聚乙烯醇縮丁醛(PVB樹脂)是一種白色固體顆粒,產(chǎn)品形成的涂膜具有高透明性、彈性、韌性、耐堿性強、耐油性和低溫耐沖擊性等優(yōu)越的特性,同時,對玻璃、金屬、陶瓷粉、塑膠、皮革等木材都有優(yōu)良的粘接力,主要應(yīng)用與汽車與建筑物的安全玻璃中間膜、防銹底漆、考漆、木器漆、印刷油墨、電子陶瓷及覆銅板粘接劑。
2016年全球PVB樹脂的需求量將超過1000千噸,其中我國的需求量將占全球總量的25%。但是,我國目前^PVB樹脂的生產(chǎn)技術(shù)仍不成熟,大多數(shù)都是低粘度的PVB樹脂,80%以上的^PVB樹脂材料仍依靠進口。故國內(nèi)仍需加大力度生產(chǎn)研發(fā)^PVB樹脂的生產(chǎn)技術(shù),解決^PVB樹脂依靠進口這一難題。另一方面,對原PVB樹脂生產(chǎn)工藝不斷進行技術(shù)升級改造,提高我國PVB樹脂中間膜的技術(shù)經(jīng)濟競爭優(yōu)勢同樣具有重要的現(xiàn)實意義。
聚乙烯醇縮丁醛(PVB樹脂)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝分析
原有年產(chǎn)2000噸PVB樹脂合成車間生產(chǎn)工藝如圖所示,將PVA在溶解釜R101中加水升溫溶解后,用泵P101輸送至縮合釜R102,縮合、中和反應(yīng)在同一只釜R102中完成,由離心機F101、F102過濾后的粗濾餅,經(jīng)操作工用推車送至洗滌釜R103中洗滌,通真空抽干再加去離子水洗滌,然后抽干,按此重復(fù)進行,共洗滌八次,zui后一次洗滌后,直接讓固液混合物從出料口流出至離心機F103中離心過濾,再送至干燥車間,得到PVB產(chǎn)品。
現(xiàn)有PVB樹脂洗滌工藝存在的問題:增加水洗釜每次水洗廢水的排放量,可相應(yīng)減少水洗次數(shù),減少用水量,這是PVB生產(chǎn)廠家的共識,部分廠家采用對水洗釜抽真空的方式,盡量將廢水排盡。采用水洗和離心脫水多次循環(huán)的方式,亦可達到上述目的,具體操作方式為將水洗過的PVB樹脂放入離心機,脫水后再放入水洗釜水洗,如此循環(huán)。但采用該法勞動強度較大,要將物料不斷在離心機和水洗釜間倒換。
PVB是由聚乙烯醇和正丁醛在強酸條件下,經(jīng)高分子官能團的縮合反應(yīng)而生成的分子內(nèi)縮醛化物。因該生產(chǎn)方法工藝流程簡單,不需要昂貴的溶劑和溶劑回收裝置,且污染小,因而被廣泛采用,但制約PVB行業(yè)發(fā)展的一大因素就是PVB樹脂質(zhì)量的穩(wěn)定性,而提高樹脂穩(wěn)定性的關(guān)鍵是水洗。據(jù)測算,每生產(chǎn)1噸PVB樹脂需耗水約65噸,如何減少PVB生產(chǎn)耗水量,是PVB行業(yè)研究的永恒主題。隨著我國對工業(yè)環(huán)境的要求越來越高,很多靠二步法生產(chǎn)PVB樹脂的廠家面臨著節(jié)能、節(jié)水的壓力,這影響著我國PVB行業(yè)的發(fā)展。
節(jié)水型高效PVB樹脂水洗釜——筒錐式過濾洗滌二合一 設(shè)備概述
目前精細化工行業(yè)中廣泛應(yīng)用的過濾洗滌二合一裝置,由于其內(nèi)部都是采用平板式燒結(jié)網(wǎng)過濾,通過內(nèi)部攪拌器的升降和旋轉(zhuǎn)的雙重作用,將內(nèi)部固體殘留物排出機外,但常規(guī)的裝置不僅過濾效果不佳、還極易出現(xiàn)濾液滲漏,且使用者的洗滌的麻煩,并不利于使用者進行多次操作。而且常規(guī)的過濾洗滌二合一往往無法快速的將濾液排出,且還不便于操作者對裝置清理完全,還容易出現(xiàn)濾液滲漏浪費的情況。
百得干燥研發(fā)的高效筒錐式過濾洗滌二合一,頂蓋、筒體及錐球型殼體通過法蘭相互連接形成封閉的容器,攪拌驅(qū)動裝置帶動中心軸及環(huán)繞中心軸的螺旋攪拌裝置進行旋轉(zhuǎn),帶動物料實現(xiàn)攪拌作業(yè);在容器外側(cè)壁的過濾裝置能夠?qū)ξ锪线M行過濾,濾液穿過過濾裝置被濾液收集板收集,并通過濾液出口排出筒體。容器底部的錐球型殼體配合與錐球型殼體的球面結(jié)構(gòu)內(nèi)表面貼合的底攪拌裝置,可使得容器內(nèi)的物料不存在操作死角,使得攪拌更均勻,且不會造成物料的浪費。
節(jié)水型高效PVB樹脂水洗釜——筒錐式過濾洗滌二合一 工藝流程
(1) 溶解:將PVA投入溶解釜中進行溶解,將PVA溶解成PVA水溶液;
(2) 過濾:將步驟(1)溶解的PVA水溶液與冷純水用板式換熱器進行熱交換降溫;
(3) 反應(yīng):將步驟(2)經(jīng)降溫的PVA水溶液投入反應(yīng)釜中,當(dāng)反應(yīng)釜將PVA水溶液加熱,投入丁醛、鹽酸,PVA水溶液與丁醛、鹽酸在反應(yīng)釜中進行反應(yīng),反應(yīng)后將反應(yīng)物放至鎮(zhèn)定釜內(nèi);
(4) 鎮(zhèn)定:將步驟(3)反應(yīng)后的反應(yīng)物在鎮(zhèn)定釜內(nèi)進行升溫;
(5) 保溫:將步驟(4)的反應(yīng)物在鎮(zhèn)定釜內(nèi)進行保溫后,將反應(yīng)物放至水洗釜;
(6) 水洗:將步驟(5)的反應(yīng)物用回收利用水洗滌5次以上,具體是:先排水至水洗釜固定位置,然后補回收利用水至水洗釜內(nèi)刻度線處,攪拌后排水至污水處理,重復(fù)上述動作5次以上;
(7) 洗酸:將步驟(6)的反應(yīng)物用去離子水洗滌2次,具體是:先排水至水洗釜固定位置,然后補去離子水至水洗釜內(nèi)刻度線處,攪拌后排水至污水處理,重復(fù)上述動作2次以上;
(8) 加堿中和鹽酸:在步驟(7)的反應(yīng)物中加入堿液進行中和反應(yīng),使其PH值;
(9) 洗堿:將步驟(8)的反應(yīng)物中的水排放至回收池中,然后補去離子水至水洗釜刻度線處,攪拌后再次將水排放至回收池中,重復(fù)洗堿動作直至水洗釜內(nèi)反應(yīng)物的水電導(dǎo)率為50以下;
(10) 廢水回收:將步驟(9)洗堿產(chǎn)生的廢水進行回收,將廢水排至廢水回收池中,回收的廢水用于下一次的洗酸工序;
(11) 甩干烘干:將步驟(10)的反應(yīng)物抽至甩干機中進行甩干作業(yè);
(12) 廢水回收:將步驟(11)甩干烘干產(chǎn)生的廢水進行回收,將廢水排至廢水回收池中,回收的廢水用于下一次的洗酸工序;
(13) 成品:得到PVB樹脂粉末。
節(jié)水型高效PVB樹脂水洗釜——筒錐式過濾洗滌二合一 技術(shù)改進
(1) 筒錐式過濾洗滌二合一水洗釜外側(cè)設(shè)置加熱夾套,采用蒸汽加熱的方式進行。PVB水溶液放入水洗釜時,即開始加熱,采用邊加熱,邊水洗的方式進行操作。由于PVB在軟化點在36~45℃,加熱水洗,能利于水洗時將雜質(zhì)排出,減少水洗次數(shù)和水洗時間,提高水洗效率。
(2) 筒錐式過濾洗滌二合一水洗釜的洗滌液出口設(shè)置在錐體底部。當(dāng)水位下至釜底時,打開減壓閥門,將釜內(nèi)的水份全部抽離,加快水洗效率,提高產(chǎn)品品質(zhì)。
(3) 水洗釜的錐形過濾器采用分段式設(shè)計,通過閥門控制可實現(xiàn)多段獨立過濾、分段反吹洗,過濾出的洗滌液匯到總管排出,經(jīng)雙聯(lián)式濾袋過濾器預(yù)處理后流入暫存罐。
(4) 暫存罐底部的高壓泵將洗滌液輸送的精密過濾器二次處理后,利用閥門控制兩路輸出;一路到三合一頂部的洗滌液進口,對物料進行初步洗滌提純(回用);另一路接到洗滌液處理管道,進入廢液處置工序,可實現(xiàn)節(jié)能節(jié)水的效果,降低生產(chǎn)成本,提高效益。
(5) 筒錐式過濾洗滌二合一用于對物料的反復(fù)多次洗滌是理想的設(shè)備。物料在機內(nèi)壓干后,可在頂部洗滌液入口加入洗滌液, 然后通過空心軸和空心螺帶的攪拌,對濾餅進行均勻再漿,再漿攪拌均勻后再把物料壓干。若洗滌一次不夠,可進行多次洗滌,這時重復(fù)上述步驟多次即可,操作方便,勞動強度極低。
(6) 筒錐式過濾洗滌二合一水洗釜裝置結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計新穎,使用方便,通過離心泵和傳送管的設(shè)置,可實現(xiàn)PVB液料的循環(huán)水洗,通過設(shè)置液位計,不僅能夠在加料時控制加入水洗溶液的用量,防止容量過少達不到水洗效果,還可在水洗后監(jiān)測PVB液料與雜質(zhì)溶液的分界面,避免雜質(zhì)與監(jiān)測PVB液料的混合輸出。
聚乙烯醇縮丁醛(PVB樹脂)產(chǎn)品中存在羥基,易和水形成水合物,致使母液需要少量多次進行洗滌。產(chǎn)品水洗時,如果母液并未完全分離,會嚴重影響產(chǎn)品在使用中的風(fēng)險。減少母液留存在產(chǎn)品中的殘余量,可采用增加水洗次數(shù)及水洗用量,這樣一來,便不利于環(huán)保,純水耗費巨大,每次洗滌的時間較長。筒錐式過濾洗滌二合一水洗釜在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上,提高水洗溫度,減少純水用量。將洗堿、烘干甩干工序的廢水回收利用后,既減少了PVB樹脂的生產(chǎn)成本,同時又降低了生產(chǎn)PVB樹脂的污水排放量,同時具有環(huán)保的效果。