[发明专利]一种连续式丙酮蒸发器

说明书

本发明公开了一种连续式丙酮蒸发器，本发明特指一种连续式丙酮蒸发器，包括一个四层结构模块式蒸发器，第一层含多组微波发生器组件的微波辐射层，第二层为高沸点极性溶剂的油浴层，第三层为挡板式层流板，第四层为多孔真空蒸发层；整个装置经密封为带电源接口、乳液输入口、乳液输出口和真空泵接入口的模块化结构。该发明适用于低粘度水性聚氨酯分散体或乳液在真空状态下连续脱除丙酮的过程，可应用于实验室小型装置、管道式反应器或工业上需要连续脱除丙酮的树脂水性化配套装置，本发明具有减少固定资产投资，降低设备空间，提高效率、降低能源消耗的效果。

技术领域

本发明涉及工业蒸发技术领域，具体为一种连续式丙酮蒸发器。

背景技术

在水性聚氨酯分散体或乳液的制备过程中，需要使用真空装置，利用有机溶剂在真空状态下其沸点降低至较低的温度的原理，在加热状态下对乳液进行有机溶剂的真空脱除，从而制备不含有机溶剂的水性树脂。在溶剂法制备水性聚氨酯树脂的过程中，最常使用的溶剂是丙酮。丙酮在常温常压下的沸点低于59℃，在真空度为0.07-0.09MPa下，乳液中的丙酮在36-45℃下即可顺利脱除。

工业上，脱除水性聚氨酯乳液中的丙酮，一般采用反应釜直接连接真空泵和冷凝器及丙酮受槽的形式，在加热状态下进行脱除；在实验室也可能采用旋蒸的方式进行。工业上的这种丙酮脱除方式存在一定的缺点。连接真空泵的真空系统往往带有很长的管道，丙酮受槽和反应釜空间较大，所以导致真空度较低。因此，在丙酮脱除时需要将乳液加热至接近丙酮常温常压下的沸点，甚至更高的温度，才能充分脱除丙酮，尤其是对于高固体含量的树脂乳液，丙酮的脱除过程需要更高的温度，才可以破坏液体汽化过程中的气液平衡。这样的后果是导致水性聚氨酯乳液长时间在较高的温度下蒸煮，影响最终产品的质量和后期储存稳定性。

利用微波辐射对于极性分子的热作用，并设计蒸发器成平流层的小型丙酮蒸发器，可以将丙酮脱除的过程形成一种连续式的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续式丙酮蒸发器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种连续式丙酮蒸发器，包括蒸发器本体、微波辐射层、油浴层、挡板式层流板、多孔真空蒸发层、微波发生器、冷凝组件和升降组件，蒸发器本体的内部自上而下依次设有冷凝组件、多孔真空蒸发层、挡板式层流板、油浴层和微波辐射层，蒸发之后的丙酮遇到冷凝组件之后再度从气体凝结成液态，并且沿着第一气体流动夹层流向收集斗中对丙酮进行收集再利用，油浴层的外侧两端设有升降组件，升降组件可通过升降调节油浴层与微波辐射层之间的距离，并以此控制对层流板中乳液的加热温度。

进一步的，微波辐射层位于蒸发器本体的第一层，微波辐射层内含多组微波发生器，每个微波发生器在蒸发器本体外壳部分设置有电源接入口，微波发生器的微波发送截面呈平面式，水平放置于微波辐射层在20-25cm范围内朝上形成辐射；微波发生器可以单组工作，也可以多组工作；微波同时对油浴层中的高沸点极性有机溶剂和含丙酮乳液中的水及极性分子产生热效应。

进一步的，油浴层位于蒸发器本体的第二层，油浴层的两端连接高沸点极性溶剂输入口和高沸点极性溶剂输出口；油浴层内部填充的介质采用极性高沸点有机溶剂，通过微波辐射产生热能，为挡板式平流层提供恒定温度；热介质为极性高沸点溶剂，在微波辐射下产生热量；热介质还可以防止局部高温。

进一步的，层流板位于蒸发器本体的第三层，层流板的上方安装有聚四氟乙烯挡流板形成挡板式结构，为乳液中的丙酮蒸发提供足够的气液界面，并在高速流动中形成层流；乳液在挡板式层流板内部快速、均匀地流动形成层流，液体与气体间形成大面积的界面，加快丙酮的挥发，并且不会形成气液平衡的界面，有利于丙酮充分地挥发，层流板的两端连接乳液输入口和乳液输出口。