一种低温控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种低温控制系统。


背景技术：

2.丁苯胶乳的聚合工艺根据聚合温度可分为热法聚合和冷法聚合，二者均可采用间歇聚合和连续聚合。由于热法聚合产品的支化度高、硬度大、难以加工；而在冷法聚合过程生产的丁苯胶乳大分子规整度较高，产品性能优于热法聚合，所以乳液聚合丁苯胶乳大都采用冷法聚合工艺。
3.冷法间歇聚合工艺过程是：将脱盐水和配制好的乳化剂体系(乳化剂、扩散剂、电解质和除氧剂溶液)、还原体系(还原剂、助还原剂和螯合剂溶液)按一定的比例混合；混合后的乳液进入冷却器冷却后，加入聚合反应釜中；然后将苯乙烯、丁二烯和调节剂按一定的比例通过冷却器冷却后加入聚合釜，最后加入引发剂引发反应。
4.目前，冷法间歇生产丁苯胶乳(乳聚丁苯橡胶)的控温方式通常是冷却液循环冷却，需要大量的制冷剂。
5.因此，如何降低冷法间歇生产丁苯胶乳所需制冷剂的用量是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种低温控制系统，能够降低冷法间歇生产丁苯胶乳所需制冷剂的用量。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
8.一种低温控制系统，包括冷却列管、气液分离罐和计量泵；
9.所述气液分离罐的液相制冷剂出口与所述计量泵的入口导通连接，所述计量泵的出口与所述冷却列管的入口导通连接，所述冷却列管的出口与所述气液分离罐的气相制冷剂入口导通连接；
10.所述冷却列管安装在聚合反应釜内，且进入所述冷却列管内的液相制冷剂能够与所述聚合反应釜进行换热气化为气相制冷剂。
11.在一个具体的实施方案中，所述液相制冷剂为液态氟利昂，所述气相制冷剂为气态氟利昂。
12.在另一个具体的实施方案中，所述低温控制系统还包括气相调节阀；
13.所述气相调节阀安装在所述气液分离罐的气相制冷剂出口，用于调节输出气相制冷剂的开度。
14.在另一个具体的实施方案中，所述低温控制系统还包括液相进料调节阀；
15.所述液相进料调节阀安装在所述气液分离罐的液相制冷剂入口。
16.在另一个具体的实施方案中，所述气液分离罐内的液相制冷剂液位低于预设液位时，所述液相进料调节阀打开补充液相制冷剂。
17.在另一个具体的实施方案中，所述液相制冷剂出口开设在所述气液分离罐的底端。
18.在另一个具体的实施方案中，所述气相制冷剂出口开设在所述气液分离罐的顶端。
19.在另一个具体的实施方案中，所述液相制冷剂入口及所述气相制冷剂入口均开设在所述气液分离罐的侧壁上，且所述液相制冷剂入口低于所述气相制冷剂入口。
20.在另一个具体的实施方案中，所述低温控制系统还包括第一开关阀；
21.所述第一开关阀的入口与所述冷却列管的出口导通连接，所述第一开关阀的出口与所述气相制冷剂入口导通连接。
22.在另一个具体的实施方案中，所述低温控制系统还包括第二开关阀；
23.所述第二开关阀的入口与所述液相制冷剂出口导通连接，所述第二开关阀的出口与所述计量泵的入口导通连接。
24.根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。
25.本实用新型提供的低温控制系统，使用时，计量泵启动，按照需要的剂量将气液分离罐的液相制冷剂泵送到冷却列管内，由于冷却列管安装在聚合反应釜内，因此，冷却列管内的液相制冷剂与聚合反应釜进行换热气化为气相制冷剂，实现聚合反应釜的冷却。本实用新型由于设置了计量泵，因此，进入冷却列管中的液相制冷剂量可以通过计量泵的行程进行调节，这样操作既避免气相制冷剂流量不足，又避免了液相制冷剂不发生相变，用量大和能耗高的问题。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型提供的低温控制系统的示意图。
28.其中，图1中：
29.冷却列管1、气液分离罐2、计量泵3、气相调节阀4、液相进料调节阀5、第一开关阀6、第二开关阀7、聚合反应釜8。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，
因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.如图1所示，本实用新型提供了一种低温控制系统，主要是对丁苯胶乳低温聚合反应进行温度控制，需要说明的是，也可以冷却其它需要冷却的装置。
33.低温控制系统包括冷却列管1、气液分离罐2和计量泵3。
34.气液分离罐2的液相制冷剂出口与计量泵3的入口导通连接，计量泵3的出口与冷却列管1的入口导通连接，冷却列管1的出口与气液分离罐2的气相制冷剂入口导通连接。气液分离罐2能够实现气相制冷剂和液相制冷剂的分离。
35.冷却列管1安装在聚合反应釜8内，且进入冷却列管1内的液相制冷剂能够与聚合反应釜8进行换热气化为气相制冷剂。
36.具体地，冷却列管1的个数为多个，以提高聚合反应釜8的冷却效率。为了提高聚合反应釜8的冷却均匀性，本实用新型公开了冷却列管1均布在聚合反应釜8内。
37.本实用新型提供的低温控制系统，使用时，计量泵3启动，按照需要的剂量将气液分离罐2的液相制冷剂泵送到冷却列管1内，由于冷却列管1安装在聚合反应釜8内，因此，冷却列管1内的液相制冷剂与聚合反应釜8进行换热气化为气相制冷剂，实现聚合反应釜8的冷却。本实用新型由于设置了计量泵3，因此，进入冷却列管1中的液相制冷剂量可以通过计量泵3的行程进行调节，这样操作既避免气相制冷剂流量不足，又避免了液相制冷剂不发生相变，用量大和能耗高的问题。
38.在一些实施例中，液相制冷剂为液态氟利昂，气相制冷剂为气态氟利昂。需要说明的是，制冷剂不限于为氟利昂，也可以是液氨等，考虑到液氨制冷剂相当容易挥发和扩散，其带有强烈的刺激性气味，会损伤人体的呼吸道和皮肤粘膜，对人体健康造成一定的损伤；尤其是当空气当中的氨气浓度达到一定程度时，其还有可能会遇到明火发生爆炸，因此，优选制冷剂为氟利昂。
39.在一些实施例中，低温控制系统还包括气相调节阀4，气相调节阀4安装在气液分离罐2的气相制冷剂出口，用于调节输出气相制冷剂的开度。
40.在一些实施例中，低温控制系统还包括液相进料调节阀5，液相进料调节阀5安装在气液分离罐2的液相制冷剂入口。
41.进一步地，气液分离罐2内的液相制冷剂液位低于预设液位时，液相进料调节阀5打开补充液相制冷剂。具体地，本实用新型公开了预设液位为气液分离罐2中30％液位，通过液相进料调节阀5补充制冷剂，需要说明的是，液相进料调节阀5补充制冷剂的液位不限于上述公开的30％，在实际应用中，可以依据需要进行设定。
42.在一些实施例中，液相制冷剂出口开设在气液分离罐2的底端，便于液相制冷剂从气液分离罐2内排出。
43.进一步地，本实用新型公开了气相制冷剂出口开设在气液分离罐2的顶端，便于气相制冷剂从气液分离罐2内排出。
44.进一步地，本实用新型公开了液相制冷剂入口及气相制冷剂入口均开设在气液分离罐2的侧壁上，且液相制冷剂入口低于气相制冷剂入口，避免液相制冷剂注入时，将从气相制冷剂入口进入的气相制冷剂带入液相制冷剂内。
45.在一些实施例中，低温控制系统还包括第一开关阀6，第一开关阀6的入口与冷却
列管1的出口导通连接，第一开关阀6的出口与气相制冷剂入口导通连接。第一开关阀6用于控制进入气液分离罐2的气相制冷剂的通断。
46.进一步地，本实用新型公开了低温控制系统还包括第二开关阀7，第二开关阀7的入口与液相制冷剂出口导通连接，第二开关阀7的出口与计量泵3的入口导通连接。第二开关阀7用于控制进入冷却列管1的液相制冷剂的通断。
47.本实用新型把气液分离罐2中的液相氟利昂通过计量泵3送入聚合反应釜8内部的冷却列管1，通过与聚合反应釜8内部进行换热，液相氟利昂进行气化吸热，气化的气相氟利昂进入气液分离罐2，气相氟利昂通过气液分液罐顶部的气相调节阀4进入制冷机组；液相氟利昂再通过计量泵3进入冷却列管1；当气液分离罐2中的液位降到30％液位时，通过液相进料调节阀5补充制冷剂。
48.本实用新型中，冷却列管1中的制冷剂量可以通过计量泵3的行程进行调节，这样操作既兼备了干法控温中气相调节阀4开度过大氟利昂流量不足，也具备了湿法控温中氟利昂不发生相变用量大和能耗高的问题。
49.本实用新型具有如下优点：
50.(1)在聚合反应实施过程中，可以较好地实现温度平稳控制，对产品质量有显著的提升；(2)可以显著减少制冷剂的有效用量并降低能耗；(3)产品中凝胶结构含量得到有效控制，凝胶含量能够控制在35％以下；另外产品的应用性能也得到了明显提高，即改性乳化沥青的软化点能够达到56℃，延度≥100cm。
51.本方案主要是对丁苯胶乳低温聚合反应温度控制系统进行优化，使整个聚合反应过程的温度实现平稳控制，最终实现对产品凝胶含量控制以及产品应用性能的显著提升。
52.举以下实例说明：
53.实施例一：采用现有技术中的低温控制系统。先将脱盐水和配制好的乳化剂体系(乳化剂、扩散剂、电解质和除氧剂溶液)、还原体系(还原剂、助还原剂和螯合剂溶液)按一定的比例混合；混合后的乳液进入冷却器，将乳液体系冷却到5℃
‑
8℃后，加入聚合反应釜8中；然后将苯乙烯、丁二烯和调节剂按一定的比例通过冷却器降温到5
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8℃加入聚合反应釜8中，将聚合反应釜8搅拌调到一定的转速，投用聚合釜内冷却列管1进行冷却，使聚合反应釜8内温度维持在5℃
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6℃；在搅拌30min后(基本乳化完全)，最后将引发剂通过冷却器冷却到5℃加入聚合反应釜8中；反应时间为14h
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16h,转化率＞90％。反应完成进行脱单处理，并测定期凝胶含量(sht 1050
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2014合成生橡胶凝胶含量的测定)；进一步对其进行应用性能测试即改性乳化沥青的软化点和延度(jtg e20
‑
2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程)测试。
54.实施例二和实施例三的具体操作与实施例一相同，不同之处在于实施例一中采用的是现有技术中的低温控制系统，实施例2是采用本方案公开的低温控制系统；其产品关键指标和应用性能具体测试结果参见表1。
55.表1
[0056][0057]
通过对技改前后产品指标和应用性能评价可知，本方案提供的低温控制系统，能够对丁苯胶乳聚合反应过程实现准确平稳的控温，产品中凝胶含量能够控制在35％以下，同进口胶乳水平相当，同时产品的应用性能也有明显的提升，尤其是延度提升较明显且应用性能与进口胶乳水平相当。另外，使用技改后的温控系统可以显著减少制冷剂的有效用量降低运行成本。
[0058]
需要说明的是，本文中表示方位的词，例如，上下等均是以低温控制系统使用时的方向进行的设定，仅为了描述的方便，不具有其它特定含义。
[0059]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0060]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0061]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指
结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0062]
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。