CN103492037B - 用于在真空条件下凝结蒸汽的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在真空条件下凝结蒸汽的设备，所述设备具有：至少一个空间的凝结区域（311），所述凝结区域与用于产生低于大气压强的压强的真空仪器（2）连接并且具有用于冷却的介质（51）以用于在压强低于大气压强的情况下凝结蒸汽；和用于凝结物的至少一个空间的收集区域（312），所述收集区域与至少一个空间的凝结区域（311）连接，其中至少一个空间的收集区域（312）具有真空密封的壳体（10）并且与真空仪器（2）直接地或间接地连接。本发明还涉及一种用于在真空条件下凝结蒸汽的方法。

Description

用于在真空条件下凝结蒸汽的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于在真空条件下凝结蒸汽的设备和一种能够在根据本发明的设备中执行的在真空条件下凝结蒸汽的方法，其中设备具有：至少一个空间的凝结区域，所述凝结区域与用于产生低于大气压强的压强的真空仪器连接并且具有用于冷却的介质以用于在压强低于大气压强的情况下凝结蒸汽；和用于凝结物和可能的固体的至少一个空间的收集区域，所述收集区域与至少一个空间的凝结区域连接。

背景技术

已知的是，用于在真空条件下凝结蒸汽的凝结器多样地应用在工业制造过程中。例如，凝结器应用在食品工业中以用于制造可食用的油或奶。此外，凝结器应用在酿酒厂、制盐厂、炼糖厂、炼油厂中或者造纸厂中。特别地，所述凝结器在化工厂中应用在多种化学制造过程中。

特别是在例如借助于缩聚反应来制造聚合物时，凝结器是绝对必要的。例如为了制造酚醛树脂、聚酯或者聚酰胺，必须将在缩聚作用中形成的副产物，例如水、氨气、乙醇、氯化氢等连续地在冷凝器中输出，以便推动热力学平衡以有助于具有高摩尔质量的反应产物。聚合物的制造能够在连续的或非连续的运行中进行。

已知的是，对于应用连续执行的反应，例如以用于制造聚合物，使用具有或者不具有装配的搅拌器或者混合机构的多个串联接入的横放的或者竖放的反应器。全部所述方法的共同之处是：以不同的工作条件运行反应器，所述工作条件在压强、真空和温度方面有所不同。产物在不同反应器之间的运输通常通过泵或者通过不同的工作压强来进行。在反应期间从反应介质中排出的物质在凝结器中凝聚并且接下来被再次应用、清洁、清除或者以其他方式使用。

通常，为了凝结使用所谓的喷射凝结器，其中蒸汽通过喷入的液体凝结。在此，液体也能够具有与凝结物相同的组分。在这种情况下，液体进行循环并且在此根据需要被过滤和冷却，以便然后再次在凝结器中作为凝结剂提供。当要凝结的蒸汽加载有能够污染或者阻塞管束式凝结器的物质时，通常使用所述喷射凝结器。

在以负压运行的过程中，管路浸入气压，借助于所述管路，循环液体和凝结物从凝结器中输出，因此能够在大气压强下运行收集容器。然后，能够从气压安置的收集容器中移除可能携带的固体。

然而，对于气压浸入式装置(barometrischeAbtauchung)需要一定的下降高度，所述下降高度必须匹配于真空和液体密度。在此通常是具有大约10m的高度的气压管。

专利文献DD259410A5例如描述用于借助这种气压凝结器来制造高分子聚合物的方法和设备。通过对苯二甲酸和乙二醇的酯化在酯化反应器中形成的过程蒸汽被引导到蒸汽喷射泵和混合凝结器中。在那里凝结的过程蒸汽在气压接收容器中收集并且经由泵引导到冷却塔中，在所述冷却塔中将水脱气并且冷却。另外的泵将如此处理的过程水泵送到混合凝结器中，在所述混合凝结器中，所述过程水用于凝结过程蒸汽。所描述的设备的缺点是，通过使用气压落水管(barometrischesFallrohr)而必需高的建筑，这提高了结构成本和运行成本并且使操作和维护变得困难。此外，不利的是，用于循环水的泵必须克服高的运送高度进而需要高的投资成本和运行成本。此外不利的是，液体由于将收集容器保持在大气压强下而吸收气体和水，所述气体和水在再次利用能量的情况下必须在导入到凝结器中之前或者在凝结器中被再度移除，并且真空装置的所需要的抽吸功率增大。

专利文献DE19909441C1描述一种用于对材料进行真空热处理的设施，尤其以用于清理包括含有PCB的绝缘填充装置的电气大型装备。在此，要清理的大型设备经由运输室引入到可加热的处理室中并且接下来引入到可冷却的另外的处理室中。处理室与中央单元“Z”连接，所述中央单元具有：真空泵装置；喷射凝结器，所述喷射凝结器具有清洗液体循环以用于清洗从处理室中排出的蒸汽；表面凝结器以用于凝结蒸汽；和清洁装置以用于吸收蒸汽。所述设施的缺点是串联安置的清洗设备、凝结设备和过滤设备的高的设施耗费。

从US7,732,556B2中已知一种用于借助于缩聚反应仪器来制造聚酯的方法。缩聚反应仪器在此具有带有一个或多个排出设备和位于排出设备之下的凝结器的一个或多个缩聚反应容器。来自缩聚反应容器的蒸汽经由排出设备到达到凝结器中。在此，凝结器经由气压落水管与浸入式容器(“冷凝水箱，hotwelltank”)连接。凝结物从凝结器中借助于气压落水管到达到浸入式容器中。将浸入式容器的液体如从图2中可见的那样借助于泵引导到换热器中并且接下来再次作为凝结剂引入到凝结器中。在此提出，浸入式容器中的液体和要在凝结器中凝结的蒸汽基本上由1,4-丁二醇组成。所述方法的缺点同样是，由于使用气压落水管而事先预设建筑高度。

发明内容

本发明基于下述目的，实现一种用于在真空条件下凝结蒸汽的方法，所述方法能够简单地并且在没有大的设施耗费的情况下实现并且降低结构成本和运行成本，以及提出一种用于执行所述方法的设备。

根据本发明，所述目的通过具有本发明的特征的设备以及通过具有本发明的特征的方法来实现。本发明的设计方案在下面的描述中提出。

由此，根据本发明的解决方案提出一种用于在真空条件下凝结蒸汽的设备，所述设备具有至少一个空间的凝结区域，所述凝结区域与用于产生低于大气压强的压强的真空仪器连接并且具有用于冷却的介质，其中用于凝结蒸汽的空间的凝结区域具有低于大气压强的压强。此外，所述设备具有用于凝结物和可能的固体的至少一个空间的收集区域，所述收集区域与至少一个空间的凝结区域连接。

所述设备的特征在于，至少一个空间的收集区域和至少一个空间的凝结区域在真空密封的壳体之内构成为至少一个凝结和收集单元，所述凝结和收集单元必要时与真空仪器直接地或间接地连接。

因此，凝结区域和收集区域集成为仅一个唯一的单元，所述单元的特征在于紧凑的形状。

通过将凝结区域和收集区域在真空密封的壳体之内集成为仅一个单独的凝结和收集单元同样确保：用于凝结的液体、收集液体没有与大气接触进而不能够从大气中吸收氧气和水。收集区域关于重力的作用方向设置在凝结区域之下。

在此，凝结和收集单元在凝结区域中为了凝结蒸汽而具有至少一个凝结器，并且在收集区域中具有至少一个收集容器以用于收集在凝结区域中形成的凝结物。

特别地，收集区域能够直接地或间接地与用于产生低于大气压强的压强的真空仪器连接。例如，通过与收集区域经由真空管道直接地连接的真空仪器能够实现在收集区域中的压强降低。替选地，例如能够将收集区域间接地与真空仪器连接，其中在此凝结区域与真空仪器直接地、例如经由真空管道连接并且通过在凝结区域中的压强降低同样实现在与凝结区域连接的收集区域中的压强降低。此外，与上面的实施方案类似地，也能够借助于直接与收集区域连接的真空仪器实现在凝结区域中的间接的压强降低。替选地，收集区域和凝结区域都能够直接地经由真空管道与用于产生低于大气压强的压强的真空仪器连接。

由此实现：凝结器和收集容器都具有低于大气压强的压强。由此，不需使用长的气压落水管，所述气压落水管由于其长度而设计用于：液体不能够从处于大气压强下的收集容器中经由气压落水管到达到处于负压下的凝结器中。因此，凝结器和收集容器的总高度相对于标准应用的气压凝结器而显著减小。这能够实现简单且灵活的设施结构并且显著地降低结构成本和运行成本。

此外，由此避免了通过在蒸汽中携带的杂质在凝结区域和收集区域之间引起的阻塞，在使用气压落水管时能够出现所述阻塞。由此，实现了运行可靠性的提高。

此外，由此避免：用于凝结的液体、吸收液体没有与大气接触进而不能够从大气中吸收氧气和水。

相应地，凝结和收集单元能够具有3m至7m、优选为3m至5m、尤其优选为4m的总高度。因此，本设备的特征在于，凝结区域和收集区域的或者凝结和收集单元的总高度明显低于具有气压浸入式装置的设备所必需的总高度；因此不需要气压浸入式装置。

通过降低的结构高度得出其他的优点：连接有凝结系统的重的过程仪器、反应器能够安置到较低的建筑高度上或者甚至安置到地面上，由此大大地降低了建筑成本。

在本设备的一个优选的实施形式中，收集区域以具有上侧和下侧的水平的容器的形式构成，其中凝结区域以竖直的仪器的形式设置在收集区域的上侧上。在本设备的所述实施形式中，具有敞开的端部的竖直的凝结区域直接地通到水平的收集区域中，更确切地说在所述收集区域的上侧上，所述收集区域在该部位上相应地具有开口，其中收集区域的上侧上的开口的尺寸与竖直的凝结区域的敞开的端部的尺寸一致并且优选是相等的。

凝结区域和收集区域之间的边界面优选地构造成是敞开的，使得在凝结区域和收集区域之间不存在其他的元件或者设备，例如过滤设备、接口、关闭装置、覆盖件等。

凝结区域能够设置在水平的收集区域的上侧上的任意部位上。

优选的是，收集区域和凝结区域构成为是一件式的。因此，凝结区域能够以圆顶的形式构成，所述圆顶设置在水平的收集区域的上侧上。

在此，借助于真空仪器实现产生低于大气压强的压强，所述真空仪器具有用于产生低于大气压强的压强的至少一个真空泵。替选地，真空仪器也能够具有多个真空泵，所述真空泵能够共同地或者分开地运行。例如，真空仪器能够具有两个真空泵，这两个真空泵都能够用于在凝结区域之内产生低于大气压强的压强。替选地，真空仪器能够具有两个真空泵，所述真空泵能够彼此分开地运行，并且所述真空泵能够分别分开地用于在凝结区域之内或者在收集区域之内产生低于大气压强的压强。

在此，所述设备尤其能够设置并且构成为用于：将在制造聚合物时形成的蒸汽凝结并且必要时连同可能附带的固体一起收集。这种设备和这种方法尤其应用在借助于缩聚反应来制造聚合物中。通常，借助于缩聚反应在负压条件下制造聚酯。在此，二羧酸或其酯衍生物与二醇进行反应。

作为原材料适合的例如是对苯二甲酸和1,4-丁二醇、双酚A(2,2-双-(4-羟苯基)-丙烷)和光气(碳酰氯)、对苯二甲酸和乙二醇以及2,6-萘二甲酸二甲酯和乙二醇。其他可应用的二醇是二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇或者新戊二醇。此外，作为碳酸也能够使用邻苯二甲酸、草酸、间苯二甲酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸或者戊二酸。也能够考虑将ε-己内酯或者甲基-ε-己内酯作为用于与二醇进行开环聚合的原材料。此外，也能够应用三醇，如三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或者丙三醇。

所述用于制造聚酯的原材料的应用仅是示例性的。根据在聚酯特性方面的要求能够使用不同的原材料以及将其彼此组合。在此，例如参考在US7,732,556中——第四段的第36至67行和第五段的第1至30行——所提及的原材料。

也不强制性地限制于聚酯，同样能够应用用于制造聚酰胺或其他聚合物的原材料。

在聚酰胺的情况下通常应用原材料胺，例如ε-己内酰胺、己二胺、对苯二胺或者m-苯二甲基二胺和如上面列出的碳酸。用于制造聚酰胺的所述原材料的应用仅仅是示例性的。

在一个实施形式中，凝结器具有以表面凝结器、例如以管束凝结器的形式的用于冷却的机构。在此，将凝结器的表面区域通过冷却剂循环冷却到预设的温度上。蒸汽在所施加的压强低于大气压强的情况下在位于凝结区域中的所述冷却的表面上凝结，进而借助于重力到达到收集区域中。在此，冷却剂循环与凝结物在空间上分开。

在另一实施形式中，凝结在所施加的压强低于大气压强的情况下借助于喷射凝结器来进行。在此，将下述液体喷入到喷射凝结器中，所述液体的温度低于在所施加的压强低于大气压强的情况下该液体的沸腾温度、尤其在10℃至80℃之间的温度范围中。喷入的液体形成凝结核以用于在凝结区域之内凝结蒸汽。喷射液体和凝结物借助于重力到达到收集区域中并且在那里被共同地收集。

在另一实施形式中，能够将收集液体从收集区域中借助于泵经由管道引到凝结区域中。如此引到凝结区域中的收集液体例如能够在喷射凝结器中喷入以用于再次形成凝结核。由此，闭合的冷却循环借助于由凝结物和喷射液体组成的收集液体来实现。这例如能够实现：仅特定量的喷射液体例如通过有毒蒸汽在凝结器中受到污染。因此，对可能要清除的收集液体的量进行限制。

通过根据本发明的解决方案还可行的是，泵为了收集液体的流通仅必须克服小的运送高度。由此实现投资成本和运行成本的降低。

此外，根据本发明的解决方案的特征在于，对于收集容器中的液体而言，由于安置在真空密封的壳体中而不再存在从大气中吸收气体或空气湿气的可能性。因此，收集液体的在真空中工作的液体循环保持没有吸收附加物质。然后，所吸收的这种物质随后必须在单独的除气设备中或者在凝结器的凝结区域中通过附加的能量耗费来移除。根据本发明的解决方案因此需要具有更低功率的真空发生器，由此实现能量节约和成本节约。

在一个实施形式中，收集区域具有预设量的收集液体。这能够实现顺利地进行从收集区域借助于泵到凝结区域中的液体流通。在此能够提出，所凝结的收集液体的组分基本上相应于要凝结的蒸汽的平衡组分。在此基本上表示：要凝结的蒸汽和收集液体的区别仅在于存在不同浓度的在化学反应中形成的杂质或者副产物(例如水、乙醇或者THF(四氢呋喃))。由此，确保收集液体的最简单的重复利用，并且显著降低可能要清除的液体量或者废水量。

此外，能够设有冷却设备以用于冷却收集液体。这种冷却设备能够直接地施加在收集区域上或者设置在从收集区域到凝结区域中的液体循环之内。也能够考虑多个冷却设备。在此，能够实现将液体冷却到低于液体的沸腾温度的温度上、尤其在10℃至80℃之间的范围中。

在一个实施例中，在管道之内设有过滤装置以用于分离杂质。由此确保：例如能够将随蒸汽携带到凝结区域中进而到达到收集区域中的固体从液体循环中移除。这种加载有固体的蒸汽通常在制造聚合物时、例如在缩聚反应时是要引起注意的。

此外，能够设有至少一个缓冲和离析区域以用于在收集区域中沉淀杂质。由此确保：通过蒸汽引入到凝结器中的杂质能够在收集区域中沉淀。在此沉淀表示，与收集液体相比具有较高密度的杂质在收集区域的下部部段中沉淀，并且与收集液体相比具有较低密度的杂质在收集区域的上部部段中沉淀。

替选地或附加地，能够设有离析设备以用于在收集区域上离析杂质。由此确保：例如能够将通过蒸汽引入到凝结器中的固体成功地从收集容器中移除。这例如能够通过适当的闸门系统来进行，所述闸门系统构成为不对真空造成干扰。因此避免：固体能够到达到液体循环中并且例如损坏泵或可能的冷却设备。因此，也还避免携带的固体可能阻塞可能应用的喷射凝结器的喷嘴。

此外，能够设有杂质收集容器以用于收集例如携带的、堆积在收集区域中的固体。由此确保：能够实现简单地清除或者简单地再应用所收集的杂质。

在另一实施形式中，设有提取设备以用于提取收集液体的一部分。因为在闭合的液体循环系统中液体量通过输送要凝结的蒸汽而持续增加，所以通过提取设备确保：能够将液体循环中的液体量限制到期望的水平上。

在一个设计形式中，凝结区域和收集区域或者凝结和收集单元具有在0.1mbar至100mbar之间的压强。

所述目的也通过根据本发明的特征的方法来实现。

用于在真空条件下凝结蒸汽的根据本发明的方法能够在上面描述的具有至少一个凝结和收集单元的设备中执行，其中将至少一个凝结和收集单元保持在低于大气压强的压强下，并且其中在至少一个凝结区域中进行蒸汽的凝结并且在至少一个收集区域中进行凝结物的收集。

特别地，凝结区域中的和收集区域中的压强借助于设置在收集区域上的真空仪器而保持到低于大气压强的压强上。

在一个实施例中，凝结和收集单元包括真空密封的壳体。

在另一实施形式中，将收集液体借助于泵经由管道引到凝结区域中。在此能够提出，凝结物与在收集区域中的预设量的收集液体混合。特别地能够提出，所凝结的收集液体的组分基本上相应于蒸汽的平衡组分。

此外能够提出，收集液体借助于冷却设备来冷却，其中将液体冷却到低于在所施加的压强低于大气压强的情况下该液体的沸腾温度的温度上、尤其冷却到在10℃至80℃之间的温度上。

在一个替选的实施形式中能够提出，借助于管道之内的过滤装置来分离杂质。

此外能够提出，能够在缓冲和离析区域之内沉淀杂质，并且替选地或附加地，能够经由设置在收集区域上的析出设备来离析或析出杂质。离析的杂质在此能够在杂质收集容器中收集。此外，能够经由提取设备提取收集液体的一部分。

在另一实施形式中，凝结和收集区域之内的或者凝结和收集单元之内的压强位于0.1mbar至100mbar之间，并且凝结和收集区域的或者凝结和收集单元的总高度明显低于在气压浸入式装置中所需要的总高度。特别地，总高度为3m至7m、优选为3m至5m、尤其优选为4m。

附图说明

下面，根据实施例在参考附图的情况下详细阐明本发明。附图示出：

图1示出用于在真空条件下凝结蒸汽的设备的第一实施例，所述设备具有表面凝结器和收集容器，这两者都与真空仪器连接；

图2示出另一实施例，其中喷射凝结器集成在凝结区域之内并且收集区域集成到凝结和收集单元中，并且凝结区域与真空仪器连接；

图3示出根据图2的设备的另一实施例，其中收集区域与真空仪器连接；

图4示出根据图2的设备的另一实施例，具有收集液体的集成的循环，所述收集液体被引回到喷射凝结器中；

图5示出根据图4的设备的另一实施例，其中凝结区域和收集区域借助于连接件彼此连接；

图6示出根据图4的设备的另一实施例，其中凝结区域具有喷射凝结器和管束凝结器；

图7示出根据图4的设备的另一实施例，其中收集区域附加地具有用于杂质的离析设备；

图8示出根据图4的设备的另一实施例，其中冷却设备设置在收集区域上。

具体实施方式

图1示出用于在真空条件下凝结蒸汽的设备的普通实例。要凝结的蒸汽导入到设置在凝结区域311中的凝结器3、在此为管束凝结器3’中，所述凝结器与真空仪器2连接。管束凝结器3’的应用仅是示例性的并且能够应用任何类型的表面凝结器、喷射凝结器或者混合凝结器。

管束凝结器3’的表面借助冷却管51’冷却。由此，实现蒸汽在管束凝结器3’的冷却管51’的较冷的表面上的凝结，所述较冷的表面经由闭合的冷却循环来冷却(在此没有示出)。管束凝结器3’经由连接件12、例如管路与设置在收集区域312中的收集容器31以真空密封的方式连接。此外，收集容器31与真空仪器2连接。分别为管束凝结器3’和收集容器31使用两个真空仪器同样是可行的。

用于在真空条件下凝结蒸汽的这种设备尤其能够实现在管束凝结器3’之内借助冷却管51’之内的闭合的冷却剂循环来凝结有毒的或污染环境的蒸汽。通过将凝结物与冷却剂循环分离，显著地降低了要清除的收集液体的量。

图2和3示出用于在真空条件下凝结蒸汽的根据本发明的设备的实施例。在此，真空密封的壳体10之内的喷射凝结器3和收集容器31构成为凝结和收集单元100。在此，凝结和收集单元100具有用于凝结蒸汽的凝结区域311和用于收集在凝结区域311中形成的凝结物的收集区域312。收集区域312关于重力作用方向设置在凝结区域311之下。

为了凝结将蒸汽导入到凝结区域311中，其中凝结区域311具有喷射凝结器3，所述喷射凝结器与真空仪器2连接(图2)并且具有低于大气压强的压强。替选地，收集区域312也能够与真空仪器2连接(图3)。在此，凝结经由导入到喷射凝结器3中的作为冷却剂的喷射液体51来进行。在此，喷射液体51具有事先预设的温度，所述温度低于在所施加的压强低于大气压强的情况下液体的沸腾温度，尤其在10℃至80℃的温度范围中。引入到喷射凝结器3中的喷射液体51因此形成用于凝结在凝结区域311之内的蒸汽的凝结核。

在此，喷射液体51与凝结物混合并且借助于重力到达到设置在凝结区域311之下的收集区域312中。收集区域312与真空仪器2连接并且因此具有与位于其上的凝结区域311相同的、低于大气压强的压强。由于在凝结区域311和收集区域312之间不存在压强差，不再需要应用极其长的气压落水管来防止从处于大气压强之下的收集容器或者浸入式容器中抽吸回收集液体。因此，与在标准应用的气压凝结器中相比，凝结和收集单元100的总高度明显减小到更小，尤其总高度为3至7米。

这种设备尤其适合于例如在物理精炼中、在除臭中和在脂肪酸的蒸馏分馏中处理植物油和动物油以及脂肪，其中应用在0.1mbar至大约60mbar之间的低的绝对压强。与将凝结物从凝结器中经由气压落水管带入到敞开的落水箱中的已知的方法和设备相比，根据本发明的方法和根据本发明的设备仅对设备的总高度提出低的要求。

图4示出用于在真空条件下凝结蒸汽的另一实施例。蒸汽从过程仪器1中导入到凝结和收集单元100中。

将过程仪器理解为在工业制造过程期间形成蒸汽的任何仪器和设施，所述蒸汽接下来在凝结区域之内被凝结。这例如涉及炼糖厂、石油化工精炼厂、用于食品制造的工业设施或者多个化学生产过程。尤其在制造聚合物时，几乎不可缺少的是，将所生成的蒸汽从反应混合物中移除和凝结。这尤其适合于在缩聚方法中用于制造聚酯或者聚酰胺。

在过程仪器1中、例如在缩聚反应器中形成的过程蒸汽被导入到凝结和收集单元100中，所述凝结和收集单元与真空仪器2连接并且保持在低于大气压强的压强上。过程蒸汽的凝结在凝结区域311中借助于喷射凝结器3来进行。在此，喷入的喷射液体51用作为用于冷却的介质。喷射液体51以适当的温度喷入到喷射凝结器3中，所述适当的温度低于在所施加的压强低于大气压强的情况下喷射液体51的沸腾温度，尤其在10℃至80℃的温度范围中。在此，与过程蒸汽相比明显更冷的喷射液体51作用为用于凝结蒸汽的凝结核。

喷射液体和凝结物借助于重力到达到收集区域312中。在此，凝结和收集单元100与真空仪器2连接。因此，凝结在低于大气压强的压强下进行。凝结区域311和收集区域312集成在凝结和收集单元100中的真空密封的壳体10之内。在此，收集区域312关于重力的作用方向设置在凝结区域311之下。

因此，当在凝结和收集单元100中借助于真空仪器2施加负压时实现，凝结区域311中的负压相应于收集区域312中的负压。因此，在凝结区域311和收集区域312之间不存在压强差。由此，避免使用长的气压落水管，所述气压落水管由于其长度而设计用于：液体不能够由于压强差而从收集容器中到达到凝结器中。因此，与在标准应用的气压凝结器中相比，凝结和收集单元100的高度显著更小。因此，在构造方法相关的设施时对建筑高度的要求更低。这能够实现显著地节约构造成本和运行成本以及简化维护和操作。通过对建筑高度的低的要求能够实现在制定设施设计方案时和在选择构造空间时的更大的自由度。

喷射液体51和凝结物在收集区域312中收集并且在那里结合成收集液体。将收集液体从收集区域312中经由管道7借助于泵4带入到凝结区域311中进而作为喷射液体51提供用于重复的凝结核形成。

在此，将收集液体借助于冷却设备5置于期望的温度。由此，借助于由凝结物和喷射液体组成的收集液体来形成闭合的冷却循环。由于对凝结和收集单元100的高度的低的要求，泵4为了收集液体的流通必须仅克服相对低的运送高度。这引起泵4的投资成本和运行成本的降低。

通过将收集液体安置在具有低于大气压强的压强的收集区域312中实现：收集液体不能够从大气中吸收气体和空气湿气。因此，通过在真空中工作的液体循环，不必通过附加的能量耗费将单独的排气设备中的或者凝结区域311中的从大气中吸收的物质移除。这能够实现将少量的或者小尺寸的真空机组用于运行凝结和收集单元100。因此，这能够实现能量和成本节约。

收集区域312具有预设量的收集液体，其中收集液体的组分基本上相应于要凝结的蒸汽的平衡组分。

这种方法尤其在借助于缩聚反应、例如聚酯反应来制造聚合物时使用。通常，聚酯借助于二羧酸或其酯衍生物和二醇之间的反应在负压条件下的缩聚反应中制造，其中将所形成的水和低分子量的材料、例如二醇从系统中移除。移除上面提及的副产物在此经由原材料中的一种的蒸汽从过程仪器1中到喷射凝结器3中进行。

在此，应用相同的原材料作为喷射液体51。因此，收集液体的组分相应于要凝结的蒸汽的平衡组分，其中其区别仅在于杂质、例如在化学反应中形成的副产物(水、低分子量的二醇)。由此，确保收集液体的简单的重复利用并且明显降低可能要清除的液体的量。在此，收集液体的一部分也能够经由在此没有示出的管道直接地导入到过程仪器中以用于继续反应。可能需要的清洁在此例如能够通过分馏蒸馏在引入到过程仪器1之前进行(在此没有示出)。

收集液体例如在由原材料对苯二甲酸和1,4-丁二醇制造聚对苯二甲酸丁二酯时能够由1,4-丁二醇制成。在此，将主要由1,4-丁二醇组成的蒸汽从过程仪器1导入到凝结和收集单元100中并且在此在凝结区域311中借助于通过喷射凝结器3喷入的、由1,4-丁二醇组成的喷射剂51来凝结。

应用用于制造聚酯的所述原材料仅是示例性的。根据在聚酯特性方面的要求能够使用不同的原材料。在此，示例性地参照在描述中所提及的原材料。也不强制性地限制于聚酯，同样能够应用用于制造聚酰胺或其他聚合物的原材料，如同已经描述的那样。

此外，在液体循环之内设置用于分离杂质的过滤装置11。这种过滤装置11能够由本领域技术人员根据需要来选择并且例如能够由用于移除不期望的液体的吸收过滤器组成或者由用于移除固体的具有预设孔大小的机械过滤器组成。所离析的固体从液体循环中的输出例如也能够借助于过滤装置11在循环泵4的压力侧上进行。

此外，设有用于提取收集液体的一部分的提取设备6。由此，可行的是，尽管持续地输送要凝结的蒸汽，仍将闭合的液体循环系统的液体量限制到期望的水平上。在此，能够提出，能够将收集液体从提取设备6中如已经描述的那样再次引入到过程仪器1中。

凝结和收集单元100具有在0.1mbar至100mbar之间的压强并且能够具有3至7米的总高度、尤其是3米的总高度。

图5示出用于在真空条件下凝结蒸汽的设备和方法的另一实施例。在此，将蒸汽从过程仪器1中引入到凝结区域311中，所述凝结区域经由真空仪器2保持在低于大气压强的压强下、尤其保持在0.1mbar至100mbar之间的压强下。蒸汽的凝结在喷射凝结器3之内借助于喷入的喷射液体51来进行。关于进一步的阐述参考图4的实施例。

凝结物和喷射液体51经由真空密封的连接件12、例如管路借助于重力到达到位于其下的收集容器31中。收集容器31同样与真空仪器2连接并且同样保持在低于大气压强的压强下。收集液体经由管道7借助于泵4作为喷射液体51再次导入到喷射凝结器3中。

在此，在将循环液体导入到喷射凝结器3中之前，冷却液体穿过过滤设备11并且借助于冷却设备5置于期望的温度上、尤其置于在10℃至80℃之间的温度上。在此提出，必要时能够借助于提取设备6来调节收集液体的液位。

关于进一步的描述和阐述参考图4的实施例。除了在对图4的实施例进行描述时所提及的优点之外，图5的实施例附加地具有下述优点：喷射凝结器3的、连接件12的和收集容器31的各个部件能够在模块化系统中相互组合。由此，根据需要能够借助于连接件12将特定的凝结器与特定的收集容器31组合。

图6示出在真空条件下凝结蒸汽的设备和方法的另一实施例。在此，所述实施例基本上示出与图4的实施例相同的基本原理。为了避免重复，对于详细的阐述和描述基本上参考图4的实施例。

所述实施例的主要区别是：在凝结区域311中设置有喷射凝结器3并且在喷射凝结器3之下设置有管束凝结器3’。由此确保，能够在喷射凝结器3的喷射液体51上和在管束凝结器3’的冷却管51’上进行蒸汽的凝结。由此实现凝结的更高的效率。

将喷射液体51在管束凝结器3’之上导入到凝结区域311中，其中在导入时已经能够将蒸汽借助于喷射液体51凝结。如此形成的凝结物和喷射液体51借助于重力到达到管束凝结器3’中。在管束凝结器3’的冷却管51’上也进行蒸汽的凝结，所述冷却管经由另外的闭合的冷却循环来冷却(在此没有示出)。

有问题的是，管束凝结器3’通常通过在蒸汽中携带的杂质的堆积而阻塞。这通过在管束凝结器3’之上施加的喷射凝结器3来阻止。在管束凝结器3’的上部区域中导入的喷射液体51和在那里形成的凝结物借助于重力到达管束凝结器3’之内并且能够实现对管束凝结器3’的冷却管51’的清洁。如此导入的液体在其到达到收集区域312中之前沿着冷却管51’流动并且吸收可能积聚的杂质。

此外，通过管束凝结器3’引导的喷射液体51和所形成的凝结物再次借助于冷却管51’来冷却，使得所述喷射液体和凝结物在离开管束凝结器3’之后能够再次提供用于凝结蒸汽，并且能够以更低的温度导入到收集区域312中。

因此，这种布置能够实现对管束凝结器3’的清洗并且提高凝结区域311之内的凝结能力。

图7示出用于在真空条件下凝结蒸汽的设备和方法的另一实施例。在此，所述实施例基本上示出与图4的实施例相同的基本原理。为了避免重复，对于详细的阐述和描述基本上参考图4的实施例。

所述实施例的主要区别是：在收集区域312上设置有缓冲和离析区域81以及离析设备8。通过缓冲和离析区域81确保例如为固体的杂质能够沉淀。离析设备8在此直接地用于离析固体或者不能够与收集液体混合的其他杂质、例如粘性油。

在将蒸汽从过程仪器1导入时，在将蒸汽导入到凝结区域311中时通常携带不能与收集液体混合的杂质、例如固体。因此，所述杂质到达到收集区域312中，在那里随后所述杂质从收集液体中离析。

为了避免损害冷却循环必要的是，将所述杂质从收集区域312中移除，以便避免所述杂质例如损坏或者堵塞泵4或者可能的冷却设备5。也能够考虑喷射凝结器3的喷嘴的阻塞。堆积在收集区域312的底部上的固体现在能够借助于离析设备8从收集区域312中移除并且在为其设置的杂质收集容器9中收集。这能够实现杂质的清除或简单的重复利用。

特别地，适当的闸门系统(在此没有示出)设为用于离析固体或者不能够与收集液体混合的杂质的离析设备8。闸门系统能够实现，不对在凝结和收集单元之内的真空造成干扰进而能够实现连续的运行。

图8的实施例具有冷却设备5，所述冷却设备直接地设置在收集区域312上。附加可行的是，将另一冷却设备5(在此没有示出)设置在液体循环之内。在收集区域312之内直接地冷却收集液体能够实现：降低存在于凝结和收集单元100之内的蒸汽压强。因此，同样降低真空仪器的要产生的能量功率。替选地，冷却设备(在此没有示出)也能够设置在收集区域312之内。

此外能够提出，收集液体在收集区域312之内通过这种冷却设备5经受预冷却。如此预冷却的收集液体能够实现：将循环液体的温度借助于在下游接入的另外的冷却设备5(在此没有示出)快速且灵活地设定在特定的温度范围中。这在凝结物为热的、高沸点的液体时是尤其有利的。在此，大部分的能量借助于设置在收集区域312上的冷却设备5来收集。因此，通过在下游接入的冷却设备5能够实现：快速且灵活地设定例如10℃至80℃的期望的温度范围，因为在下游接入的冷却设备5之内的循环液体的冷却仅还必须在具有低的温度差的范围中进行。

本发明在其设计方案方面不限制于在上文中示出的实施例，所述实施例仅能够理解为是示例性的。例如，能够单独地以及以任意的组合可能性应用所述方法的和设备的所描述的设计形式。特别地，上面提及的设计形式中的多个组合和收集单元的组合是可行的。在此，能够提出，将在凝结区域之内没有凝结的蒸汽引导到另一凝结和收集单元中。这种到一个或多个另外的凝结和收集单元中的传送能够根据需要多次地进行。

附图标记列表

1过程仪器

2真空仪器

3喷射凝结器

3’管束凝结器

31收集容器

311凝结区域

312收集区域

4泵

5冷却设备

51喷射液体

51’冷却管

6提取设备

7管道

8离析设备

81缓冲和离析区域

9杂质收集容器

10壳体

100凝结和收集单元

11过滤设备

12连接件

Claims (38)

1.一种用于在真空条件下凝结蒸汽的设备，所述设备具有：至少一个空间的凝结区域(311)，所述凝结区域与用于产生低于大气压强的压强的真空仪器(2)连接并且具有用于冷却的介质(51)以用于在压强低于大气压强的情况下凝结所述蒸汽；和用于凝结物和可能的固体的至少一个空间的收集区域(312)，所述收集区域与至少一个空间的所述凝结区域(311)连接，

其特征在于，

至少一个空间的所述收集区域(312)和至少一个空间的所述凝结区域(311)在真空密封的壳体(10)之内构成为至少一个凝结和收集单元(100)，其中不需要气压浸入式装置，并且

在真空密封的壳体(10)之内，所述凝结和收集单元(100)在所述收集区域(312)中具有至少一个收集容器(31)并且在所述凝结区域(311)中具有至少一个凝结器(3)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备设置并且构成为用于：将在制造聚合物时形成的蒸汽凝结并且必要时连同可能附带的固体一起收集。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备设置并且构成为用于：将在缩聚反应中形成的蒸汽凝结并且必要时连同可能附带的固体一起收集。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述凝结和收集单元(100)具有3m至7m的总高度。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述凝结和收集单元(100)具有3m至5m的总高度。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述凝结和收集单元(100)具有4m的总高度。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述收集区域(312)关于重力的作用方向而设置在所述凝结区域(311)之下。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述收集区域(312)以具有上侧和下侧的水平的反应器的形式构成，其中所述凝结区域(311)以竖直的反应器的形式设置在所述收集区域(312)的所述上侧上。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述收集区域(312)和所述凝结区域(311)构成为是一件式的。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述收集区域(312)直接地与所述真空仪器(2)连接并且所述凝结区域(311)间接地经由所述收集区域(312)与所述真空仪器(2)连接以用于产生低于大气压强的压强。

11.根据权利要求中1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述收集区域(312)的收集液体能够借助于至少一个泵(4)经由管道(7)引到所述凝结区域(311)中。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述收集区域(312)在所述凝结区域(311)中的凝结开始之前就具有预设量的收集液体。

13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所凝结的所述收集液体的组分基本上相应于所述蒸汽的平衡组分。

14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，设有至少一个冷却设备(5)以用于冷却所述收集液体。

15.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，在所述管道(7)之内设有至少一个过滤装置(11)以用于分离杂质。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，在所述收集区域(312)上设有至少一个缓冲和离析区域(81)以用于沉淀杂质。

17.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，在所述收集区域(312)上设有至少一个离析设备(8)以用于离析杂质。

18.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，设有至少一个杂质收集容器(9)以用于收集杂质。

19.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，设有至少一个提取设备(6)以用于提取所述收集液体的一部分。

20.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述凝结和收集单元(100)具有在0.1mbar至100mbar之间的压强。

21.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述收集液体的温度低于在所施加的压强低于大气压强的情况下该收集液体的沸腾温度。

22.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述收集液体的温度在10℃至80℃之间。

23.一种能够在根据上述权利要求中任一项所述的设备中执行的在真空条件下凝结蒸汽的方法，

其特征在于，

将至少一个所述凝结和收集单元(100)保持在低于大气压强的压强下，并且其中在至少一个所述凝结区域(311)中进行所述蒸汽的凝结并且在至少一个所述收集区域(312)中进行所述凝结物的收集。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，将在制造聚合物时形成的蒸汽凝结，所述凝结液体没有与大气接触从而阻止从大气中吸收氧气或水。

25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，将在缩聚反应中形成的蒸汽凝结，所述凝结液体没有与大气接触从而阻止从大气中吸收氧气或水。

26.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其特征在于，借助于设置在所述收集区域(312)上的真空仪器(2)将所述收集区域(312)和所述凝结区域(311)置于低于大气压强的压强上。

27.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其特征在于，将所述收集液体借助于泵(4)经由管道(7)引到所述凝结区域(311)中。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所凝结的所述收集液体的组分基本上相应于所述蒸汽的平衡组分。

29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述收集液体借助于冷却设备(5)来冷却。

30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，借助于所述管道(7)之内的过滤装置分离杂质。

31.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个缓冲和离析区域(81)之内沉淀杂质。

32.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其特征在于，经由所述收集区域(312)上的离析设备(8)离析杂质。

33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，在杂质收集容器(9)中收集经离析的所述杂质。

34.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，经由提取设备(6)提取所述收集液体的一部分。

35.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个所述凝结和收集单元(100)之内的压强位于0.1mbar至100mbar之间。

36.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述收集液体的温度低于在所施加的压强低于大气压强的情况下该收集液体的沸腾温度。

37.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述收集液体的温度在10℃至80℃之间。

38.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其特征在于，所述凝结区域(311)和所述收集区域(312)的总高度或者所述凝结和收集单元(100)的总高度低于具有气压浸入式装置的设备所需要的总高度。