TW523422B - Strand devolatiliser - Google Patents

Description

523422 A7

五、發明說明（f ) 本發明關於一種線束脫揮發份機，其有一除氣容 器、一產品入口具備至少一分佈管、一產品分配器、一 產品出口及一蒸汽出口。 此等線束脫揮發份機特別適用於聚合物生產，用來 5從產品流去除揮發性成分（例如參見1 996年Marcel Dekker Inc·出版，r.j· Albalak 所著、'p〇lymer 〇6乂〇；^1^1丨：2犲丨〇11〃第8頁）。藉此意圖將熱產品流（例 如液化聚合物，流下）在除氣容器内細分成盡可能多的 (聚合物）線束以便達到盡可能大的表面積。細線束讓 10每單位面積所能容納的線束更多。不過線束長度及除氣 谷為南度應保持在合理範圍内。 在實驗性設備及具較小吞吐量之設備中，藉助一俗 稱之板狀分配(platedistributor)即足以分佈產品 流，其中在產品入口之下的一個穿孔板確保產品流細分 15成獨立線束。具板狀分配器之線束脫揮發份機例如見於 美國專利第5024728號及美國專利第4934433號之專利 說明書。就一小規模來說，僅需要一小板直徑來容納鑽 孔，因此即使在一高起始產品壓力（亦即高呑吐量、高 產品黏度）讓產品均勻分佈於該穿孔板上的情況也僅需 20 要一小板厚度滿足強度要求。然而，就工業規模來說， 穿孔板的直徑因必要的起始產品壓力而必須相當大以便 可罪地避免其下陷。然而，一較大板直徑要求穿孔板内 有較長鑽孔，使得起始產品壓力提高至更高值，從而對 必要板厚度有所影響。由於在板狀分配器的案例中產品 25 呑吐量有限，具備此板狀分配器之線束脫揮發份機無法 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----------訂----------線赢 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明說明（丄） 眭規杈’特別是高聚合物吞吐量（> 10噸/小 二。；夕數聚合物而言因其典型高熔融黏度而為不可 5 10 15 -J- I I 1 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 25 在於基配杰之線束脫揮發份機設計的另—個缺點 //、、、/飞口排列，其因該連續產品分佈板而僅能配置 於側：，因此可能發生線束偏向。 口此本發明之目的為以一達到最佳負載密度（每單 位面積之產口义丄3 ^ $的方式（特別是在大型生產設施 :汁亚進一步開發一種前述線束脫揮發份機。此外 隶好該衣置對於產品吞吐量和材料選擇方面呈現高彈 性。 此目的依據本發明由一種線束脫揮發份裝置達 該裝置包含至少一险裔六〇 板 ^ 除虱谷态、一產品入口、一產品分配 為、一產品出口及一蒸汽出口，該裝置之特徵在於該產 品分配器為一管狀分配器具備至少一分佈管和平行排列 之複數個模管’在管壁内含有複數個孔隙。該等模管較 佳以一個在另一個之上的方式配置於數個平面内且相互 橫向錯開。 在該線束脫揮發份機内，在產品流（其視需要經預 熱^通過該f狀分配器及模管之出口之後形成數量與孔 隙量相符的產品線束，此等線束因重力而自由落下並集 中在該容器之底•部區域。 争 依據本發明在該除氣容器内之獨立管的排列方式可 導致產品線束對容器橫斷面達到最佳均勻稠密分佈，使 得該除氣容器的容積可得到完全利用。更明確地說，·其 i ---------t--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2l〇 297公釐） 523422 A7

523422 A7 ____B7 五、發明說明（i| 能力。 依據本發明之另—較佳發展，該等模管為直接裝在 =品人π之分佈管上，如此在分佈管内不會產生任何 二°σ (dead space)。其連結方式可為熔接或可分離繫 、、Ό，例如用凸緣和螺釘。 ， '本發明《另-特殊發展提出該等模管之末端（管頭 ^斜切方式做成有銳角以便使管件末端#盲區減至最 哭明之一後續更佳發展中’提出將該產品分配 複數個分佈管，該等分佈管配置於該除氣 谷m ，使传產品流細分成次物流係在除氣容器内進 仃。分佈管可以曲線方式在除氣容器之内部上區内延 ，。此—内分配器（internal distributor)"之優點 僅有單一管件必須通入除氣容器内以進給產品如 此確保該容器為真空密封。 ^過’亦有可能讓產品分配器包含複數個分佈管位 -::^ ^ U外’如此產品流細分成次物流係在除氣容 裔^進行。此替代方案之優點在於在必要時可比、、内 配奋"案例輕鬆地更換單獨的阻塞管件。不過，此優點 的代價為更複雜的密封（真空阻力）。 ” 因此為達到最佳產品品質，第—種選擇 分配器。對多數應用而言為較佳。 ， 内 例φ為IΓ免阻塞的危險，特別是在不穩定態作業之案 其且播1x明之—後續特殊發展提出該管狀分配器之模 「、備額外加熱管。此方案亦對產品品質有相當的好 ίο 15 20 25 I________ 6

ii—1 U9—l·—訂---------線·— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523422 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（f ) 處，因為舉例就其對聚碳酸酯之製造的重要性來說，溫 度可能在初期當中因將聚碳酸醋流加熱至除氣溫度所； 之能量輸入可能、'留到最後一分鐘〃而降低。此產品保 護性預處理加強此等聚合物之顏色並因而提高產口 〇 5質。 间〇口口口 因此之故，本發明之一更佳發展提出加熱管成半管 狀’其視需要具備比模管小的直徑，且從上方褒在模管 上。雖然此方案就構造而言較為複雜，所增加的功夫可 輕易由附屬優點補償。除了附加半管以外，亦可使用其 10他橫斷面，特別是具備一橢圓形橫斷面之管件。 /、 所有與產品流接觸之組件（特別是除氣容器或產品 分配器）可由任何期望材料製成。不過，這些組件較Z 以一鐵含量低於1 〇%之低鐵材料製成，舉例來說，倘若 鐵起催化作用，則產品會發生熱誘致分解，如過去在聚右 15碳酸醋之案例中所觀察到。所有與產品接觸之組件最^ 以合金製成，例如 Alloy 59 ( 2.46〇6)，Inc〇neii 686 (2.4606 )，All〇y-B2，All〇y-B3，All〇y-B4，

All〇y-C22 ’ All〇y-C276 ’ All〇y-C4c 或 Alloy 625 。在 熱產品分配器之案例中，以具備高熱傳導率之材料為佳。 2〇 —線束脫揮發份機較佳實施例之特徵在於該等孔隙 沿該等模管排列成複數個平行列，其中相鄰列之中心門 距為1.0公餐至20公釐，較佳為2.0公釐至1〇公釐曰。 相鄰孔隙列最好是沿管件長度相互交錯地排列。 在線束脫揮發份機之一特別有利實施例中，在一列 25内之相鄰孔隙的中心間距為1.5公釐至20公釐，較佳為 I" . ---------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 523422 A7 員 五、發明說明（(^ ) 2公釐至10公釐。 孔隙直徑較佳為〇· 1公鰲5 A屋至10公釐，更佳為0乃么厘至5么厘，極佳為i公釐至3公釐。該等孔隙較佳為鑽入該等模管 c ^ ^ ^ ^ ^ ^ & 邊等鑽孔較佳成形 為使該等鑽孔之表面粗糙度不致、 k没不致過大，亦即粗糙度值Rg 不超過12.5微米。經證明依據IS〇 13〇2之粗链度分類 N 6至N 9特別適合該等鑽孔。 在製造-安定聚合物線束中有—重要因子為鑽孔末 端之較佳修邊。對多數聚合物來說，鑽孔在出口處之鑽 錐坑（c〇untersinking)為特別有利。約9〇。之鑽錐坑 角為特別有矛IJ。鑽錐坑深度較佳為鑽孔直徑之〇 2倍至 2倍。 口 在很長的模管案例（長度/直徑=30 )當中，沿^件 之壓力梯度在其影響下為負’因為通過該等孔隙之吞吐 量在聚合物流方向内為降低。儘管模管直徑加大使沿管 件通過孔隙之不同吞吐量㈣化，其造成__較長產品滯 留時間，附帶著對產品造成熱損傷的危險。 因此，在一更佳實施例中，該等模管具備在聚合物 流方向内有加大直徑的孔隙以達到每個孔隙有相當一致 的吞吐量。 在另一較佳實施例令，沿模管通過孔隙之吞吐量因 在模管之每單位長度提供不同數量孔隙而呈現一致。聚 合物流動方向内鑽孔數量之減少造成沿模管之壓力梯度 縮減且因而使每個孔隙的呑吐量呈現一致。如此在通過 孩裝置之總呑吐量為低的案例令避免個別孔隙之呑吐量 10 15 20 25 I___ 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ χ挪公髮 --1----------------r---訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（’） 變得太小使得離開孔隙的聚合物細絲扯斷。如此會導致 除氣性能降低。 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 依據本發明之線束脫揮發份機可用於去除任何液體 之/合液或可熔化聚合物及類似物質之揮發性成分。 與浴劑分開，揮發性成分可包含未聚合單體或低聚 物及其他低分子量析出物。 本發明更提出使用依據本發明之線束脫揮發份機自 熱敏物質（特別是聚合物，藥用物質，天然物質或糧食） 之熔融物或溶液去除揮發性成分（特別是溶劑及/或單體 10 或低聚物）。 依據本發明之線束脫揮發份機較佳用於對熱塑性聚 曰物除氣。此等聚合物包含在壓力和熱之影響下變得自 U動之所有塑膠材料。其實例為聚碳酸酯，聚苯乙烯， 聚本石11氨酯，聚醯胺，聚酯，聚丙浠酸酯，聚丙稀 15酸曱酯（聚甲基丙烯酸甲酯），sAN樹脂和以上之共聚物 以及該等聚合物之可能混合物。 以下參照圖式更詳細地說明本發明，該等圖式僅作 為範例實施例之說明。圖式中： 圖1為管狀分配器之模管排列的剖面透視簡圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 圖1a繪出一模管之末端； 圖2以側視圖纟會出圖1管狀分配器之一種變異； 圖3a-3d為依據本發明之線束脫揮發份機之模管排 列的四種變異，每一圖皆為橫剖圖； 圖4繪出具備加熱管之圖1物件；且 25 圖4a繪出一模管之末端； 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q X 297公爱1 - 一 " -- 523422 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（g ) 圖5繪出具備加熱管之圖2物件，· 圖6為剖過整個線束脫揮發份機之縱剖面簡圖； 圖7為剖過依據圖6之線束脫揮發份機的橫剖圖。 5 實例 圖7為一線束脫揮發份機之橫剖圖。產品流經產品 入口 11至產品分配器17，該產品分配器包含分佈管j 和在此分歧之模管2 (參見圖6 )。該產品流從模管2之 孔隙15離開（參見圖i和la)，構成落下線束5並集中 在除氣容器6之底部。一泵16以產品出口 13方向輸送 已除氣產品。揮發性成分之出口 12裝入除氣容器6之上 蓋。a亥除氣容器之殼體成一加熱套丨4。在此實施例中， 該等杈官系配置在單一平面内相互比鄰（參見圖6和7 )。 線束脫揮發份機之產品分配器簡略繪於圖1，其中 產品流進給通過一分佈管1到開入分佈管丨内之複數個 獨立模管2，在所示範例實施例中該等模管為半管2 (就 此點而言為較佳），且在底部由穿孔板3封住。明確可知 在分佈管1内不會發生產品盲區，因為獨立模管2為直 接裝到產品入口分佈管1。不同於如圖7所示之實施例， 依據圖1之模管2係定位於二個疊置平面相互錯開排列。 在圖2側視圖所示之管狀分配器變異型中，模管2 較佳以其末&之方向略微對水平面傾斜，此外更在宜末 端具備一擋塊4。 從圖1可知該線束脫揮發份機之管狀分配器的負載 饮度因獨立管件配置於複數個平面内相互有高低之別且 10 15 20 25 , ------— ^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523422 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 到最佳化。為了提供更好的概觀， 僅在圖1下方右邊繪出。 ，高的裝載錢（亦即每單位面積之產品吞吐量） 排二二至中3d之間圖清楚顯示。在—種具備外分配器之 排列方式中（如圖3d所示），相隔管件（、、喷管〃）7办 器6之壁體，在範例實施例中該等管件從二 圖3c顯示在—具備交錯半管2之内分配器案例中， ::-丰直徑容納相同數量的鑽孔。此意味著裝載量(每 早位面積之鑽孔數）$前述排列方式的四倍。鑽孔之二 ”實際上容許最密可能裝載量。鑽孔間距為J 屋使最小直徑為113 0公釐。 圖3c顯示一曲線分佈管，其以鑽孔面積要求不同 度^模*管2且因此每個管件的吞吐量不同，圖扑顯示^ 直刀佈管1，其造成相同的管長及相同的各管件2呑也 量。圖3a顯示該管狀分配器可有一中央分佈管卜 2自此以二個方向分歧。 ^ 曰4和5敢終顯示管狀分配器之加熱亦為可行。在 此案例中，一加熱管8安裝於每一獨立半管2，其直徑 略小於半管2以避免損傷。一加熱介質從入口 以箭^ 所示方向進入獨立加熱管且沿箭頭方向在出口 1〇抽 ^藉此產生逆流加熱。在此，半管2之末端亦可用一 擋塊4封閉（圖4a )。圖5顯示雖然用獨立加熱管8加 熱獨立半管2要在構造方面耗費相當程度的心血，和緩 之產品處理的可行性及產品品質的明顯提升使所費心血 5 10 15 20 25 規格（210x297公釐） ^ -----r---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 五、發明說明（（o ) 得有所償。 依據本發明之線束脫揮發份機因管狀分配器之 結構，成-高裝冑密度且對於產品呑吐量和材料選擇 極鬲彈性。由於獨立管件可輕易預先製造，對製造 和材料可湘性有更進—步的好處。如前文所述，亦^ ，到最佳蒸汽傳導效果，因為在具備依據本發明之獨立 管件排列方式的狀態下，揮發性成分可從產品出口 抽離而不用在構造方面多費功夫。 10 15 20 實務案例 一種含有大約2000 ppm揮發性化合物〔苯乙 稀腈、乙苯（溶齊J)〕之含苯乙稀SAN共聚物在一依據 脫揮發份機内蒸發。在22〇t之產品溫度心 !度。使用一依據圖6或7具備定位> :、'面内之半“同圖13所示）的管狀分配器。構; ::封閉物tt!板3包含25公楚之壁厚。鑽孔15成 :< 3公釐縮小至2公釐。在鑽孔直徑為3公釐之 =，平均峰頂-凹谷…為3.〇微米，而在鑽孔 产釐之區域内（在出口處)，平均峰頂-凹谷高 又a為1.6微米。鑽孔末端經修邊及鑽錐坑。在一且 6公尺長聚合物細絲且每個鑽孔之每小時吞吐量大約- 1〇〇克的線束脫揮發份機中，已除氣產 餘揮 性化合物含Μ 100 _。 Κ聽揮發 25 12 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格（210 X 297公髮 523422 A7 _B7 五、發明說明（H) 圖示之代號說明： 代表符號 名稱 1 分佈管 2 模管 3 穿孔板 4 擋塊 5 落下線束 6 除氣容器 7 喷管 8 加熱管 9 加熱介質入口 10 加熱介質出口 11 產品口 12 蒸汽出口 13 產品出口 14 加熱套 15 孔隙 16 果 17 產品分配器 I ---;-------------r---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公ϋ1

Claims (1)

1. 523422 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 R〇, f f 請 f 第 89125166 號 APP1n. No.89125166 中•皋利範圍一附件（一） M國· 91^TX㈧日送呈） (Submitted 〇n June \0 5 2002) 1 · 一種線束脫揮發份裝置，其至少包含一除氣容 器、一產品入口、一產品分配器、一產品出口及 一条汽出口’該裝置之特徵在於該產品分配器為 一官狀分配器具備至少一分佈管（1 )和平行排 列之複數個模管（2 )，在管壁内含有複數個孔隙 (1 5 )’且模管（2 )較佳以一個在另一個之上的 方式配置於數個平面内且相互橫向錯開。 2·如申請專利範圍第丨項之線束脫揮發份裴置， 其1徵在於個別的模管（2)呈現一橢圓形或·圓 形検斷面且在每一案例中皆包含方向向下的 孔做為孔隙（1 5 )。 、 3·如申請專利範圍第1項之線束脫揮發份裴置， 其特徵在於個別的模管（2 )成半管（2 )形式， 每一半管在底部由一特別平坦穿孔板（3 限界。 4·如申請專利範圍第1項之線束脫揮發份裝置， 其特徵在於模管（2 )之橫斷面成三角形或矩形， 每一模管在底部由一穿孔板作為限界。 / 5·如申請專利範圍第1至4項中任— 哨之線束脫 揮發份裝置，其特徵在於模管（2 )對水平面以 L:\menu\Pending-89\89594.doc 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 90· 2,〇〇〇 --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 六、申請專利範圍 B8 C8 D8 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 ^ 不超過15 、特別是不超過10。之α角傾斜。 •如申請專利範圍第1至4項中任一項之線束脫 揮發份裝置，其特徵在於模管（2 )在其自由端 為封閉並斜切。 rj •如申請專利範圍第1至4項中任一項之線束脫 揮發份裝置，其特徵在於模管（2 )為直接裝在 產品入口之分佈管（η上，特別是用熔接或 分離繫結方式安裝。 8·如中請專利範圍第1至4項中任一項之線束脫 揮發份裝置，其特徵在於該產品分配器包含複數 個分佈管（1 )，該等分佈管為配置於除氣容器（ 内部。 9.如申請專利範圍帛i至4項中任一項之線 揮發份裝置，其特徵在於該產品分配器包含複 個分佈管（1)，該等分佈管為配置於除氣容哭 以外。 〕 如申請專利範圍帛i至4項中任一項 揮發份裝置，其特徵在於該管狀分配器之根= (2 )具備附加加熱管（8 )。 g 如申請專利範圍第10項之線束脫揮發份裝 其特徵在於加熱管（8 )為半管之形態且/ ， 裝在模管（2)上。 欠上方 如申請專利範圍第1至4項中任_ 揮發份裝置，其特徵在於該線束脫捏線束脫 產品接觸之組件由一鐵含量低^伤裝置與 &於10%之低鐵材 L:\menu\Pending-89\89594.doc 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90· 11. 10· 11 12 —------------------訂·--------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 523422 A8 B8 C8 D8 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 六、申請專利範圍 料製成。 1 3·如申請專利範圍第丨2項之線束脫揮發份裝置， 其特徵在於該材料由以下合金選出·· Alloy-B2 ， Alloy-B3 ， Alloy-B4 ， All〇yrC22 ， Alloy-C276 ， All〇y—C4 或 Alloy 625 。 14·如申凊專利範圍第丨至4項中任一項之線束脫 揮發份裝置，其特徵在於孔隙（丨5 )沿模管（2 ) 排列成複數個平行列，其中相鄰列之中心間距為 1·〇公釐至20公釐，較佳為2· 〇公釐至1〇公釐。 如申請專利範圍第14項之線束脫揮發份裝置， 其特徵在於孔隙（1 5 )之相鄰列沿管件長度相互 交錯地排列。 如申請專利範圍第1 5項之線束脫揮發份裝置， 其特徵在於同一列内之相鄰孔隙（1 5 )的中心間 距為1.5公釐至20公釐，較佳為2公釐至1〇 ^ 釐。 請專利範圍第…項中任-項之線束脫 揮务伤裝置，其特徵在於孔隙（丨5 )之 〇· 1公釐至10公釐，較佳為〇· 5公釐至5公釐…， 極佳為1公釐至3公釐。 厘 18.如申請專利範圍第…項中任一項之線束脫 揮發份裝置，其特徵在於該等孔隙為鑽出的孔， 該等鑽孔（15)在末端被修邊且/或該等鑽孔（丨5’ 在通彺除氣容器（6 )之出口被鑽点雜 兩H甘入女 被鑽成錐形坑且視 而要在其入口亦如此。 L:\menu\Pending-89\89594.doc 16 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵Q χ 297公髮） 15. 16. 17 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) yZ0422

   〆0 申請專利範圍 1 9 ·如申請專利範 豆# 8項之線束脫揮發份裳 八特徵在於該等鑽孔之 罝， 12.5微米。 绎頂凹奋回度Ra不超過 20.如申請專利範圍第i至* 揮發份裝置，直传用& 、 項之線束脫 ”溶液之揮發性成分，該等熱敏物質 =物、藥用物質、天然物質或糧食，該 成为特別是溶劑及/或單體或低聚物。 --------訂---------線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 L:\menu\Pending-89\89594.doc 17 90. 11. 2,000 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）