一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置制造方法及图纸

本技术涉及一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，属于尼龙材料领域，包括分子冷凝器、真空收集罐、真空缓冲罐、真空系统和尾气处理系统，小分子冷凝器单个设备实现二级冷凝效果，粘结低聚物在小分子冷凝器内冲刷流入真空收集罐，冷却后的不凝性气体通入真空缓冲罐，经过真空系统被抽入尾气处理系统，尾气处理系统包括水环泵和废液罐，不凝性气体中的有害气体被水吸收，废水通过液相出口流入废液罐，其余气体排向大气。本技术旨在提供一种尼龙聚合物脱挥、收集装置不易堵塞、对尾气进行处理的小分子收集装置。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及尼龙材料领域，尤其涉及一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置。

技术介绍

1、尼龙材料由于其优异的耐磨性、优良的机械强度和较好的耐腐蚀性而得到广泛应用，常见的尼龙材料包括尼龙6、尼龙66、尼龙56等，其中尼龙6占尼龙总量约90%，主要应用在民用纤维和工程塑料。尼龙6水解开环聚合反应为可逆反应，转化率只有90%左右，反应后仍有10%左右的小分子即己内酰胺单体和低聚物。这些小分子以杂质的形式游离在聚合物熔体中，严重影响了尼龙6的纺丝过程。目前工业上采用热水连续萃取工艺，将聚合物冷却制成切片后再热水萃取掉切片中的小分子，使切片热水可萃取物含量达到优等品标准，满足后续纺丝要求。但在萃取过程及后续的干燥、再熔融等阶段需要消耗大量的水、能源和时间成本，增加了生产成本和碳排放，限制了尼龙纤维的进一步发展，因此，实现尼龙纤维的熔体直接纺丝具有重大的经济价值和社会效益。首先，必须解决尼龙6聚合物熔体中小分子含量高的问题，真空条件下进行脱挥是其中的一种方式。目前工业上的各种脱挥设备利用高真空下小分子沸点降低将小分子从体系中脱除，同时相对于传统热水萃取工艺，无需分离、裂解、纯化等工作。但是尼龙聚合物中的小分子低聚物熔点普遍偏高，容易使真空系统的冷凝收集装置堵塞，需要频繁切换、清洗真空收集系统。

2、目前工业中的冷凝收集系统均采用物质沸点的不同进行分离，但尼龙6聚合物的低聚物组分熔点较高，其中环状二聚体熔点高达345℃，且就目前工艺而言其相变过程并无汽化，而是升华与凝华，故传统冷凝收集系统并不适用尼龙6脱挥后的小分子收集过程。

3、cn215841705u公开了一种聚合物熔体纺丝前脱挥装置，包括：壳体，盖设于壳体顶部开口处的上封板，设于上封板上的熔体进料管，设于壳体内的脱挥分布板，具有物料分布及传热均匀、反应均匀稳定、效率高、生产稳定性高、能耗低等优点。但存在着只能对尼龙6单种熔体进行脱挥，应用范围小、未对剩余气体进行处理的问题。

4、因此，寻找一种尼龙聚合物脱挥、收集装置不易堵塞、对尾气进行处理的小分子收集装置，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本技术旨在提供一种尼龙聚合物脱挥、收集装置不易堵塞、对尾气进行处理的小分子收集装置。

2、以上技术问题是通过以下技术方案解决的：小分子冷凝器和通过管道连接在小分子冷凝器下方的真空收集罐，小分子冷凝器内部设有阻流板，小分子冷凝器通过管道连接不凝性气体处理系统，不凝性气体处理系统包括依次连接的真空缓冲罐、真空系统和尾气处理系统。高温混合蒸汽进入小分子冷凝器，高温混合蒸汽被小分子冷凝器内部设置的阻流板阻挡向下运动，在小分子冷凝器内进行换热，高温混合蒸汽向下运动后再向上运动，与小分子冷凝器再次换热，实现单个设备的多级冷凝效果，冷凝粘结的高沸点组份流入真空收集罐，无法冷凝的不凝性气体经过真空缓冲罐冷却至室温，经过真空系统，被吸入尾气处理系统的水环泵中，气相中的水溶性气体被水吸收，废水通过液相出口流入废液罐，防止其有毒有害性气体直接排放进大气中，污染环境，其余气体通过气相出口排入大气中。

3、作为优选，小分子冷凝器由上封头、列管式换热器和下封头组成，列管式换热器上端连接上封头，下端连接下封头。

4、作为优选，上封头上设有冷凝器气相进口和冷凝器气相出口，冷凝器气相进口和冷凝器气相出口设置在上封头相对的两侧。

5、作为优选，上封头中间放置一块阻流板，方向与上封盖底部垂直，经过上封头底部的圆心。阻流板将上封头均匀分布成两部分，小分子冷凝器形成“u”字型气路，从冷凝器气相进口进入的高温蒸汽进入列管式换热器进行分级冷凝，使混合蒸汽二次冷凝，大大简化工艺流程，节省设备投资成本。

6、作为优选，小分子冷凝器内壁经过抛光不粘处理。小分子冷凝器内壁经过不粘处理后能够避免具有粘性的物料在部件表面的粘附、堆积。

7、作为优选，列管式换热器管道内径1.0-5.0cm。换热列管直径过大，会导致气体与热管换热不充分，导致冷凝效果下降，冷凝不充分；换热列管直径过小，设备加工难度高，且不利于粘结物的冲刷，加大换热列管堵塞风险高。

8、作为优选，小分子冷凝器底部设有小分子冷凝器液相出口，小分子冷凝器液相出口通过管道连接真空收集罐液相入口。

9、作为优选，真空收集罐顶部设有两个液相入口，真空收集罐底部设有液相出口。

10、作为优选，小分子冷凝器和真空收集罐都设有热水夹套保温层。冷却高温混合蒸汽。

11、作为优选，热媒夹套保温层温度0-90℃。

12、作为优选，冷凝器气相出口通过管道连接真空缓冲罐。

13、作为优选，真空缓冲罐顶端设立气相进口，侧边上半部分设置气相出口，气相进口通过管道连接冷凝器气相出口。调节装置内压力平衡、稳定。

14、作为优选，真空缓冲罐气相出口连接真空系统。

15、作为优选，真空系统包括旋片式真空泵、罗茨真空泵、螺杆真空泵、水环真空泵、扩散泵和喷射泵中的任意一种或多种串联形成的组合，真空系统出口与尾气处理系统通过管道连接。真空系统对装置进行抽真空，真空度是由真空系统来决定的。

16、作为优选，尾气处理系统设有管道连接的水环泵和废液罐。废液罐可以将吸收冷凝完的不凝性气体中的水溶性气体进一步吸收，防止其有毒有害性气体直接排放进大气中，污染环境。

17、本技术的有益效果是：

18、本技术提供了一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，将尼龙6及其各类共聚物的小分子脱除，采用高沸点物质吸收高熔点低聚物，冷凝的高沸点物质一方面可以溶解、吸收高温混合蒸汽中的高熔点低聚物，另一方面向下的气流和液流还可以有效冲刷掉粘附在内壁面的高熔点低聚物，避免其大量堆积造成的堵塞问题。

19、本技术通过巧妙设计，冷凝器上端的挡板设计将冷凝器一分为二，使混合蒸汽进入冷凝器后强制“u”字型气路，实现单个设备的多级冷凝效果。可以将混合蒸汽中的高沸点小分子全部分离回收，实现经济效益的最大化。一方面，由于本技术采用独立系统，在整个收集过程不引入新的杂质，因此收集的全部挥发分可以进行再利用；另一方面，单个设备的多级冷凝设计，大大简化回收工艺流程，节省设备投资成本。

20、常规热水萃取工艺，体系主成分是脱盐水，其在萃取后仍需进行浓缩、裂解等纯化工艺才能得到较高浓度的小分子原料，同时还伴随着部分不可裂解的固体废料产生。而本技术相对于常规热水萃取工艺，不需要裂解、纯化等工艺，就能得到高浓度的小分子挥发分，在保证回收液产品质量的同时，大大简化工艺流程，降低尼龙切片生产成本。同时，单位产能的设备投资大大降低。

21、本技术增设尾气处理系统，将冷凝完的不凝性气体中的水溶性气体进一步吸收，防止其有毒有害性气体直接排放进大气中，污染环境。

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【技术保护点】

1.一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，包括小分子冷凝器（A01）和通过管道连接在所述小分子冷凝器（A01）下方的真空收集罐（A02），所述小分子冷凝器（A01）内部设有阻流板（N04），所述小分子冷凝器（A01）通过管道连接不凝性气体处理系统，所述不凝性气体处理系统包括依次连接的真空缓冲罐（A03）、真空系统（A04）和尾气处理系统。

2.根据权利要求1所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述小分子冷凝器（A01）的上封盖（N01）上设有冷凝器气相进口（N05）和冷凝器气相出口（N06），所述阻流板（N04）设置在所述上封盖（N01）内部，所述冷凝器气相进口（N05）和所述冷凝器气相出口（N06）位于所述阻流板（N04）的两侧，所述冷凝器气相出口（N06）通过管道连接不凝性气体处理系统。

3.根据权利要求1所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述真空收集罐（A02）顶部设有真空收集罐液相进口（N08），底部设有真空收集罐液相出口（N09）。

4.根据权利要求1所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述真空缓冲罐（A03）顶部设有真空缓冲罐气相进口（N10），所述真空缓冲罐气相进口（N10）通过管道连接所述小分子冷凝器气相出口（N06），所述真空缓冲罐（A03）侧边设有真空缓冲罐气相出口（N11），所述真空缓冲罐气相出口（N11）通过管道连接所述真空系统（A04）。

5.根据权利要求1所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述真空系统（A04）出口通过管道连接所述尾气处理系统。

6.根据权利要求1或5所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述尾气处理系统包括水环泵（A05）和废液罐（A06），所述水环泵（A05）设有气相出口和液相出口，所述气相出口与外界相通，所述液相出口连接废液罐（A06）。

7.根据权利要求1或2所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述小分子冷凝器（A01）设有热媒夹套保温层，所述小分子冷凝器（A01）内壁经过抛光不粘处理。

8.根据权利要求1或3所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述真空收集罐（A02）设有热媒夹套保温层。

9.根据权利要求1或2所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述阻流板（N04）垂直放置在上封盖（N01）中，将上封盖（N01）分成两部分。

10.根据权利要求2所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，列管式换热器（N02）管道内径1.0-5.0cm。

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【技术特征摘要】

1.一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，包括小分子冷凝器（a01）和通过管道连接在所述小分子冷凝器（a01）下方的真空收集罐（a02），所述小分子冷凝器（a01）内部设有阻流板（n04），所述小分子冷凝器（a01）通过管道连接不凝性气体处理系统，所述不凝性气体处理系统包括依次连接的真空缓冲罐（a03）、真空系统（a04）和尾气处理系统。

2.根据权利要求1所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述小分子冷凝器（a01）的上封盖（n01）上设有冷凝器气相进口（n05）和冷凝器气相出口（n06），所述阻流板（n04）设置在所述上封盖（n01）内部，所述冷凝器气相进口（n05）和所述冷凝器气相出口（n06）位于所述阻流板（n04）的两侧，所述冷凝器气相出口（n06）通过管道连接不凝性气体处理系统。

3.根据权利要求1所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述真空收集罐（a02）顶部设有真空收集罐液相进口（n08），底部设有真空收集罐液相出口（n09）。

4.根据权利要求1所述的一种尼龙聚合物脱挥的小分子收集装置，其特征在于，所述真空缓冲罐（a03）顶部设有真空缓冲罐气相进口（n10），所述真空缓冲罐气相进口（n10）通过管道连接所述小分子冷凝器气相出口（n06...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦浩，冉启迪，林王旻，田震，王韩，王松林，
申请(专利权)人：浙江恒逸石化研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：