CN1986619A - 含有液体的聚合物的静态脱挥发分装置 - Google Patents

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Abstract

用于处理含有液体(7)的聚合物的静态脱挥发分装置(1)，其为了聚合物脱挥发分的目的。在该程序中，挥发性组份从聚合物中分离，其中承受压力的液体在容器(10)中膨胀。用于脱挥发分聚合物的排出泵(3)位于沉淀区的基部。用于由挥发性组分形成的气体(8)的抽气管道(4)和至少一个相分离腔(2)布置在容器的上部区域(11，12)中。该腔包括用于将要被处理液体的进口(20)、聚合物排放区域的下开口(210)以及气体排放区域的单个或多个上开口(220)。

Description

含有液体的聚合物的静态脱挥发分装置
技术领域
本发明涉及一种含有聚合物的液体的静态脱挥发分装置，其为了聚合物脱挥发分的目的，即为了从聚合物中分离挥发性组分的目的，并且涉及一种用于进行该聚合物脱挥发分的方法。  将要被处理的液体为例如其中溶剂形成挥发性组分的聚合物溶液或具有作为挥发性组分的单分子结构的聚合物熔体。
背景技术
聚合物脱挥发分是工业中的重要过程，特别在塑料的处理中是关键的，因此在多数情况下是复杂的。各式各样的脱挥发分程序是可利用的，从这些程序中适当的程序或此类型的程序的组合可以参考将要被处理的液体来选择。在该程序中选择可以凭经验根据经验和实验的支持产生。机械装置，如具有旋转组件的挤压机或其他脱挥发分装置经常被使用。然而，装置附件，即静态脱挥发分装置，仍然被使用，该脱挥发分装置中仅泵(用于脱挥发分聚合物的排出泵和传热介质的泵)形成了机构组件。
发明内容
本发明的一个目的是提供另外的静态脱挥发分装置，该装置适用于含有液体的聚合物脱挥发分，在膨胀状态下泡沫状液体和释放出气体的混合物以及低气聚合物在该程序中产生。(汽化物在这里将被理解为气体并且低气聚合物作为液体其含有在分解形式下的挥发性组分的剩余部分，一方面处于气泡的形式，另一方面，该气泡的直径在相对宽的值范围内分布)。本发明的目的通过权利要求1的脱挥发分装置满足。
出于聚合物脱挥发分的目的，该静态脱挥发分装置用于处理含有的液体聚合物。在该程序中，挥发性组分从聚合物中分离，其中经受压力的液体在容器中膨胀。用于脱挥发分聚合物的排出泵位于沉淀区的基部。用于由挥发性组分形成的气体的抽气管道至少与一个相分离腔连接，该相分离腔位于容器的上部区域。该腔包括用于将要被处理液体的进口、聚合物排放区域的下开口以及气体排放区域的单个或多个上开口。
从属权利要求2到5涉及根据本发明的脱挥发分装置的有利的实施例。相应的脱挥发分程序如权利要求6到11所述。
附图说明
本发明将参考附图在下文进行说明，其中：
图1为根据本发明的脱挥发分装置的第一实施例。
图2为根据本发明的第二脱挥发分装置的头部区域；
图3为图2中脱挥发分装置的详图；
图4为用于图2中脱挥发分装置的相分离腔的平面图；
图5为另外一个相分离腔；并且
图6为图2中脱挥发分装置的变化。
具体实施方式
含有聚合物的高粘性液体7通过例如利用如图1中显示的根据本发明第一实施例的静态脱挥发分装置1来处理。该处理为聚合物脱挥发分，其中挥发性组份从聚合物中分离。该处理通过膨胀蒸发来进行。和已知的方法一样，由挥发性组分形成的气体可以部分的从可以按照惯例排泄的容器10中的降膜和/或纤维中释放。容器10的内部空间包括头部区域11、中心区域20和沉淀区域13，在沉淀区域脱挥发分或部分脱挥发分的聚合物73被集中。利用用于沉淀区域13中聚合物73的校准保持水平的装置(未示出)依靠位于该装置底部的排出泵3被脱挥发分的聚合物7*从容器10中去除。脱挥发分的聚合物7*仍然可以储存挥发性组分的剩余部分，如果必要该剩余部分可以在另外的脱挥发分装置(未示出)中被去除。所有用于排放气体的抽气管道4被连接到容器10。在头部区域的相分离腔2被集成在容器10中。容器10中还可以集成多个相分离腔2。腔2包括所有用于将要被处理的液体的进口20′、具有下开口210的聚合物排放区域以及具有上开口220的气体排放区域。上开口220的总截面可以大体上小于下开口210的总截面并且有利的总计至少小5％。
由于泡沫的形成，脱挥发分在相分离腔2中发生。至少一分钟，优选至少两分钟的相分离腔2中的平均停留时间将为泡沫的产生提供，该平均停留时间等于包含在相分离腔2的液体数量与通过量的商并且腔具有最大填充程度。富气段(即具有或大或小气泡的泡沫)脱离相分离腔2穿过上开口220(气体排放区域)，随着气泡爆裂由挥发性组分构成的其成分被释放。进口20′和气体排放区域的间隔越大，该平均停留时间越长，富气段的气体部分可以增加的期间越长。挥发性组分通过排放管道4沿着气流8(箭头8)从容器10去除。在图1的特定实施例中，相分离腔2的壁由两个伞状的部分组成，即下部21和上部22。静态的气泡可以形成在伞状上部分22的凸中心区域之下，同时气泡还可以是具有相当低的液体部分的泡沫。在分解形式和细微气泡的形式下，包含了挥发性组分的剩余部分的低气段脱离相分离腔2穿过下开口210。正如从书″聚合物脱挥发分″(1996年Marcel Dekker公司Ramon J.Albalak主编)中已知的，泡沫塑料显示出具有直径几何形状的自相似、碎片状以及气泡分布的结构(Albalek等″依靠扫描电镜的脱挥发分的研究″，图9)。气泡直径因此以相对宽范围的值分布(在上面提及的书中，关于聚合物脱挥发分的更重要的事实同脱挥发分装置一起描述。)
气体排放区域(开口220)以及聚合物排放区域(开口210)分别在伞状部分21和22的边缘区域布置。从气体排放区域和气流8脱离的聚合物72(箭头2)向下流走。
下开口210被制成用于进一步脱挥发分的孔或缝隙的形式。低气段从被分成纤维状(或膜状)分流71的聚合物排放区域流出。分流71以直接下降的方式或由装置(未示出)延迟流入沉淀区13并在该过程减小挥发性组分进入中心区域12。在该过程中释放的气体经由抽汽管道4排放。
在相分离腔2内部空间和容器10的中心区域12之间出现了压差。如果脱挥发分在低压(由真空泵产生)的情况下操作，在最低的开口210处最高压差应当为最高100mbar。在高脱挥发分压力的情况下，最高压差还可以更高例如500mbar。该压差驱使该两段通过开口210和220，一方面允许气泡进一步膨胀，另一方面以便其破裂。低气段的分流71应具有至多15kg/h的通过量。在较大通过量的情况下，低气体段的气体分额将不期望的高。在工业装置中，经过聚合物排放区域的总通过量作为一个规定具有约为1-10kg/s的范围。
在第一实施例中，到相分离腔2的进口20位于容器10的内部。其被部分地制成如热交换器6的形式(传热介质60或60′，前通道51、后通道62)。静态混合元件或导热肋形式的装置被有利的布置在进口20中，即在位于热交换器6内部的进口20的段26中。该装置有助于将热从传热介质60传递到将要被处理的液体中。热交换器6还可以向中心区域12散热。因此热绝缘是不必须的。
图2显示了根据本发明的第二脱挥发分装置的头部区域11，其中到相分离腔2的进口20位于容器10的外部。相分离腔2包括位于容器内部的部分2a和位于容器外部的部分2b。这里进口20还有利的引入热交换器(未示出)，该热交换器类似于热交换器6(但具有绝热套)。内腔部分2a由两个臂组成，如图4显示的平面图所示。两个臂26和26′在进口侧经由分配器27与管件25连接。臂26和26′的壁均由两个多孔板23、24和管28组成。多孔板23形成了具有下气室开口210的聚合物排放区域并且多孔板24形成了具有上气室开口220的气体排放区域。如果将要被脱挥发分的聚合物具有相对低的粘度，气体排放区域还可以仅仅由一个开口代替多孔板24组成。
图3中的细节说明显示了穿过聚合物排放区域的局部横截面图。将要被处理的液体70在其成为泡沫之后溢出多孔板23。该液体包含具有不同大小直径的气泡5，5′。由于浮力的作用，较大的气泡5与较小的气泡5′相比较快的向上运动，该较小的气泡在较低的区域中停留较长的时间。从腔开口210排放的低气段的分流71包含非常小的气泡5″，其通过膜状或纤维状分流71的拉伸变形以至于开口210打开并向中心区域12内释放气态成分。
相应的倾斜元件211可以被布置在下气室开口210的出口处(见图3)，通过该倾斜元件排放分流71被导离腔壁。
以无规律的方式分配聚合物排放区域的孔210是有利的，以至于出现了变化的孔密度，例如该密度分层划分，其中密度向上递增。处于该相分离腔2的将要被处理的液体7的较长的停留时间可以实现。还可以在气体排放区域中提供可变孔密度。聚合物排放区域的开口210和气体排放区域的开口220各具有不同的大小或相同的大小，同时开口210和220可以具有不同的形状。孔密度、孔直径以及多孔板的厚度可以与规定的脱挥发分装置1的通过量或通过量范围相匹配和/或与聚合物的粘度范围相匹配。
在图5中所示的相分离腔2的变化中，三个较低的钻了孔的金属板23a、23b和23c(具有下开口210)形成聚合物排放区域，该区域被制楔形形状。具有孔的金属板23c形成了凸出的壁。肋212使排放的聚合物偏斜远离多孔板23a、23b、23c。金属带材23d在底部终止腔2并且形成了腔2的最低位置。至少一个开口(210′)优选的布置在这些最低位置通过该最低位置腔2可以在操作中断的情况下空运转。当操作重新开始之后，脱挥发分作用装置1因此可以没有问题的重新启动。
将要被处理的液体7可以在进入相分离腔2以前由膨胀装置膨胀，即通过阀、膜片或静态混合气，从如3bar的相对高的压力到相分离腔2的内部空间的压力(如，1bar)。
图6显示了一实施例，该实施例为图2中脱挥发分作用装置1的一种变化。用于液体7急剧膨胀的具有阀体90的阀9被集成在相分离腔2的外部分2b。如图6的实施例中的那样，所述的膨胀装置可以被集成到相分离腔2的部分2b中或者还可以位于其它任何进口20中的位置。
根据本发明的聚合物脱挥发分还可以利用剥离剂(如，水、二氧化碳、氮)来执行。在将要被处理的液体7进入相分离腔2之前该剥离剂被混入将要被处理的液体7中，静态混合优选的被用于该目的。剥离剂有利的在高压状态与将要被处理的液体7混合，即因此在膨胀装置之前。如果该混合不充分，由于急剧膨胀的气泡造成的损坏可以在膨胀中出现。

Claims (11)

1.一种用于含有液体的聚合物的静态脱挥发分装置，该装置通过容器(10)中经受压力的液体的膨胀来达到聚合物脱挥发分的目的，即从聚合物中分离挥发性组分，该装置具有用于脱挥发分聚合物的位于沉淀区域基部的排出泵(3)，用于由挥发性组分形成的与其连接的气体的抽气管道(4)，至少一个一个布置在容器的上部区域(11，12)的一相分离腔(2)，该分离腔包括用于将要被处理液体的进口(20)、聚合物排放区域的下部开口(210)以及气体排放区域的单个或多个上部开口(220)。
2.如权利要求1所述的的脱挥发分装置，其特征在于，进口(20)位于容器(10)的内部或外部；该进口可以至少部分的作为热交换器(6)被制造；以静态混合元件或导热肋形式的装置优选的布置在此类型的热交换器的进口中，该热交换器有助于将热传递到将要被处理的液体(7)中。
3.如权利要求1或2所述的脱挥发分装置，其特征在于，聚合物排放区域的开口(210)和气体排放区域的开口(220)各为尺寸不同或相同并且可以是至少一个多孔板(23，224)上的孔，开口(210或220)可以具有不同的形状和/或以变化的密度被布置在聚合物排放区域或气体排放区域上。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的脱挥发分装置，其特征在于，肋状导热元件(211，212)被固定到聚合物排放区域，通过这种方式排放的聚合物可以偏斜脱离聚合物排放区域；至少一个开口(210’)优选的布置在相分离腔(2)的这些最低位置，通过该开口该腔可以空运转。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的脱挥发分装置，其特征在于，上开口(220)的总的横截面积大体上小于下开口(220)的总的横截面积，并优选的小至少5％。
6.一种通过权利要求1-5中任何一项所述的静态脱挥发分装置处理含有高粘性液体的聚合物的方法，其特征在于，脱挥发分在相分离腔(2)中通过导致泡沫的挥发性组分的减少来进行；并且富气段和低气段在该程序中产生，该富气段和低气段从该腔经过气体排放区域或聚合物排放区域排放。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在相分离腔内的将要被处理的液体的平均停留时间总计至少一分钟，优选为两分钟。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在相分离腔(2)处于低压状态的脱挥发分的情况下，将要被处理的液体在最下面开口(210)之上产生压力，该压力至多比容器(10)内部压力大100mbar；并且该下部开口(210)被制造为足够大以至于在最大压力差的情况下低气段以至多15kg/h的速度穿过各自的开口。
9.如权利要求6-8中任何一项所述的方法，其特征在于，在将要被处理的液体(7)进入相分离腔(2)之前剥离剂被混入到该液体中并优选的通过静态混合器混入。
10.如权利要求6-9中任何一项所述的方法，其特征在于，当将要被处理的液体(7)流过热交换器(6)时，该液体在进入相分离腔(2)之前被加热。
11.如权利要求6-10中任何一项所述的方法，其特征在于，将要被处理的液体在进入相分离腔(2)之前由阀(9)、膜片或静态混合器从相对高压到相分离腔的内部压力膨胀，为了进行该膨胀一装置有利的被集成在相分离腔进口(20)。
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