5-2.5mm，料浆通过旋转的多层刮刀5沿设备筒体3的内壁分布成均匀薄膜，该料浆薄膜在重力的作用下自上而下流动，从上而下设置，料浆在每一片刮刀前面形成一个强烈的涡流扰动区域，后面则形成薄膜区，在这些区域内料浆中夹带的有害物质形成的气泡被打破逸出，被气提风带出。

保温装置：筒体3和夹套外壳4之间形成保温夹套8，保温夹套是多段的，夹套内通入一定温度的热水(优选地，每个夹套的热水进口50在下、热水出口51在上；供应温度45-90℃，与料浆的性质相关；各段夹套单独设置温度检测口60)，确保料浆在最佳流动温度，达到最佳逸出温度及均匀成膜的效果。

高效薄膜连续脱气技术实施案例如下：实验使用的料浆为重烷基苯磺酸的料浆。料浆中活性物的含量为84.1％，游离酸性气体含量为5％。

以该实例为基础，本实用新型的高效薄膜连续脱气系统工作过程，即脱气方法，如下(参阅附图1、图2)：

将重烷基苯磺酸的产品料浆的温度控制在60-75℃；

将待通入气提风加热至在气提风的进气口2处的温度为70-90℃；

使料浆沿切向进入圆柱形脱气器500的内壁，并通过重力的作用流向设置于脱气器500中段的成膜装置，以形成紧贴其筒体3内壁流动的薄层；

上述料浆进入脱气500器的同时，向脱气器500中通入经加热的气提风；

在脱气器的成膜装置(刮刀5)处，气提风与经成膜装置处理而形成薄层的料浆充分接触，带走其中气体杂质；以及

将经处理的料浆和气提风在脱气器500中分离并排出。

其中，设置三段保温夹套，保温夹套传热面积为0.1m²；夹套中热水的温度为60～90℃，调整热水的流量及温度保证脱气器内料浆的温度为60-75℃，气提风的出口温度为40～60℃(筒内真空度控制在-0.06mpa～-0.095mpa)。脱气器出气口的气提风进入废气处理系统除去气体中的酸性气体，达标后排放。图3为上述脱气器的俯视截面图。其中各直径分别表示：

d1——转子7直径；

d2——设备筒体3内直径；

d3——夹套外壳4直径；

d4——传动轴6(传统脱气器传动轴)直径；

则气提风通道的流通截面积s为：s＝(d2²-d1²)*π/4

气提风的流速u为：u＝q/s，q为气提风流量

由此可见加大转子直径(相对于传统脱气器传动轴来讲)，可以有效地缩小流通截面积，流速与流通面积成反比，流通面积越小流速越大。

综合参见图2和图3，以传热面积f＝12m²的脱气器为例，脱气器筒体3的内直径一般为900mm，筒体高为4800mm。传统的脱气器的传动轴直径为270mm，未设置转子。本实用新型的脱气器的转子外径为800mm，则本实用新型的脱气器的转子与夹套外壳之间形成的气提风通道的截面积为0.133m²，传统的脱气器的流通面积为0.579m²，本实用新型的脱气器比传统脱气器减少约为0.446m²，当气提风在气提风通道内的流速为u＝1.5m/s时，则本新型的脱气器比传统脱气器需要的气提风量要少q＝0.446×1.5×3600＝2403m³/h，可大大减少气提风用量，节约能耗。

上述实施例被选取用于最佳对本实用新型进行阐述和说明，但并非要穷举本实用新型所公开的精确形式，可实现很多修改和变型，从而使得本领域技术人员能够最佳地利用本实用新型，本实用新型的范围要由所附权利要求来定义。