本發(fā)明屬于高分子技術(shù)領(lǐng)域，涉及炭黑可發(fā)性聚苯乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，化學(xué)法制備可發(fā)性聚苯(EPS)的生產(chǎn)系統(tǒng)，主要是一步法懸浮聚合工藝，懸浮聚合具有生產(chǎn)體系穩(wěn)定、散熱容易、顆粒粒徑易控制等特點(diǎn)。EPS經(jīng)過(guò)發(fā)泡后可制備建筑保溫材料及各種泡沫塑料制品，但原有EPS 阻燃系數(shù)低并且導(dǎo)熱系數(shù)高。嚴(yán)重限制了其在高層建筑領(lǐng)域的使用及不符合國(guó)家節(jié)能減排的要求，見表1：

2014年8月27日國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014法規(guī)性文件，要求國(guó)內(nèi)EPS生產(chǎn)廠家在3～5年內(nèi)逐步淘汰B1和B2級(jí)建筑用EPS板材，取而代之的是采用高絕熱性能、高保溫性能的改性EPS，該規(guī)范具有強(qiáng)制性要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，執(zhí)行國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014研發(fā)一種炭黑可發(fā)性聚苯乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)，在原有EPS生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加炭黑加料、分離、回收單元，使得現(xiàn)有EPS產(chǎn)品填充炭黑，得到炭黑可發(fā)性聚苯乙烯（CEPS），以達(dá)到《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014法規(guī)要求，CEPS相對(duì)于現(xiàn)有的EPS產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)、氧指數(shù)指標(biāo)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，）具有更好的絕熱效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：炭黑可發(fā)性聚苯乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是：苯乙烯儲(chǔ)罐、戊烷儲(chǔ)罐通過(guò)泵與聚合釜頂相連，脫鹽水儲(chǔ)罐通過(guò)泵與聚合釜頂連接；鹽酸儲(chǔ)槽通過(guò)泵與水洗釜頂連接；聚合釜底通過(guò)閥與水洗釜頂相連；水洗釜通過(guò)泵與炭黑分離罐相連；聚合釜上部設(shè)有固體進(jìn)料口；聚合釜頂部經(jīng)冷凝器、氣油分離器、一二級(jí)油水分離槽、活性炭吸附器與引風(fēng)機(jī)及排空管相連；一二級(jí)油水分離槽出水管與污水管連接；水洗釜頂經(jīng)引風(fēng)機(jī)與鹽酸回收塔頂部相連，鹽酸吸收塔下側(cè)與水洗釜頂部相連；泥漿泵連接的炭黑分離罐底部與回收炭黑罐頂部相連，側(cè)下部經(jīng)閥與緩沖罐頂部連接；炭黑分離罐上側(cè)經(jīng)閥與離心機(jī)上側(cè)相連；離心機(jī)底部通過(guò)閥與緩沖罐頂相連，緩沖罐下側(cè)通過(guò)閥與壓濾機(jī)相接，壓濾機(jī)底部與濾餅回收器相連，其濾水管與污水管相連；離心機(jī)頂部通過(guò)加熱器與鼓風(fēng)機(jī)出口相連；離心機(jī)中上部與一級(jí)旋風(fēng)分離器中下部相連，所述分離器頂部與引風(fēng)機(jī)入口連接；離心機(jī)中下側(cè)與離心機(jī)料斗頂部相連；離心機(jī)料斗經(jīng)螺旋輸送機(jī)上部與二級(jí)旋風(fēng)分離器連接，鼓風(fēng)機(jī)出口與螺旋輸送機(jī)和二級(jí)旋風(fēng)分離器間管線相連；脫鹽水管經(jīng)閥、抗靜電劑管經(jīng)閥與混合器頂部相連，混合器底部與閥同引風(fēng)機(jī)出口管間的管線相連；二級(jí)旋風(fēng)分離器頂部經(jīng)引風(fēng)機(jī)與其下方有粉料接收盤的粉料捕集器連接；二級(jí)旋風(fēng)分離器底部經(jīng)混料緩沖倉(cāng)，篩分機(jī)，與分級(jí)料倉(cāng)連接；分級(jí)料倉(cāng)經(jīng)引風(fēng)機(jī)與混合機(jī)上集料倉(cāng)相連；混合機(jī)上集料倉(cāng)經(jīng)計(jì)量斗與聚合涂膜機(jī)相連，該涂膜機(jī)上方連接有涂膜機(jī)計(jì)量斗，其下方經(jīng)振動(dòng)篩集料倉(cāng)，直線振動(dòng)檢查篩，包裝秤上集料倉(cāng)與電子定量包裝秤相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比 具有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和積極效果：

（1）由于炭黑在EPS物料均勻分布，改變了熱輻射路徑，降低了導(dǎo)熱系數(shù)。達(dá)到同樣保溫效果所用的材料減少，符合節(jié)能減排策略，減輕環(huán)境的負(fù)擔(dān)。

（2）現(xiàn)有阻燃性EPS表觀密度為20Kg/m3時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.039 W/m·K，相同表觀密度的炭黑可發(fā)性聚苯乙烯（CEPS）導(dǎo)熱系數(shù)為0.032 W/m·K，導(dǎo)熱系數(shù)降低了接近18%。

（3）節(jié)省了大量原料，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，同等保溫條件和保溫效果，采用炭黑可發(fā)性聚苯乙烯(CEPS)，比使用普通阻燃性EPS節(jié)約近40%的原料。

(4)目前該產(chǎn)品已經(jīng)逐步推向市場(chǎng)，收到較好的應(yīng)用效果，取得客戶一致認(rèn)可。該產(chǎn)品具有成本低、性能優(yōu)的特點(diǎn),具有推廣價(jià)值，見表2：

表2.產(chǎn)品CEPS技術(shù)指標(biāo)

從表2可見本發(fā)明制得的產(chǎn)品，其主要技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于表1列出指標(biāo)。

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)圖（一）。

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)圖（二）。

圖3為本發(fā)明系統(tǒng)總圖。

圖中，V-1，V-2，V-3，V-4，V-5，V-6，V-7，V-8，V-9，V-10，V-11，V-12，V-13，V-14、閥； E-15，E-16，E-17，E-18，E-19—泵；E-20，E-21，E-26，E-27，E-23，E-24—引風(fēng)機(jī)；E-22—鼓風(fēng)機(jī)，E-25—加熱器；1、混合器，2、混合機(jī)上集料倉(cāng)，3、涂膜機(jī)上計(jì)量斗，4、聚合涂膜機(jī)，5、振動(dòng)篩集料倉(cāng)，6、直線振動(dòng)檢查篩，7、包裝秤上集料倉(cāng)，8、電子計(jì)量包裝秤,9、螺旋輸送機(jī)。

具體實(shí)施方式

見圖1，圖3，炭黑可發(fā)性聚苯乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是：苯乙烯儲(chǔ)罐、戊烷儲(chǔ)罐通過(guò)泵E-19、E-17及閥V-4、 V-2與聚合釜頂相連，脫鹽水儲(chǔ)罐通過(guò)泵E-18、閥V-1與聚合釜頂連接；鹽酸儲(chǔ)槽通過(guò)泵E-15、閥V-6與水洗釜頂連接；聚合釜底通過(guò)閥V-3與水洗釜頂相連；水洗釜通過(guò)泵E-16、閥V--7與圖2中石墨/炭黑分離罐相連；聚合釜上部設(shè)有固體進(jìn)料口；聚合釜頂部經(jīng)閥V-5、冷凝器、氣油分離器、一二級(jí)油水分離槽、活性炭吸附器與引風(fēng)機(jī)E-21及排空管相連；一二級(jí)油水分離槽出水管與污水管連接；水洗釜頂經(jīng)引風(fēng)機(jī)E-20與鹽酸回收塔頂部相連，鹽酸吸收塔下側(cè)與水洗釜頂部相連；見圖2，圖3，與圖1泥漿泵E-16連接的炭黑分離罐底部與回收炭黑罐頂部相連，側(cè)下部經(jīng)閥V-8與緩沖罐頂部連接；炭黑分離罐上側(cè)經(jīng)閥V-9與離心機(jī)上側(cè)相連；離心機(jī)底部通過(guò)閥V-10與緩沖罐頂相連，緩沖罐下側(cè)通過(guò)閥V-13與壓濾機(jī)相接，壓濾機(jī)底部與濾餅回收器相連，其濾水管與排污水管相連；離心機(jī)頂部通過(guò)加熱器E-25與鼓風(fēng)機(jī)E-22出口相連；離心機(jī)中上部與一級(jí)旋風(fēng)分離器中下部相連，所述分離器頂部與引風(fēng)機(jī)E-27入口連接；離心機(jī)中下側(cè)與離心機(jī)料斗頂部相連；離心機(jī)料斗經(jīng)螺旋輸送機(jī)9上部與二級(jí)旋風(fēng)分離器連接，鼓風(fēng)機(jī)E-26出口與螺旋輸送機(jī)9和二級(jí)旋風(fēng)分離器間管線相連；脫鹽水管經(jīng)閥V-11、抗靜電劑管經(jīng)閥V-12與混合器1頂部相連，混合器1底部與閥V-14同鼓風(fēng)機(jī)E-26出口管間的管線相連；二級(jí)旋風(fēng)分離器頂部經(jīng)引風(fēng)機(jī)E-23與其下方有粉料接收盤的粉料捕集器連接；二級(jí)旋風(fēng)分離器底部經(jīng)混料緩沖倉(cāng)，篩分機(jī)，與分級(jí)料倉(cāng)連接；分級(jí)料倉(cāng)經(jīng)引風(fēng)機(jī)E-24與混合機(jī)上集料倉(cāng)2相連；混合機(jī)上集料倉(cāng)2經(jīng)計(jì)量斗與聚合涂膜機(jī)4相連，該涂膜機(jī)上方連接有涂膜機(jī)計(jì)量斗3，其下方經(jīng)振動(dòng)篩集料倉(cāng)5，直線振動(dòng)檢查篩6，包裝秤上集料倉(cāng)7與電子定量包裝秤8相連。

本發(fā)明采用集散控制系統(tǒng)DCS進(jìn)行控制， 該技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)。

下面簡(jiǎn)要介紹本發(fā)明的工藝流程：

1、聚合溶液制備系統(tǒng)

助劑溶液制備系統(tǒng)，包括有機(jī)溶液和水相溶液的制備，分別以苯乙烯和水作溶劑，按批次在溶液罐中配制。計(jì)量的苯乙烯和水在加入配制罐時(shí)通過(guò)蒸汽加熱到40～50℃。

2、聚合單元

每批次聚合開始，先向聚合釜加入脫鹽水，再加入苯乙烯、引發(fā)劑等，以避免早期反應(yīng)。聚合釜的外壁有半管型盤管。用0.6MPa蒸汽和循環(huán)冷卻水加熱或冷卻。開始，聚合釜溫度保持在90℃；聚合釜中產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝器、氣油分離器、一二級(jí)油水分離槽、活性炭吸收塔吸收后排入大氣；當(dāng)苯乙烯轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%時(shí)，加入戊烷，溫度升高到120℃左右，在此溫度下保持?jǐn)?shù)小時(shí)，壓力保持在0.3～0.8MPa之間，達(dá)到規(guī)定的反應(yīng)時(shí)間聚合完成時(shí)，開始冷卻聚合釜，溫度降到40℃后，排氣通過(guò)循環(huán)水冷卻，再通過(guò)冷凍水冷凝，回收戊烷。經(jīng)活性炭吸附，排入大氣。

3、脫水、干燥系統(tǒng)

聚合漿料經(jīng)水洗釜經(jīng)炭黑分離罐進(jìn)入離心機(jī)脫水，大部分炭黑及水相分別進(jìn)入回收炭黑罐和緩沖罐，分離出的EPS粒料去離心料斗。 含水不大于4%的粒料，經(jīng)引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)分離器干燥，干燥后的物料，自流入干料倉(cāng)中，用風(fēng)機(jī)送至篩分機(jī)加料斗。

4、篩分和涂覆

干燥后的EPS經(jīng)篩分機(jī)到分級(jí)料倉(cāng), 經(jīng)涂膜機(jī)機(jī)混合涂膜。涂膜后的產(chǎn)品分別經(jīng)直線振動(dòng)檢查篩流入到包裝秤上集料倉(cāng)，最后輸送到電子包裝秤進(jìn)行包裝出廠。

五、原料及技術(shù)要求

表3. 原料控制項(xiàng)目及指標(biāo)

原料控制項(xiàng)目及指標(biāo)見上述表3。