聚合物合成工程-第3 章 聚合物生產(chǎn)設(shè)備

1、第第3章章 聚合物生產(chǎn)設(shè)備聚合物生產(chǎn)設(shè)備3.1 聚合物合成設(shè)備聚合物合成設(shè)備3.2 聚合物分離設(shè)備聚合物分離設(shè)備3.3 聚合物脫水及干燥設(shè)備聚合物脫水及干燥設(shè)備 3.1 聚合物合成設(shè)備聚合物合成設(shè)備聚合物合成設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備聚合物合成設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備,其種類很多。按結(jié)構(gòu)劃分其種類很多。按結(jié)構(gòu)劃分:聚合物合成設(shè)備3.3.1 釜式聚合反應(yīng)器釜式聚合反應(yīng)器 由容器部分由容器部分(釜體釜體) 、熱交換熱交換裝置裝置、攪拌裝置攪拌裝置、密封裝置密封裝置及其及其他部分他部分 (如擋板、接管、人孔和支如擋板、接管、人孔和支座等座等) 組成組成,如圖如圖3-1所示。所示。圖圖3-1 攪拌聚合釜的結(jié)構(gòu)圖攪拌聚合釜的

2、結(jié)構(gòu)圖1. 釜體釜體 釜體由圓形簡(jiǎn)體和上下封頭組成釜體由圓形簡(jiǎn)體和上下封頭組成,其其作用是為物料提供反應(yīng)空間作用是為物料提供反應(yīng)空間,所所用材質(zhì)多為搪玻璃、不銹鋼和復(fù)合鋼板用材質(zhì)多為搪玻璃、不銹鋼和復(fù)合鋼板,規(guī)格有規(guī)格有7m3、13.5m3 、14m3 、 30m3 、 33m3等等,最大可達(dá)最大可達(dá)250m3。2. 熱交換裝置熱交換裝置 熱交換裝置的結(jié)構(gòu)有夾套傳熱、內(nèi)冷件傳熱和釜外循環(huán)傳熱等熱交換裝置的結(jié)構(gòu)有夾套傳熱、內(nèi)冷件傳熱和釜外循環(huán)傳熱等,其其作用是供給或帶走熱量保證反應(yīng)順利進(jìn)行作用是供給或帶走熱量保證反應(yīng)順利進(jìn)行。其中。其中,夾套傳熱是聚合釜的夾套傳熱是聚合釜的主要傳熱方式。主要傳熱

3、方式。3. 攪拌裝置攪拌裝置 攪拌裝置由攪拌裝置由攪拌器攪拌器(包括攪拌軸、攪拌漿葉和聯(lián)結(jié)件包括攪拌軸、攪拌漿葉和聯(lián)結(jié)件)和傳動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置組組成成,其其作用是提高釜內(nèi)物料的流動(dòng)性作用是提高釜內(nèi)物料的流動(dòng)性,保證物料混合均勻、傳熱和傳質(zhì)保證物料混合均勻、傳熱和傳質(zhì)等等。攪拌器材質(zhì)一般采用不銹鋼或搪玻璃。攪拌器的攪拌作用是由運(yùn)動(dòng)。攪拌器材質(zhì)一般采用不銹鋼或搪玻璃。攪拌器的攪拌作用是由運(yùn)動(dòng)著的攪拌漿葉產(chǎn)生的著的攪拌漿葉產(chǎn)生的,其攪拌特性和效果主要取決于漿葉型式和尺寸。其攪拌特性和效果主要取決于漿葉型式和尺寸。 根據(jù)槳葉結(jié)根據(jù)槳葉結(jié)構(gòu)型式及尺寸大構(gòu)型式及尺寸大小小,不同攪拌器適不同攪拌器適用于不同

4、的攪拌用于不同的攪拌體系體系。 攪拌器的攪拌參數(shù)主要包括攪拌轉(zhuǎn)速攪拌器的攪拌參數(shù)主要包括攪拌轉(zhuǎn)速N、攪拌功率、攪拌功率P和攪拌混合時(shí)間和攪拌混合時(shí)間t等，有關(guān)攪拌器作用原理、攪拌參數(shù)的計(jì)算、攪拌器操作特性和攪拌器等，有關(guān)攪拌器作用原理、攪拌參數(shù)的計(jì)算、攪拌器操作特性和攪拌器選型即將在選型即將在聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)深入學(xué)習(xí)。深入學(xué)習(xí)。 實(shí)際上實(shí)際上,攪拌裝置一般還包括擋板、導(dǎo)流筒、內(nèi)盤管等附件攪拌裝置一般還包括擋板、導(dǎo)流筒、內(nèi)盤管等附件,其作用其作用主要是改變釜內(nèi)物料流型主要是改變釜內(nèi)物料流型,增大物料湍動(dòng)程度增大物料湍動(dòng)程度,增強(qiáng)攪拌效果增強(qiáng)攪拌效果,提高槳葉的提高槳葉的剪切性能剪

5、切性能, 增大傳熱面積等。此將在增大傳熱面積等。此將在高分子工程設(shè)計(jì)高分子工程設(shè)計(jì)深入學(xué)習(xí)。深入學(xué)習(xí)。4. 密封裝置密封裝置 密封裝置分為密封裝置分為動(dòng)密封或軸封動(dòng)密封或軸封(攪拌軸與簡(jiǎn)體間攪拌軸與簡(jiǎn)體間)和靜密封和靜密封(釜體法蘭與釜體法蘭與各接管處法蘭間各接管處法蘭間)兩種。其作用是兩種。其作用是保證釜內(nèi)處于一定的正壓或真空及防保證釜內(nèi)處于一定的正壓或真空及防止反應(yīng)物逸出或雜質(zhì)滲入止反應(yīng)物逸出或雜質(zhì)滲入。密封的好壞直接影響聚合釜的運(yùn)行和聚合物。密封的好壞直接影響聚合釜的運(yùn)行和聚合物的生產(chǎn)及產(chǎn)品的質(zhì)量等。其中的生產(chǎn)及產(chǎn)品的質(zhì)量等。其中,動(dòng)密封包括填料密封和機(jī)械密封動(dòng)密封包括填料密封和機(jī)械密封

6、兩種型兩種型式。式。 釜式反應(yīng)器對(duì)各種反應(yīng)體系適應(yīng)性強(qiáng)、操作彈性大、適用溫度和壓釜式反應(yīng)器對(duì)各種反應(yīng)體系適應(yīng)性強(qiáng)、操作彈性大、適用溫度和壓力范圍廣，既可用于間歇操作力范圍廣，既可用于間歇操作(生產(chǎn)靈活性大、更換品種方便、適應(yīng)市場(chǎng)生產(chǎn)靈活性大、更換品種方便、適應(yīng)市場(chǎng)需求能力強(qiáng)需求能力強(qiáng))，又可用于連續(xù)操作，又可用于連續(xù)操作(反應(yīng)器操作過(guò)程穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量均反應(yīng)器操作過(guò)程穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量均 一、多釜串聯(lián)連操作產(chǎn)量大一、多釜串聯(lián)連操作產(chǎn)量大)。3.1.2 管式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器 管式聚合反應(yīng)器由單根連續(xù)管管式聚合反應(yīng)器由單根連續(xù)管或一根以上的管子平行排列構(gòu)成或一根以上的管子平行排列構(gòu)成,它是使反應(yīng)

7、流體通過(guò)細(xì)長(zhǎng)的管子而它是使反應(yīng)流體通過(guò)細(xì)長(zhǎng)的管子而進(jìn)行的反應(yīng)裝置進(jìn)行的反應(yīng)裝置,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,單位體單位體積所具有的傳熱面較大積所具有的傳熱面較大,適用于適用于高高溫、高壓裝置溫、高壓裝置,例如高壓聚乙烯生例如高壓聚乙烯生產(chǎn)和尼龍產(chǎn)和尼龍66的熔融縮聚的前期就采的熔融縮聚的前期就采用此聚合裝置用此聚合裝置,如圖如圖3-2所示。所示。圖圖3-2 管式聚合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖管式聚合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖A 加熱段；加熱段；B 反應(yīng)段；反應(yīng)段；C 冷卻段冷卻段 采用連續(xù)操作方式，物料組成沿管程遞變，但某一截面上物料采用連續(xù)操作方式，物料組成沿管程遞變，但某一截面上物料組成在時(shí)間進(jìn)程中變化較小，物料的

8、流動(dòng)接近于組成在時(shí)間進(jìn)程中變化較小，物料的流動(dòng)接近于平推流平推流，物料，物料返混返混很小很小，物料停留時(shí)間，物料停留時(shí)間分布窄分布窄，反應(yīng)器，反應(yīng)器比傳熱面積大比傳熱面積大，物料溫度可管，物料溫度可管長(zhǎng)長(zhǎng)分段控制分段控制。反應(yīng)慢時(shí)，要求管子長(zhǎng)，壓力降大，不適合粘度大體。反應(yīng)慢時(shí)，要求管子長(zhǎng)，壓力降大，不適合粘度大體系的生產(chǎn)，系的生產(chǎn)，一般處理粘度較低的均相反應(yīng)物料一般處理粘度較低的均相反應(yīng)物料。3.1.3 塔式聚合反應(yīng)器塔式聚合反應(yīng)器 與釜式聚合反應(yīng)器相比與釜式聚合反應(yīng)器相比,塔式聚合反應(yīng)器構(gòu)造簡(jiǎn)單塔式聚合反應(yīng)器構(gòu)造簡(jiǎn)單,型式較少型式較少,是一是一種長(zhǎng)徑比較大的垂直圓筒結(jié)構(gòu)種長(zhǎng)徑比較大的垂直圓

9、筒結(jié)構(gòu),是是擋板式或固體填充式擋板式或固體填充式,也可以是簡(jiǎn)單也可以是簡(jiǎn)單的空塔的空塔,見(jiàn)圖見(jiàn)圖3-3。 物料的流動(dòng)接近于物料的流動(dòng)接近于平推流平推流，物料，物料返混很小返混很小，根據(jù)加料速度的快慢，物料在塔內(nèi)的停留時(shí)間可有根據(jù)加料速度的快慢，物料在塔內(nèi)的停留時(shí)間可有較大變化較大變化，塔內(nèi)物料溫度可沿塔高，塔內(nèi)物料溫度可沿塔高分段控制分段控制，多用，多用于連續(xù)生產(chǎn)且對(duì)物料的停留時(shí)間有一定要求的情于連續(xù)生產(chǎn)且對(duì)物料的停留時(shí)間有一定要求的情況，常用于況，常用于縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)，對(duì)于本體聚合和溶液聚合也，對(duì)于本體聚合和溶液聚合也有應(yīng)用，在合成纖維工業(yè)中，塔式聚合反應(yīng)器所占有應(yīng)用，在合成纖維工業(yè)中，塔

10、式聚合反應(yīng)器所占比例有比例有30%左右，管式、塔式反應(yīng)器約占左右，管式、塔式反應(yīng)器約占聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)器的器的10-20%不適合粘度大體系的生產(chǎn)不適合粘度大體系的生產(chǎn)。3.1.4 流化床聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器 流化床聚合反應(yīng)器是一種垂直圓筒流化床聚合反應(yīng)器是一種垂直圓筒形或圓錐形容器形或圓錐形容器,內(nèi)裝催化劑或參與反應(yīng)內(nèi)裝催化劑或參與反應(yīng)的細(xì)小固體顆粒的細(xì)小固體顆粒,反應(yīng)流體從反應(yīng)器底部反應(yīng)流體從反應(yīng)器底部進(jìn)入進(jìn)入,而反應(yīng)產(chǎn)物則從頂部流出而反應(yīng)產(chǎn)物則從頂部流出,如圖如圖3-4所示。所示。圖圖3-4 流化床聚合反應(yīng)器的流化床聚合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 流體在反應(yīng)器中的流速要控制到固流體

11、在反應(yīng)器中的流速要控制到固體顆粒在流動(dòng)中體顆粒在流動(dòng)中浮動(dòng)浮動(dòng)而不致從系統(tǒng)中帶而不致從系統(tǒng)中帶出出,在此狀態(tài)下在此狀態(tài)下,顆粒床層猶如液體顆粒床層猶如液體沸騰沸騰一一樣樣,這種反應(yīng)器這種反應(yīng)器傳熱好傳熱好,溫度均勻且溫度均勻且容易控容易控制制,但催化劑的但催化劑的磨損大磨損大, 床內(nèi)物料床內(nèi)物料返混大返混大,對(duì)要求高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)不利對(duì)要求高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)不利。3.1.5 其他特殊型聚合反應(yīng)器其他特殊型聚合反應(yīng)器 板框式聚合裝置板框式聚合裝置(有機(jī)玻璃和聚苯乙烯有機(jī)玻璃和聚苯乙烯)、臥式聚合釜、臥式聚合釜(聚氯乙烯聚氯乙烯)、捏合機(jī)式聚合裝置捏合機(jī)式聚合裝置(芳香族聚酰亞胺芳香族聚酰亞胺)、擠出型

12、反應(yīng)器、擠出型反應(yīng)器(尼龍尼龍66)和履帶式和履帶式聚合裝置聚合裝置(聚異丁烯橡膠聚異丁烯橡膠) 。3.1.6 聚合反應(yīng)器選用依據(jù)聚合反應(yīng)器選用依據(jù) 包括聚合反應(yīng)器的穩(wěn)定性和傳熱效能、反應(yīng)器的有效利用率和生包括聚合反應(yīng)器的穩(wěn)定性和傳熱效能、反應(yīng)器的有效利用率和生產(chǎn)能力、物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間和停留時(shí)間分布、物料在反應(yīng)器中產(chǎn)能力、物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間和停留時(shí)間分布、物料在反應(yīng)器中的混合狀況以及最終的反應(yīng)結(jié)果的混合狀況以及最終的反應(yīng)結(jié)果(如聚合轉(zhuǎn)化率、如聚合轉(zhuǎn)化率、 殘余單體的含量、聚殘余單體的含量、聚合物分子量及分布、聚合物組成、聚合物顆粒形態(tài)、顆粒直徑及其分布合物分子量及分布、聚合物組成

13、、聚合物顆粒形態(tài)、顆粒直徑及其分布)等等 。1. 聚合反應(yīng)器的操作特性聚合反應(yīng)器的操作特性 同一種聚合物可以用不同的聚合方法生產(chǎn)同一種聚合物可以用不同的聚合方法生產(chǎn),而不同的聚合方法對(duì)聚而不同的聚合方法對(duì)聚合反應(yīng)器的要求不同合反應(yīng)器的要求不同,例如懸浮聚合、乳液聚合等低黏度體系一般采用釜例如懸浮聚合、乳液聚合等低黏度體系一般采用釜式聚合反應(yīng)器式聚合反應(yīng)器;而本體聚合和熔融縮聚等黏度較高體系常采用特殊型式的而本體聚合和熔融縮聚等黏度較高體系常采用特殊型式的聚合反應(yīng)器。聚合反應(yīng)器。2. 聚合反應(yīng)及聚合過(guò)程的特點(diǎn)聚合反應(yīng)及聚合過(guò)程的特點(diǎn)3. 聚合反應(yīng)器的操作特性對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)與性能的影響聚合反應(yīng)器的操

14、作特性對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)與性能的影響4. 經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益3.2 聚合物分離設(shè)備聚合物分離設(shè)備聚合物分離設(shè)備也是關(guān)鍵設(shè)備聚合物分離設(shè)備也是關(guān)鍵設(shè)備,主要包括主要包括3.2.1 脫揮發(fā)分分離設(shè)備脫揮發(fā)分分離設(shè)備 1. 脫揮發(fā)分脫揮發(fā)分 未反應(yīng)的低沸點(diǎn)單體和溶劑。未反應(yīng)的低沸點(diǎn)單體和溶劑。2. 脫揮發(fā)分的脫除和回收方法脫揮發(fā)分的脫除和回收方法工業(yè)上工業(yè)上,主要有主要有兩種。閃蒸法是在帶攪拌的閃蒸器兩種。閃蒸法是在帶攪拌的閃蒸器中減壓除去物料中揮發(fā)性組分的分離方法中減壓除去物料中揮發(fā)性組分的分離方法;汽提法是用專門的噴射器將汽提法是用專門的噴射器將聚合物膠液分散于以蒸汽為加熱介質(zhì)且?guī)C(jī)械攪拌的汽提器中使溶

15、劑聚合物膠液分散于以蒸汽為加熱介質(zhì)且?guī)C(jī)械攪拌的汽提器中使溶劑及低沸點(diǎn)單體被汽化的分離方法。及低沸點(diǎn)單體被汽化的分離方法。 3. 脫揮發(fā)分設(shè)備脫揮發(fā)分設(shè)備 閃蒸釜閃蒸釜 閃蒸釜閃蒸釜(或閃蒸器或閃蒸器)一般是帶攪拌的釜式結(jié)構(gòu)一般是帶攪拌的釜式結(jié)構(gòu),它是一種傳質(zhì)和傳熱設(shè)它是一種傳質(zhì)和傳熱設(shè)備備,如圖如圖3-5所示。所示。圖圖3-5 閃蒸釜閃蒸釜 閃蒸釜的材質(zhì)一般采用不銹鋼或碳鋼內(nèi)涂閃蒸釜的材質(zhì)一般采用不銹鋼或碳鋼內(nèi)涂防腐層防腐層,閃蒸釜的熱量供給可通過(guò)夾套和內(nèi)部直閃蒸釜的熱量供給可通過(guò)夾套和內(nèi)部直接過(guò)熱溶劑蒸汽加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般由接過(guò)熱溶劑蒸汽加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般由釜體、攪釜體、攪拌器、擋板和熱交換裝

16、置拌器、擋板和熱交換裝置組成。組成。 其中其中,圖圖3-6為無(wú)溢流管篩板式結(jié)構(gòu)。為無(wú)溢流管篩板式結(jié)構(gòu)。圖圖3-6 氯乙烯汽提塔結(jié)構(gòu)氯乙烯汽提塔結(jié)構(gòu)1-回流冷凝器；回流冷凝器；2-噴嘴；噴嘴； 3-塔節(jié)；塔節(jié)；4-篩板；篩板；5-視鏡；視鏡；6-裙座裙座 釜式汽提器又可分為單臺(tái)和多臺(tái)兩種形式。釜式汽提器又可分為單臺(tái)和多臺(tái)兩種形式。 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 薄膜蒸發(fā)器、流下液滴、液柱型蒸發(fā)器和表面更新型蒸發(fā)裝置。薄膜蒸發(fā)器、流下液滴、液柱型蒸發(fā)器和表面更新型蒸發(fā)裝置。3.2.2 化學(xué)凝聚分離設(shè)備化學(xué)凝聚分離設(shè)備 1. 脫除物質(zhì)脫除物質(zhì)溶劑溶劑 2. 脫除方法脫除方法 通過(guò)在聚合物膠液體系中加入凝聚劑、沉淀劑

17、等，使固體聚合物從通過(guò)在聚合物膠液體系中加入凝聚劑、沉淀劑等，使固體聚合物從膠液中析出的化學(xué)凝聚方法。膠液中析出的化學(xué)凝聚方法。 3. 凝聚方法及過(guò)程凝聚方法及過(guò)程 對(duì)于溶液聚合體系，主要通過(guò)加入沉淀劑，使聚合物呈粉狀或絮狀對(duì)于溶液聚合體系，主要通過(guò)加入沉淀劑，使聚合物呈粉狀或絮狀固體析出，再過(guò)濾將聚合物與溶劑分離，即凝聚法。固體析出，再過(guò)濾將聚合物與溶劑分離，即凝聚法。 凝聚方法凝聚方法干法和濕法干法和濕法 干法干法,即聚合物溶液閃蒸法即聚合物溶液閃蒸法,是將溶液中的溶劑及未反應(yīng)單體通過(guò)間接是將溶液中的溶劑及未反應(yīng)單體通過(guò)間接加熱脫除，得到無(wú)水分的聚合物半成品，溶劑蒸汽經(jīng)冷凝后直接使用；加熱

18、脫除，得到無(wú)水分的聚合物半成品，溶劑蒸汽經(jīng)冷凝后直接使用； 凝聚過(guò)程凝聚過(guò)程 濕法則是將聚合物溶液注入熱水中，用水蒸氣汽提，即利用高于溶濕法則是將聚合物溶液注入熱水中，用水蒸氣汽提，即利用高于溶劑沸點(diǎn)的熱水或過(guò)熱蒸汽直接加熱溶液，使溶劑及未反應(yīng)單體蒸發(fā)，聚劑沸點(diǎn)的熱水或過(guò)熱蒸汽直接加熱溶液，使溶劑及未反應(yīng)單體蒸發(fā)，聚合物溶液則凝聚成小顆粒，得到含水的聚合物粗產(chǎn)品，溶劑經(jīng)冷凝、精合物溶液則凝聚成小顆粒，得到含水的聚合物粗產(chǎn)品，溶劑經(jīng)冷凝、精制后循環(huán)使用。制后循環(huán)使用。例如：乙丙橡膠的生產(chǎn)過(guò)程中，膠液中的溶劑是采用凝聚法進(jìn)行的。例如：乙丙橡膠的生產(chǎn)過(guò)程中，膠液中的溶劑是采用凝聚法進(jìn)行的。 凝聚釜凝

19、聚釜,一般由釜一般由釜體、噴嘴、折流板和攪體、噴嘴、折流板和攪拌器拌器組成組成,如圖如圖3-7所示所示折流板的作用折流板的作用是使按是使按一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的水經(jīng)受折流板的阻力，改變水一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的水經(jīng)受折流板的阻力，改變水流的流動(dòng)狀態(tài)，改善凝聚效果流的流動(dòng)狀態(tài)，改善凝聚效果 凝聚分離設(shè)備凝聚分離設(shè)備圖圖3-7 凝聚釜凝聚釜 對(duì)于乳液聚合體系，聚合物膠粒因表面皂分子層保護(hù)作用而穩(wěn)定，對(duì)于乳液聚合體系，聚合物膠粒因表面皂分子層保護(hù)作用而穩(wěn)定，對(duì)這類聚合物體系的凝聚過(guò)程是破壞皂類保護(hù)層的過(guò)程，即通過(guò)加入酸、對(duì)這類聚合物體系的凝聚過(guò)程是破壞皂類保護(hù)層的過(guò)程，即通過(guò)加入酸、堿、鹽等，使這些酸、堿或鹽與膠乳中

20、某些組分作用，破壞原有的混合堿、鹽等，使這些酸、堿或鹽與膠乳中某些組分作用，破壞原有的混合狀態(tài)，使聚合物與水分離狀態(tài)，使聚合物與水分離(破乳破乳)。絮凝箱絮凝箱,是膠乳與凝聚劑的混合設(shè)備是膠乳與凝聚劑的混合設(shè)備,有圓筒式和箱式兩種結(jié)構(gòu)有圓筒式和箱式兩種結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)輔助箱和擋內(nèi)設(shè)輔助箱和擋板板,如圖如圖3-8所示。所示。圖圖3-8 絮凝箱絮凝箱3.2.3 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 將聚合物從液體介質(zhì)中分離一般采用化學(xué)破壞（凝聚）分離方法和將聚合物從液體介質(zhì)中分離一般采用化學(xué)破壞（凝聚）分離方法和離心分離方法離心分離方法,與前述化學(xué)凝聚分離不同，離心分離是一種物理方法與前述化學(xué)凝聚分離不同，離心分離

21、是一種物理方法,適適用于懸浮聚合和乳液聚合體系用于懸浮聚合和乳液聚合體系。離心力作用下離心力作用下,利用固體顆粒（分散相）在液體介質(zhì)（連續(xù)相）中的利用固體顆粒（分散相）在液體介質(zhì)（連續(xù)相）中的沉降作用將固液分離或利用非均相體系各組分的比重不同將其分離的方沉降作用將固液分離或利用非均相體系各組分的比重不同將其分離的方法。法。1. 分離過(guò)程分離過(guò)程 沉降離心分離法沉降離心分離法 適用于分離含固量較少，固體顆粒較小且固、液兩相比重差較大的適用于分離含固量較少，固體顆粒較小且固、液兩相比重差較大的懸浮物料，也適用于液懸浮物料，也適用于液液系統(tǒng)，用以分離兩種互不相溶且比重不同的液系統(tǒng)，用以分離兩種互不相

22、溶且比重不同的液體組成的乳濁液。液體組成的乳濁液。 離心力作用下離心力作用下,使液體介質(zhì)從固體顆粒中分離出來(lái)。使液體介質(zhì)從固體顆粒中分離出來(lái)。 離心過(guò)濾法離心過(guò)濾法 適用于分離含固量較多，固體顆粒較大的懸浮液物料，是工業(yè)上使適用于分離含固量較多，固體顆粒較大的懸浮液物料，是工業(yè)上使用最多的一種分離方法。用最多的一種分離方法。2. 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 離心分離過(guò)程所用設(shè)備是離心機(jī)。根據(jù)操作方式，離心機(jī)分為間歇離心分離過(guò)程所用設(shè)備是離心機(jī)。根據(jù)操作方式，離心機(jī)分為間歇式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)兩種；根據(jù)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)分為臥式刮刀卸料離式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)兩種；根據(jù)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)分為臥式刮刀卸料離心

23、機(jī)和螺旋沉降式離心機(jī)等。心機(jī)和螺旋沉降式離心機(jī)等。 臥式刮刀卸料離心機(jī)臥式刮刀卸料離心機(jī) 臥式刮刀卸料離心機(jī)是周期性循環(huán)操作，每個(gè)周期分加料、洗滌、臥式刮刀卸料離心機(jī)是周期性循環(huán)操作，每個(gè)周期分加料、洗滌、分離、刮料、洗網(wǎng)五個(gè)程序。適用于分離含固相顆粒大于分離、刮料、洗網(wǎng)五個(gè)程序。適用于分離含固相顆粒大于0.01mm的懸的懸浮液，固相物料可得到較好的脫水和洗滌，處理量大，分離效果較好，浮液，固相物料可得到較好的脫水和洗滌，處理量大，分離效果較好，對(duì)懸浮液濃度變化適應(yīng)性強(qiáng)。對(duì)懸浮液濃度變化適應(yīng)性強(qiáng)。 螺旋沉降式離心機(jī)螺旋沉降式離心機(jī) 螺旋沉降式離心機(jī)由分為臥式離心機(jī)和立式離心機(jī)兩類螺旋沉降式離心

24、機(jī)由分為臥式離心機(jī)和立式離心機(jī)兩類,適用于分離適用于分離含固相顆粒大于含固相顆粒大于0.005mm的懸浮液，也可用于澄清含少量固相的液體，的懸浮液，也可用于澄清含少量固相的液體，特別適用于分離濃度和固相粒度變化范圍較大的懸浮液。但不適用于液特別適用于分離濃度和固相粒度變化范圍較大的懸浮液。但不適用于液相比重大于固相比重，或固、液比重差很小的懸浮液的分離。這類離心相比重大于固相比重，或固、液比重差很小的懸浮液的分離。這類離心機(jī)具有連續(xù)操作、處理量較大、單位產(chǎn)量耗電量較少、機(jī)器精構(gòu)緊湊等機(jī)具有連續(xù)操作、處理量較大、單位產(chǎn)量耗電量較少、機(jī)器精構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。1. 明確分離目的明確分離目的 3.2

25、.4 聚合物分離設(shè)備的選擇原則聚合物分離設(shè)備的選擇原則 2. 明確被分離體系的性狀明確被分離體系的性狀 3. 明確各種分離過(guò)程特點(diǎn)及分離設(shè)備的操作特性明確各種分離過(guò)程特點(diǎn)及分離設(shè)備的操作特性 4. 在滿足分離過(guò)程要求的前提下，所選擇的分離設(shè)備費(fèi)用應(yīng)盡量少在滿足分離過(guò)程要求的前提下，所選擇的分離設(shè)備費(fèi)用應(yīng)盡量少 3.2.5 聚合物洗滌聚合物洗滌 經(jīng)脫揮、凝聚或離心分離后的聚合物一般還含有一定量可溶性雜經(jīng)脫揮、凝聚或離心分離后的聚合物一般還含有一定量可溶性雜質(zhì)如引發(fā)劑、乳化劑等，必須通過(guò)洗滌（水洗或堿洗）將其凈化。質(zhì)如引發(fā)劑、乳化劑等，必須通過(guò)洗滌（水洗或堿洗）將其凈化。 3.3 聚合物脫水及干燥

26、設(shè)備聚合物脫水及干燥設(shè)備經(jīng)分離、水洗的聚合物粗產(chǎn)品中一般含有一定量經(jīng)分離、水洗的聚合物粗產(chǎn)品中一般含有一定量（如（如40 -70）水分和少量其他有機(jī)揮發(fā)分，必須除去。水分和少量其他有機(jī)揮發(fā)分，必須除去。工業(yè)上，將水分從初始含量脫除到工業(yè)上，將水分從初始含量脫除到5-15%的過(guò)程稱為的過(guò)程稱為脫水脫水，進(jìn)一步，進(jìn)一步將剩余水分和少量其他揮發(fā)分脫除至將剩余水分和少量其他揮發(fā)分脫除至0.5%以下以下的過(guò)程稱為的過(guò)程稱為干燥干燥。脫水和。脫水和干燥可單獨(dú)為兩步，也可聯(lián)合成一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。干燥可單獨(dú)為兩步，也可聯(lián)合成一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。3.3.1 脫水設(shè)備脫水設(shè)備 對(duì)于不同類型聚合物對(duì)于不同類型聚合物,可采

27、用不同的脫水設(shè)備?？刹捎貌煌拿撍O(shè)備。1. 離心脫水機(jī)離心脫水機(jī)適用于粉狀、塊狀的樹(shù)脂產(chǎn)品適用于粉狀、塊狀的樹(shù)脂產(chǎn)品,脫水設(shè)備類似離心分離設(shè)備。脫水設(shè)備類似離心分離設(shè)備。適用于自身粘附性較強(qiáng)的橡膠類產(chǎn)品適用于自身粘附性較強(qiáng)的橡膠類產(chǎn)品,如熱敏性較大的氯丁橡如熱敏性較大的氯丁橡膠等。膠等。2. 長(zhǎng)網(wǎng)機(jī)長(zhǎng)網(wǎng)機(jī)3. 脫水振動(dòng)篩脫水振動(dòng)篩適用于自身粘附性較強(qiáng)的橡膠類產(chǎn)品適用于自身粘附性較強(qiáng)的橡膠類產(chǎn)品,如乳液丁苯膠等。如乳液丁苯膠等。4. 擠壓脫水機(jī)擠壓脫水機(jī)適用于自身粘附性較強(qiáng)的橡膠類產(chǎn)品適用于自身粘附性較強(qiáng)的橡膠類產(chǎn)品,如熱敏性較小的順丁橡膠、異如熱敏性較小的順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠、丁基橡

28、膠和戊橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠和SBS彈性體等。彈性體等。3.3.2 干燥設(shè)備干燥設(shè)備指固體物料與一定溫度和濕度的空氣接觸時(shí)，指固體物料與一定溫度和濕度的空氣接觸時(shí)，排出水分或吸收水分使含水量達(dá)一定值。當(dāng)含水量大于平衡水分的固體排出水分或吸收水分使含水量達(dá)一定值。當(dāng)含水量大于平衡水分的固體物料與干燥介質(zhì)（如熱空氣）接觸時(shí)，濕物料表面水分汽化，物料中水物料與干燥介質(zhì)（如熱空氣）接觸時(shí)，濕物料表面水分汽化，物料中水分的平衡狀態(tài)被打破，逐步形成物料內(nèi)部與表面間的濕度差，物料內(nèi)部分的平衡狀態(tài)被打破，逐步形成物料內(nèi)部與表面間的濕度差，物料內(nèi)部水分借擴(kuò)散作用逐漸向其表面移動(dòng)并汽化水分借擴(kuò)散作用逐漸向其表面

29、移動(dòng)并汽化, 汽化水分被干燥介質(zhì)連續(xù)不汽化水分被干燥介質(zhì)連續(xù)不斷地帶走。斷地帶走。1. 干燥原理干燥原理2. 干燥過(guò)程干燥過(guò)程擴(kuò)散與表面汽化擴(kuò)散與表面汽化3. 干燥技術(shù)及設(shè)備干燥技術(shù)及設(shè)備 它是一種常壓下進(jìn)行的連續(xù)急劇的它是一種常壓下進(jìn)行的連續(xù)急劇的干燥過(guò)程，干燥介質(zhì)對(duì)濕物料起干燥和干燥過(guò)程，干燥介質(zhì)對(duì)濕物料起干燥和輸送作用輸送作用,干燥介質(zhì)與濕物料間并流干燥介質(zhì)與濕物料間并流,具具有干燥強(qiáng)度大有干燥強(qiáng)度大、干燥時(shí)間短、熱效率高、干燥時(shí)間短、熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。為了提高干燥效率為了提高干燥效率,一一般采用兩個(gè)氣流干燥器串聯(lián)或一個(gè)氣流般采用兩個(gè)氣流干燥器串聯(lián)或一個(gè)氣流干燥器

30、和一個(gè)沸騰床干燥器串聯(lián)干燥器和一個(gè)沸騰床干燥器串聯(lián),含水量含水量可控制在可控制在0.1%左右。左右。PP、PVC等干燥等干燥均可采用此干燥方式。均可采用此干燥方式。 氣流干燥和氣流干燥器氣流干燥和氣流干燥器 流化床干燥的物料主要是粉狀料流化床干燥的物料主要是粉狀料,凡凡能使物料聚集成團(tuán)的濕組分必須先部分能使物料聚集成團(tuán)的濕組分必須先部分除去或摻入半干物料使物料在床層的氣除去或摻入半干物料使物料在床層的氣流中一粒一粒地分散開(kāi)流中一粒一粒地分散開(kāi); 對(duì)于干燥期長(zhǎng)對(duì)于干燥期長(zhǎng)的物料，可采取氣流管或噴霧床先恒速的物料，可采取氣流管或噴霧床先恒速干燥，然后在流化床中進(jìn)行降速干燥。干燥，然后在流化床中進(jìn)行

31、降速干燥。流化床干燥器有立式和臥式兩類，每一流化床干燥器有立式和臥式兩類，每一類又有單層床和多層床的區(qū)別。流化床類又有單層床和多層床的區(qū)別。流化床是核心設(shè)備是核心設(shè)備,適用干燥易流動(dòng)、粒度范圍適用干燥易流動(dòng)、粒度范圍在在0.05-15mm的粉料的粉料,如如PS等。等。 流態(tài)化干燥和流化床干燥器流態(tài)化干燥和流化床干燥器噴霧干燥是將懸浮液、溶液、乳噴霧干燥是將懸浮液、溶液、乳濁液或水分散糊狀物料霧化成極細(xì)小濁液或水分散糊狀物料霧化成極細(xì)小的霧狀液滴，干燥介質(zhì)與霧狀液滴進(jìn)的霧狀液滴，干燥介質(zhì)與霧狀液滴進(jìn)行熱、質(zhì)交換使水分（或溶劑）蒸發(fā)行熱、質(zhì)交換使水分（或溶劑）蒸發(fā)得粉狀、顆粒狀干燥產(chǎn)品。噴霧干燥得

32、粉狀、顆粒狀干燥產(chǎn)品。噴霧干燥是噴霧與干燥二者的結(jié)合，與其它干是噴霧與干燥二者的結(jié)合，與其它干燥方法相比燥方法相比, ,干燥速度快干燥速度快, ,生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化化, , 生產(chǎn)產(chǎn)品具有良好的分散性、流生產(chǎn)產(chǎn)品具有良好的分散性、流動(dòng)性和溶解性動(dòng)性和溶解性, ,環(huán)境污染少、可實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染少、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 噴霧干燥和噴霧干燥器噴霧干燥和噴霧干燥器 擠壓膨脹干燥是在干燥機(jī)中含水量約擠壓膨脹干燥是在干燥機(jī)中含水量約10%的物料受熱和內(nèi)摩擦作用，的物料受熱和內(nèi)摩擦作用，在機(jī)筒內(nèi)形成高溫（約在機(jī)筒內(nèi)形成高溫（約200）和高壓（約）和高壓（約120-180MPa），

33、少量水分和），少量水分和揮發(fā)分被過(guò)熱，當(dāng)過(guò)熱水和處于高溫、高壓物料被擠出時(shí)，壓力突然降揮發(fā)分被過(guò)熱，當(dāng)過(guò)熱水和處于高溫、高壓物料被擠出時(shí)，壓力突然降到常壓，物料中過(guò)熱水和揮發(fā)分立刻膨脹汽化，從物料內(nèi)逸出（即到常壓，物料中過(guò)熱水和揮發(fā)分立刻膨脹汽化，從物料內(nèi)逸出（即“閃閃蒸蒸),物料最終含水量可低至物料最終含水量可低至0.5%。 順丁橡膠、丁苯橡膠、聚丁二烯橡膠順丁橡膠、丁苯橡膠、聚丁二烯橡膠的干燥均采用此干燥方式。擠壓膨脹干燥機(jī)是長(zhǎng)約的干燥均采用此干燥方式。擠壓膨脹干燥機(jī)是長(zhǎng)約3.6m，直徑，直徑0.25m的的螺旋型擠出機(jī)。螺旋型擠出機(jī)。 擠壓擠壓( (閃蒸閃蒸) )膨脹干燥及擠壓膨脹干燥機(jī)膨脹干燥及擠壓膨脹干燥機(jī) 對(duì)于易粘結(jié)成團(tuán)，含水量對(duì)于易粘結(jié)成團(tuán)，含水量較高（較高（40-50）的物料，如合）的物料，如合成橡膠等，不能用氣流干燥或成橡膠等，不能用氣流干燥或沸騰干燥方法進(jìn)行干燥，而一沸騰干燥方法進(jìn)行干燥，而一般可采用箱式干燥器或擠壓膨般可采用箱式干燥器或擠壓膨脹干燥機(jī)進(jìn)行干燥。箱式干燥脹干燥機(jī)進(jìn)行干燥。箱式干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，維修器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，維修容易，但一般為間歇生產(chǎn)，其容易，但一般為間歇生產(chǎn)，其有效利用率較低。有效利用率較低。 箱式干燥器箱式干燥器 合成橡膠生產(chǎn)中，也