一种乳液脱气装置的制作方法

本技术涉及化学领域，尤其涉及化工设备，特别涉及用于合成胶乳中残余单体和挥发性有机化合物（voc）脱除的物理脱气装置，具体是一种乳液脱气装置。

背景技术：

1、随着环境保护法规的日益严格和人们对健康安全的更高要求，水性树脂在涂料、胶粘剂、纺织、造纸等领域的应用越来越广泛，合成乳液作为水性树脂的重要形式，其生产过程中的环保性与成品气味控制已成为行业关注的焦点，乳液聚合反应后，通常会残留部分未反应的单体，如苯乙烯、丙烯酸酯类等，这些残留单体不仅会导致挥发性有机化合物（voc）排放超标，还会产生令人不悦的刺激性气味，严重影响产品的市场接受度和应用性能；

2、目前，行业内消除乳液残留单体的方法主要包括化学脱气和物理脱气两种。化学脱气方法是通过向乳液中添加高温引发剂（如过硫酸盐），促使残余单体继续发生聚合反应，该方法虽然有效，但难以完全消除所有单体，且可能引入新的化学物质，影响乳液稳定性，物理脱气方法则是利用残留单体沸点低、易挥发的物理特性，在反应釜内建立真空环境，并通入蒸汽作为传热传质介质，使单体迅速汽化，随蒸汽流被真空系统抽出，该方法不引入新化学物质，对环境友好，是目前主流的脱气工艺；

3、然而，现有技术中的物理脱气装置及其工艺存在明显缺陷，其结构是从反应釜底部通过单一的进气管或分布器通入蒸汽，这种方式存在蒸汽分布严重不均的问题：高温蒸汽从底部进入后，首先与底层低温乳液接触，蒸汽迅速冷凝释放潜热，导致蒸汽温度和携带能力急剧下降，这使得位于反应釜中部和上部的乳液无法与有效热量的蒸汽充分接触，脱气效率低下，脱气时间长，能耗高，且最终产品中单体残留量仍然较高；

4、为了解决蒸汽分布问题，一些改进方案被提出，例如，中国发明专利cn201511010649.2公开了一种羧基丁苯胶乳脱气方法，将蒸汽出口集成在搅拌装置的轴和叶片上，使蒸汽在搅拌过程中分散，该方案虽在一定程度上改善了蒸汽与乳液的混合，但存在以下固有缺点：1) 需要定制复杂的中空搅拌轴和叶片，加工精度要求高，制造成本昂贵；2) 高温高压蒸汽长期在旋转部件内流通，对机械密封提出极高要求，易发生泄漏故障；3)结构复杂的搅拌器不易清洗和维护，在聚合后清洗不彻底可能导致交叉污染；4) 该方案与搅拌器强耦合，无法适配于行业内大量已有的、不带中空搅拌功能的反应釜，设备改造成本高；

5、因此，亟需开发一种结构简单、蒸汽分布均匀、脱气效率高、适配性强、易于维护且成本低廉的乳液物理脱气装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种乳液脱气装置。该装置通过独特的多层梳型蒸汽分布结构，实现蒸汽在反应釜竖直方向上的均匀、多点喷射，确保不同液层的乳液都能与新鲜热蒸汽充分接触，从而显著提高脱气效率和彻底性，同时具备结构简单、安装灵活、运行可靠、维护方便、成本低等优点。

2、为实现上述目的，本实用新型提供一种乳液脱气装置，用于安装在带有真空系统的反应釜内，其包括梳型蒸汽分布管总成和蒸汽供给管路；

3、所述梳型蒸汽分布管总成包括一根竖直设置的中心主管和多层水平设置的环形分支管；所述中心主管的顶端设有上连接法兰，底端封闭；多层所述环形分支管沿所述中心主管的轴向间隔设置，且每一层均与所述中心主管垂直连通；每一层所述环形分支管的下管壁上沿圆周方向开设有多个蒸汽喷孔；

4、所述蒸汽供给管路与所述上连接法兰连接，用于引入外部蒸汽。

5、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，其中，所述蒸汽喷孔的孔径为1.0mm至3.0mm，相邻蒸汽喷孔之间的中心距为50mm至100mm，且所有蒸汽喷孔的轴向均竖直向下或与竖直向下方向夹角小于45度。

6、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，考虑到下层环形分支管外壁压力大于上层，蒸汽会优先从上层蒸汽喷孔逸出，其中，任意一层环形分支管中的蒸汽喷孔的孔径均大于其上一层的环形分支管中的蒸汽喷孔孔径。通过此设计可有效均衡各层蒸汽逸出量。

7、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，其中，所述环形分支管的层数为3层至8层；相邻两层环形分支管之间的轴向间距为200mm至500mm；最底层的环形分支管距离所述中心主管底端的距离为100mm至300mm。

8、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，其中，所述反应釜的顶盖上设有管式安装座；所述管式安装座包括贯穿顶盖的套管和位于套管上方的安装法兰；所述中心主管穿过所述套管，所述上连接法兰与所述安装法兰紧固连接；所述套管与所述中心主管之间设有密封部件。

9、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，其中，所述蒸汽供给管路上依次设有蒸汽压力调节阀、蒸汽流量计和截止阀。

10、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，其中，所述梳型蒸汽分布管总成的材质为奥氏体不锈钢、耐热合金钢或表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的碳钢。

11、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，其中，所述反应釜内还设置有搅拌器，所述梳型蒸汽分布管总成整体位于所述搅拌器的旋转范围之外。

12、进一步的，本实用新型提供的一种乳液脱气装置，其中，所述中心主管与多层所述环形分支管通过焊接固定连接，构成一个刚性的整体管架结构。

13、本实用新型一种乳液脱气装置与现有技术相比具有以下优点：

14、1.脱气效率高、效果好：通过多层环形分支管及密集分布的蒸汽喷孔，蒸汽得以在反应釜的多个不同深度层面上同时、均匀地喷射，这打破了传统底部进气造成的“温度梯度”和“浓度梯度”，使整个釜内乳液都能与高热量蒸汽有效接触，促使残留单体和voc成分快速、同步地汽化，被真空系统迅速抽离，实测表明，在相同条件下，其脱气彻底性远优于单点进气方式；

15、2.蒸汽利用率高、能耗低：蒸汽从多个层面直接喷入对应液层，减少了蒸汽在上升过程中与冷乳液接触造成的热量损失和冷凝量，提高了蒸汽热能的利用效率，在达到相同脱气标准时可缩短脱气时间或降低蒸汽消耗；

16、3.结构简单、运行可靠：整个装置为静态管道结构，无任何运动部件或复杂内腔，彻底避免了中空搅拌轴方案存在的机械密封难题、磨损和泄漏风险，故障率极低，运行稳定性高；

17、4.安装灵活、适配性强：该装置通过釜顶标准接口（如原加料口、人孔或预留口）安装，对反应釜本体几乎无改造要求，可广泛应用于各种尺寸、各种形式的现有搪玻璃反应釜、不锈钢反应釜等，设备改造成本低，推广容易；

18、5.易于清洗和维护：脱气作业完成后，可方便地将整个梳型管总成从反应釜中吊出，进行彻底的外部清洗，防止物料挂壁和交叉污染，喷孔堵塞时也易于检查和疏通；

19、6.制造成本低廉：所用管材为标准工业管道，加工工艺仅为切割、弯曲、钻孔和焊接，无需精密机加工，制造成本远低于复杂的中空搅拌器。

1.一种乳液脱气装置，用于安装在带有真空系统的反应釜内，其特征在于，包括梳型蒸汽分布管总成和蒸汽供给管路；

2.根据权利要求1所述的乳液脱气装置，其特征在于，所述蒸汽喷孔的孔径为1.0mm至3.0mm，相邻蒸汽喷孔之间的中心距为50mm至100mm，且所有蒸汽喷孔的轴向均竖直向下或与竖直向下方向的夹角小于45度。

3.根据权利要求2所述的乳液脱气装置，其特征在于，任意一层环形分支管中的蒸汽喷孔的孔径均大于其上一层的环形分支管中的蒸汽喷孔孔径。

4.根据权利要求1所述的乳液脱气装置，其特征在于，所述环形分支管的层数为3层至8层；相邻两层环形分支管之间的轴向间距为200mm至500mm；最底层的环形分支管距离所述中心主管底端的距离为100mm至300mm。

5.根据权利要求1所述的乳液脱气装置，其特征在于，所述反应釜的顶盖上设有管式安装座；所述管式安装座包括贯穿顶盖的套管和位于套管上方的安装法兰；所述中心主管穿过所述套管，所述上连接法兰与所述安装法兰紧固连接；所述套管与所述中心主管之间设有密封部件。

6.根据权利要求1所述的乳液脱气装置，其特征在于，所述蒸汽供给管路上依次设有蒸汽压力调节阀、蒸汽流量计和截止阀。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的乳液脱气装置，其特征在于，所述梳型蒸汽分布管总成的材质为奥氏体不锈钢、耐热合金钢或表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的碳钢。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的乳液脱气装置，其特征在于，所述反应釜内还设置有搅拌器，所述梳型蒸汽分布管总成整体位于所述搅拌器的旋转范围之外。

9.根据权利要求1所述的乳液脱气装置，其特征在于，所述中心主管与多层所述环形分支管通过焊接固定连接，构成一个刚性的整体管架结构。