JPH06500367A - 溶媒蒸気封じ込めシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大気圧で操作される化学プロセス容器からの溶媒蒸気放出を制御する そして実質的に排除するための装置及び方法に関する。さらに詳細には、本発明 は、封じ込めタンクがプロセス容器に通路によって接続されている、大気圧で操 作される化学プロセス容器に関する。この封じ込めタンクは、大気にベントされ るその上端及びプロセス容器を封じ込めタンクと接続する通路に接続されるその 下端を有する延びて垂直に配置された管状部材を有して成る蒸気サイホン遮断器 を具備している。

発明の背景 最終生成物を形成するために溶媒を使用する多くの化学プロセスが存在する。例 えば、その内容が引用によって本明細書中に組み込まれる米国特許第３．５０４ ．０７６号（Ｌｅｅ）は、その中で大量の溶媒が直ちに揮発されそして本質的に 閉じた容器中に排出されるフラッシュ紡糸容器を開示している。特定の応用にお いては、ポリエチレンがトリクロロフルオロメタンの溶液からフラッシュ紡糸さ れ、ここで溶媒対ポリマーの重量比は約７対１である。地球の大気中のオゾン欠 乏の脅威によって、これらの揮発した溶媒を大気にベントすることを排除するま たは最小にするための増大するニーズが存在する。

多くのその他の化学プロセスにおいては、溶媒はまた、生成物の生成を助けるた めに使用される。溶媒を回収し、リサイクルしそして再使用することによって溶 媒損失を最小にすることが経済的に有利である。プロセスが連続的に操作される ものである場合には、生成物が生成された溶媒を負った雰囲気から生成物を除去 するための手段が具備されなければならない。これは、生成物が生成される領域 中の圧力がほぼ大気圧であるべきことを要求する。何故ならば、これは、生成物 と共に溶媒を押し出す力を最小にするからである。更にまた、安全に操作するた めには、溶媒がそれらの中に供給されるすべての容器は、過圧保護装置を持たね ばならない。上で述べたもののようなプロセスにおける多くの大気圧容器に関し ては、これは、大気に開かれていてそして回収することができないすべての溶媒 蒸気を環境にベントする排気筒から成る。溶媒蒸気リサイクルシステムが破綻し た場合には、プロセスの全部の溶媒蒸気内容物が排気筒が排出され、結果として 潜在的な環境上の害及び経済的な損失をもたらす可能性がある。他の場合には、 溶媒蒸気を含むプロセス容器の充填及び排出が、結果として直接排気筒を通して の放出をもたらす可能性がある。

過去においては、これらの排気筒からの放出の封じ込めは、一般的に３つの方法 の１つによって行われてきた：　（１）蒸気が可燃性である場合には炎が蒸気を 燃焼させた：（２）蒸気の幾らかを凝縮させるために冷トラップが設置された； または（３）蒸気をトラップするためにガスホルダーが使用された。これらの方 法の各々は、複雑でありそして機械的部品の適切な働きに依存する。加えて、各 々はその固有の限界を有する。エネルギーをコンスタントに消費することによっ て、炎は環境上の放出を防止するけれども、それは、蒸気がリサイクルされそし て再使用させることを可能にはしない。冷トラップは、蒸気が高い凝縮点を有す る時にだけ働く。容器充填及び排出の間にしばしば起こることであるが、蒸気が 非凝縮性ガス例えば空気と混合される場合には、非凝縮性ガスの存在は、トラッ プの回収効率を劇的に減少させる。ガスホルダーは、プロセス容器圧力で働き、 そして操作プロセスから含まれた蒸気を単離することを可能にしない。加えて、 ガスホルダーを操作するために必要な圧力は、プロセスの安全な操作圧力よりも 大きいであろう。ガスホルダーはまた、過圧防止のための必要な要件に合致しな い。

本発明に従って、蒸気放出を封じ込めるための上で述べた先行技術の各々の限定 を克服するための封じ込めシステムが提供される。このシステムは、動（部品を 含まずそして操作する機器を必要としない装置を利用する。この装置は、ハロゲ ン化された化学品の非燃焼性蒸気を含むすべての空気より重い蒸気に関して働く ことができる。この装置は、大気圧で動作することができ、そしてそれは、プロ セスを混乱させそしてプロセス容器を破裂せしめる可能性がある背圧を発生しな い。好ましい実施態様においては、この装置は、溶媒蒸気と大気との有意の混合 を回避し、これは、再使用のための蒸気の回収を容易にする。

本発明のその他の目的及び利点は、本明細書中で以下に続く本発明の添付図面の 簡単な説明を参照すると当業者には明らかになるであろう。

発明の要約 本発明は、大気圧で操作される化学プロセス容器からの空気より重い溶媒蒸気の オーバーフローを溶媒蒸気オーバーフローと大気との有意の混合を許すこと無く 封じ込めタンクに通過させる装置及びその使用のための方法を提供する。溶媒蒸 気オーバーフローが停止した後で、溶媒蒸気は、プロセスが化学プロセス容器中 で実施されることに影響を与えること無（封じ込めタンク中に単離される。これ は、タンクを直接大気にベントすることニ孕り−そして化学プロセス容器からの 溶媒蒸気で部分的に充填されている立て管を使用することにより大気圧で封じ込 めタンクを維持することによって達成される。プロセス容器が大気圧より高い時 の期間の間には、大気に開いている１端を有するベントを使用することによって 封じ込めタンクを大気圧で維持する。前記立て管は、プロセス容器を封じ込めタ ンクと接続する通路のための蒸気サイホン遮断器としての役割を果す。

本発明の装置は、生成物物質及び、生成物物質のための揮発性溶媒を圧力下で注 入するための手段を備えた、実質的に大気圧で操作されるのに適したプロセス容 器を有して成る。プロセス容器から生成物物質を連続的に除去するために手段及 び、圧力容器中の圧力を実質的に大気圧で維持しながらプロセス容器から揮発し た溶媒を除去するのに適した手段もまた具備されている。

プロセス容器を封じ込めタンクと接続する通路が具備され、そして封じ込めタン クは、そのトップに大気へのベントをそして封じ込めタンクから揮発した溶媒を 除去するための手段を有する。加えて、蒸気サイポン遮断器が、プロセス容器を 封じ込めタンクと接続する通路と連絡して具備されている。蒸気サイホン遮断器 は、その下端で通路に接続されそしてその上端で大気に開いた、垂直に配置され 延びた通り路を有して成る。

本発明の方法は、高められた圧力下で溶媒とポリマーの混合物をプロセス容器中 に押出すことを有して成り、そしてポリマー生成物がプロセス容器から連続的に 除去されそして揮発した溶媒がプロセス容器中の圧力を実質的に大気圧に維持す る速度でプロセス容器から除去されるプロセスにおける溶媒蒸気幇じ込めを改善 することに関する。この改善は、溶媒蒸気を通路を通してプロセス容器から封じ 込めタンクに移送すること、封じ込めタンクを大気にベントしてその中の圧力を 大気圧に維持しながら封じ込めタンクから溶媒蒸気を除去しそして回収すること 、及び溶媒蒸気が封じ込めタンクからプロセス容器にサイホン移動して戻るのを 防止する、大気にベントされるサイホン遮断器によって封じ込めタンク中の圧力 からプロセス容器中の圧力を分離することを有して成る。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の装置及び方法を図示する略フローダイアグラムである。

好ましい実施態様の詳細な説明 本発明の好ましい面は、米国特許第３，５０４，０７６号（Ｌｅｅ）中に開示さ れたようなフラッシュ紡糸容器の改質及び改善である。Ｌｅｅの装置においては 、大量の溶媒が直ちに排出されそして本質的に閉じた紡糸容器中に揮発される。

特定の応用においては、ポリエチレンがトリクロロフルオロメタンの溶液からフ ラッシュ紡糸され、そして溶媒重量対ポリマーの重量の比は約７対１である。ト リクロロフルオロメタンの蒸気密度は、同じ温度で乾いた空気の蒸気密度の約５ 倍であることに注目しなければならない。

定常状態の操作においては、ポリマー及び溶媒をライン１２及びノズル１３を通 して紡糸容器１１中に注入する。溶媒蒸気をライン１４を通して除去する。この 容器は、生成物シート１６を除去するための必要性のためにそして小さな過圧で さえ紡糸容器１１の壁に及ぼすであろう力のために、完全にはシールすることが できない。紡糸容器１１の壁は、１気圧の過圧を封じ込める補強でさえ非実用的 であるほどひどく大きい。

容器中への空気の漏れを防止するために、少しの陽圧を容器中に維持する。これ は、紡糸容器１１のトップで圧力をＱｐｓｉｇに制御することによって行われる 。紡糸容器１１中のガスは空気より重いので、圧力は、トップでを除いてどこで でも、大気圧より幾らか高い。典型的な場合には、１１の底での圧力は約１００ パスカルであるという結果である。

紡糸容器１１の内側の空気は、紡糸されたプレキシフィラメントの静電荷電及び レイダウン（Ｉａｙｄｏｗｎ）に対する分配効果を有し、そして圧縮及び凝縮に よる溶媒蒸気の回収に悪い影響を与える。少しでも空気が存在する場合には、そ れは、より重い溶媒蒸気の上に“浮かび”そして、紡糸容器中の乱流が空気を溶 媒蒸気と混合せしめない限り、紡糸容器のトップに存在するであろう。

プロセスの乱れが過圧条件を引き起こす場合には、過剰の溶媒蒸気は、ライン１ ４によって除去されるものに加えて、ライン１７及びマニホールド１８を通して 封じ込めタンク１９中に流れる。マニホールド１８は、封じ込めタンク１９の底 に沿ってより重い溶媒蒸気を分配し、そして溶媒蒸気が封じ込めタンク１９中の 既存のすべての空気と混合する傾向を減らす。封じ込めタンク１９は、第二の溶 媒回収システムに導くライン２１及び大気に開いているオーバーフローベント２ ２を備えている。タンク１９と紡糸容器１１との間の圧力連絡は、蒸気サイホン 遮断器２３によって防止される。サイホン遮断器２３無しでは、紡糸容器１１の ための圧力制御システムは、タンク１９中の溶媒蒸気のレベルによって影響され そしてこのレベルに直接反応するであろう。タンク１９中の蒸気のレベルが紡糸 容器１１中の所望のレベルと等しくなったら直ぐに、紡糸容器１１のためめ傘制 御システムは、制御が復元されたことを信じ、そしてライン１４を経る紡糸容器 １１の流出を溶液供給１２を経る入ってくる流れとマツチするように努めるであ ろう。

加えて、サイホン遮断器２３の存在は、過圧条件の間にタンク１９中に収集され た溶媒蒸気が紡糸容器１１中の圧力に影響すること無く回収させることを可能に する。これは、オーバーフローライン１７を通る流れが止まると直ぐに、空気が サイホン遮断器２３を下ってライン１７中に流れ込むので、起きる。それ故、紡 糸容器１１のための圧力制御システムは、紡糸容器１１中のレベルにだけ対応す る。か（して、圧力制御目的のために、サイホン遮断器２３は紡糸容器１１から タンク１９を分ａする。この条件は、ベント２２がサイホン遮断器２３よりも高 さが低くなければならないこと以外は、タンク１９が紡糸容器１１に対していか なる高さに位置することも可能にする。紡糸容器１１中の圧力測定は常にオーバ ーフロー状況の間には高い圧力を見るという事実は付加価値である。その後で、 タンク１９からの封じ込められた溶媒蒸気の除去は操作の簡便さで行い得る。

同様に、プロセスの乱れが過小圧条件を引き起こす場合には、溶媒蒸気は、ライ ン１７を通ってタンク１９から紡糸容器１１に逆に流れる可能性がある。ライン １７は溶媒蒸気が空になるので、空気はサイホン遮断器２３を通って引き込まれ 、そしてかくしてサイホン移動によるタンク１９からの溶媒蒸気の継続する排出 を防止する。

サイホン遮断器２３の高さは、封じ込められている溶媒蒸気の密度及びオーバー フローライン１７を通る予期される最大流量によって決定され、これは、ライン １７を通る圧力降下を決定する。サイホン遮断器２３を通脅での大気への溶媒蒸 気の損失を防止するためには、その高さは、それが溶媒蒸気で満杯であると仮定 した場合に得られる静圧ヘッドがライン１７を通っての溶媒蒸気の流れのために ライン１７中の背圧よりも大きいであろうようでなければならない。これは、サ イホン遮断器２３から溶媒蒸気を強制的に押し出す圧力はないであろうことを意 味する。

実際には、この高さは理論的な値よりずっと高く設定されねばならず、そしてそ のようにするコストは極めて小さい。

上述の説明においては本発明の特別な実施態様を説明してきたが、当業者は、本 発明は、本発明の精神または本質的な特質から逸脱すること無く多数の改変、置 き換え及び再配置が可能であることを理解するであろう。本発明の範囲を指示す る時には、上述の明細書よりもむしろ添付の請求の範囲を参照すべきである。

Ｃす フロントページの続き （７２）発明者　パヮーズ、アービン・タウンセンド、ジュニア アメリカ合衆国バージニア用２３１１３ミドロシアン・ギヤロウエイテラス２１ ｏ１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）生成物物質及び生成物物質のための揮発性溶媒を圧力下で射出するた めの手段を備えた、実質的に大気圧で操作されるのに適したプロセス容器、 （ｂ）生成物物質をプロセス容器から連続的に除去するための手段、（ｃ）プロ セス容器中の圧力を実質的に大気圧に維持しながら揮発した溶媒をプロセス容器 から除去するのに適した手段、（ｄ）プロセス容器を封じ込めタンクと接続する 通路、ここでこの封じ込めタンクは、大気へのベントをそのトップにそして揮発 した溶媒を封じ込めタンクから除去するための手段を有し、及び（ｅ）プロセス 容器を封じ込めタンクと接続する通路と連絡している蒸気サイホン遮断器、ここ でこの蒸気サイホン遮断器は、その下端で通路に接続されそしてその上端で大気 に開かれた垂直に配置され延長された通り路を有して成る、 を有して成る装置。
2. ２．プロセス容器を封じ込めタンクと接続する通路が封じ込めタンク中に分配マ ニホールドを備えていて、このマニホールドは溶媒及びタンク中に含まれている 可能性がある何らかの空気を最小に混合しながら溶媒蒸気を封じ込めタンクの底 に沿って分配するのに適している、請求の範囲１に記載の装置。
3. ３．高められた圧力下で溶媒及びポリマーの混合物をプロセス容器中に押出すこ とを有して成り、ポリマー生成物がプロセス容器から連続的に除去されそして揮 発した溶媒がプロセス容器中の圧力を実質的に大気圧に維持する速度でプロセス 容器から除去されるプロセスにおいて溶媒蒸気封じ込めを改善するための方法で あって、この改善が（ａ）溶媒蒸気を通路を通してプロセス容器から封じ込めタ ンクヘ移送すること、 （ｂ）封じ込めタンクを大気にベントしてその中の圧力を大気圧に維持しながら 封じ込めタンクから溶媒蒸気を除去しそして回収すること、及び （ｃ）溶媒蒸気が封じ込めタンクからプロセス容器にサイホン移動して戻るのを 防止する、大気にベントされるサイホン遮断器によって封じ込めタンク中の圧力 からプロセス容器中の圧力を分離することを有して成る方法。
4. ４．封じ込め容器中に供給される溶媒蒸気が封じ込め容器の底に沿って分配され る、請求の範囲３に記載の方法。