一种丁苯胶乳聚合高温段的换热系统的制作方法

1.本实用新型属于有机合成技术领域，尤其涉及一种丁苯胶乳聚合高温段的换热系统。


背景技术：

2.丁苯胶乳是由丁二烯和苯乙烯两大主单体，以及特殊功能单体和其他助剂，在特定的温度和压力下，经乳液聚合而形成的一种合成胶乳。丁苯胶乳具有很好的粘着性、稳定性和流动性，是合成胶乳最重要的组成部分。
3.丁苯胶乳是生产工艺较为简单、工业化程度高，且改性效果好的产品，被广泛应用于沥青改性，可以赋予沥青更好的延伸性及耐高温性能。通过改变胶乳合成方式可以影响改性沥青的性能，其中高温段聚合是以低温胶粒为核，在低温胶粒表面接枝反应，合成具有核壳网状结构的高性能丁苯胶乳产品，在改性沥青中使其既具有优异的低温延展性能，又兼具良好的高温软化点性能。从沥青改性机理出发，通过合成工艺调整、分子链设计，使丁苯橡胶分子间形成互穿网状结构，产品应用性能大幅提升。但是丁苯胶乳的温度控制比较复杂，高温段温度平稳度控制的好坏直接影响其内部分子结构，造成性能不佳。
4.目前高温胶乳生产工艺普遍为：(1)采用电加热方式：通过加热控制器、传感器、接收器、电源控制器等设备利用dcs自动调节器接收温度传感器的无线信号，从而调控釜内的物料温度，此方法易使导热油变质，影响导热油的传热系数，带来温度调控不准确且人员劳动强度增加。
5.(2)采用蒸汽加热方式：一种是换热器加热胶乳后至反应器保温反应；一种是反应釜采用夹套蒸汽加热直接进行高温反应；采用蒸汽加热的缺点为生产成本较高，因加热管结垢而出现传热效果不好的情况(针对第一种)，蒸汽温度较高，而丁苯胶乳高温反应温度为30-40℃，温度不易控制，容易产生胶乳结皮从而增加清洗反应釜频次。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种丁苯胶乳聚合高温段的换热系统，本实用新型中的换热系统温度容易控制，成本低。
7.本实用新型提供一种丁苯胶乳聚合高温段的换热系统，包括高温反应釜，所述高温反应釜外部设置有反应釜夹套，所述反应釜夹套分别与冷冻水回路和热水回路相连通；
8.所述冷冻水回路包括冷冻水储罐和冷冻水外送泵；
9.所述热水回路包括热水储罐、换热器和热水外送泵；
10.所述冷冻水储罐和热水储罐通过管道相互连通。
11.优选的，所述热水回路上设置有热水调节阀。
12.优选的，所述反应釜夹套上设置有温度传感器。
13.优选的，所述换热器为板式换热器。
14.优选的，所述冷冻水储罐与制冷机组相连通。
15.优选的，所述冷冻水储罐为乙二醇水溶液的冷冻水储罐；
16.所述热水储罐为乙二醇水溶液的热水储罐。
17.本实用新型提供了一种丁苯胶乳聚合高温段的换热系统，包括高温反应釜，所述高温反应釜外部设置有反应釜夹套，所述反应釜夹套分别与冷冻水回路和热水回路相连通；所述冷冻水回路包括冷冻水储罐和冷冻水外送泵；所述热水回路包括热水储罐、换热器和热水外送泵；所述冷冻水储罐和热水储罐通过管道相互连通。采用热的乙二醇水溶液作为加热介质，同时与冷的乙二醇水溶液储罐互通，通过蒸汽加热的方式满足热的乙醇水溶液的温度需求，同时通过调节冷热水的平衡，视不同季节进行温度调节，确保反应的正常温度供应。避免了直接蒸汽加热法带来的控温难、成本高等一系列的弊端。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：
19.1、在聚合反应实施过程中，使用技改后的温度控制系统可以较好地实现温度平稳控制，对产品质量有显著的提升；
20.2、使用技改后的温控系统可以显著减少热源的有效用量并降低能耗(循坏使用，不造成浪费)；
21.3、清洗反应釜频次降低，大大减少人工成本；
22.4、高温控制平稳后，使得引发剂的半衰期缩短，反应加快，同时温度升高也会加剧凝胶效应，从而导致凝胶含量增大；控制丁苯胶乳的凝胶含量在80-90％，以提高丁苯胶乳的软化点≥56℃，延度≥100cm。
附图说明
23.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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型丁苯胶乳聚合高温段的换热系统的结构示意图；
25.其中，v1为高温反应釜，v2为乙二醇水溶液储罐(冷冻水)，v3为热的乙二醇水溶液储罐(热水)，v4为板式换热器，v5为冷冻水外送泵，v6为热水外送泵，v7为调节阀，v8为温度传感器。
具体实施方式
26.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。
27.本实用新型提供了一种丁苯胶乳聚合高温段的换热系统，包括高温反应釜，所述高温反应釜外部设置有反应釜夹套，所述反应釜夹套分别与冷冻水回路和热水回路相连通；
28.所述冷冻水回路包括冷冻水储罐和冷冻水外送泵；
29.所述热水回路包括热水储罐、换热器和热水外送泵；
30.所述冷冻水储罐和热水储罐通过管道相互连通。
31.开工初期，先制备32％的乙二醇水溶液，通过制冷机组循环制成-10℃左右冷冻水，储存于冷冻水储罐v2中，冷冻水储罐v2与热水储罐v3互通，是为了之后温度调节使用，热水储罐v3中的乙二醇水溶液经过热水外送泵v6送至乙二醇加热器板式换热器v4进行加热至90℃，然后送高温釜夹套进行加热，最后热水回到热水罐v3循环使用。
32.胶乳在低温釜中反应完成后导入高温釜反应釜v1中，开循环热水调节阀 v7，使用90℃循环热水对高温釜1进行加热，循环热水流量为7.5-9t/h，当高温釜v1温度远传v8显示升温至30-32℃，大约需要两个小时加热完成；反应过程需要释放热量，控制反应釜温度30-40℃；一旦超过40℃立即投用冷冻水对高温釜进行降温至35℃，待温度下降至要求范围内后立即停止冷冻水冷却。
33.本实用新型提供了一种丁苯胶乳聚合高温段的换热系统，包括高温反应釜，所述高温反应釜外部设置有反应釜夹套，所述反应釜夹套分别与冷冻水回路和热水回路相连通；所述冷冻水回路包括冷冻水储罐和冷冻水外送泵；所述热水回路包括热水储罐、换热器和热水外送泵；所述冷冻水储罐和热水储罐通过管道相互连通。
34.1、相比直接蒸汽加热，用热水加热温度更加稳定，利用胶乳的高温反应，优化胶乳内部分子结构；
35.2、热水为循环使用，不会造成浪费，大大降低了生产成本；
36.3、避免使用蒸汽直接加热造成局部过热现象，导致胶乳结皮至反应釜内壁，从而降低反应釜清洗频次。
37.实施例
38.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，加入引发剂进行反应，低温反应温度5-10℃，反应时间8-12小时后导入高温釜进行高温反应，高温釜温度控制在30-40℃，通过搅拌使胶乳内部混合均匀，在高温阶段将未反应的单体与引发剂继续引发反应，反应时间在10-12小时，转化率＞95％。
39.反应完成进行脱单处理，并测定期凝胶含量(sht 1050-2014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。
40.对比例
41.具体操作与实施例相同，不同之处在于实施例中采用的是热水的控温系统，对比例是采用蒸汽的控温系统；
42.表1成本对比
[0043][0044][0045]
表2性能对比
[0046][0047]
通过加热方式对比结果可知，本实用新型提供的新型丁苯胶乳乳液聚合反应用高温控制系统，能够对丁苯胶乳聚合反应过程实现准确平稳的控温，产品性能更有益。另外，使用新型温控系统可以显著减少生产成本、人工成本等费用，有助于保质增量。