一種聚合物穩定劑生產設備的循環節能裝置的製作方法
2024-03-27 06:49:05
本實用新型提供一種聚合物穩定劑生產設備的循環節能裝置，輔助回收餾出組分蒸氣的熱能，並將這些熱能利用於冷凝器中餾出組分的加熱和接收釜內餾出組分的液化和降低粘度，實現熱能的循環回收利用。
背景技術：
聚合物材料在光照、熱處理工藝中容易發生褪色、黃變、龜裂、失去光澤和透明性的老化現象，並伴隨著部分理化性能的喪失，為抑制這種聚合物材料的老化，延緩其使用壽命，普遍的做法是往材料中添加聚合物穩定劑。聚合物穩定劑，包括抗氧劑（防老劑）、光穩定劑、紫外線吸收劑等，作為聚合物材料中廣泛應用的助劑之一，能有效消除聚合物材料在光、熱過程中產生的自由基，阻止其對聚合物材料結構的破壞並造成上述老化現象。
在聚合物穩定劑的生產中，往往會使用或產生一些粘度較大、熔點較高，常溫下流動性差或容易凝固的物料，如專利US2013225736中公布了一種製備無烷基酚的液態聚合亞磷酸酯聚合物穩定的方法，通過聚醚多元醇（PPG）和亞磷酸三苯酯反應獲得產品，在生產過程中需要將副產品苯酚減壓蒸出，而苯酚熔點為40-42℃，常溫下為固體；專利CN101481330A中提供了一種紫外線吸收劑N-(4-乙氧基羰基苯基)-N』-甲基-N』-苯基甲脒（商品名稱UV-1）的製備方法，生產後期需要通過真空蒸餾將產物蒸出，據《精細與專用化學品》，2007，15（6），p27-28報導，產物N-(4-乙氧基羰基苯基)-N』-甲基-N』-苯基甲脒的粘度極高（η（20）=4752mPa s）；又如在光穩定劑UV-292的生產過程中，未完全反應的高熔點原料 1，2，2，6，6-五甲基4-哌啶醇也會在生產後期的減壓蒸餾過程中被帶入冷凝器、接收釜中。這些粘度較大、熔點較高的物料在冷凝器中冷媒的溫度下會凝固或變粘稠，使冷凝器管道處於半堵塞或完全堵塞的狀態，影響反應釜的真空度，進而影響產品質量，甚至造成安全隱患。此外，粘稠或凝固的物料收集於接收釜中，也造成放料困難。
為了解決這種問題，通常需要增加一套熱媒設備，通過外部加熱熱媒（如熱水、導熱油等），然後將熱媒通入冷凝器、接收釜中，對設備內部的物料進行加熱，使物料液化或降低其粘度。熱媒設備可以很好地解決高熔點、高粘度的物料的餾出、放料問題，但增加了設備投入和能耗。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種聚合物穩定劑生產設備的循環節能裝置。本實用新型對餾出組分蒸氣帶出的熱能加以回收，並將這些熱能利用於冷凝器中餾出組分的加熱和接收釜內餾出組分的液化和降低粘度，增加物料的流動性以便於其餾出和放料。本實用新型無需增加外部的熱媒設備，也無需外部熱源，因此可以降低設備投入成本、節約能耗。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：一種聚合物穩定劑生產設備的循環節能裝置，
本實用新型採用包括反應釜、冷凝器、接收釜、真空機組和冷媒池的結構，各組件之間通過管道和控制閥門連通，其中反應釜的蒸發口通過管道與冷凝器入料口相通，冷凝器的出料口通過管道與真空機組相通，冷凝器的出料口還通過管道與接收釜相通，冷凝器的入水口通過管道與接收釜的夾套的出水口相通，冷凝器的出水口與冷媒池相通，冷凝器的出水口還通過管道與接收釜的夾套的入水口相通。本實用新型能回收餾出組分蒸氣的熱能，並將這些熱能利用於冷凝器中餾出組分的加熱和接收釜內餾出組分的液化和降低粘度，實現熱能的循環回收利用。本實用新型無需增加外部的熱媒設備，也無需外部熱源，即可保證高熔點或高粘度的物料液化或降低粘度，放料方便。本實用新型是一種可以降低設備投入成本、節約生產能耗的聚合物穩定劑生產設備的循環節能裝置。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例中反應設備的結構示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型提供了聚合物穩定劑生產設備的循環節能裝置，包括有反應釜、冷凝器、接收釜、真空機組和冷媒池，其中反應釜的蒸發口通過管道與冷凝器入料口相通，冷凝器的出料口通過管道與真空機組相通，冷凝器的出料口還通過管道與接收釜相通，冷凝器的入水口通過管道與接收釜的出水口相通，冷凝器的出水口通過第一控制閥與冷媒池相通，冷媒池通過第二控制閥與接收釜相通，冷凝器的出水口與第二控制閥之間還連接有第三控制閥，冷凝器的出水口還通過管道與接收釜的入水口相通。
本實施例中，上述接收釜的釜身設有夾套，冷凝器的入水口通過管道與接收釜所設夾套的出水口相通，冷凝器的出水口還通過管道與接收釜所設夾套的入水口相通。
本實施例中，上述反應釜的底部還設有出料口，出料口設有放料閥。上述反應釜內物料在反應完畢冷卻後，產品可通過出料口濾出或直接放出。接收釜中，其附屬組件還包括排氣口、液位計等。
本實施例中，上述反應釜裝設有釜蓋，釜蓋分別設有加料口、氣體入口、熱電偶接口、蒸發口、檢修人孔、儀表接口、攪拌口，接收釜的釜蓋還設有視鏡。
所述的冷凝器中，高熔點、常溫下高粘度的物料蒸氣通過管道進入冷凝器，被冷凝或液化後通過管道收集於收釜；冷凝器的出、入水口通過管道分別和冷媒池、接收釜相通，通過管道的閥門開關來控制冷熱媒的流向。
本實用新型的工作原理是：在蒸餾反應前期，開啟第一控制閥、第二控制閥，關閉第三控制閥，由冷媒池向接收釜夾套和冷凝器提供冷媒。待接收釜夾套和冷凝器注滿冷媒之後，關閉第一控制閥、第二控制閥，開啟第三控制閥，冷媒在冷凝器和接收釜所設夾套之間循環。餾出組分的熱蒸氣通過管道從反應釜出料口進入冷凝器時，對冷凝器內的冷媒進行加熱。受熱後的冷媒通過第三控制閥回到接收釜所設夾套中，並在接收釜所設夾套和冷凝器之間循環，不斷吸收餾出組分熱蒸氣的熱能，同時對餾出組分進行冷卻。在蒸餾反應後期，餾出組分熱蒸氣的通量已較小，其攜帶的熱量不足以使冷凝後的物料液化或降低粘度，此時吸收了熱能的冷媒變成熱媒，對餾出組分蒸氣進行加熱，使冷凝器內的物料液化或降低其粘度。同時，接收釜所設夾套中的熱媒使接收釜內的物料保持液體形態或低粘度狀態，保證物料良好的流動性，有利於放料過程。
具體實例如下：
在2000L的反應釜中，投入亞磷酸三苯酯（1000 KG）、甘油（600 KG）和催化劑，關閉第三控制閥，開啟第一控制閥、第二控制閥，待接收釜夾套和冷凝器注滿冷媒之後，關閉第一控制閥、第二控制閥，開啟第三控制閥。將物料升溫至120℃，保溫反應5小時後，開啟真空機組，開始將副產物苯酚蒸出。視釜內物料的液位上升的情況，緩慢調節真空度，確保不發生衝料，在1小時內將反應釜內真空降至30mmHg以下，直到不再有苯酚蒸出。此時夾套內的水溫由20℃上升至60℃，冷凝器內的苯酚呈液體流出，收集於接收釜中。整個過程接收釜內的苯酚溫度在50-80℃的範圍。
當然，本實用新型不局限於上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型的前提下，還可作出等同的變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。