CN112423877A - 液体处理组件 - Google Patents

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Abstract

一种液体处理组件，该组件包括成段的管道和可逆泵，该可逆泵用于选择性地使液体往复移动穿过管道。

Description

液体处理组件
发明领域
本发明涉及液体处理组件，特别是连续反应器和结晶器、实施液体处理的方法以及清洁液体处理组件的方法。
发明背景
液体处理组件在广泛的应用中使用，例如在连续反应、半连续反应和结晶中，以例如提供纯化产品。在这种组件中，在液体中提供扰动通常是有益的或必需的。
当清洁这种液体处理组件时，通常会冲洗或泵送大量的清洁液通过这种液体处理组件。因此，这需要大量的清洁液，并且还产生大量的用过的清洁液用于处理。
根据本发明的第一方面，提供了一种液体处理组件，该组件包括成段的管道和可逆泵，该可逆泵用于选择性地使液体往复移动穿过管道。
在本申请中使用的术语液体处理应被认为包括连续反应、半连续反应、结晶、连续结晶和化学连续反应。
成段的管道可以是管状设备。成段的管道可以是连续的管状设备。
该组件可以处理液体、液体混合物、液-液混合物、液-固混合物、液-固-气混合物或液-气混合物。该组件可以处理流体。流体可以是液-固-气混合物或者液-气混合物。
可逆泵可以是容积式替换泵(positive displacement replacement pump)。
可逆泵可以是流体振荡设备。可逆泵可以操作成使组件中的流体振荡。
可逆泵可以操作成赋予组件振荡运动。可逆泵可以操作成赋予组件中的液体振荡运动。
该组件可以包括连接到管道的液体容器。该容器可以位于容积式泵的与至少大部分管道相对的一侧上。
容器可以是供给容器的形式。容器可以是供给容器的形式，并且可以提供多于一个的供给容器。
容积式泵可以是旋转泵。容积式泵可以是旋转泵，也可以是凸轮泵或齿轮泵。
容积式泵可以由伺服马达控制。
容积式泵可以具有位于泵外部的磁驱动器。
组件可以包括多个容器。每个容器可以被配置为利用容积式泵操作。每个泵可以包括控制器。该控制器被配置为使流往复穿过泵。更大的流可被引导远离容器，使得液体穿过组件并流出管道的远端。这些泵可以在不同泵送体积下操作。一个泵可以使其流振荡/往复运动，而另一个泵可以不使其流振荡/往复运动。
容积式泵的往复移动的频率可以不大于10Hz，特别是6Hz且尤其是3Hz，但是可以大于1Hz。
该组件可以包括压力吸收装置/蓄压器(accumulator)。压力吸收装置/蓄压器可以包括封闭的器具，气体被截留在其中；可以包括隔膜；或者可以包括气体填充的弹性构件(gas filled resilient member)。
容积式泵可以包括控制器。控制器可以被配置为使得其往复移动可以被选择性地偏置以在一个方向上比在相反的方向上泵送更大的程度。
一个或更多个液位传感器可以设置在组件中。一个或更多个液位传感器可以设置在组件中，并且液位传感器或多个液位传感器可以连接到控制器，使得容积式泵的往复移动可以响应于所检测到的液位而变化。
液位传感器可以设置在容器上。
一个或更多个压力传感器可以设置在组件中。一个或更多个压力传感器可以设置在组件中，并且压力传感器或多个压力传感器可以连接到控制器，使得容积式泵的往复移动可以响应于所检测到的压力而变化。
压力传感器可以设置在容器上。
该组件可以被布置成使得它可以被选择性地加压。该组件可以被布置成使得它可以被加压。
一个或更多个液位设备可以设置在组件中。一个或更多个液位设备可以被配置为检测液位的变化。
该组件可能是化学连续式反应器的形式。该组件可以是化学连续式反应器的形式。
该组件可能呈结晶器的形式。该组件可以呈结晶器的形式。
容器可以包括叶轮，以基本上防止在容器内的结晶或沉淀。
该容器可以是供给容器。该容器可以是供给容器，并且可以包括用于处理液体的入口。
入口可以设置在容器的下游。入口可以连接到供给泵。供给泵可以连接到材料的供给源。
该容器可以包括排气口。排气口可以位于入口的相对侧。
入口可以设置在容器的上游。入口可以连接到供给泵。供给泵可以连接到材料的供给源。
管道和容器可以被配置为使得在每个管道和容器中提供基本相等的上液位(upper liquid level)。管道和蓄压器容器(accumulator vessel)可以至少大体上彼此相邻地竖直地配置。管道的端部可以被封闭，并且减压阀可以设置在管道的端部上。
管道可以呈封闭的圆形环路的形式。
管道可以包括两个或更多个圆形环路。该两个或更多个环路可以彼此相邻。两个或更多个环路被连接，使得液体可以流过。
根据本发明的进一步的方面，提供了一种执行液体处理的方法，该方法包括使用根据前述段落中任一段所述的组件，并使液体在管道中往复移动。
液体的往复泵送可以被选择性地偏置为在远离入口的方向上更大，从而执行连续处理，同时将额外的液体供应到蓄压器容器中。
该组件可以被配置为使得响应于来自所述一个或更多个液位传感器的信号，泵送在任一方向上被偏置，以便在容积式泵的任一侧在组件中提供所需的液位。
该处理可以在高压下进行。
液体处理可以是连续反应。
液体处理可以是结晶。
本发明的这个进一步的方面的实施例可以包括本发明的第一方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的又进一步的方面，提供了一种根据前述段落中任一段所述的清洁液体处理组件的方法，该方法包括通过往复泵送清洁液使清洁液往复移动穿过管道。
本发明的这个进一步方面的实施例可以包括本发明的先前的方面或其实施例的一个或更多个特征。
本发明还提供了用于清洁液体处理组件的装置，该装置包括用于选择性地使清洁液往复移动穿过管道的容积式泵。
当需要清洁时，该装置可以选择性地连接到液体处理组件。
该装置可包括成段的管道，该成段的管道可选择性地横跨液体处理组件的一部分连接，容积式泵位于沿成段的管道的中途(part way)处。
储器可以设置在沿成段的管道的中途处。
本发明的这个进一步方面的实施例可以包括本发明的先前的方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的进一步的方面，提供了一种流体处理组件，该组件包括成段的管道和流体振荡装置，该流体振荡装置用于选择性地使液体往复移动穿过管道。
在本申请中使用的术语流体处理应被认为包括连续反应、半连续反应、结晶、连续结晶和化学连续反应。
成段的管道可以是管状设备。成段的管道可以是连续的管状设备。
该组件可以处理液体、液体混合物、液-液混合物、液-固混合物、液-固-气混合物或液-气混合物。
流体振荡装置可以是流体振荡发生器或设备。流体振荡装置可以操作成在成段的管道上产生流体振荡。流体振荡装置可以操作成在成段的管道上产生流体的往复移动。流体振荡装置可以是可逆泵。
本发明的这个进一步的方面的实施例可以包括本发明的先前的方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的进一步的方面，提供了一种流体振荡组件，该组件包括成段的管道和可逆泵，该可逆泵用于选择性地使液体往复移动穿过管道。
本发明的这个进一步的方面的实施例可以包括本发明的先前的方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的进一步的方面，提供了一种流体组件，该组件包括成段的管道和可逆泵，该可逆泵用于选择性地使液体往复移动穿过管道。
本发明的这个进一步的方面的实施例可以包括本发明的先前的方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的另一方面，提供了一种振荡组件，该组件包括成段的管道和可逆泵，该可逆泵用于选择性地使液体往复移动穿过管道。
本发明的这个进一步的方面的实施例可以包括本发明的先前的方面或其实施例的一个或更多个特征。
附图简述
图1是根据本发明的第一液体处理组件的示意性侧视图；
图2是类似于图1的但是是根据本发明的第二液体处理组件的视图；
图3是可用于根据本发明的组件中的第一容积式泵的示意性横截面侧视图；
图4是类似于图2的但是是可用于根据本发明的组件中的第二容积式泵的视图；
图5是类似于图1的但是是根据本发明的第三液体处理组件的视图；
图6是类似于图1的但是是根据本发明的第四液体处理组件的视图；
图7是类似于图1的但是是根据本发明的第五液体处理组件的视图；
图8是类似于图1的但是是根据本发明的第六液体处理组件的视图；
图9是处于清洁模式的根据本发明的组件的示意性侧视图；和
图10是根据本发明的清洁装置的类似于图1的视图。
图1示出了可用于例如化学连续反应的第一液体处理组件10。液体处理组件10可用于进行连续反应、半连续反应、结晶、连续结晶和化学连续反应。
组件10可以处理流体，包括液体、液体混合物、液-液混合物、液-固混合物、液-固-气混合物或液-气混合物。
第一组件10包括呈成段的管道12(管状设备/连续管状设备)的形式的反应器容器，管道12的外形为两个彼此上下叠置的扁平的S形(flattened S shapes)。在管道12的一部分中示意性地示出了多个导流件(baffle)14。导流件14有助于对管道12中的液体引起混合和扰动。还示出了围绕管道12的一部分的护套16，并且应当认识到，这种护套16可以针对管道12的任何部分设置，并且可以针对整个成段的管道12设置。护套16可用于保持管道12中所需的温度。
如图1所示，沿着管道12，紧挨着护套16的右侧，设置有入口18，该入口18从供给泵20引出，该泵20将连接到材料的供给源(未示出)。在入口18的右侧设置有容积式泵22。泵22的相对侧上的管23连接到容器24，容器24部分填充有液体材料。一对间隔开的液位传感器26设置在容器24的侧面上，液位传感器26连接到泵22的控制器28。
在容器24的上端设置有压力传感器30。该压力传感器30可以检测液体往复运动时的压力变化，并且连接到控制器28，控制器28可用于根据测得的压力来控制泵22。还提供了液位设备32来检测液体液位的变化。
背压减压阀33设置在管道12的与容器24相对的一端上。
如下文进一步描述的，可逆泵(流体振荡设备/发生器)可以操作成振荡组件10中的流体。泵22呈容积式旋转齿轮泵的形式，如图3所示。泵22包括腔室34，该腔室34的横截面为两个相互连接的圆的形式，每个圆定位一齿轮36，齿轮36上的齿与腔室34的壁之间只有很小的空间。齿轮36相互啮合，使得它们将以相反的方向旋转。控制器28中设置有伺服马达，其提供泵送方向之间的快速改变，并使泵非常快速地达到最大泵送速度。
入口38设置到腔室34中、邻近腔室轮廓中的两个圆的相互连接处，腔室34的出口40位于腔室34的相对侧。由伺服马达驱动的非接触式磁驱动器选择性地旋转齿轮36中的一个，该被旋转的齿轮36将沿相反方向驱动另一个齿轮36。由于磁驱动器是非接触式的，所以在驱动器和相应的齿轮36之间不需要密封，从而防止了它们之间的泄漏，否则随着时间的推移，泄漏将不可避免地至少在一定程度上发生。
在使用中，管道12和容器24至少部分地填充有由供给泵20通过入口18泵送的液体。一旦组件10被填充，容积式泵22被操作以提供顺序的正向和反向泵送，往复地将液体移入和移出管道12，从而在其中引起扰动和改善的反应。
容积式泵22的往复运动的频率可以不大于10Hz，特别是6Hz且尤其是3Hz，但是可以大于1Hz。然而，应当理解的是，可以使用其它合适的频率。
液位传感器26检测容器24中的液位42，并且如果检测到液位42已经超过或低于预设的所需高度，则可以修正泵22的顺序正向和反向偏置，以分别将更大体积的液体泵入或泵出容器24。
反应可以在连续的基础上进行，反应后的液体周期性地或连续地通过管道12的远端排出。当需要清洁组件10时，反应液体可以从组件10泵出，并且清洁溶剂或其他液体可以被供给到组件10中，并且被容积式泵22往复地移动以进行清洁。一旦清洁完成，用过的清洁液可以被泵出组件10。使用具有往复运动的清洁液避免了使用大量的清洁液，否则如果清洁液被简单地冲洗或泵送通过组件10就会出现使用大量的清洁液的情况。
图2示出了另一个液体处理组件44，其可用于例如结晶以纯化产品。组件44类似于组件10，除了下面将要描述的。在这种情况下，容器46是具有上部入口48的供给容器的形式，该上部入口48具有供给泵50。供给容器46在供给入口48的相对侧上具有排气口52。叶轮54设置在供给容器46中，以基本上防止在其中结晶或沉淀。
组件44可以以类似于第一组件10的方式操作。容积式泵22被偏置以将材料从供给容器46泵出，当材料从管道12的远端流出时，组件44通过入口48被加满或连续供给材料，以保持供给容器46中的液位。
图4示出了一种替代泵56，其大体上类似于齿轮泵/容积式泵22，除了设置了一对转子58而不是齿轮36外，每个转子上具有三个凸起60，转子58如图所示相互啮合，并且以类似于齿轮泵/容积式泵22的方式操作。
图5示出了第三组件62，其具有与组件10相似的管道12。在这种情况下，带有供给泵64的供给口63设置在管道12中、位于容积式泵22的左侧。
蓄压器66设置在容积式泵22的与供给口62相对的一侧上，并且蓄压器66呈封闭容器68的形式，隔膜70横跨该容器延伸。气体72设置在隔膜70的与泵22相对的一侧上。
在使用中，当液体被泵入或泵出蓄压器66时，这将导致隔膜70沿相反方向弯曲。蓄压器66中的气体72以平均处理压力提供，并且有助于吸收由蓄压器66中的液体体积变化而引起的压力变化。
图6示出了具有管道12的第四组件74，管道12具有延伸到其中的一对入口支管76。每个入口支管76通向相应的容积式泵78。如上所述，如图6所示，对于每一个泵78都有一个相应的供给容器80，供给容器80用设置在相应的泵78和容器80之间的截止阀82填充液体。
每个泵78中的相应的控制器84被布置成使流往复穿过泵78，但是以更大的流远离容器80，使得液体穿过组件74并且流出管道12的远端。泵78可以在不同的泵送体积下操作，以在相应的供给容器80中提供所需比例的材料混合。在某些情况下，只有一个泵78需要振荡，而另一个泵可以将液体供入组件74。显然，如果需要混合多于两种的材料，可以提供带有另外的泵和供给容器的另外的支管。
图7示出了可用于批量处理的第五组件86。在这种情况下，管道是封闭的圆形环路88的形式，具有用于往复泵送液体通过环路88的容积式泵90。该环路同样具有护套92和导流件94。
入口管96设置在泵90的一侧，该入口管96通过阀98连接到入口泵100，该入口泵100连接到液体供应源。在容积式泵90的相对侧上设置有出口管102，出口管102通向阀104并且还通向背压减压阀106，以允许一旦批量处理完成就通过容积式泵90的泵送来排空环路88。当需要时，容积式泵90也可用于清洁环路88，清洁液通过入口管96供给。
图8示出了可用于半连续系统的第六组件108。这里，四个相邻的圆形环路110分别设置有容积式泵112。如图所示，供给容器114位于环路110上方，并且可以被搅动、加压或排气。管道116分别从供给容器114延伸到每个环路110的上部部分，以通过相应的阀118向每个环路110提供入口。每个环路110通过由阀122控制的支管120连接到相邻的一个或多个环路110，如果需要，阀122允许材料依次通过不同的环路110。
出口124设置在每个环路110的下端，出口124设置有相应的阀126。针对处理后的材料，出口120与带有另外的阀130的主出口管128相互连接。
在使用中，环路110可以以所需的滞留时间同时运行。可选地，环路110可以在不同的时间开始，以允许一个环路110被清空和填充，而其他环路的环路中的处理继续在进行。可以提供多阶段布置，其中材料进入例如右手边的环路110，然后在第一处理阶段之后，材料被供给到下一个环路110中，然后右手边的环路110被重新填充。在这种多阶段处理中，如果需要的话，材料可以依次通过所有四个环路110。可替代地，材料可能仅穿过选定的一对环路110。也可以提供附加的或替代的供给容器，并连接到每个环路110。
本发明还提供了用于清洁液体处理组件的布置。在图9中，示出了一种简单的布置，其具有通向容积式泵134的供给容器132，容积式泵134使得液体能够往复移动通过管道，以在没有大量液体的情况下进行清洁，如果液体基本上只是被冲洗或泵送通过组件，则需要大量液体。
在图10中，示出了布置136，该布置136例如可以横跨处理管线138永久地定位在适当的位置处，或者可以例如可移除地连接到不同的组件。布置136在此包括环路140，环路140具有用于清洁液的储器142和用于往复移动液体的容积式泵144。当需要清洁时，来自储器142的清洁液可以在回路中往复移动穿过处理线路138。
如上所述，该布置可以通过适当的连接件横跨处理线路138选择性地连接，或者可以永久地定位于适当的位置。通过选择性连接，布置136可以用于清洁许多不同的处理线路。在一些情况下，可能不需要在环路140内包含储器。
因此，描述了液体处理组件和使用它们的方法，其相对于先前的布置提供了许多优点。旋转往复泵根据需要在交替的方向上提供长期可靠和可控的往复泵送。使用所述的非接触式驱动器，这消除了对驱动器和泵内部之间的任何机械密封要求，从而大大降低了泵泄漏的可能性。
如上所述，这种布置容易提供对这种布置的清洁，但是与传统布置相比，使用的清洁液的量显著减少。
如上所述，可以提供清洁布置，其可以选择性地定位在适当的位置，并且例如相同的布置可以用于清洁多个不同的组件。
应当认识到，可以进行大范围的修改，并且可以使用上述特征或其他特征的任何组合。该泵可以采用不同的形式，例如可以使用隔膜泵。管道可具有不同的构型。容器可以不同地布置和/或可以包括附加的或不同的特征。
虽然前述说明书中专门强调本发明的被认为特别重要的特征，但是应该理解，本申请人要求保护关于在上文中提到的和/或附图中所示的任何可取得专利权的特征或特征的组合，无论其是否被特别强调。

Claims (47)

1.一种液体处理组件，所述组件包括成段的管道和可逆泵，所述可逆泵用于选择性地使液体往复移动穿过所述管道。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述可逆泵是容积式替换泵。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中，所述组件包括连接到所述管道的液体容器。
4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述容器位于所述泵的与所述管道的至少大部分相对的一侧上。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的组件，其中，所述容器是供给容器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述泵是旋转泵。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述泵由伺服马达控制。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述泵具有位于所述泵的外部的磁驱动器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述组件包括多个容器，每个容器被配置成与容积式泵一起操作。
10.根据权利要求9所述的组件，其中，每个泵包括控制器，所述控制器能够操作以使流往复穿过所述泵。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述控制器被配置为产生远离所述容器的更大的流，使得液体穿过所述组件并流出所述管道的远端。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的组件，其中，每个泵都能够在不同的泵送体积下操作。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的组件，其中，至少一个泵使其流振荡/往复运动，并且至少另一个泵不使其流振荡/往复运动。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的组件，其中，一个或更多个液位传感器设置在所述组件中，并且所述液位传感器或多个液位传感器连接到所述控制器，使得所述泵的往复移动能够响应于所检测到的液位而变化。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的组件，其中，一个或更多个压力传感器设置在所述组件中，并且所述压力传感器或多个压力传感器连接到所述控制器，使得所述泵的往复移动能够响应于检测到的压力水平而变化。
16.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述组件被布置成使得其能够被选择性地加压。
17.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，一个或更多个液位设备设置在所述组件中，所述一个或更多个液位设备被配置成检测液位的变化。
18.根据权利要求3至17中任一项所述的组件，其中，所述容器包括叶轮，以基本上防止在所述容器内的结晶或沉淀。
19.根据权利要求3至18中任一项所述的组件，其中，所述容器是供给容器，并且包括用于处理液体的入口。
20.根据权利要求3至19中任一项所述的组件，其中，入口设置在所述容器的下游，所述入口连接到供给泵，所述供给泵连接到材料的供给源。
21.根据权利要求20所述的组件，其中，所述容器包括排气口，所述排气口位于所述入口的相对侧。
22.根据权利要求3至19中任一项所述的组件，其中，入口设置在所述容器的上游，所述入口连接到供给泵，所述供给泵连接到材料的供给源。
23.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述管道和所述容器被配置成使得在每个中都提供基本相等的上液位。
24.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述管道的端部是封闭的，并且在所述管道的端部上设置有减压阀。
25.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述管道是封闭的圆形环路的形式。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的组件，其中，所述管道包括两个或更多个圆形环路，所述两个或更多个圆形环路被连接，使得液体能够流过。
27.根据权利要求1或权利要求2，或权利要求6至8、权利要求16、权利要求17和权利要求24至26中任一项所述的组件，其中，所述组件包括压力吸收装置。
28.根据权利要求27所述的组件，其中，所述压力吸收装置包括封闭的器具，气体被截留在所述封闭的器具中；隔膜；或者气体填充的弹性构件。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的组件，其中，所述管道和蓄压器容器至少大致彼此相邻地竖直地配置。
30.根据权利要求14至26中任一项所述的组件，其中，所述液位传感器设置在所述容器上。
31.根据权利要求15至26中任一项所述的组件，其中，所述压力传感器或多个压力传感器设置在所述容器上。
32.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述组件为化学连续式反应器的形式。
33.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述组件为结晶器的形式。
34.一种执行液体处理的方法，所述方法包括使用根据权利要求1至33中任一项所述的组件，并使液体在所述管道中往复移动。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述液体的往复泵送被选择性地偏置为在远离入口的方向上更大，从而执行连续处理，同时将额外的液体供应到所述蓄压器容器中。
36.根据权利要求34或权利要求35所述的方法，其中，所述组件被配置为使得响应于来自所述一个或更多个液位传感器的信号，所述泵送在任一方向上被偏置，以便在所述泵的任一侧的组件中提供所需的液位。
37.根据权利要求34至36中的任一项所述的方法，其中，所述处理在高压下进行。
38.根据权利要求34至37中的任一项所述的方法，其中，所述液体处理为连续反应。
39.根据权利要求34至38中的任一项所述的方法，其中，所述液体处理为结晶。
40.根据权利要求1至33中任一项所述的清洁液体处理组件的方法，所述方法包括通过往复泵送清洁液使所述清洁液往复移动穿过所述管道。
41.一种用于清洁液体处理组件的装置，所述装置包括用于选择性地使清洁液往复移动穿过管道的泵。
42.根据权利要求41所述的装置，其中，当需要清洁时，所述装置能够选择性地连接到液体处理组件。
43.根据权利要求41或权利要求42所述的装置，其中，所述装置包括成段的管道，所述成段的管道能够选择性地连接横跨所述液体处理组件的一部分连接，所述泵位于沿所述成段的管道的中途处。
44.根据权利要求43所述的装置，其中，储器设置在沿所述成段的管道的中途处。
45.一种流体处理组件，所述组件包括成段的管道和流体振荡装置，所述流体振荡装置用于选择性地使液体往复移动穿过所述管道。
46.根据权利要求45所述的组件，其中，所述流体振荡装置是可逆泵。
47.一种流体振荡组件，所述组件包括成段的管道和可逆泵，所述可逆泵用于选择性地使液体往复移动穿过所述管道。
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