CN1129604A - 固液分离的喷雾装置 - Google Patents

Abstract

从流体分离出固体的新型装置是与空气隔开的，它包括一个进料喷口，一个分配盘和一个热交换器，并且在它允许通过加压回收固体，而无须进行大量的溶剂挥发。

Description

固液分离的喷雾装置

本发明涉及一种用来进行固液分离的新型装置。更具体讲，所说的装置包括一个进料喷头，一个分配盘和一个热交换器，该装置通过加压能够将固体从液体中分离出来。

一百多年来，人们清楚地认识到自然发生的过程在本质上都是混合过程，其逆过程，反混合或分离过程，对工程师及其同行来说却是极富挑战性的典型难题。不过，为将几种物质的混合物转化成两种或多种成分互不相同的产物，人们也发展了多种方法和装置。

使固体从溶液中沉淀以便形成混合物的传统技术包括结晶，离心，澄清剂和分离剂的使用。混合物形成之后，使用传统方法将固体与液体分开，这些传统方法包括蒸发，过滤，倾析和吸附。这样的一些方法对环境可能有害，因为他们经常需要蒸发和排放一些对环境有害的溶剂和使用一些昂贵的试剂。此外，已知的分离装置通常都是在大气压或低于大气压的条件下工作，并且在固体可以从液体中分离出来之前经常需要升高温度。

因此，本发明涉及一种用来将固体从液体中分离出来的新型装置。更具体讲，该装置包括一个进料喷雾头，一个分配盘和一个热交换器，在一定压力下可将固体和液体彼此分开(批式或连续地)，而无须使用无效、高能和不利于环境的其它步骤。

在现有技术中曾公开过从溶液中分离出固体的各种装置。普通转让的美国4,603,194和4,634,761专利公开了向大气开放的挥发容器。所说的容器包括进料部分，出料部分和叶轮，将聚合溶液导入该容器中并进行加热，以便获得聚合浆液，然后经过离心、干燥获得固体聚合物。

此外，在普通转让的美国4,668,768专利中，对一种蒸发容器也进行了描述。所说的蒸发容器充填着一种包括聚合物和有机抗溶解剂的有机溶剂，蒸发之后可以得到粉末状的聚合物沉淀。

美国5,306,807专利公开了通过向溶液中加入二氧化碳实现从溶液中分离出聚合物的成果，其中上述的美国专利公开的内容在此引入作为参考。

还有一些其它研究者也把注意力放在了从溶液中回收固体上面。德国专利0,184,935通过在一储箱中注入聚合溶液并加入含二氧化碳的流体，从溶液中分离出了聚合树脂。

本发明与上面所描述的技术有着显著的区别，别的不讲，它的目的就是提供一种从流体中分离出固体的装置，其中所说的装置包括一个进料喷头，一个分配盘和一个热交换器，在一定压力下，该装置能将固体与液体分开。此外，本发明中，流体被定义为各种液体，含有固体和/或气体的各种溶液，以及各种悬浮液和乳浊液。还有，本发明中的流体可以指包括二氯甲烷以及可混溶或不混溶的溶剂在内的各种溶剂。

一般地说来，本发明涉及从置于容器中的一种溶液或含这种溶液的混合物中，将固体与流体分离的装置。该装置能够将固体与流体分离而无须采用其它，比如将几乎所有液体(有机溶剂)全部蒸发挥发等低效、高能耗和对环境不利的步骤，也不需要使用抗溶解剂和价格昂贵的分离/沉淀剂。此外，本装置在各种温度下都可以运行，不过环境温度经常是最可取的。

通过上述描述的新型装置可使本发明的要求得到满足，该装置包括一个(与空气隔离的)容器，其上装有至少带一个喷嘴的进料液喷雾口，一个气体组分进口，一个循环液体组分进口，一个颗粒组分出口和一个带过滤器的液体组分出口，一个分配盘，一个热交换器，一个收集容器和一个可有可无的马达驱动搅拌器。

经常选择将颗粒组分出口设置在容器的底部。然而，只要能将固体颗粒从容器中排出，怎样安排都行，特别是当固体颗粒的密度比流体小的时候。还有，收集容器是指能够从容器中收集颗粒物质并保持容器内部压力的任何机械装置。此外，所说的收集容器的定义也可理解为包括由固定的钻和可移动的前盖的桶，以及包括由活动的钻和固定的前密封盖的桶。在序号为08/175,458和08/268,367普通转让的美国专利申请中公开介绍过这样的桶，所公开的内容在此引录作为参考。

在本说明书的结论部分对被视为发明的主题做了特别的强调和提出了明确的权利要求。不过，通过参照下面的描述并结合附图，本发现可以得到更好的理解，其中：

该图是本发明装置的侧视概图。它描绘的是包括一带有喷嘴的喷雾头，一个分配盘，一个热交换器和一个用来收集固体颗粒收集容器的容器。

参照附图，该图所示的是一个固液分离装置10。装置10包括容器12，容器12上装有至少带一个喷嘴16的进料喷雾头14，气体组分进口18和循环液体进口20。容器12进而还包括颗粒组分出口22，加过滤器26的液体组分出口24，使液体溢流30的分配盘28，一个热交换器32，一个收集容器34和一个可有可无的马达驱动搅拌器36。

本发明不局限于任何特定的固体或流体的分离。事实上，如将一种溶液经进料喷头14送入容器12，那么由气体进口18提供的气体一般能使固体颗粒从溶液中沉淀出来。由于喷出的溶液与气体接触时表面积大，从而使沉淀作用加快，并且在这种情况下，气体常常溶解于溶液，从而导致固体沉淀。为了增加气体的溶解可以使用马达驱动叶轮。然而，如果将一个混合液经进料喷头14送入容器12中时，则不需要用气体使混合物产生沉淀，因为要分离的固体已经存在。

然而，在所有情况下最好都通过气体进口18给容器12供给气体，因为这样更有利于使混合容器12内部的压力大于外部的压力。容器12内部的压力经常地优选为约400～800psig，包括这一区间内的整个压力范围。不过，当引入的流体为混合液时，在更低的压力下该装置亦能工作。

经进料液喷头将溶液送入容器12之后，通过与经气体组分进口18送到容器12中的气体发生接触，并利用容器12内部的压力，固体颗粒38就会从溶液中沉淀出来。由于固体颗粒的密度较大，所以固体颗粒38将会沉淀在容器12的底部，并经颗粒通道22进入收集容器34。要注意的是容器12内的流体面要保持衡定，通过使用包括控制阀在内的任何传统方法都可以对液面进行控制。与此同时，在内部压力作用下液体或液体与气体通过过滤器26排出并进到液体组分出口24。此外，本发明还包括利用泵42使容器12排出的流体得到循环。

另外，经流体组分出口24排出的流体一部分又被送到热交换器32。热交换器32被用来冷却由于诸如二氧化碳之类的气体溶解而使温度升高的液体。通过热交换器32的液体接下来又经循环液体组分进口20再循环到容器12。循环的液体与分配盘28接触产生溢流30，这样可以使容器12的内壁44得到冲洗以防止固体颗粒38粘结在壁上。

对循环液体的温度加以控制常常显得很重要，因为温度能够影响容器12中的气体和固体颗粒38的物理性质。另外，这里还应当指出关于分配盘28的形状和制作材料没有限制。对分配盘28的唯一要求就是将它与循环液体组分进口20相连允许产生溢流30，以及分配盘在容器12里面不发生分解或溶解。

下面提供的实例可以进一步增强对本发明的理解，但并不局限于此。实例

将9.51的二氯甲烷灌到一个带有马达驱动叶轮的951容器12中。向容器12中通入压力为600p8ig的CO₂气体，并以1750rpm的转速对产生的混合液进行搅拌直到平衡。将由18％(wt)的聚碳酸脂和82％(wt)的二氯甲烷组成的双酚A聚碳酸脂(BPA)溶液，经由进料喷头14喷入到混合容器12中。然后不断地向混合容器12通入压力为600psig的CO₂气体，直到产生聚碳酸脂沉淀，再以固体颗粒38的形式被收集起来。固体颗粒38进到本装置10的收集容器34中。液体经由液体组分出口24被排出，以便使容器内的液面40保持衡定。经液体组分出口24被排出的液体的一部分被送到热交换器32，然后经循环液体的组分入口返回容器12。循环液体全部从分配盘28溢出去，以便冲洗容器12的内壁44。然后将固体颗粒38(聚碳酸脂)从收集容器34移走，并干燥。

Claims (6)

1.一种从流体中分离出固体的装置，该装置与空气隔绝并加压，并具有一个容器，包括：

(a)一个带有喷嘴的进料喷口；

(b)一个气体组分进口；

(c)一个循环液体组分进口，连结着一个能够产生液体溢流的分配盘；

(d)一个带过滤器的液体组分出口；

(e)一个热交换器，和

(f)一个带有收集容器的颗粒排放装置。

2.权利要求1的装置，其中所讲的装置的内部压力为400psig左右到800psig左右。

3.权利要求1的装置，其中所讲的固体为聚碳酸脂，流体为一种溶剂。

4.权利要求1的装置，其中所讲的装置还包括一个马达驱动叶轮。

5.权利要求1的装置，其中所讲的装置进一步包括一个用来帮助液体循环的附属泵。

6.权利要求3的装置，其中所讲的聚碳酸脂为双酚A聚碳酸脂，溶剂为二氯甲烷。

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