CN114798344A - 利用电磁辐射或滚筒加热对涂层进行干燥 - Google Patents

利用电磁辐射或滚筒加热对涂层进行干燥 Download PDF

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Abstract

本申请公开了通过将材料与涂层材料和溶剂接触来对材料进行涂覆的方法、系统和装置。能够通过蒸发溶剂来获得经涂覆的材料，包括：利用电磁辐射直接或间接对经涂覆的材料进行加热；利用热源产生的热量进行加热，该热源对用于待涂覆材料和/或经涂覆的材料的内部容器加热；和/或在具有侧壁的涂覆容器的内部空间中，利用位于涂覆容器的内部空间之外热源对内部容器和/或涂覆容器的侧壁的一部分进行加热。

Description

利用电磁辐射或滚筒加热对涂层进行干燥
本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/IB2017/058162、申请日为2017年12月19日的PCT申请并且于2019年8月21日进入中国国家阶段，国家申请号为201780087115.0，名称为“利用电磁辐射或滚筒加热对涂层进行干燥”。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月27日提交的第62/439,353号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及制备经涂覆的材料的领域，如经涂覆的肥料。更具体地，本发明涉及使用加热的涂覆容器、加热的内部容器(例如，可转动容器、床或托盘)和/或电磁辐射来对涂层材料(例如，肥料颗粒上的涂层)进行干燥的方法。
背景技术
对用于各种固体肥料应用的材料进行涂覆通常在转动式滚筒涂覆机中进行。通常，转动式滚筒涂覆机搅拌一床肥料颗粒，直到颗粒被涂覆。涂覆过程包括将涂层材料溶解在溶剂中形成涂覆混合物，然后在搅拌肥料颗粒时将涂覆混合物喷洒到肥料颗粒上。同时，溶剂从涂层材料中蒸发以将涂层材料固化到颗粒上。在常规的涂覆机中，溶剂的蒸发和经被涂覆颗粒的干燥是通过在颗粒被搅拌的同时使加热的吹扫气穿过一床颗粒来进行的。加热的吹扫气提供了使溶剂蒸发的热量，并且作为蒸发的溶剂的载体，但也产生富含于溶剂的吹扫气，成为无用副产品，该无用副产品可能需被进一步处理以移除溶剂。通常，富含溶剂的吹扫气被冷却以冷凝和回收吹扫气中的溶剂。从吹扫气中冷凝和回收溶剂所需的装置和能源会很多且昂贵。
使用加热的吹扫气作为用于对经涂覆的颗粒进行干燥的热源，需要大量的能量，因为必须将吹扫气加热至足以蒸发溶剂材料和/或保持涂覆机中的温度的温度。除了与使用大量能量相关的费用外，加热的吹扫气通常引发涂层材料在接触待涂覆材料之前被预先干燥。这可能降低涂覆质量、浪费涂层材料和/或堵塞涂层材料喷涂机，从而使喷涂涂层材料具有挑战性且成本高。
发明内容
已找到与使用加热的吹扫气作为从经涂覆的材料中蒸发溶剂的热源有关的问题的解决方案。此解决方案的前提是1)使用来自热源的热量蒸发溶剂并干燥经涂覆的材料，以及2)使用吹扫气作为蒸发的溶剂的载体。本申请所考虑的方法/装置避免了使用吹扫气作为对经涂覆的材料进行加热和/或对溶剂进行蒸发的唯一热源，但是使用吹扫气作为蒸发的溶剂的载体。例如，这可以通过利用以下对经涂覆的材料、涂覆容器和/或内部容器进行加热来实现：(i)利用电磁辐射；(ii)利用外部热源产生的热量，该外部热源位于涂覆容器的内部空间之外并被配置成对内部容器和/或涂覆容器的侧壁的一部分进行加热；和/或(iii)利用位于涂覆容器的内部空间中的热源所产生的并对内部容器进行加热的热量，其中，内部容器被配置成容纳经涂覆的材料和/或未涂覆的材料并且被定位在涂覆容器的内部空间中。本发明的益处是：吹扫气不必被加热到能够使经涂覆的材料中的溶剂蒸发的温度。代替加热大量的吹扫气，蒸发过程能够通过电磁辐射、外部热源和/或对内部容器进行加热来实现，这更加节能，因为它们能够被设计成直接对溶剂、待涂覆材料、涂层材料和/或经涂覆的材料进行加热，而非对吹扫气的整个体积进行加热。此外，因为吹扫气不是用来蒸发溶剂的热源，所以能够减少在本发明的过程中所用吹扫气的量。因此，需要较少的吹扫气从容器中移除蒸发的溶剂。相应地，吹扫气中蒸发的溶剂的有效浓度能够高于使用更大体积吹扫气的常规过程中的吹扫气中蒸发的溶剂的有效浓度。因此，基于本文所述的方法，从吹扫气中分离和回收涂覆溶剂要容易很多。此外，在本发明的某些非限制性方面，热源能够位于涂覆过程的下游；从而减少或避免了被加热的吹扫气对材料进行预先干燥而出现的问题。因此，本发明提供用于蒸发溶剂的更节能的过程，和/或减少或避免对涂层材料或待涂覆材料进行预加热而出现的问题。在本发明的优选方面，待涂覆材料可以是肥料颗粒，从而降低了与生产肥料或任何其他待涂覆材料相关的总成本。
在本发明的方面中，描述了一种对材料进行涂覆的方法。该方法能够包括(a)将材料与包含涂层材料和溶剂的组合物接触以获得经涂覆的材料，(b)使具有侧壁的涂覆容器的内部空间中的经涂覆的材料中的溶剂蒸发，其中，通过加热经涂覆的材料、涂覆容器和/或内部容器来使溶剂蒸发，所述加热利用以下方式实现：(i)利用电磁辐射；(ii)利用外部热源所产生的热量，该外部热源位于涂覆容器的内部空间之外并被配置成对内部容器和/或涂覆容器的侧壁的一部分进行加热；和/或(iii)利用位于涂覆容器的内部空间中的对内部容器进行加热的热源所产生的热量，其中，内部容器被配置成容纳经涂覆的材料和/或未涂覆材料并且被定位在涂覆容器的内部空间中，以及(c)通过将蒸发的溶剂与吹扫气接触产生富含溶剂的吹扫气并从涂覆容器的内部空间中移除该富含溶剂的吹扫气，来从涂覆容器的内部空间中移除蒸发的溶剂。该方法能够允许用于从涂覆容器中移除蒸发的溶剂的吹扫气的量小于在不使用步骤(b)而使用加热的吹扫气蒸发溶剂的情况下用于移除相同量蒸发的溶剂的吹扫气的量。在一些情况下，用于移除蒸发的溶剂的吹扫气的量能够为0.8公吨(MT)的吹扫气/(hr x MT的待涂覆材料)至2.5MT的吹扫气/(hr x MT的待涂覆材料)。在一些情况下，在接触蒸的发溶剂之前，吹扫气的温度能够为40℃到150℃。在一些情况下，在接触蒸发的溶剂之前，吹扫气的温度能够为40℃到130℃。在一些情况下，步骤(c)中所使用的吹扫气的温度能够为足以蒸发溶剂的温度或温度范围。在一些情况下，步骤(c)中所使用的吹扫气的温度能够是足以保持涂覆装置处于能够蒸发溶剂的温度的温度或温度范围。在一些情况下，步骤(c)中所使用的吹扫气的温度能够为适于涂覆肥料的温度或温度范围。在一些情况下，步骤(c)中所使用的吹扫气的温度能够为适于涂覆尿素的温度或温度范围。
在一些方面，热源使用电磁辐射蒸发经涂覆的材料中的溶剂。电磁辐射能够包括紫外辐射和/或红外辐射。在一些情况下，电磁辐射被选择以加热金属，通常称为感应加热；被选择以加热水，例如超高频(UHF)微波；和/或被选择以加热待涂覆材料、溶剂和/或涂层材料。在一些情况下，电磁辐射能够被选择以加热尿素。在一些情况下，电磁辐射能够被选择以加热涂覆容器和/或内部容器(例如床、托盘或转动滚筒)的金属。在一些情况下，电磁辐射能够包括频率为100到400kHz的电磁辐射。在一些情况下，经涂覆的材料能够在步骤(a)中的涂层材料与材料接触的位置处和/或其下游与电磁辐射接触。在一些情况下，待涂覆材料能够在步骤(a)中的涂层材料与待涂覆材料接触的位置处、上游或下游与电磁辐射接触。在一些情况下，涂覆容器、内部容器、装置和/或其部分能够在步骤(a)中的涂层材料与待涂覆材料接触的位置处、上游或下游与电磁辐射接触。
在一些方面，为了蒸发溶剂，能够使经涂覆的材料与热源产生的热量接触，该热源位于涂覆容器的内部空间外。能够将热源定位于在步骤(a)中的涂层材料与待涂覆材料接触的位置处和/或下游。在一些情况下，热源接触涂覆容器的侧壁、在涂覆容器的侧壁中和/或位于涂覆容器侧壁的外部。
在一些方面，为了蒸发溶剂，能够使经涂覆的材料与热源产生的热量接触，该热源对位于涂覆容器的内部空间中的内部容器进行加热。能够将内部容器配置成保持经涂覆的和/或未涂覆的肥料颗粒。能够将热源定位于步骤(a)中的涂层材料与待涂覆材料接触的位置处和/或下游。在一些情况下，热源在容器中、与内部容器接触和/或位于内部容器的外部。
在一些方面，能够使涂覆容器和/或内部容器或其部分搅拌经涂覆的材料和/或待涂覆材料。在一些情况下，使涂覆容器和/或内部容器或其部分，至少在涂覆步骤(a)和加热步骤(b)期间转动和/或振荡。
在一些方面，该方法还包括从富含溶剂的吹扫气中移除至少一部分蒸发的溶剂以形成回收的吹扫气。在一些情况下，能够通过本领域已知的任何方法移除至少一部分蒸发的溶剂。在一些情况下，能够通过冷凝、吸收、蒸馏等移除至少一部分蒸发的溶剂。在一些情况下，移除至少一部分蒸发的溶剂的方法包括直接将富含溶剂的吹扫气与包含50％重量/重量或更多的水的水性液体接触，以将蒸发的溶剂冷凝进水性液体中，以形成富含溶剂的水溶液。在一些情况下，能够回收的吹扫气的至少一部分用于步骤(c)中。在一些情况下，能够将回收的吹扫气的至少一部分用于同一工厂或不同工厂的其他过程中。
在一些方面，能够从富含溶剂的水溶液中分离冷凝的溶剂，以形成回收的溶剂流和回收的水性液体。在一些情况下，能够将回收的溶剂流的至少一部分用在涂覆步骤(a)。在一些情况下，能够将回收的溶剂流的至少一部分用于相同或不同工厂的其他过程中。在一些情况下，用来冷凝蒸发的溶剂的水性液体的至少一部分能够是回收的水性液体。在一些情况下，能够通过本领域已知的任何方法将冷凝的溶剂与在富含溶剂的水溶液中的水分离。在一些情况下，通过使溶液与蒸汽接触以蒸发被冷凝的溶剂来进行分离。在一些情况下，分离自发地进行。在一些情况下，该方法能够包括减少回收的溶剂流中水的量的步骤。
在一些方面，吹扫气能够包括氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、空气、烟气或其任意组合。在一些情况下，吹扫气是来自使用本文所述方法和/或装置的工厂的另一部分的烟气。在一些情况下，烟气含有CO2、N2、和O2。在一些情况下，涂覆方法中使用的吹扫气含有回收的吹扫气或者完全是回收的吹扫气。
在一些方面，溶剂包括有机溶剂。在一些情况下，溶剂包括氯仿、甲苯、二氯甲烷、乙腈、氯苯、1,1,2-三氯乙烷、二氯苯、甲基乙基酮或其任意混合物。
在一些方面，待涂覆材料和/或经涂覆的材料呈微粒形式。在一些情况下，待涂覆材料是固体。在一些情况下，待涂覆材料和/或经涂覆的材料是粉末。
在一些情况下，待涂覆材料和/或涂层材料含有或一种或更多种肥料。在一种情况下，肥料包括尿素。
在本发明方面中，描述了一种对材料进行涂覆的系统。该系统能够包括涂覆容器、吹扫气回收装置和/或水性液体/溶剂回收装置中的任何一个、任意组合或其全部。该系统这些方面的每一个都能够彼此耦合(例如，它们彼此之间能够是流体连通的，如通过各种入口、出口和/或阀门流体连通)。举例来说，富含溶剂的吹扫气能够从涂覆容器被引导至吹扫气回收装置，吹扫气回收装置能够经由水性液体将吹扫气与溶剂分离。然后，水性液体中的溶剂能够被引导至水性液体/溶剂回收装置，以将溶剂与水性液体分离。在说明性实施方式部分的描述中和/或图1到图7中提供了涂覆容器、吹扫气回收装置和水性液体/溶剂回收装置中的每一个能够具有的各种特征的非限制性示例。关于涂覆容器，其能够包括：(i)入口，其用于吹扫气进入涂覆容器的内部空间；(ii)涂层施涂器(例如，被配置成能够将涂层施涂到诸如肥料颗粒等材料上的喷嘴)；(iii)加热源，其能够被配置成使经涂覆的材料中的溶剂蒸发；和(iv)出口，其能够被配置成从涂覆容器中移除富含溶剂的吹扫气。加热源能够是电磁辐射源，该电磁辐射源被配置成发射电磁辐射以加热经涂覆的颗粒，从而从使经涂覆的颗粒中的溶剂蒸发。在特定情况下，电磁辐射源位于涂层施涂器的下游。加热源能够是位于涂覆容器的内部空间之外并且被配置成对内部容器和/或容器的侧壁的一部分的外部加热源，然后被加热的侧壁提供足够的热量以从经涂覆的材料蒸发溶剂。在特定情况下，外部加热源能够位于涂层施涂器的下游。加热源能够是位于涂覆容器的内部空间中并且被配置成向内部容器(例如，床、托盘、滚筒、可转动药物)提供热量的内部加热源，其中，该内部容器被配置成容纳经涂覆的材料和/或未涂覆的材料，然后该加热的内部容器提供足够热量以使经涂覆的材料中的溶剂蒸发。在一些情况下，加热源位于容器的内部，但在内部容器的外部。在一些情况下，加热源位于容器的内部，但在内部容器的外部。在特定情况下，内部加热源能够位于涂层施涂器的下游。特别地，涂覆容器能够包括上述加热源中的任一种、任意组合或全部。
在本发明的某一方面，描述了20个实施方案。实施方案1是对材料进行涂覆的方法，该方法包括：(a)将材料与涂层材料和溶剂接触以获得经涂覆的材料；(b)使具有侧壁的涂覆容器的内部空间的经涂覆的材料中的溶剂蒸发，通过加热经涂覆的材料、涂覆容器和/或内部容器来使溶剂蒸发，所述加热利用以下方式实现：(i)利用电磁辐射；(ii)利用外部热源产生的热量，该外部热源位于涂覆容器的内部空间之外并被配置成加热内部容器和/或涂覆容器侧壁的一部分；和/或(iii)利用加热内部容器的热量，该热量由位于涂覆容器的内部空间中且位于内部容器的外部的热源产生，其中，该内部容器被配置成容纳经涂覆的材料和/或未涂覆的材料并且被定位在涂覆容器的内部空间中；以及(c)通过将蒸发的溶剂与吹扫气接触产生富含溶剂的吹扫气并从涂覆容器的内部空间中移除该富含溶剂的吹扫气，来从涂覆容器的内部空间中移除蒸发溶剂。实施方案2是根据实施方案1的方法，其中用于移除蒸发的溶剂的吹扫气的量为0.8MT的吹扫气/(hr x MT的待涂覆材料)到2.5MT的吹扫气/(hr x MT的待涂覆材料)。实施方案3是根据实施方案1到2中任一项的方法，用于从涂覆容器中移除蒸发的溶剂的吹扫气的量小于在使用加热的吹扫气而不使用步骤(b)来蒸发溶剂的情况下移除相同量的蒸发的溶剂所使用的吹扫气的量。实施方案4是根据实施方案1到3中任一项的方法，其中在接触蒸发的溶剂之前，吹扫气的温度为40℃到150℃。实施方案5是根据实施方案1到4中任一项的方法，其中经涂覆的材料与电磁辐射接触以使经涂覆的材料中的溶剂蒸发，并且该电磁辐射包括紫外辐射和/或红外辐射。实施方案6是根据实施方案1到5中任一项的方法，其中，使经涂覆的材料与电磁辐射接触，以使经涂覆的材料中的溶剂蒸发，并且电磁辐射源位于在步骤(a)中涂层材料与待涂覆材料接触处的下游。实施方案7是根据实施方案1至6中任一项的方法，其中使经涂覆的材料与热源产生的热量接触以蒸发溶剂，该热源位于涂覆容器的内部空间之外，并且该热源位于在步骤(a)中涂层材料与待涂覆材料接触处的下游。实施方案8是根据实施方案1到7中任一项的方法，其中使经涂覆的材料与加热内部容器的热量接触，该热量由位于涂覆容器的内部空间中且位于内部容器的外部的热源产生，其中该热源位于在步骤(a)中涂层材料与待涂覆材料接触处的下游。实施方案9根据是实施方案1到8中任一项的方法，其中涂覆容器、内部容器或其一部分至少在涂覆步骤(a)和加热步骤(b)期间转动和/或振荡。实施方案10是根据实施方案1到9中任一实施方案的方法，该方法进一步包括通过以下方式从富含溶剂的吹扫气中移除至少一部分溶剂：将富含溶剂的吹扫气与含有50％重量/重量或更多水的水性液体接触，以将溶剂冷凝进水性液体中，以形成富含溶剂的水溶液。实施方案11是根据实施方案10的方法，该方法还包括从富含溶剂的水溶液中分离冷凝的溶剂，以形成回收的溶剂流和回收的水性液体。实施方案12是根据实施方案11的方法，该方法还包括在涂覆步骤(a)中使用回收的溶剂流的至少一部分。实施方案13是根据实施方案11到12中任一项的方法，该方法还包括使用回收的水性液体的至少一部分作为用于冷凝蒸发的溶剂的包含水的水性液体的至少一部分。实施方案14是根据实施方案10到13中任一项的方法，其中通过将溶液与蒸汽接触以蒸发冷凝的溶剂，从富含溶剂的水溶液中分离冷凝的溶剂。实施方案15是根据实施方案1到14中任一项的方法，其中吹扫气包括氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、空气、烟气或其任意组合。实施方案16是根据实施方案1到15中任一项的方法，其中溶剂为有机溶剂。实施方案17是根据实施方案16的方法，其中溶剂为氯仿、甲苯、二氯甲烷、乙腈、氯苯、1,1,2-三氯乙烷、二氯苯、甲基乙基酮或其任意组合。实施方案18是根据实施方案1到17中任一项的方法，其中经涂覆的材料是微粒。实施方案19是根据实施方案1到18中任一项的方法，其中在步骤(a)中待涂覆材料和/或涂层材料包括肥料。实施方案20是根据实施方案19的方法，其中肥料包括尿素。
本说明书中使用的各种术语和短语的定义如下。
术语“肥料”定义为施加于土壤或植物组织的一种材料，用于提供植物生长所必需的或对植物生长有益的一种或更多种植物营养素和/或提供增加或增强植物生长的刺激物或增强剂。肥料的非限制性实例包括具有尿素、硝酸铵、硝酸铵钙、一种或更多种过磷酸盐、二元氮磷肥料、二元氮钾肥料、二元磷钾肥料、氮磷钾肥料、钼、锌、铜、硼、钴和/或铁中的一种或更多种的材料。在一些方面，肥料包括增强植物生长和/或提高植物获得肥料益处的能力的药剂。这类药剂的非限制性实例包括生物刺激剂、脲酶抑制剂和硝化抑制剂。在一些特定情况下，肥料是尿素，如尿素颗粒。
术语“微粒”或“颗粒”定义为具有体积和质量的不连接的对象。体积能够以大小来定义或限定，例如最大、平均、中等、最小等的直径、周长、半径、体积、表面积等。在本文的一些实施方案中，“微粒”或“颗粒”为固体。
术语“粉末”定义为由固体颗粒组成的干物质。
在权利要求或说明书中，当与“含有”、“包括”、“包含”或“具有”一起使用时，前面无数量词修饰的术语可以表示“一个”，但也可以表示“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义。
术语“大概”或“大约”定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，这些术语定义为10％以内、优选5％以内、更优选1％以内和最优选0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别是指在包括一种组分的材料的总重量、总体积或总摩尔的基础上，该组分的重量、体积或摩尔的百分比。在非限制性实例中，100摩尔材料中的10摩尔组分为10摩尔％的组分。
当在本文中使用时，术语“减少”或该术语的任何变型包括任何可测量的降低或完全减少以达到期望的结果。
词语“含有”、“具有”、“包括”或“包含”是包含性的或开放式的，且不排除其他的、未列举的元素或方法步骤。
本发明的方法和系统能够“含有”在整个说明书中所公开的特定步骤、组分、组成等，能够“基本上由”或“由”在整个说明书中所公开的特定步骤、组分、组成等“组成”。相对于过渡短语“基本上由……组成”，在一个非限制性方面，本发明的方法和系统的基本和新颖的特征是：以节能的方式生产经涂覆的肥料的能力。
本发明的其他目的、特征和优点从以下附图、详细描述和示例中变得显而易见。然而，应当理解的是，附图、详细描述和示例虽然表明了本发明的具体实施方案，但仅作为示例给出，并不意味着是限制性的。此外，应当理解，根据本文的详细描述，对于本领域技术人员，在本发明的精神和范围内的改变和修改将变得显而易见。在进一步的实施方案中，具体实施方案的特征可以与其他实施方案的特征结合。例如，一个实施方案的特征可以与任何其他实施方案的特征结合。在进一步的实施方案中，额外的特征可以被添加至本文所述的具体实施方案。
附图说明
以下附图构成本说明书的一部分，并且被列入以进一步说明本发明的一些非限制性方面。结合本文所呈现的具体实施方案的详细说明，并参考这些附图中的一个或更多个可以更好地理解本发明。
图1是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统对材料进行涂覆，并且使用电磁辐射对经涂覆的材料上的涂层进行干燥；
图2是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统对材料进行涂覆，并且使用对包含经涂覆的材料的内部容器和/或涂覆容器的侧壁进行加热的外部加热源对经涂覆的材料上的涂层进行干燥；
图3是根据本发明实施方案的系统的示意图，使用对该系统对材料进行涂覆，并且使用对位于涂覆容器的内部空间中的内部容器进行加热的加热源对经涂覆的材料上的涂层进行干燥；
图4是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统对材料进行涂覆，并且使用对包含经涂覆的材料的内部容器和/或涂覆容器的侧壁进行加热的热源和电磁辐射对经涂覆的材料上的涂层进行干燥；
图5A是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统使用水性液体从富含溶剂的吹扫气中冷凝出溶剂并回收吹扫气；
图5B是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统使用水性液体从富含溶剂的吹扫气中冷凝出溶剂并回收吹扫气；
图6A是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统使用蒸汽从富含于溶剂的水溶液中回收溶剂和水性液体；
图6B是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统使用蒸汽从富含于溶剂的水溶液中回收溶剂和水性液体；以及
图7是根据本发明实施方案的系统的示意图，该系统用于对材料进行涂覆并且回收和循环在此过程中使用的吹扫气、回收从涂层材料中蒸发的溶剂以及回收和循环回收吹扫气时使用的水性液体。
图8是从富含溶剂的吹扫气中冷凝出溶剂并且回收吹扫气的常规系统的示意图。
本发明可以有各种修改和替代形式，其具体实施方案在附图中以示例的形式示出并且可在本文中被详细说明。附图可能不按比例绘制。
具体实施方式
本公开涉及与生产经涂覆的材料相关的系统、方法和装置，其解决了与通过使用被加热到足以蒸发涂层中的溶剂的温度的吹扫气来生产经涂覆的材料相关联的问题。本文所公开的系统、方法和装置的益处包括但不限于：减少与典型涂覆过程相关的吹扫气的量、能量和/或成本。在本发明实施方案中，涂覆装置使用以下为溶剂蒸发提供热量：电磁辐射；对内部容器和/或装置/涂覆容器的侧壁的至少一部分进行加热的加热器；和/或对内部容器进行加热的加热器，该加热器位于涂覆装置/容器的内部空间中。经涂覆的材料可用作肥料、水处理产品、化妆品、药品、催化剂产品等或用于生产肥料、水处理产品、化妆品、药品、催化剂产品等。
以下各部分更详细地给出了本发明的这些和其他非限制性方面。
A.用于涂覆材料的过程
本文描述了对材料进行涂覆的方法。根据本发明实施方案，对材料进行涂覆的方法可以包括将涂层材料溶解在溶剂中以形成涂覆混合物。然后，可以使用涂覆混合物来接触待涂覆材料。将涂覆混合物与待涂覆材料接触可以包括在搅拌待涂覆材料时，将涂覆混合物喷涂在待涂覆材料上。
可选地或附加地，可以使用其他接触方法，例如将待涂覆材料浸没至涂覆混合物中并且从待涂覆材料中排出多余的涂覆混合物。在某些情况下，可以使涂层材料(固体形式)接触至少一些待涂覆材料，例如，将均为固体形式的涂层材料和待涂覆材料放置在滚筒涂覆机中，然后通过添加溶剂来溶解涂层材料。溶剂可以溶解涂层材料，形成涂覆混合物，从而将涂层材料分布在待涂覆材料的颗粒上。在某些情况下，可以使涂层材料(固体形式)接触至少一些待涂覆材料，同时使溶剂接触待涂覆材料。然后，溶剂可溶解涂层材料以形成涂覆混合物，其中，可以通过搅拌滚筒涂覆机中的材料来辅助涂覆混合物的形成。
因此，能够使涂层材料在接触待涂覆材料之前、期间或之后溶解和/或悬浮在溶剂中。一旦混合物与待涂覆材料接触，该方法可以包括使经涂覆的材料中的溶剂蒸发，该蒸发通过以下方式加热涂覆容器、内部容器、溶剂、经涂覆的材料、待涂覆材料和/或涂层材料来实现：直接利用电磁辐射；间接地通过使用位于涂覆容器的内部空间之外的热源来加热内部容器和/或涂覆容器的至少侧壁，和/或利用对用于经涂覆的材料和/或待涂覆材料的内部容器进行加热的热源所产生的热量，其中，内部容器位于涂覆容器的内部空间中。能够使用吹扫气来辅助溶剂蒸发和/或将蒸发的溶剂从经涂覆的材料中带走。
能够通过本领域已知的任何方法使待涂覆材料接触涂层材料。在一些情况下，将涂层材料喷涂到待涂覆材料上。在一些情况下，在溶剂蒸发之前或期间，将涂层材料与待涂覆材料混合。待涂覆材料和/或经涂覆的材料能够具有任何形状。形状的非限制性示例包括(球形)颗粒、片、块、滴、丸、棒、无定形形式等。在一些方面，形状为微粒。微粒能够是但不限于平均直径小于5cm、小于1cm、小于1mm、小于500μm、小于100μm、小于500nm、小于100nm、小于1nm或其中任何范围的颗粒。在一些情况下，待涂覆材料是粉末。
在一些情况下，涂覆装置、该涂覆装置的一部分或该涂覆装置中的装置能够被配置成对待涂覆材料和/或经涂覆的材料进行搅拌。在一些情况下，装置能够在涂覆步骤和/或加热步骤期间进行搅拌。在一些情况下，搅拌能够包括使吹扫气流过一床待涂覆材料。在一些情况下，涂覆装置、该涂覆装置的一部分或该涂覆装置中的装置转动以移动和/或搅拌待涂覆材料和/或经涂覆的材料。
1、待涂覆材料和涂层材料
待涂覆材料和/或涂层材料可以包括固体、液体及其混合物。在一些情况下，待涂覆材料和/或涂层材料含有活性成分。在一些情况下，活性成分是一种或更多种肥料，例如但不限于尿素。在一些情况下，涂层材料和/或待涂覆材料包括聚合物。在一些情况下，涂层材料包括能够形成膜的材料。在一些情况下，涂层材料包括可生物降解的物质。在一些情况下，涂层材料是聚乳酸(PLA)和/或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。
2、溶剂
在本发明实施方案中，将经涂覆的材料中的溶剂蒸发能够形成干燥的经涂覆的材料。此外，溶剂的蒸发能够在涂层材料接触待涂覆材料的同时和/或在其之后发生。
在本发明实施方案中，溶剂能够是有机的或无机的、极性的或非极性的和/或可与水混溶的或不可与水混溶的。溶剂能够是溶剂的混合物。在一些情况下，溶剂是氯仿、甲苯、二氯甲烷、乙腈、氯苯、1,1,2-三氯乙烷、二氯苯、甲基乙基酮或其任意共混物或混合物。在一些情况下，从富含溶剂的吹扫气中的溶剂回收产生的回收溶剂和/或富水性溶剂溶液能够替代进入涂覆过程(例如肥料涂覆过程)的全部或部分溶剂。
3、吹扫气
在本文公开的系统、装置和方法中能够使用吹扫气，以移除蒸发的溶剂和/或协助溶剂的蒸发。在一些情况下，吹扫气能够是可以携带所用的或所生成的蒸发的溶剂的任何惰性气体或非惰性气体。在一些方面，吹扫气包含氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、空气、烟气或其任意共混物的混合物。烟气能够来自同一工厂的另一部分或另一工厂。烟气能够含有CO2、N2和O2或其任意共混物的混合物。在一些情况下，回收的吹扫气能够替代进入涂覆过程(例如肥料涂覆过程)的全部或部分吹扫气。回收的吹扫气能够是由本文所描述或本领域已知的任何方法、装置或系统产生的。
在一些情况下，使用本文所公开的方法、装置和系统允许使用更少的吹扫气，其少于使用加热的吹扫气而不使用本文公开的一个或更多个步骤和/或装置来蒸发溶剂的情况下用于移除相同量蒸发的溶剂的吹扫气的量。在一些情况下，使用的吹扫气的量为0.8MT吹扫气/(hr x MT待涂覆材料)到2.5MT吹扫气/(hr x MT待涂覆材料)。在本发明实施方案中，除了吹扫气流外，通过依赖于一种或更多种方法将热量传递到溶剂，与常规系统相比，能够使用减少的量的吹扫气。例如，如本文所述，到溶剂的热传递可以通过以下方式实现：直接地使用电磁辐射；或间接地加热涂覆容器和/或内部容器，其中，内部容器位于涂覆容器的内部空间中，其中，该间接加热是利用以下进行的：位于涂覆容器的内部隔室外部并对内部容器和/或涂覆容器的侧壁的至少一部分进行加热的加热器，行和/或由位于涂覆容器的内部隔室的内部并对内部容器进行加热的热源生成的热量。在一些情况下，用于接触蒸发的溶剂的吹扫气的量为0.8至2.5MT/(hr x MT待涂覆材料)，包括其中的范围和值，例如0.8、0.9、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.5、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5MT/(hr x MT待涂覆材料)或其中的任何范围。吹扫气流能够根据使用吹扫气的过程的条件和/或要求而变化。
在一些方面，本文所述的过程的优点是与常规过程所用的吹扫气的量相比，所用吹扫气的量减少了。在一些情况下，与常规过程中使用的吹扫气中溶剂的有效浓度相比，使用减少的吹扫气的量能够提高吹扫气中溶剂的有效浓度。在一些情况下，吹扫气中增加的溶剂量使溶剂更容易从吹扫气中冷凝出来。在一些情况下，能够通过传统的冷凝技术和/或使用本文所述的水性液体进行冷凝，将溶剂从吹扫气中冷凝出来。
在与待蒸发溶剂接触之前和/或期间，吹扫气的温度能够是足以携带溶剂和/或使溶剂蒸发的温度。在一些情况下，当与蒸发的溶剂接触时，吹扫气的温度能够为40℃至150℃。在一些情况下，当与蒸发的溶剂接触时，吹扫气的温度能够为40℃至130℃。在一些情况下，吹扫气的温度大于150℃；为150℃、145℃、140℃、135℃、130℃、125℃、120℃、115℃、110℃、105℃、100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃；小于40℃，或是其中的任何温度或范围。吹扫气的温度能够根据其被使用的过程的条件、溶剂和/或要求而变化。在一些情况下，吹扫气的温度足以将涂覆装置和/或系统加热到40℃至150℃。在一些情况下，吹扫气的温度足以将涂覆装置和/或系统加热到40℃至130℃。在一些情况下，吹扫气的温度适于一种或更多种溶剂。在一些情况下，吹扫气的温度适于对肥料进行涂覆。在一些情况下，肥料为尿素。在一些情况下，肥料是尿素并且吹扫气的温度足以将涂覆装置和/或系统加热到40℃至130℃或其中任何范围。
4、利用电磁辐射进行干燥
涂覆容器、内部容器、经涂覆的材料、溶剂、涂层材料和/或待涂覆材料能够与电磁辐射接触，该电磁辐射能够加热涂覆容器、内部容器、待涂覆材料、涂层材料、经涂覆的材料和/或溶剂，以使经涂覆的材料中的溶剂蒸发。能够使用多于一个波长的电磁辐射。电磁辐射的使用提供了直接加热表面/材料/溶剂等而无需接触电磁辐射源的优势。电磁辐射的量和波长能够根据其被用于的过程的条件和/或要求而变化。电磁辐射的波长能够包括但不限于10pm到10km或其中任何范围的波长。在一些情况下，电磁辐射能够包括微波、可见光、紫外线和/或红外线辐射。在一些情况下，选择电磁辐射以加热金属，通常被称为感应加热；选择电磁辐射以加热水，例如超高频(UHF)微波；和/或选择电磁辐射以加热待涂覆材料、溶剂和/或涂层材料。在一些情况下，选择电磁辐射以加热尿素。在一些情况下，电磁辐射能够包括100到400kHz或大于、等于或介于100、150、200、250、300、350和400kHz中任意两个之间的频率。在一些优选实施方案中，电磁辐射是紫外和/或红外辐射。在更优选实施方案中，电磁辐射是紫外辐射。
能够使待涂覆材料在与涂层材料和/或溶剂接触之前和/或之后的任何时间暴露于电磁辐射。能够使经涂覆的材料在待涂覆材料与涂层材料和/或溶剂接触的同时和之后的任何时间暴露于电磁辐射。能够使涂覆容器、内部容器、装置和/或其部分在待涂覆材料与涂层材料和/或溶剂接触的相同位置在之前或之后的任何时间暴露于电磁辐射。在一些情况下，经涂覆的材料在涂层材料接触待涂覆材料处的下游与电磁辐射接触。这样，可以避免溶剂和涂层材料在接触经涂覆中的材料之前意外暴露于电磁辐射。
5、通过加热内部腔室的外部进行干燥
为了蒸发经涂覆的材料中的溶剂，能够将经涂覆的材料和/或待涂覆材料暴露于热源产生的热量，该热源位于包含经涂覆的材料和/或待涂覆材料的涂覆容器的内部空间之外。该热源能够是本领域已知的任何热源，包括蒸汽、电加热器、燃料燃烧热源、同一工厂其他过程或不同工厂产生的热量等。
在一些情况下，热源能够位于涂层材料接触经涂覆的材料的位置处、上游和/或下游。在一些情况下，热源加热和/或接触涂覆容器的侧壁、在涂覆容器的侧壁中和/或在涂覆容器的侧壁外部。
6、通过加热位于内部腔室中的内部容器进行干燥
为了蒸发经涂覆的材料中的溶剂，能够将经涂覆的材料和/或待涂覆材料暴露于热源产生的热量，该热源能够配置成加热用于经涂覆的材料和/或待涂覆材料的内部容器。内部容器能够位于涂覆容器的内部腔室中。热源能够是本领域已知的任何热源，包括蒸汽、电加热器、燃料燃烧热源、同一工厂其他过程或不同工厂产生的热量等。
在一些情况下，热源能够位于涂层材料接触经涂覆的材料的位置处、上游和/或下游。在一些情况下，热源加热和/或接触内部容器、在容器的内部和/或在内部容器的外部但在容器的内部。
B.用于涂覆材料的装置
本文描述了能够使用电磁辐射、由位于包含经涂覆的材料的涂覆容器的内部空间之外的热源所产生的热量和/或由加热用于经涂覆的材料和/或待涂覆材料的内部容器的热源所产生的热量来加热涂覆容器、内部容器、待涂覆材料、溶剂和/或经涂覆的材料的装置，其中，内部容器位于涂覆容器的内部空间中。图1是涂覆装置100的非限制性示意图，该涂覆装置100对材料进行涂覆，并且通过来自电磁辐射源107的电磁辐射对经涂覆的材料104上的涂层进行干燥。图2是涂覆装置200的非限制性示意图，该涂覆装置200对材料进行涂覆，并且使用热源207对经涂覆的材料104的涂层进行干燥，该热源207位于包含经涂覆的材料104的涂覆容器201的内部容器的外部。图3是涂覆装置300的非限制性示意图，该涂覆装置300对材料进行涂覆，并且使用热源207对经涂覆的材料104上的涂层进行干燥，该热源207被配置成加热用于经涂覆的材料104和/或待涂覆材料的内部容器，例如转动的内部容器312。图4是涂覆装置400的非限制性示意图，该涂覆装置400对材料进行涂覆，并且通过来自电磁辐射源107的电磁辐射和包含经涂覆的材料104的涂覆容器401的外部的热源207对经涂覆的材料104的涂层进行干燥。涂覆装置400的热源207也可以或替代地加热用于经涂覆的材料104和/或待涂覆材料的内部容器312(未显示)，例如转动的内部容器。内部容器312能够位于涂覆装置400的内部空间中。能够使用标准工程实践和/或建模程序确定涂覆装置100、200、300和400的构建材料、尺寸和形状，以实现最大流速和适当的接触时间。涂覆装置100、200、300和400能够包括涂覆容器101、201、301和/或401。涂覆容器101、201、301和401包括待涂覆材料入口102和经涂覆的材料出口103。涂覆装置100、200、300和400可适于在待涂覆材料入口102和经涂覆的材料出口103之间移动待涂覆材料和/或经涂覆的材料104。例如，在本发明实施方案中，涂覆容器101、201、301和401可以包括可转动部113、内部容器312和/或输送机，其中，可转动部113通过大机械密封件112可转动地耦合到装置，内部容器312耦合到轴314，轴314通过小机械密封件313耦合到装置，输送机用来移动待涂覆材料和经涂覆的材料104穿过涂覆区110和/或干燥区111。在一些实施方案中，涂覆容器101、201、301和401能够搅拌待涂覆材料和/或经涂覆的材料104，和/或包括能够引起这种搅拌的装置。例如，涂覆容器101、201、301和401可以包括可转动部、可转动的内部容器和/或振动的输送机。在一些情况下，可转动部和/或可转动的内部容器可以包含内部刮板，和/或可以被转动以引起待涂覆材料和/或经涂覆的材料的移动。能够通过涂层材料入口105引入涂层材料。在一些实施方案中，能够通过喷涂机106将涂层材料分布到待涂覆材料上。
涂覆装置100和400可以包括电磁辐射源107，并且涂覆装置100和400可以被配置成使得经涂覆的材料104可以暴露于来自电磁辐射源107的电磁辐射产生的热量。在一些实施方案中，涂覆装置100和400被配置成使待涂覆材料、经涂覆的材料、容器或内部容器暴露于来自电磁辐射源107的电磁辐射。能够使用一个或更多个波长的电磁辐射。在一些情况下，电磁辐射源107置于涂覆容器的内部但置于内部容器的外部或容器(例如101、201、301和401)的外部。在一些情况下，涂覆装置100和400可以被配置成使得经涂覆的材料104、内部容器和/或涂覆容器在干燥区111中暴露于来自电磁辐射源107的电磁辐射。
涂覆装置200、300和400能够包括热源207，并且涂覆装置200、300和400可被配置成使得经涂覆的材料104暴露于来自热源207的热量。热源207能够位于内部容器312的外部但位于涂覆容器301的内部。在一些情况下，热源207能够位于涂覆容器201和401的外部和/或其侧壁中。在一些情况下，涂覆装置200、300和400能够被配置成将经涂覆的材料104在干燥区111中暴露于来自热源207的热量。
在一些情况下，干燥区111在待涂覆材料与涂层材料和/或溶剂接触的区域下游，并且不与涂覆区110重叠(例如，参见图1和图4)。在一些实施方案中，涂覆区110和干燥区111部分或全部重叠(参见图2和图3)。
涂覆容器101、201、301和401包含吹扫气入口108和富含溶剂的吹扫气出口109。在一些情况下，吹扫气能够部分或完全是新鲜的吹扫气，并且从其他过程直接接收的、循环的和/或从吹扫气回收装置接收的(例如，参见图5A、图5B、图7和图8)。吹扫气入口108能够在比一些经涂覆的材料104的位置更低的高度或者更高的高度，以允许吹扫气分别以向上或向下的方向流动，并且接触经涂覆的材料104。在一些实施方案中，以这种方式使吹扫气向上流动穿过待涂覆材料和经涂覆的材料104可以搅拌这些材料。当吹扫气流经涂覆装置100、200、300和400时，它接触经涂覆的材料104和/或蒸发的溶剂，这有助于使溶剂远离经涂覆的材料104流动，并通过富含溶剂的吹扫气出口109流出涂覆装置100、200、300和400。在一些实施方案中，进一步处理富含溶剂的吹扫气以减少其中的溶剂的量，以形成回收的吹扫气和/或富水性溶剂溶液(参见例如图5A、图5B和图8)。回收的吹扫气能够被用作通过吹扫气入口108进入涂覆装置100、200、300和400的部分或全部的吹扫气。在一些情况下，回收的吹扫气的至少一部分用于同一工厂或不同工厂的其他过程中。富水性溶剂溶液能够被用作通过涂层材料入口105进入涂覆装置100、200、300和400的部分或全部溶剂。在一些情况下，至少一部分富水性溶剂溶液用于同一工厂或不同工厂的其他过程中。
C.用于回收吹扫气或回收吹扫气并且获得富水性溶剂溶液的过程
在一些情况下，本文所公开的系统、装置和方法还包括从富含溶剂的吹扫气中回收溶剂和/或从富含溶剂的吹扫气中回收和/或循环回收的吹扫气的装置和/或方法。在一些情况下，回收溶剂和/或吹扫气的装置和/或方法是本领域已知的装置和/或方法，例如常规冷凝器、蒸馏、吸收塔等的使用。
可选地或附加地，本文所公开的系统、装置和方法能够从富含溶剂的吹扫气中回收溶剂和吹扫气。在本文所公开的一些实施方案中，来自富含溶剂的吹扫气的部分或全部溶剂能够被冷凝进含有溶剂比水多的溶液中，形成富含溶剂的水溶液。在一些实施方案中，来自富含溶剂的吹扫气的部分或全部溶剂能够被冷凝进含有水比溶剂多的溶液中，形成富水性溶剂溶液。在一些实施例中，形成富含溶剂的水溶液和富水性溶剂溶液两者。在一些情况下，本文所公开的实施方案包括使用水性液体从富含溶剂的吹扫气中回收和/或循环溶剂和/或吹扫气。水性液体能够用于从富含溶剂的吹扫气中冷凝和/或沉淀出溶剂，以形成回收的吹扫气。在一些情况下，来自富含溶剂的吹扫气的减少的溶剂冷凝进水性液体中，形成富含溶剂的水性液体。在一些情况下，富含溶剂的吹扫气与水性液体接触。在一些情况下，通过以下方式使富含溶剂的吹扫气与水性液体接触：在填充床和/或塔中结合、使富含溶剂的吹扫气经过水性液体进行鼓泡、使水性液体喷射经过富含溶剂的吹扫气、在多孔基质中使富含溶剂的吹扫气与水性液体结合等或其中任意组合。
在一些情况下，水性液体含有1％到100％重量/重量或体积/体积或的水。在一些情况下，水性液体中的水的量为100％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、1％，少于1％重量或体积、或其中任意范围。在一些实施方案中，水性液体含有50％到100％重量/重量或其中任意范围或百分比的水。水性液体中的水的量能够根据其中使用该水性液体的过程的条件和/或要求而变化。
在一些情况下，富水性溶剂溶液含有足够低量的水，用于在涂覆过程中用来溶解和/或携带涂层材料。在一些情况下，富水性溶剂溶液含有10000百万分比浓度(ppm)到50ppm的水。在一些情况下，富水性溶剂溶液中的水量超过10000ppm、为10000、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000、900、800、700、600、500、400、300、200、100、90、80、70、60或50ppm、小于50ppm或其中任意范围。富水性溶剂溶液中的水的量能够根据其被产生和/或被使用的过程的条件和/或要求而变化。
在一些情况下，回收/循环的吹扫气中的至少一部分作为用于接触本文所公开的涂覆系统、装置和/或方法中蒸发的溶剂的吹扫气的至少一部分。在一些情况下，富水性溶剂溶液中的至少一部分作为用于接触本文所公开的涂覆系统、装置和/或方法中的涂层材料的溶剂的至少一部分。
D.用于回收吹扫气的装置
考虑到在本文中所使用的装置包括那些本领域已知能够从富含溶剂的吹扫气中移除溶剂的装置，例如冷凝器、蒸馏、吸收塔等。例如，图8示出了吹扫气回收装置800的非限制性示意图，该吹扫气回收装置800用于使用冷凝器801和相分离器807从富含溶剂的吹扫气中移除溶剂，以形成冷凝的溶剂808以及回收的吹扫气。吹扫气回收装置800的构建材料、尺寸和形状可以使用标准工程实践和/或建模程序确定，以实现最大流速和适当的处理时间。
在一些情况下，富含溶剂的吹扫气能够从涂覆装置中移除，并且通过富含溶剂的吹扫气管线802移入冷凝器801。在一些情况下，冷凝器801能够从富含溶剂的吹扫气中将部分或全部溶剂冷凝出来，以形成冷凝的溶剂和回收的吹扫气。在一些情况下，冷凝溶剂和/或回收的吹扫气能够从冷凝器801中移除。冷凝器801能够是本领域已知的任何冷凝器。在一些情况下，冷凝器801使用冷却液体和/或气体以冷却富含溶剂的吹扫气。冷却液体和/或气体能够通过冷却液入口803进入冷凝器，并通过冷却液出口804离开冷凝器801。在一些情况下，冷凝器801使用冷却水作为冷却液体。
在一些情况下，冷凝器801中产生的部分或全部产品能够被从冷凝器801中移除，并通过一个或更多个冷凝器出口(例如冷凝器出口805)移入相分离器807。在一些情况下，相分离器807被配置成将气体、液体、溶剂和/或水性液体分离成单独的相。在一些情况下，相分离器使冷凝的溶剂808和回收的吹扫气分离。在一些情况下，冷凝的溶剂808通过冷凝的溶剂出口809从相分离器807中移除。在一些情况下，回收的吹扫气通过回收的吹扫气出口806从相分离器807中移除。
在一些情况下，能够直接从其他过程接收富含溶剂的吹扫气，该其他过程例如是但不限于，使用如图1、图2、图3、图4和图7所示的装置的涂覆过程。在一些情况下，冷凝的溶剂和/或回收的吹扫气的至少一部分分别作为用于在本文所公开的涂覆系统、装置和/或方法(例如图1、图2、图3、图4和图7所示的那些)中生产经涂覆的材料的溶剂和/或吹扫气的至少一部分。在一些情况下，冷凝的溶剂和/或回收的吹扫气的至少一部分用于同一工厂或不同工厂的其他过程中。
E.用于回收吹扫气并且获得富水性溶剂溶液的装置
可选地或附加地，本文公开了能够从富含溶剂的吹扫气中移除溶剂的其他装置。例如，图5A和图5B分别示出了吹扫气回收装置500和520的非限制性示意图，该吹扫气回收装置500和520用于使用水性液体504从富含溶剂的吹扫气中移除溶剂，以形成富含溶剂的水溶液、富水性溶剂溶液以及回收的吹扫气，与富含溶剂的吹扫气相比，该回收的吹扫气包含的溶剂量减少了。吹扫气回收装置500和520的构件材料、尺寸和形状能够使用标准工程实践和/或建模程序确定，以实现最大流速和适当的接触时间。吹扫气回收装置500和520能够分别包括容器501和521。容器501和521可包括富含溶剂的吹扫气入口505和回收的吹扫气出口508。容器501和521可以适于使吹扫气507和528分别从富含溶剂的吹扫气入口505流至回收的吹扫气出口508。水性液体504能够通过水性液体入口502引入，并且富含溶剂的水溶液能够通过富含溶剂的水溶液出口503从吹扫气回收装置500和520中移除。一些溶剂能够保留在富含溶剂的水溶液中，而一些溶剂能够从富含溶剂的水溶液中分离出来作为富水性溶剂溶液510，该富水性溶剂溶液510能够通过富水性溶剂溶液出口509从吹扫气回收装置500和520中移除。取决于溶液的密度，富水性溶剂溶液510能够形成在富含溶剂的水溶液的上方或下方。因此，在一些实施方案中，富含溶剂的水溶液出口503的位置低于富水性溶剂溶液出口509。
吹扫气回收装置500(图5A)被配置成使富含溶剂的吹扫气与水性液体504接触。在一些实施方案中，富含溶剂的吹扫气能够通过鼓泡器506被分布到水性液体中，以产生吹扫气的气泡507，以增加吹扫气暴露于水性液体504的表面积。在一些情况下，不使用鼓泡器506。在一些情况下，富含溶剂的吹扫气在填充床、填充塔、多孔基质等中与水性液体接触。
吹扫气回收装置520(图5B)被配置成使水性液体504与富含溶剂的吹扫气接触。在一些情况下，富含溶剂的吹扫气526是容器521中的连续相，并通过富含溶剂的吹扫气分配器527被分布在容器中。在一些实施方案中，水性液体能够通过水性喷雾器523被分布到富含溶剂的吹扫气中以形成水性液滴522。在一些情况下，通过使富含溶剂的吹扫气526和水性液体504穿过填充床524，能够增加富含溶剂的吹扫气526和水性液体之间的接触。在一些情况下，富含溶剂的吹扫气和水性液体之间的接触形成富含溶剂的水性液滴525，在一些实施方案中，该水性液滴能够结合以形成富含溶剂的水溶液528的可收集的储集物。在一些实施方案中，还可以形成富水性溶剂溶液510。
在一些情况下，富含溶剂的吹扫气能够从其他过程直接接收，例如但不限于，从使用如图1、图2、图3、图4和图7所示的装置的涂覆过程接收。在一些情况下，回收的吹扫气用作另一过程中所用的吹扫气的全部或部分，该另一过程例如是使用如图1、图2、图3、图4和图7所示装置的涂覆过程。在一些实施方案中，富含溶剂的水溶液被进一步处理以减少其中的溶剂量以形成回收的水性液体(参见图6A和图6B)。在一些情况下，回收的吹扫气的至少一部分用于同一工厂或不同工厂的其他过程中，例如用于肥料涂覆过程中。在一些实施方案中，富水性溶剂溶液能够被进一步处理以减少溶剂中的水量以形成回收的溶剂。在一些情况下，富水性溶剂溶液和/或回收的溶剂中的至少一部分用于同一工厂或不同工厂其他过程中，例如用于肥料涂覆过程中。
F.用于回收水性液体和/或回收溶剂的过程
在一些情况下，本文所公开的系统、装置和方法还包括从富含溶剂的水溶液中回收和/或循环溶剂和/或水性液体的装置和/或方法。在一些情况下，从富含溶剂的水溶液中回收和/或循环溶剂和/或水性液体的装置和/或方法是本领域已知的装置和/或方法。在一些情况下，装置和/或方法包括使用冷凝器、蒸馏、吸收塔等。
可选地或附加地，本文描述了从富含溶剂的水溶液中回收和/或循环溶剂和/或水性溶液的其他方法。在一些情况下，实施方案包括使用蒸汽从富含溶剂的水溶液中回收溶剂(“回收的溶剂”)和/或回收水性液体(“回收的水性液体”)。在一些情况下，蒸汽接触富含溶剂的水溶液，以将富含溶剂的水溶液中溶解的和/或携带的溶剂转化为可与水分离的气体。能够通过本领域已知的任何方法使富含溶剂的水溶液与蒸汽接触，例如但不限于在填充床和/或塔中结合、使蒸汽经过富含溶剂的水溶液进行鼓泡、使富含溶剂的水溶液喷射经过蒸汽、在多孔基质中使富含溶剂的水溶液和蒸汽结合等或其中任意组合。在一些情况下，溶剂自发地从富含溶剂的水溶液中分离。在一些情况下，通过本领域已知的任何方法，例如但不限于物理吸附和/或化学吸附，来进一步减少回收的溶剂中的水量。在一些情况下，通过使用分子筛和/或使用化学物质(例如但不限于硫酸钠)来减少水。在一些情况下，通过本领域已知的任何方法，例如但不限于冷凝和/或相分离，来回收与现有蒸汽混合的溶剂，以产生回收的溶剂、富水性溶剂溶液、水性液体和/或富含溶剂的水溶液。
在本文所述方法的一些方面中，过程中所用的材料，例如溶剂和用于捕获溶剂的水溶液被回收，以用于在方法中重复使用。本文所述过程中所使用的全部或部分材料能够是循环材料。例如，在一些情况下，将回收的水性液体和/或富含溶剂的水溶液的至少一部分作为水性液体的至少一部分，该水性液体用以减少本文所公开的吹扫气回收系统、装置和/或方法中的富含溶剂的吹扫气中的溶剂的量。在一些情况下，回收的水性液体和/或富含溶剂的水溶液的至少一部分用于同一工厂或不同工厂的其他过程中。在一些情况下，回收的溶剂和/或富水性溶剂溶液的至少一部分作为在本文所公开的涂覆系统、装置和/或方法中用于生产经涂覆的材料的溶剂的至少一部分。在一些情况下，回收的溶剂流和/或富水性溶剂溶液的至少一部分用于同一工厂或不同工厂的其他过程中。
G.用于回收溶剂和/或回水性液体的装置
本文所述的装置能够从富含溶剂的水溶液中移除溶剂。图6A和图6B分别是水性液体回收和/或溶剂回收装置(“A/S回收装置”)600和620的非限制性示意图，其用于使用蒸汽607从富含溶剂的水溶液604中移除溶剂，以形成其中含有减少的溶剂量的回收的水性液体、富水性溶剂溶液、和/或其中含有减少的水量的回收的溶剂。能够使用标准工程实践和/或建模程序确定A/S回收装置600和620的构建材料、尺寸和形状，以实现最大流速和适当的接触时间。A/S回收装置600和620能够分别包括容器601和621。容器601和602可包括富含溶剂的水溶液入口602、回收的水性液体出口603，并且能够例如通过重力引起的流动使富含溶剂的水溶液604从富含溶剂的水溶液入口602移动到回收的水性液体出口603。蒸汽607能够通过蒸汽入口605引入，并且回收的溶剂和/或似蒸汽的溶剂与蒸汽的混合物能够通过回收的溶剂出口608或架空管线628从A/S回收容器601和621中移除。回收的溶剂能够通过回收的溶剂出口608从A/S回收装置600和620中移除。
A/S回收装置600(图6A)可被配置成将富含溶剂的水溶液604与蒸汽607接触。在一些实施方案中，能够通过鼓泡器606将蒸汽607分布于富含溶剂的水溶液中，以产生蒸汽607的气泡来增加富含溶剂的水溶液604暴露于蒸汽607的表面积。在一些情况下，不使用鼓泡器606。在一些情况下，富含溶剂的水溶液在填充床、填充塔、多孔基质等与蒸汽接触。
A/S回收装置620(图6B)可以被配置成使蒸汽607与富含溶剂的水溶液604接触。在一些情况下，A/S回收装置620是汽提装置，并且容器621是汽提塔。在一些实施方案中，蒸汽607在容器621中是连续相，并且由蒸汽喷洒器626分布于容器中。在一些实施方案中，能够通过富含溶剂的水溶液喷雾器629将富含溶剂的水溶液分布于蒸汽中以形成富含溶剂的水溶液液滴630。在一些情况下，通过使蒸汽607和富含溶剂的水溶液604穿过填充床631来增加蒸汽607和富含溶剂的水溶液604之间的接触。在一些情况下，蒸汽与富含溶剂的水溶液之间的接触形成无溶剂的水性液体液滴632，在一些实施方案中，该水性液体液滴632可结合以形成回收的水性液体633的可收集的储集物。
为使来自系统的溶剂损耗最小化，还可以将A/S回收装置配置为对在A/S回收容器中产生的蒸汽/溶剂混合物的溶剂进行冷凝和相分离。在一些情况下，A/S回收装置600和620能够被配置成从蒸汽/溶剂混合物中冷凝和相分离溶剂(参见例如图6B)。在一些情况下，蒸汽/溶剂混合物能够从A/S回收装置中移除，并通过架空管线628移入冷凝器622。在一些情况下，冷凝器622能够从蒸汽/溶剂混合物中冷凝出溶剂的部分或全部、蒸汽的部分或全部和/或蒸汽和溶剂两者的部分或全部，以分别形成冷凝的溶剂、冷凝的蒸汽和/或蒸汽/溶剂混合物。在一些情况下，冷凝的溶剂、冷凝的蒸汽和/或冷凝的蒸汽/溶剂混合物、剩余蒸汽、剩余气相溶剂和/或剩余的蒸汽/溶剂混合物能够从冷凝器622中移除。冷凝器622能够为本领域已知的任何冷凝器。在一些情况下，冷凝器622使用冷却液体和/或冷却气体对蒸汽/溶剂混合物进行冷却。冷却液体和/或冷却气体能够通过冷却流体入口623进入冷凝器，并通过冷却流体出口624离开冷凝器622。在一些情况下，冷凝器622使用冷却水作为冷却液体。
在一些情况下，冷凝器622中产生的部分或全部产物能够从冷凝器622中移除，并且通过一个或更多个冷凝器出口(例如冷凝器出口634)移入相分离器635。在一些情况下，相分离器635被配置成将气体、液体、溶剂和/或水性液体分离成单独的相。在一些情况下，相分离器分离回收的溶剂、水性液体504和/或富水性溶剂溶液510。在一些情况下，回收的溶剂通过回收的溶剂出口608从相分离器635中移除。在一些情况下，水性液体504通过富含溶剂的水溶液出口503从相分离器635中移除。在一些情况下，水性液体504的全部或部分通过回流管线625从相分离器635中移除。在一些情况下，回流管线625被配置成将水性液体504移入A/S回收装置中，例如A/S回收装置600和/或621中，以从水性液体中移除额外的溶剂。在一些情况下，通过回流喷雾器627将水性液体504分布于A/S回收装置中。在一些情况下，富水性溶剂溶液510通过富水性溶剂溶液出口509从相分离器635中移除。
在一些情况下，能够直接从其他过程，例如但不限于通过图5A、图5B和图7所示装置实施的吹扫气回收过程，获得富含溶剂的水溶液。在一些情况下，将回收的溶剂、富水性溶剂溶液和/或冷凝的溶剂作为另一过程中所用的全部或部分溶剂，例如但不限于通过例如图1、图2、图3、图4和图7所示的装置实施的涂覆过程中所用的全部或部分溶剂。在一些实施方案中，进一步处理回收的溶剂、富水性溶剂溶液和/或冷凝的溶剂以减少其中的水量。在一些情况下，将回收的水性液体和/或冷凝的蒸汽作为另一过程中使用的全部或部分水性液体，例如但不限于吹扫气回收装置(参见例如图5A、图5B和图7)中使用的全部或部分水性液体。在一些实施方案中，通过相同或单独的A/S回收装置再次处理富含溶剂的水溶液和/或冷凝的蒸汽。
H.装置的组合
与常规系统、装置和方法相比，根据本文描述的发明实施方案的系统、装置和方法需要更少的能量、维护、总吹扫气、新鲜吹扫气和/或新鲜溶剂来生产经涂覆的材料和/或任何产物、副产物和/或其中间产物。根据本发明实施方案的系统、装置和方法能够使用本文所公开的系统、装置和方法中的任何一种或其组合。
本发明实施方案可包括本文所公开的涂覆装置、吹扫气回收装置和A/S回收装置的组合。作为非限制性实施例，参考图7，能够将涂覆装置701、吹扫气回收装置702和A/S回收装置712组合于系统700中以用于生产经涂覆的材料。涂覆装置701、吹扫气回收装置702和A/S回收装置712能够是本文所公开的各自装置中的任何一个。
能够通过使用系统700的涂覆装置701涂覆待涂覆材料。待涂覆材料、涂层材料和吹扫气能够分别通过待涂覆材料入口703、涂层材料入口705和吹扫气入口706进入涂覆装置701。吹扫气能够为新鲜的吹扫气(例如，非循环/非回收的吹扫气)和/或回收的吹扫气。能够通过新鲜吹扫气管线707将新鲜的吹扫气供应至吹扫气入口706。能够通过回收的吹扫气管线711将回收的吹扫气供应至吹扫气入口706。能够通过任选阀门719和721任选地控制新鲜吹扫气和/或回收的吹扫气的量。涂覆装置701能够通过本文所公开的任何方法生产经涂覆的材料和/或富含溶剂的吹扫气。能够分别通过经涂覆的材料出口704和富含溶剂的吹扫气管线708从涂覆装置701中移除经涂覆的材料和富含溶剂的吹扫气。
通过使用系统700的吹扫气回收装置702能够减少富含溶剂的吹扫气中的溶剂以产生回收的吹扫气。在一些情况下，吹扫气回收装置702能够为本领域已知的任何吹扫气回收装置，例如冷凝器、蒸馏器、吸收塔等。在一些情况下，吹扫气回收装置702能够为本文所公开的任何吹扫气回收装置和/或使用本文所公开的任何吹扫气回收方法。在一些情况下，富含溶剂的吹扫气和水性液体能够分别通过富含溶剂的吹扫气管线708和水性液体入口709进入吹扫气回收装置702。水性液体能够为新鲜的水性液体(例如，非循环/非回收的水性液体)和/或回收的水性液体。新鲜的水性液体能够通过新鲜的水性液体管线716供应至水性液体入口709。回收的水性液体能够通过回收的水性液体管线715供应至水性液体入口709。能够通过任选阀门720和722任选地控制新鲜的水性液体和/或回收的水性液体的量。能够通过吹扫气回收装置702，通过本文所公开的任何方法来生产回收的吹扫气、富含溶剂的水溶液和富水性溶剂溶液。富含溶剂的水溶液、富水性溶剂溶液和回收的吹扫气能够分别通过富含溶剂的水溶液管线710、富水性溶剂溶液管线723和回收的吹扫气管线711和/或回收的气体出口717从吹扫气回收装置702中移除。回收的吹扫气能够被用作涂覆装置701中所用的部分或全部吹扫气。在一些情况下，回收的吹扫气中的至少一部分用于同一工厂或不同工厂的其他过程中。富水性溶剂溶液能够被用作涂覆装置701(未示出)中所用的部分或全部溶剂。在一些情况下，至少一部分富水性溶剂溶液用于同一工厂或不同工厂的其他过程中和/或进一步从富水性溶剂溶液中减少水以形成溶剂。
通过使用系统700的A/S回收装置712，能够减少富含溶剂的水溶液中的溶剂，以产生回收的水性液体、富水性溶剂溶液和/或回收的溶剂。在一些情况下，A/S回收装置能够为本领域已知的任何溶剂回收系统，例如冷凝器、蒸馏器、吸收塔等。在一些情况下，A/S回收装置712能够为本文所公开的任何A/S回收装置和/或使用本文所公开的任何方法。在一些情况下，富含溶剂的水溶液和蒸汽能够分别通过富含溶剂的水溶液管线710和蒸汽入口713进入A/S回收装置712。回收的溶剂、富水性溶剂溶液和回收的水性液体能够分别通过回收的溶剂管线714、富水性溶剂溶液管线724和回收的水性液体管线715和/或回收的水性液体出口718从A/S回收装置712中移除。回收的水性液体能够被用作吹扫气回收装置702中所用的部分或全部水性液体。回收的溶剂和任选的富水性溶剂溶液能够被用作涂覆装置701中所用的全部或部分溶剂。在一些情况下，将至少一部分回收的溶剂流、至少一部分富水性溶剂溶液和/或至少一部分回收的水性液体用于同一或不同工厂的其他过程中和/或将其进行进一步精炼。
虽然图1到图7中的装置所示为独立装置，应当理解的是，这些装置能够是生产装置中的部分或区域，被容纳于相同的装置和/或结构中。本文所公开的所有装置还能够包括阀门、热电偶、控制器(自动或手动控制器)、计算机或任何其他被认为用来控制或操作装置所必需的装置。能够改变本文所公开的装置和系统中的处理条件以实现期望的结果(例如，产生产物、中间产物或具有特定性质的流)。处理条件可包括：进入和离开装置的材料的流量、温度、压力、部件的位置、装置的位置、使用的波长、使用的热源等或其任意组合。
实施例
以下实施例用以说明本发明的优选实施方案。本领域技术人员应当理解，以下实施例中所公开的技术代表发明人发现的在本发明的实践中发挥良好的技术，因此可以被认为构成用于其实施的优选模式。然而，根据本公开，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够对所公开的具体实施方案进行许多改变，并且还获得类似或相似的结果。
实施例1
本文所述的对材料进行涂覆的方法能够减少在对材料进行涂覆的过程中产生经涂覆的材料所需的吹扫气的量。具体而言，能够使用热量来驱动经涂覆的材料中的溶剂的蒸发，该热量由以下提供：外部热源；在涂覆容器内部但在包含经涂覆的材料的内部容器的外部的热源；和/或加热经涂覆的材料、涂覆容器和/或内部容器(“本文所公开的涂覆过程”)的电磁能源。以这种方法，吹扫气不是使经涂覆的材料中的溶剂蒸发的唯一热源和/或主要热源。计算机模拟已经证明，使用本文所公开的涂覆过程能够将吹扫气的量减少到使用加热的吹扫气作为热源的常规方法所需的量的三分之一或更少。
对于本文所公开的建模的涂覆过程和常规涂覆过程，计算机模拟对肥料涂覆系统进行建模，该肥料涂覆系统使用氮气和/或空气作为吹扫气、约4.4吨/小时的含有大约5％的聚合物和95％的溶剂的涂覆溶液、约6吨/小时的尿素。在进入肥料涂覆过程时，两种系统使用约3吨/小时的新鲜吹扫气，并且使用溶剂浓度按重量计约为25％的额外循环吹扫气。通过使用建模的常规溶剂回收冷凝器，将溶剂从富含溶剂的吹扫气中冷凝出来以形成循环的吹扫气。
与常规的涂覆过程相比，本文所公开的涂覆过程使用更少的循环的吹扫气，并且可以将溶剂冷凝器的更多负载专用于冷凝来自富含溶剂的吹扫气的溶剂，而不是冷却富含溶剂的吹扫气。具体地说，与本文所公开的涂覆过程相比，常规涂覆过程需要超过6倍的回收的吹扫气的量(在114℃下约28.7吨/小时对比在100℃下约4.2吨/小时)。因此，常规的涂覆过程还产生了超过3倍的富含溶剂的吹扫气的量(约35.7吨/小时对比11.1吨/小时)。此外，常规涂覆过程产生的富含溶剂的吹扫气与本文所公开的涂覆过程相比携带更少百分比的溶剂(在75℃时约34％对比75℃时约52％)。与本文所公开的涂覆过程相比，在常规涂覆过程中，冷却富含溶剂的吹扫气所需的常规冷凝器的负载要高出两倍以上(约69％与33％)。因此，与本文所公开的涂覆过程相比，对于常规的涂覆过程而言，少于两倍以上的冷凝器负载能够实际用于从富含溶剂的吹扫气中冷凝溶剂(约31％与66％)。然而，由于富含溶剂的吹扫气中携带的溶剂百分比较高，应该预期的是从通过本文所公开的涂覆过程产生的富含溶剂的吹扫气中冷凝溶剂将更加容易。
这些结果表明，使用本文所公开的系统、装置和方法能够减少资本支出、降低操作成本、减少环境影响和/或提高肥料涂覆系统的效率。
根据本公开，能够进行和执行本申请所公开和要求保护的所有方法，而无需过多的实验。虽然已根据优选实施方案描述了本发明的装置和方法，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的概念、精神和范围的情况下，可以对本文所述方法、方法的步骤或方法的步骤的顺序做出改变。更具体地说，显而易见的是，一些功能相关的部件可以替代本文所述的部件而可以实现相同或类似的结果。对本领域技术人员显而易见的所有此类类似替代和改变均被视为在所附权利要求所定义的本发明的精神、范围和概念内。

Claims (19)

1.一种用于对肥料材料进行涂覆的方法，所述方法包括：
(a)将肥料材料与涂层材料和有机溶剂接触以获得经涂覆的肥料材料，其中所述有机溶剂包含氯仿、甲苯、二氯甲烷、氯苯、1,1,2-三氯乙烷或二氯苯或其任意组合；
(b)通过加热经涂覆的肥料材料使经涂覆的肥料材料中的有机溶剂蒸发，并使蒸发的有机溶剂与吹扫气接触，以产生富含有机溶剂的吹扫气；和
(c)通过以下方式从富含有机溶剂的吹扫气中移除至少一部分有机溶剂：将富含有机溶剂的吹扫气与含有50％重量/重量或更多的水的水性液体接触，以将有机溶剂冷凝进水性液体中，形成富含有机溶剂的水溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中用于接触蒸发的有机溶剂的吹扫气的量为0.8MT的吹扫气/(hr×MT的待涂覆肥料材料)到2.5MT的吹扫气/(hr×MT的待涂覆肥料材料)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在接触蒸发的有机溶剂之前，吹扫气的温度为40℃到150℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使经涂覆的肥料材料与电磁辐射接触，以使经涂覆的肥料材料中的有机溶剂至少部分地蒸发。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述电磁辐射包括紫外辐射和/或红外辐射。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于经涂覆的肥料材料的流动，在步骤(a)中涂层材料与待涂覆的肥料材料接触的位置的下游加热经涂覆的肥料材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将经涂覆的肥料材料与位于涂覆容器的内部空间之外的热源所产生的热量接触来加热经涂覆的肥料材料，以使经涂覆的肥料材料中的有机溶剂至少部分地蒸发，所述内部空间包含经涂覆的肥料材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，利用热源通过加热包含经涂覆的肥料材料的内部容器来加热经涂覆的肥料材料，以使经涂覆的肥料材料中的有机溶剂至少部分地蒸发，所述热源位于内部容器之外，并且位于包含内部容器的涂覆容器之内。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，包含经涂覆的肥料材料的涂覆容器、被包含在涂覆容器中并且包含经涂覆的肥料材料的内部容器和/或其部分至少在涂覆步骤(a)和蒸发步骤(b)期间转动和/或振荡。
10.根据权利要求1所述的方法，其中包含水的水性液体含有80％重量/重量或更多的水。
11.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括从富含有机溶剂的水溶液中分离冷凝的有机溶剂，以形成回收的有机溶剂流和回收的水性液体。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括在涂覆步骤(a)中使用回收的有机溶剂流的至少一部分。
13.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括使用回收的水性液体的至少一部分作为用于使蒸发的有机溶剂冷凝的包含水的水性液体的至少一部分。
14.根据权利要求1所述的方法，其中通过将富含有机溶剂的水溶液与蒸汽接触以蒸发冷凝的有机溶剂，从富含有机溶剂的水溶液中分离冷凝的有机溶剂。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述吹扫气包括氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、空气、烟气或其任意混合物或共混物。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机溶剂为氯仿、甲苯、二氯甲烷、乙腈、氯苯、1,1,2-三氯乙烷、二氯苯或甲基乙基酮中的两种或更多种的组合。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述经涂覆的肥料材料是微粒。
18.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中的涂层材料包括肥料。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述肥料包括尿素。
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