技术领域
背景技术
[0002] 溶液聚合法得到的
聚合物溶液(例如乙丙
橡胶溶液)目前普遍采用
水析法分离聚合物与
溶剂，即将聚合物溶液在一定压
力下，由一个或多个喷嘴喷入凝聚釜热水中，用
蒸汽将溶剂
汽化并带出釜外，而聚合物则聚集成大粒子或
凝块从聚合物溶液中析出，并与聚合物溶液分离进入水中。其中，溶液喷嘴是关键性的设备，其性能的好坏直接影响
汽提的效率、设备能耗和经济性。
[0003] 传统的搅拌凝聚釜多数都采用单一
流体(聚合物溶液)喷嘴，需要依靠较强的机械搅拌产生的剪切力切割和分散聚合物溶液，因此对机械搅拌能力要求很高，从而导致提高了搅拌转速和功率，进而增加了能耗。另一方面，由于聚合物溶液未经预热喷入凝聚釜中，所以汽提效率低。
[0004] CN101486022A公开了一种预热内混式喷嘴，如图1所示，该喷嘴包括中心管6、内环管3和外
套管7，外套管7位于中心管6的外部，内环管3位于中心管6和外套管7之间，所述中心管6具有扩张段1、收缩段2和混合段5，且中心管6的后端设置有反应物进口9，扩张段1位于中心管6的前端，混合段5通过收缩段2与扩张段1连接，混合段5上设置有两排或多排的进气孔4，该进气孔4与中心管6轴线之间的夹
角为30～90°，倾斜角为0～70°；内环管3的前端与扩张段1中部之间留有空隙，后端与中心管6连接；外套管7的前端与中心管6的扩张段1的头部连接，后端与中心管6的尾部连接，且外套管7的后部设置有气体进口8。
[0005] 上述预热内混式喷嘴在工作时，雾化蒸汽或
氧气从气体进口8进入外套管7内，经过外套管7和内环管3以较高速度流到扩张段1，并经过内环管3与扩张段1之间的空隙转弯流过扩张段1，使气体得到预热，同时喷嘴出口的壁温降低；然后高速气流进入内环管3和混合段5之间的环形空间，通过进气孔4均匀高速进入混合段5内，与从反应物进口9进入中心管6的原料油或气态
烃快速混合，形成均匀的沫状流，该沫状流通过收缩段2和扩张段1高速喷出，形成雾化良好的雾炬或混合均一的反应物流。该预热内混式喷嘴比较适用于石油催化裂化工艺和
天然气氧化
热解制乙炔工艺，但不适用于分离聚合物与溶剂的工艺，由于蒸汽与溶液快速混合的过程中，容易形成气泡或中空，使得在喷出的过程中出现爆喷的现象，而且上述喷嘴存在易堵塞、难清理的问题。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种能够用于聚合物溶液汽提凝聚分离装置的喷嘴，该喷嘴能够提高汽提效率并能够降低设备能耗。
[0007] 本发明提供了一种喷嘴，其中，该喷嘴包括内
导管和外导管，所述外导管环绕所述内导管设置且与所述内导管固定连接，所述外导管与所述内导管之间形成有空间，所述内导管的前端设置有与所述内导管连通的第一喷射部件，且所述内导管上设置有第一入口，所述外导管的前端设置有与所述外导管连通的第二喷射部件，且所述外导管上设置有第二入口，所述第一喷射部件的第一喷射孔位于所述第二喷射部件的第二喷射孔内。
[0008] 在利用上述喷嘴对聚合物溶液的聚合物和溶剂进行分离时，首先将所述聚合物溶液通过所述第一入口导入所述内导管中，同时将蒸汽通过所述第二入口导入所述外导管中。在工作过程中，所述外导管中的蒸汽对所述内导管中的聚合物溶液进行预热，预热后的聚合物溶液从所述第一喷射部件喷出，该喷出的聚合物溶液被同时从所述第二喷射部件喷出的蒸汽打散，形成油滴并进入凝聚釜中，所述蒸汽在打散所述聚合物溶液的同时夹带大部分汽化的溶剂进入凝聚釜的冷凝系统。
[0009] 由于本发明提供的喷嘴可以在聚合物溶液喷出之前对聚合物溶液进行预热，所以溶液在喷出时能够达到溶剂汽化所需要的
温度，从喷出到进入凝聚釜热水的瞬间，大部分溶剂都被闪蒸汽化，从而提高了汽提效率。此外，由于聚合物溶液在从第一喷射部件中喷出时，被同时从第二喷射部件喷出的蒸汽打碎或雾化，形成颗粒大小均匀的油滴，所以凝聚釜只需普通搅拌器在较低的转速和功率下维持聚合物颗粒正常悬浮和流动即可，从而降低了能耗。而且，由于蒸汽与溶液不在喷嘴内部混合，所以不会形成气泡或中空，也不会在喷出的过程中出现爆喷的现象。
[0010] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0011] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0012] 图1是现有预热内混式喷嘴的结构示意图；
[0013] 图2是本发明提供的喷嘴的结构示意图；
[0014] 图3是图2中A部放大结构示意图；
[0015] 图4是图2中B部放大结构示意图。
[0016] 附图标记说明
[0017] 1：扩张段；2：收缩段；3：内环管；4：进气孔；5：混合段；6：中心管；7：外套管；8：气体进口；9：反应物进口；10：内导管；11：外导管；12：第一喷射部件；13：第二喷射部件；
14：空间；15：第一入口；16：第二入口；17：第一
法兰；18：第二法兰；19：第一喷射孔；20：
第二喷射孔；21：环形喷射孔；22：第一流入管；23：第二流入管；24：第四法兰；25：第五法兰；26：顶针；27：杆部；28：柄部；29：套管；30：
密封件；31：
螺母；32：固定件；33：第三法兰；34：凹槽；35：密封组件；36：压盖；37：
锁紧件；38：
支撑肋。
具体实施方式
[0018] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0019] 在对本发明的具体实施方式进行详细说明之前，需要指出的是，在本发明中出现的方位词，例如“前端”、“后部”、“后端”是以溶液在内导管10中的流动方向来定义的，即溶液从内导管10的后部向前端(第一喷射部件12)流动。
[0020] 如图2所示，本发明提供了一种喷嘴，其中，该喷嘴包括内导管10和外导管11，所述外导管11环绕所述内导管10设置且与所述内导管10固定连接，所述外导管11与所述内导管10之间形成有空间14，所述内导管10的前端设置有与所述内导管10连通的第一喷射部件12，且所述内导管10上设置有第一入口15，所述外导管11的前端设置有与所述外导管11连通的第二喷射部件13，且所述外导管11上设置有第二入口16，所述第一喷射部件12的第一喷射孔19位于所述第二喷射部件13的第二喷射孔20内。
[0021] 所述外导管11与所述内导管10之间可以采用各种适当的方式固定连接，例如：可以在外导管11的外周表面设置第一法兰17，在内导管10的外周表面设置第二法兰18，通过
螺栓和螺母的配合将第一法兰17和第二法兰18固定连接，从而将外导管11与内导管
10固定连接。所述第一法兰17可以与所述外导管11
焊接在一起，也可以与所述外导管11一体成形。所述第二法兰18可以与所述内导管10焊接在一起，也可以与所述内导管10一体成形。当然，也可以选择其它适当方式将外导管11与内导管10固定连接，例如
铆接或者卡扣连接。为了加强内导管10和外导管11，优选地，在所述内导管10与所述外导管11之间设置有支撑肋38，该支撑肋38固定在所述内导管10的外周表面上并且支撑所述外导管
11。所述支撑肋38可以采用适当的方式固定在所述内导管10的外周表面上，例如焊接。
[0022] 所述内导管10用于输送溶液，所述外导管11用于输送蒸汽。所述内导管10和外导管11均可以采用常规的导管。所述内导管10和外导管11的尺寸可以根据需要进行选择。
[0023] 为了使喷出的溶液和蒸汽分布均匀，优选地，所述外导管11的中
心轴线与所述内导管10的中心轴线共线。
[0024] 所述第一喷射部件12可以采用各种适当的方式设置在所述内导管10的前端，为了方便对第一喷射部件12进行清理和更换，优选地，所述第一喷射部件12与所述内导管10可拆卸地连接，例如
螺纹连接。当然，作为选择，所述第一喷射部件12也可以与所述内导管10一体成形或者焊接在一起。
[0025] 所述第一喷射部件12用于喷出聚合物溶液。所述第一喷射孔19可以为一个，也可以为多个。如图2和图3所示，为了方便设置，且使溶液能够从内导管10均匀地流入第一喷射孔19中，优选地，所述第一喷射孔19为一个，且该第一喷射孔19的中心轴线与所述内导管10的中心轴线共线。第一喷射孔19的孔径大小是决定凝聚油滴大小最直接的因素。如果第一喷射孔19的孔径过大，则凝聚油滴大，油滴内部包含的溶剂不易
蒸发，凝聚效率低，溶剂损失量大。如果第一喷射孔19的孔径过小，则在溶液喷出时聚合物容易形成细沫，一方面该细沫容易被蒸汽夹带出凝聚釜，则不仅导致产品流失，而且聚集的细沫会堵塞凝聚釜出气口和冷凝系统，另一方面聚合物细沫会随着
废水流走，从而导致产品再次流失。因此，优选地，所述第一喷射孔19的孔径为2～10毫米，更优选地，所述第一喷射孔19的孔径为4～6毫米。
[0026] 所述第二喷射部件13可以采用各种适当的方式设置在所述外导管11的前端，为了方便对第二喷射部件13进行清理和更换，优选地，所述第二喷射部件13与所述外导管11可拆卸地连接，例如
螺纹连接。当然，作为选择，所述第二喷射部件13也可以与所述外导管11一体成形或者焊接在一起。
[0027] 所述第二喷射部件13用于喷出蒸汽。如图2和图3所示，为了使蒸汽能够从外导管11均匀地流入第二喷射孔20中，并能够将从第一喷射孔19喷出的溶液均匀地打散，优选地，所述第二喷射孔20的中心轴线与所述外导管11的中心轴线以及所述第一喷射孔19的中心轴线共线。在溶液从第一喷射部件12中喷出时，为了使溶液被同时从第二喷射部件13喷出的蒸汽打碎或雾化，并形成颗粒大小均匀的油滴，优选地，所述第二喷射孔20的孔径比所述第一喷射孔19的孔径大4～15毫米，更优选地，所述第二喷射孔20的孔径比所述第一喷射孔19的孔径大8～10毫米。如图3所示，所述第二喷射孔20的内壁与所述第一喷射孔19的外壁之间形成有环形喷射孔21，该环形喷射孔21的外径与内径之差为2～
8毫米，更优选为3～5毫米。第二喷射部件13可以不局限于上述形式，作为选择，可以在第二喷射孔20的周围形成其它的喷射孔。
[0028] 在溶液从第一喷射部件12中喷出时，为了能够更有效地使溶液被同时从第二喷射部件13喷出的蒸汽打碎或雾化，优选地，所述第一喷射部件12未伸出所述第二喷射部件13，更优选地，所述第一喷射孔19的前端面与所述第二喷射孔20的前端面之间的距离为
2～15毫米。
[0029] 所述第一入口15可以设置在内导管10的任意
位置，为了方便第一入口15的设置，且使溶液在从第一喷射部件12喷出之前有充分的流动，优选地，所述第一入口15设置在所述内导管10的侧面且位于所述内导管10的后部。为了方便地将溶液通入内导管10中，优选地，所述第一入口15连接有第一流入管22。而且，为了方便该第一流入管22与溶液供应源连接，优选地，所述第一流入管22的外周表面设置有第三法兰33。所述第三法兰33可以与所述第一流入管22焊接在一起，也可以与所述第一流入管22一体成形。所述第一流入管22可以采用各种适当的方式与所述第一入口15连接，例如焊接。
[0030] 所述第二入口16可以设置在外导管11的任意位置，为了方便第二入口16的设置，且使蒸汽在从第二喷射部件13喷出之前有充分的流动，优选地，所述第二入口16设置在所述外导管11的侧面且位于所述外导管11的后部。为了方便地将蒸汽通入外导管11中，优选地，所述第二入口16连接有第二流入管23。而且，为了方便该第二流入管23与蒸汽供应源连接，优选地，所述第二流入管23的外周表面设置有第四法兰24。所述第四法兰24可以与所述第二流入管23焊接在一起，也可以与所述第二流入管23一体成形。所述第二流入管23可以采用各种适当的方式与所述第二入口16连接，例如焊接。
[0031] 为了方便本发明提供的喷嘴的安装，优选地，所述内导管10或者外导管11的外周表面设置有第五法兰25，该第五法兰25可以与所述内导管10或者外导管11焊接在一起，也可以也所述内导管10或者外导管11一体成形。
[0032] 为了方便地清理第一喷射部件12中的堵塞物，如图2所示，优选地，本发明提供的喷嘴还包括顶针26，该顶针26的前端形成为锥形，且该顶针26通过所述内导管10后端的开口插入所述内导管10中。所述顶针26的前端的形状适于与所述第一喷射孔19匹配，从而能够将第一喷射孔19中的堵塞物清除。为了方便顶针26的操作，优选地，所述顶针26包括插入所述内导管10中的杆部27和位于所述内导管10外部并与所述杆部27固定连接的柄部28。此时，所述杆部27的前端形成为锥形。为了方便柄部28的拆装，优选地，所述杆部27的后端设置有凸台(未显示)，所述柄部28套装在杆部27上并止挡在所述凸台上，然后通过螺母31固定。当然，作为选择，所述柄部28也可以采用焊接的方式与所述杆部27固定连接，或者与所述杆部27一体成形。通过旋转柄部28而使杆部27在内导管10中伸缩，从而清除第一喷射部件12中的堵塞物。所述顶针26不仅可以清理第一喷射部件12中的堵塞物，而且可以通过有利地设计顶针26的形状来调节溶液的流动形态，从而控制最终喷出的流体形态。为了防止在内导管10与杆部27之间产生摩擦，优选地，所述内导管
10与所述杆部27之间设置有套管29，该套管29套装在所述杆部27上且与所述内导管10的内表面螺纹连接。如图2和图4所示，为了提高内导管10的
密封性，优选地，本发明提供的喷嘴还包括密封组件35，该密封组件35包括密封件30和固定件32，所述密封件30位于所述杆部27与所述套管29之间，所述固定件32固定所述密封件30的位置。所述密封件
30可以采用本领域公知的各种密封件，例如，所述密封件30可以包括
密封圈(未显示)和密封填料(未显示)。所述固定件32可以采用各种适当的结构，例如所述固定件32可以包括压盖36和锁紧件37，所述套管29的内表面上设置有凹槽34，所述密封件30位于所述凹槽34中，所述压盖36止挡在所述套管29的后端且将所述密封件30压紧在所述凹槽34的壁上，所述锁紧件37与所述套管29螺纹连接并将所述压盖36锁紧。作为选择，也可以将固定件32省去，将密封件30粘接在所述套管29的内表面上来实现固定。
[0033] 需要说明的是，由于溶液和蒸汽需要以一定的压力喷出，所以除了第一喷射部件12、第二喷射部件13、第一入口15和第二入口16以外，所述内导管10和外导管11基本上是封闭的。如图2所示，可以通过内导管10的外周表面上设置的第二法兰18将外导管11后端的开口封闭，而通过顶针26、套管29和密封件30将内导管10后端的开口封闭。
[0034] 在利用上述喷嘴对聚合物溶液的聚合物和溶剂进行分离时，首先将所述聚合物溶液通过所述第一入口15导入所述内导管10中，同时将蒸汽通过所述第二入口16导入所述外导管11中，所述蒸汽的压力和温度根据具体情况进行选择，例如所述蒸汽的压力可以为0.2～2MPa，所述蒸汽的温度可以为100～200℃。在工作过程中，所述外导管11中的蒸汽对所述内导管10中的聚合物溶液进行预热，预热后的聚合物溶液从所述第一喷射部件12喷出，该喷出的聚合物溶液被同时从所述第二喷射部件13喷出的蒸汽打散，形成油滴并进入凝聚釜中，所述蒸汽在打散所述聚合物溶液的同时夹带大部分汽化的溶剂进入凝聚釜的冷凝系统。
[0035] 由于本发明提供的喷嘴可以在聚合物溶液喷出之前对聚合物溶液进行预热，所以溶液在喷出时能够达到溶剂汽化所需要的温度，从喷出到进入凝聚釜热水的瞬间，大部分溶剂都被闪蒸汽化，从而提高了汽提效率。此外，由于聚合物溶液在从第一喷射部件12中喷出时，被同时从第二喷射部件13喷出的蒸汽打碎或雾化，形成颗粒大小均匀的油滴，所以凝聚釜只需普通搅拌器在较低的转速和功率下维持聚合物颗粒正常悬浮和流动即可，从而降低了能耗。而且，由于蒸汽与溶液不在喷嘴内部混合，所以不会形成气泡或中空，也不会在喷出的过程中出现爆喷的现象。此外，由于本发明提供的喷嘴还包括顶针26，所以可以方便地清理第一喷射部件12中的堵塞物。
[0036] 本发明提供的喷嘴能够广泛地应用于溶液聚合法得到的聚合物和溶剂的汽提凝聚分离，例如合成橡胶、
合成树脂和塑料等聚合物溶液的汽提凝聚分离。
[0037] 需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，可以通过任何合适的方式进行任意组合，其同样落入本发明所公开的范围之内。另外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
[0038] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
