CN115023275B - 托盘型蒸馏设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种托盘型蒸馏设备和蒸馏方法。根据该蒸馏设备和蒸馏方法，设置了多个蒸馏目标物质供应单元，以便允许蒸馏目标物质的分配式供给；因此，本体单元的内部与多个蒸馏目标物质供应单元之间的压力差减小，并且可以防止泡沫或气泡的产生。

Description

托盘型蒸馏设备

技术领域

本公开涉及蒸馏设备、并且更具体地涉及用于通过将目标挥发性组分与蒸馏目标材料分离来回收高纯度产物的蒸馏设备、以及具有托盘的塔型蒸馏设备。

背景技术

托盘型蒸馏设备是用于在聚氯乙烯(PVC)聚合过程中剥离残留单体(VCM)的设备。

在这种情况下，泡沫或气泡可以根据气液接触而形成，气液接触可以通过包括在聚合过程中的被称为分散剂、乳化剂、悬浮剂等的基于表面活性剂的组分来加强。这些泡沫或气泡通常是通过在PVC浆液从高压管道被注射到在真空下操作的蒸馏设备中的同时迅速解压缩而产生。

发明内容

技术问题

本公开的目的是提供一种蒸馏设备和一种使泡沫或气泡的出现减少的蒸馏方法。

技术方案

在一个总体方面中，蒸馏设备可以包括：本体部分，气体与蒸馏目标材料在本体部分中进行反应；蒸馏目标材料供应单元，该蒸馏目标材料供应单元设置在本体部分的上方，并且蒸馏目标材料被注射到蒸馏目标材料供应单元中；气体入口，该气体入口设置在本体部分的下方，并且气体被引入到气体入口中；出口，该出口设置在本体部分的上方，并且通过使蒸馏目标材料与气体进行反应该出口将分离的挥发性材料排放；回收单元，该回收单元设置在本体部分的下方，并且从蒸馏目标材料中回收挥发性材料被移除的最终材料；多个托盘，所述多个托盘设置在本体部分的内部并且各自设置有多个孔；以及下降器，该下降器设置在托盘中的每个托盘的一个侧部上并且形成通道，蒸馏目标材料通过该通道从本体部分的上部部分移动至下部部分，其中，蒸馏目标材料供应单元可以设置为多个，以便分散和注射蒸馏目标材料。

蒸馏目标材料供应单元可以设置为三个。

蒸馏目标材料供应单元可以沿着本体部分的圆周以120°的间隔来布置。

蒸馏设备还可以包括多个挡板，所述多个挡板设置在托盘中、以锯齿形状布置并且形成下述路径：从托盘的上部部分向下的蒸馏目标材料通过该路径从托盘移动至下降器。

蒸馏目标材料可以是通过悬浮聚合或乳液聚合而制备的聚合物。

在另一总体方面中，一种使用蒸馏设备的蒸馏方法，该蒸馏设备可以包括：本体部分，气体与蒸馏目标材料在本体部分中进行反应；蒸馏目标材料供应单元，该蒸馏目标材料供应单元设置在本体部分的上方，并且蒸馏目标材料被注射到蒸馏目标材料供应单元中；气体入口，该气体入口设置在本体部分的下方，并且气体被引入到气体入口中；出口，该出口设置在本体部分的上方，并且通过使蒸馏目标材料与气体进行反应该出口将分离的挥发性材料排放；回收单元，该回收单元设置在本体部分的下方，并且从蒸馏目标材料中回收挥发性材料被移除的最终材料；多个托盘，所述多个托盘设置在本体部分的内部并且各自设置有多个孔；以及下降器，该下降器设置在托盘中的每个托盘的一个侧部上并且形成通道，蒸馏目标材料通过该通道从本体部分的上部部分移动至下部部分，其中，蒸馏目标材料供应单元设置为多个，蒸馏方法可以包括：将蒸馏目标材料分散和注射到多个蒸馏目标材料供应单元中；以及向气体入口提供气体，以使蒸馏目标材料与气体进行反应，进而将包括在蒸馏目标材料中的挥发性材料移除。

在将蒸馏目标材料分散和注射到多个蒸馏目标材料供应单元中时，蒸馏目标材料可以以相同流速被注射到蒸馏目标材料供应单元中的每个蒸馏目标材料供应单元中。

蒸馏目标材料可以是通过悬浮聚合或乳液聚合而制备的聚合物。

有利效果

根据基于本公开的蒸馏设备和蒸馏方法，由于设置了多个蒸馏目标材料供应单元使得蒸馏目标材料可以被分散和注射，因此可以使本体部分的内部与蒸馏目标材料供应单元之间的压力差减小并且防止泡沫或气泡出现。

附图说明

图1是图示了常规托盘型蒸馏设备的图。

图2是根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备的示意图。

图3是图示了蒸馏设备将挥发性材料与蒸馏目标材料分离的操作的图。

图4是图示了在根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备中的蒸馏目标材料供应单元和顶部托盘的平面图。

图5是沿着图4的线B-B'截取的横截面图。

图6是图示了根据托盘型蒸馏设备中的气液(浆液)流速可以进行正常操作的范围的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的蒸馏设备。附图通过示例的方式提供，以便将本公开的精神充分地传达给本领域的技术人员，并且本公开不限于下面提供的附图，而是可以以另一形式实现。

图1是图示了常规托盘型蒸馏设备1的图。

参照图1，常规托盘型蒸馏设备1是下述设备：该设备使从上部部分20引入的蒸馏目标材料流动到托盘30中，并在从下部部分40引入的高温气体通过设置在托盘30的底部处的多个孔沿关于托盘30的底部表面的竖向方向上升的同时将包括在蒸馏目标材料中的挥发性材料进行分离。

在下文中，将参照图2至图5描述根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备。

图2是根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备的示意图。

参照图2，根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备1000包括本体部分100、蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3、气体入口300、出口400、回收单元500、托盘600和下降器700。

本体部分100是筒形室，蒸馏目标材料和气体在该筒形室中反应，并本体部分100包括容纳在其中的多个托盘600和下降器700，其中，蒸馏目标材料从本体部分100的上部部分被引入并且气体(或蒸气)从本体部分100的下部部分被引入。

蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3是蒸馏目标材料注射到其中的管道，并且设置在本体部分100的上部部分中，使得蒸馏目标材料可以从上部部分被引入并且可以通过重力朝向下部部分移动。

更具体地，蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3设置在顶部托盘600a的上方，使得注射的蒸馏目标材料降落至顶部托盘600a。

在这种情况下，在本公开的托盘型蒸馏设备1000中，多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3设置为多个，使得蒸馏目标材料被分散和注射。

同时，在本公开的实施方式中，PVC被描述为蒸馏目标材料的示例，但限于此。当蒸馏目标材料为PVC时，蒸馏目标材料通过悬浮聚合、微悬浮聚合、乳液聚合等呈PVC浆液或乳胶的形式，并且包括10wt％至60wt％的PVC固体颗粒。在这种情况下，PVC可以是单个单体产物或共聚物产物。

气体入口300构造为成注射气体，并且设置在本体部分100的下部部分中，以允许气体从下部部分上升至上部部分，如与蒸馏目标材料被引入的方向相反。

此外，在本体部分100的上部部分中设置有出口400，用于通过将气体与残留气体和蒸馏目标材料反应该出口400将分离的挥发性材料排放至蒸馏设备1000的外部，并且本体部分100的下部部分设置有用于回收高纯度产物的回收单元500，高纯度产物是从其中移除挥发性材料的最终材料。

此外，多个600托盘各自以预定的间隔设置在本体部分100的内部。在每个托盘600中可以设置多个孔。

每个托盘的一个侧部上设置有下降器700，以形成通道，蒸馏目标材料通过该通道从本体部分100的上部部分移动至下部部分。由于下降器700是下述通道：当在第n-1托盘的一个端部处设置下降器，在第n托盘的另一端部处设置下降器并且在第n+1托盘的一个端部处设置下降器时，已经在托盘600上水平地移动的蒸馏目标材料通过该通道移动至位于下部部分中的下一托盘600。

也就是说，已经通过下降器700向下的蒸馏目标材料可以在托盘600上水平地移动，并且通过位于相反侧部上的下降器700而移动至下一托盘600。

同时，根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备1000还可以包括挡板800。

在每个托盘600中设置多个挡板800并且多个挡板800以锯齿的形式布置，以形成流动路径，从托盘600的上部部分向下的蒸馏目标材料通过该流动路径移动至托盘600上的下降器700。

当设置挡板800时，蒸馏目标材料和气体可以通过其进行反应的运动路径长，从而确保了长的气液反应时间并且使蒸馏目标材料在托盘600上沿一个方向移动。

图3是图示了根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备1000将挥发性材料与蒸馏目标材料分离的操作的图。

进一步参照图2和图3，在第n-1托盘600a的蒸馏目标材料溢出坝部60a并被引入到竖向地安装在第n-1托盘600a上的下降器70a和第n托盘600b中之后，蒸馏目标材料在第n托盘600b上水平地流动，溢出第n托盘600b的坝部60b，并且下降至第n+1托盘600c。

在这种情况下，当蒸馏目标材料从托盘600的底部表面沿着由挡板800形成的流动路径水平地流动时，热和材料被传递的同时与通过设置在托盘600的底部表面上的多个孔而上升的气体进行接触，这将包括在蒸馏目标材料中的挥发性材料分离。

此处，下降器70a类似于堤部起作用，该堤部使从上托盘600a向下流动的蒸馏目标材料流动到下托盘600b上。

如上所述，在常规托盘型蒸馏设备1中，蒸馏目标材料从上部部分20被注射。在初始注射时，在蒸馏目标材料以高压通过窄的管道型入口被注射之后，在蒸馏目标材料被注射到内部为真空的本体部分10中的同时发生突然解压缩。

在这种情况下，在聚氯乙烯(PVC)聚合过程的情况下，氯乙烯单体(VCM)的蒸发量被最大化以产生泡沫。当产生泡沫时，泡沫到达相邻的上托盘并且干扰正常的流动和操作，或者减少气液接触区域以使材料转移效果弱化。特别地，在本体部分10内部的顶部处产生的泡沫可能被排放至后阶段的过程以污染该过程，或者可能在以后发展成规模以使产物质量和物理性能恶化。

图4是图示了在根据本公开的实施方式的托盘型蒸馏设备1000中的蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3和顶部托盘600a的平面图，以及图5是沿着图4的B-B'截取的横截面图。

根据本公开的托盘型蒸馏设备1000设置了多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3，以便解决上述问题，并且蒸馏目标材料、例如PVC被分散和注射到所述多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3中的每一者中。在作为常规蒸馏目标材料供应单元的具有相同直径的管道被设计为蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3的情况下，当PVC被分散和注射到多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3时，注射到一个蒸馏目标材料供应单元200-1的PVC的流速以与蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3的数目成反比的方式减少。因此，本体部分100的内部与蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3之间的压力差减小，并且可以防止泡沫或气泡出现。

优选地，可以设置两个至五个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3。

同时，托盘型蒸馏设备具有可以根据气液(浆液)流速进行正常操作的范围。图6是图示了这一点的图。当注射的PVC的流速等于或小于预定阈值时，PVC不会在托盘600上水平地移动并沉淀。不流动且沉淀的PVC可能积聚并且变成水垢，并且可能堵塞托盘600的孔进而降低蒸馏设备的效率。

当相同流速的PVC被注射到多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3中以便防止在提供比上述阈值流速大的流速的同时出现泡沫或气泡时，PVC应该以大至1/3的流速被分散和注射到一个蒸馏目标材料供应单元中，如在相关领域的那样。因此，在根据本公开的托盘型蒸馏设备1000中，最优选的是设置三个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3。在这种情况下，蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3可以沿着本体部分100的外圆周以120°的间隔布置。

在下文中，将描述根据本公开的实施方式的蒸馏方法。

根据本公开的实施方式的蒸馏方法的每个步骤可以由上述托盘型蒸馏设备1000来执行，并且蒸馏方法包括将蒸馏目标材料分散和注射到多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3(S100)，以及向气体入口300提供气体，以使蒸馏目标材料与气体反应，进而将包括在蒸馏目标材料中的挥发性材料移除(S200)。

蒸馏目标材料可以是通过悬浮聚合或乳液聚合而制备的聚合物。

通过悬浮聚合过程制备的聚合物的示例可以包括聚(氯乙烯)(PVC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)等。

由乳液聚合过程制备的聚合物的示例可以包括聚(氯乙烯)(PVC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚(乙烯醇)(PVA)等。

在本公开的实施方式中，PVC被描述为蒸馏目标材料的示例，但不限于此。当蒸馏目标材料为PVC时，蒸馏目标材料通过悬浮聚合、微悬浮聚合、乳液聚合等呈PVC浆液或乳胶的形式，并且包括10wt％至60wt％的PVC固体颗粒。在这种情况下，PVC可以是单个单体产物或共聚物产物。

在将蒸馏目标材料分散到多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3(S100)中时，PVC可以以相同的流速被注射到每个蒸馏目标材料供应单元中。在这种情况下，注射到每个蒸馏目标材料供应单元的流速为在设置仅一个蒸馏目标材料供应单元时的流速的1/3，这是蒸馏设备可以如上所述进行正常操作的最小流速。

此外，在将PVC分散和注射到多个蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3(S100)中时，注射流速可以根据蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3的位置而变化。例如，参照图4，仅向距下降器700最远的蒸馏目标材料供应单元200-1供应的PVC的流速应该大于最小流速(与具有仅一个供应单元的常规蒸馏设备相比为1/3)，并且PVC可以被分散和注射成使得蒸馏目标材料供应单元200-2和200-3越接近下降器700，供应的流速越小，以更接近最小流速。

在这种情况下，通过使蒸馏目标材料供应单元200-1至200-3的管道的直径改变或安装喷嘴，可以以不同的方式注射流速。

由于在距下降器700的距离增加时PVC需要在托盘600上移动较长的流动路径，因此流速应该更快，并且因此需要注射更大流速的PVC。由于与下降器700的距离接近，PVC通过托盘600上的下降器700仅移动短的流动路径而至下部部分的托盘600，因此有必要通过减慢流速来延长与气体的反应时间。当然，即使在这种情况下，也应该注射满足最小流速的流速或更大的流速。

也就是说，通过将注射到远离下降器700的蒸馏目标材料供应单元200-1中的PVC的流速调节成大于最小流速，可以防止PVC在沿着流动路径流动的同时沉淀，并且通过将注射到最接近下降器700的蒸馏目标材料供应单元200-3中的PVC的流速进行调节，可以通过使PVC与气体之间的反应时间尽可能长来防止挥发性材料的分离效率降低。

如上所述，尽管已经参照有限的示例和附图描述了本公开，但是出于解释本公开的目的而给出的实施方式是其中实施本公开的仅一个实施方式，并且为了实现本公开的主旨，呈各种形式的组合是可能的。因此，本公开不限于上述实施方式，并且如所附权利要求中所要求的，在不背离本公开的主旨的情况下，可以说本公开的技术特征在本公开所涉及的领域中具有普通知识的人可以做出的各种改型的范围内是可能的。

Claims (7)

1.一种蒸馏设备，包括：

本体部分，气体与蒸馏目标材料在所述本体部分中进行反应；

蒸馏目标材料供应单元，所述蒸馏目标材料供应单元设置在所述本体部分的上方，并且所述蒸馏目标材料被注射到所述蒸馏目标材料供应单元中；

气体入口，所述气体入口设置在所述本体部分的下部部分中，并且所述气体被引入到所述气体入口中；

出口，所述出口设置在所述本体部分的上部部分中，并且通过使所述蒸馏目标材料与所述气体进行反应所述出口将分离的挥发性材料排放；

回收单元，所述回收单元设置在所述本体部分的下方，并且从所述蒸馏目标材料中回收所述挥发性材料被移除的最终材料；

多个托盘，所述多个托盘设置在所述本体部分的内部并且各自设置有多个孔；以及

下降器，所述下降器设置在所述托盘中的每个托盘的一个侧部上并且形成通道，所述蒸馏目标材料通过所述通道从所述本体部分的上部部分移动至下部部分，

其中，所述蒸馏目标材料供应单元沿着所述本体部分的外圆周设置为多个，以便将被注射到本体部分内部的蒸馏目标材料分散和注射到各供应单元，

多个所述蒸馏目标材料供应单元设置为相对于所述本体部分的表面垂直的管道后，朝向位于下部的托盘的方向形成弯曲，

多个所述蒸馏目标材料供应单元与所述下降器的距离越接近，越以更小的流速供应所述蒸馏目标材料，

使所述本体部分的内部与蒸馏目标材料供应单元之间的压力差减小，能够防止泡沫或气泡的产生。

2.根据权利要求1所述的蒸馏设备，其中，所述蒸馏目标材料供应单元设置为三个。

3.根据权利要求2所述的蒸馏设备，其中，所述蒸馏目标材料供应单元沿着所述本体部分的圆周以120°的间隔来布置。

4.根据权利要求1所述的蒸馏设备，还包括：

多个挡板，所述多个挡板设置在所述托盘中、以锯齿形状布置并且形成下述路径：从所述托盘的上部部分向下的所述蒸馏目标材料通过所述路径从所述托盘移动至所述下降器。

5.根据权利要求1所述的蒸馏设备，其中，所述蒸馏目标材料是通过悬浮聚合或乳液聚合而制备的聚合物。

6.一种使用蒸馏设备的蒸馏方法，所述蒸馏设备包括：本体部分，气体与蒸馏目标材料在所述本体部分中进行反应；蒸馏目标材料供应单元，所述蒸馏目标材料供应单元设置在所述本体部分的上方，并且所述蒸馏目标材料被注射到所述蒸馏目标材料供应单元中；气体入口，所述气体入口设置在所述本体部分的下方，并且所述气体被引入到所述气体入口中；出口，所述出口设置在所述本体部分的上方，并且通过使所述蒸馏目标材料与所述气体进行反应所述出口将分离的挥发性材料排放；回收单元，所述回收单元设置在所述本体部分的下方，并且从所述蒸馏目标材料中回收所述挥发性材料被移除的最终材料；多个托盘，所述多个托盘设置在所述本体部分的内部并且各自设置有多个孔；以及下降器，所述下降器设置在所述托盘中的每个托盘的一个侧部上并且形成通道，所述蒸馏目标材料通过所述通道从所述本体部分的上部部分移动至下部部分，其中，所述蒸馏目标材料供应单元设置为多个，

所述蒸馏目标材料供应单元沿着所述本体部分的外圆周设置为多个，以便将被注射到本体部分内部的蒸馏目标材料分散和注射到各供应单元，

多个所述蒸馏目标材料供应单元设置为相对于所述本体部分的表面垂直的管道后，朝向位于下部的托盘的方向形成弯曲，

所述蒸馏方法包括：

将所述蒸馏目标材料分散和注射到多个所述蒸馏目标材料供应单元中；以及

向所述气体入口提供气体，以使所述蒸馏目标材料与所述气体反应，进而将包括在所述蒸馏目标材料中的所述挥发性材料移除，

在将蒸馏目标材料分散和注射到所述多个蒸馏目标材料供应单元中的步骤中，所述多个蒸馏目标材料供应单元中越是与所述下降器距离接近的蒸馏目标材料供应单元，越以更小的流速供应所述蒸馏目标材料，使所述本体部分的内部与蒸馏目标材料供应单元之间的压力差减小，能够防止泡沫或气泡的产生。

7.根据权利要求6所述的蒸馏方法，其中，所述蒸馏目标材料是通过悬浮聚合或乳液聚合而制备的聚合物。