一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置及方法，该装置主体包括汽液混合器和脱VOC塔两部分，其中气液混合器为多层套管式结构或带有孔板的管式结构；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；在旋转喷淋装置与气体分布器之间安装有筛板。采用本发明专利技术装置脱除多种乳液中挥发性有机化合物的方法，处理过程不易起泡，结皮，特别对BA、St及苯系物等疏水性VOC，具有连续高效等优点，在超低VOC、净味乳液领域具有极大的应用和推广前景。

Device and method for removing volatile organic compounds from emulsion

The invention discloses a device and a method for removing volatile organic compounds in emulsion. The main body of the device comprises two parts: a vapor-liquid mixer and a VOC tower, wherein the gas-liquid mixer is a multi-layer bushing structure or a tubular structure with an orifice plate; the tower body of the VOC tower is divided into upper and lower two parts, and the inner diameter of the upper part is larger than that of the lower part. In diameter, rotating sprinkler is installed at the top of the tower, gas distributor is installed at the bottom of the tower, and sieve plate is installed between rotating sprinkler and gas distributor. The method of removing volatile organic compounds from various emulsions by adopting the device of the invention has the advantages of no foaming and crust formation, especially for hydrophobic VOC such as BA, St and benzene series, etc. it has the advantages of continuous and high efficiency, and has great application and popularization prospect in the field of ultra low VOC and pure taste emulsion.

【技术实现步骤摘要】
一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置及方法
本专利技术属于绿色石油化工领域，涉及一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置及方法。
技术介绍
随着物质条件的改善和环保意识的增强，室内空气污染日益受到关注。内墙涂料在生产和使用过程中会直接或间接释放出一定量的挥发性有机化合物(VOC)，造成室内空气污染，影响人们正常的工作生活。中国国家标准GB18582－2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》中将VOC定义为“在101.3kPa标准压力下，任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物”。世界各国和国际主流的环保标准认证体系也纷纷制定法规和条例对VOC含量作出了严格的控制，限制涂料中VOC的排放，而德国“蓝天使”环境标志产品则更是要求零VOC涂料的VOC≤1.05g/L。传统的乳液本身含有一定量的VOC及刺激性气味物质，成为令消费者困扰的难题，研究开发零/低VOC环保型乳液成为解决当前困局的唯一途径。通过原料控制与优化合成工艺可以大幅降低乳液VOC总量，但乳液中依然残留较多VOC组分(500～2000ppm)。汽提法是脱除聚合物分散体中VOC组分的有效方法。此法是指在一定温度、真空条件下,将水蒸汽或含有其它惰性气体的蒸汽通入聚合物乳液,利用这些气体与聚合物接触，进而从聚合物乳液中带走残留的单体与VOC。其脱除效率与设备的结构、参数等有较大关系。SalazarR等(SalazarR,AlvarezD,llundainP,etal.Post-polymerizationvsde-volatilizationformonomerremovalinlatexes[J].AqueousPolymerDispersions,2004,124:116-120.)在实验室规模下,以含饱和水的空气或氮气为脱附剂,通过控制真空度、温度、气体流速以及脱附时间研究了残留单体的脱除效率。结果表明：汽提法对VAc/BA/AA共聚乳液中的VAc单体的脱除具有很高效率,而对于BA等疏水性单体处理效率较低。美国专利US6096858A首先通过引入氧化还原引发剂消除乳液残留单体,然后在汽体塔内通入惰性气体进行汽提除臭，可以使得残留单体含量降至100ppm以下。但是该汽提塔结构复杂，设备投入高，并且汽提过程中少量蒸汽冷凝使乳液浓度下降,后期需浓缩处理影响乳液最终性能。中国专利CN105169730A公开了一种丙烯酸乳液VOC脱离方法及其装置，通过将预热后的丙烯酸乳液粗提物通入到蒸发器中，同时向蒸发器内通入含有水蒸汽和惰性气体的混合气体进行VOC脱离，从而制得丙烯酸乳液成品。但是该方法汽提过程中易起泡，易产生大量结皮,需停机清理,影响设备的生产能力。并且该专利未对蒸发器结构展开详细阐述，不具备参考性。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述不足，本专利技术目的在于提供一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置，通过汽液混合器、旋转喷淋装置、气体分布器等部件的设计，提高丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)及苯系物等疏水性单体的脱除速率。同时，本专利技术还提供了使用该装置脱除乳液中挥发性有机化合物的方法，该处理方法是纯物理分离过程，在高效去除乳液中VOC、消除乳液气味的同时可减少结皮，无需停机处理，可实现连续化高效生产，可用于生产超低VOC、净味乳液。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：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。进一步地，所述脱VOC塔，塔顶设有真空抽气口；进一步地，所述脱VOC塔的进料口位于塔体上部分1/3～1/4高度位置，沿塔内壁切向斜向下0～15°；乳液进入脱VOC塔后可实现沿塔壁重力自流，能够最大程度减少起泡风险。进一步地，所述汽液混合器为多层套管式结构或具有孔板的管式结构；优选地，所述多层套管式结构，包括同轴设置的内膜套管和外膜套管；所述外膜套管为汽液混合构件，其底部设有两个入口，分别为乳液入口和水蒸汽入口，上部设有出口与脱VOC塔进料口相连接；所述内膜套管设有热水进口和热水出口。优选地，所述具有孔板的管式结构，内部孔板数量为3～8，优选4～6；最底层孔板的孔面积与孔板截面积之比为0.6～0.85∶1，其余孔板的孔面积与孔板截面积之比为0.45～0.65∶1；所述最底层孔板中孔数量多于其余孔板中孔数量，优选孔数量多出1/3～1/4；其底部设有两个入口，分别为乳液入口和水蒸汽入口，上部设有出口与脱VOC塔进料口相连接。进一步地，所述旋转喷淋装置为均布的多个旋转喷淋球；数量优选3个，呈等边三角形分布。进一步地，所述气体分布器，为圆形、U型或多层结构，气体喷嘴方向优选向下或斜向下方，最优选斜向下方与塔壁呈0～30°锐角分布；进一步地，所述脱VOC塔，上部分与下部分的高度比例为1：4～6，上部分塔内径与下部分塔内径之比为1.5～3∶1。进一步地，所述脱VOC塔，上部分安装有一层筛板，筛板位于塔体上部分1/8～1/10高度；下部分安装有5～20层筛板，优选7～15层筛板；优选筛板间距18～38cm。优选地，所述筛板，为多孔结构，孔截面积与筛板截面积比为0.3～0.65：1，孔直径为1～5cm，优选2～4cm，筛板孔径过小易造成结皮堵塞，孔径过大导致乳液停留时间过短，影响处理效率。优选地，所述筛板，结构包含弓形降液管和溢流堰；所述弓形降液管截面积与筛板截面积比为1：7～12，溢流堰高度3～7cm；优选地，位于最底层的筛板上设有隔墙，隔墙数量优选4～8个，等间距分布；所述隔墙高度与溢流堰一致，乳液沿隔墙流动保证乳液在筛板中停留一定时间。进一步地，所述脱VOC塔，上部分塔顶安装有挡板，所述挡板位于脱VOC塔上部分距顶端1/8～1/10高度处，沿塔壁斜向下30～60°锐角分布一圈；挡板宽度优选5～15cm。挡板可以有效阻隔塔内泡沫沿真空抽气管路进入真空系统，以免造成机组停车，实现装置连续化高效运转。本专利技术还提供了一种脱除乳液中挥发性有机化合物的方法，该方法采用上述脱除乳液中挥发性有机化合物的装置，步骤包括：1)乳液与水蒸汽在汽液混合器中混合，形成均匀的汽液混合物；2)汽液混合物由脱VOC塔上部进料口，沿塔壁切向，斜向下进入脱VOC塔后，沿塔壁向下流动；同时，由脱VOC塔顶部旋转喷淋装置喷淋带有消泡剂的喷淋水，汽液混合物与喷淋水混合，在真空环境中于脱VOC塔上部分的空间内充分汽化，然后通过筛板与塔底气体分布器提供的压缩空气逆流接触，脱除挥发性有机化合物，最后由出料口出料。进一步地，步骤1)中，所述水蒸汽为饱和蒸汽，温度为55～110℃(优选65～95℃)，绝压5～20Kpa；具体可根据产品特性选择不同温度的饱和蒸汽，优选地，所述乳液粘度<500mpa·S时，饱和水蒸汽温度65～80℃；乳液粘度500～1000mpa·S时，饱和水蒸汽温度75～90℃；乳液粘度>1000mpa·S时，饱和水蒸汽温度80～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种脱除乳液中挥发性有机化合物的装置，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述脱VOC塔的进料口位于塔体上部分1/3～1/4高度位置，沿塔内壁切向斜向下0～15°。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述汽液混合器为多层套管式结构或具有孔板的管式结构；优选地，所述多层套管式结构，包括同轴设置的内膜套管和外膜套管；所述外膜套管，其底部设有两个入口，分别为乳液入口和水蒸汽入口，上部设有出口与脱VOC塔进料口相连接；所述内膜套管设有热水进口和热水出口。优选地，所述具有孔板的管式结构，内部孔板数量为3～8，优选4～6；最底层孔板的孔面积与孔板截面积之比为0.6～0.85∶1，其余孔板的孔面积与孔板截面积之比为0.45～0.65∶1；所述最底层孔板中孔数量多于其余孔板中孔数量；其底部设有两个入口，分别为乳液入口和水蒸汽入口，上部设有出口与脱VOC塔进料口相连接。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述旋转喷淋装置为多个旋转喷淋球；所述气体分布器，喷嘴方向为向下或斜向下方，最优选斜向下方与塔壁呈0～30°锐角分布。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述脱VOC塔内部，上部分与下部分的高度比为1：4～6，上部分塔内径与下部分塔内径之比为1.5～3∶1，上部分安装有一层筛板，下部分安装有5～20层筛板；所述筛板，为多孔结构，孔截面积与筛板截面积比为0.3～0.65：1，孔直径为1～5cm，结构包含弓形降液管和溢流堰；所述弓形降液管截面积与筛板截面积比为1：7～12，溢流堰高度3～7cm；优选地，位于最底层的筛板上设有隔墙，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，贾元峰，杨建强，韩晶，李树森，乔义涛，孙家宽，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，万华化学广东有限公司，上海万华科聚化工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37