TWI381874B - 供含有聚合物之液體用的靜態去揮發作用裝置 - Google Patents

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    • B29B7/84—Venting or degassing ; Removing liquids, e.g. by evaporating components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

供含有聚合物之液體用的靜態去揮發作用裝置
本發明有關一供含有聚合物之液體用的靜態去揮發作用裝置，用於聚合物去揮發作用之目的，亦即用於由該等聚合物分離揮發成份之目的，並有關一用於執行此聚合物去揮發作用之方法。待處理之液體譬如是一聚合物溶液，其中一溶劑形成該揮發成份或一以單體溶化之聚合物而當作揮發成份。
聚合物去揮發作用係一在塑膠之製造、特別是處理中之重要的部分製程，其於很多案例中係關鍵且因此複雜的。各種去揮發作用製程係可用的，並由此可參考待處理之液體選擇此等型式製程之一合適製程或組合。該項選擇可基於經驗在此製程中以經驗為主地作成及藉著實驗所支援。機器裝置、譬如擠出機或其他與轉動之零組件一起工作的去揮發作用裝置時常被使用。然而，裝置設備亦被使用，亦即靜態去揮發作用裝置，其中僅只泵浦(用於已去揮發聚合物之排放泵、用於熱傳送媒介之泵浦)形成機器零組件。
本發明之目的係提供另一靜態去揮發作用裝置，其係適合用於一包含聚合物的液體之去揮發作用，並使此液體 在擴展時發泡及在此製程中產生游離氣體及少氣體之聚合物的混合物。(一蒸發氣體在此將被了解為一氣體，且該少氣體之聚合物當作一液體，其一方面包含呈溶解形式、且另一方面包含呈微小氣泡形式的揮發成份之殘渣，其直徑係分佈遍及一相當寬廣範圍之值。)在下面的本發明之目的係藉著如申請專利範圍第1項所界定之去揮發作用裝置所滿足。
為著聚合物去揮發作用之目的，該靜態去揮發作用裝置具有處理一包含聚合物之液體的作用。於此製程中，揮發成份係由該等聚合物分離，其中處在壓力之下的液體係於一容器中擴展。一用於該已去揮發聚合物之排放泵係位在一收集槽區域之基底。連接一用於由該等揮發成份所形成之氣體的抽取管線，且至少一相分離室係配置於該容器之上方區域中。此室包含一用於待處理液體之入口、一聚合物排放區域之下方開口、及一氣體排放區域之及單一上開口或複數上開口。
申請專利範圍附屬項第2至5項有關按照本發明的去揮發作用裝置之有利具體實施例。對應去揮發作用製程係申請專利範圍第6至11項之主題。
按照本發明譬如使用一靜態去揮發作用裝置1處理一含有聚合物之高黏性液體7，諸如被顯示為圖1中之第一具體實施例者。此處理係一聚合物去揮發作用，其中揮發 成份係由該等聚合物分離；其係藉著一擴展蒸發作用所進行。至於已經習知之方法，由該等揮發成份所形成之氣體可局部自容器10中之落下的薄膜及/或細條游離，其通常可被抽空。該容器10之內部空間包含一頭部區域11、一中心區域12、及一收集槽區域13，在該收集槽區域中收集已去揮發或已局部去揮發聚合物73。已去揮發聚合物7＊ 係由該容器10使用一設備(未示出)移去，該設備用以於該收集槽區域13中藉著一在其基底之排放泵3調節該聚合物73之補給液位。該已去揮發聚合物7＊ 可仍然包含揮發成份之殘渣，其一如果需要一可在另一去揮發作用裝置(未示出)中移去。一用於該游離氣體之抽取管線4係連接至該容器10。
一相分離室2係於該頭部區域中整合進入該容器10。複數相分離室2亦可整合進入該容器10。該室2包含一用於待處理液體之入口開口20’、一具有下開口210之聚合物排放區域、及一具有上開口220之氣體排放區域。與該等下開口210之總橫截面表面相比較，該上開口220之整個橫截面表面可實質上較小的，且有利地是總計達至少百分之5。
去揮發作用由於泡沫形成而在該相分離室2中發生。將於該相分離室2中提供至少一分鐘、較佳地是二分鐘的平均滯留時間，用於該泡沫之發展，使此平均滯留時間等於由該相分離室2中所包含之液體數量及對該產量之商數，並使該室具有一最大充填。一富含氣體之餾分、亦即一 具有較大或較小氣泡之泡沫經過上開口220(氣體排放區域)離開該相分離室2，使該等氣泡破裂，以致釋出其由揮發成份所組成之內容物。該入口開口20’及該氣體排放區域間之間距越大與該平均滯留時間越長，則可增加該富含氣體餾分之氣體部份的時期越長。該等揮發成份係由該容器10藉著該抽取管線4移去，當作一氣流8(箭頭8)。於圖1之特別具體實施例中，該相分離室2之壁面係由二雨傘形零件所構成，即一下方零件21及一上方零件22。一固定不動之氣泡可在該上方雨傘形零件22之凸出中心區域的下方形成，並具有亦能夠為一泡沫之氣泡，該泡沫具有一很少之液體部份。
一少氣體之餾分經過下開口210離開該相分離室2，其包含呈溶解形式及微小氣泡形式的揮發成份之殘渣。如由“聚合物去揮發作用”(由Ramon J.Albalak所編輯；Marcel Dekker公司；1996年)這本書所習知者，發泡塑膠顯示一具有自我相似、像不規則碎片形幾何學形狀之氣泡的直徑之分佈的結構(Albalek等人“藉著SEM的去揮發作用之研究”，圖9)。該氣泡直徑係因此分佈遍及一相當寬廣範圍之值(在所說出之著作中，敘述在聚合物去揮發作用上之進一步重要的事實以及去揮發作用裝置)。
該氣體排放區域(開口220)及該聚合物排放區域(開口210)係分別配置在該像雨傘零件21及22之邊際區域。隨同該氣流8離開該氣體排放區域之聚合物72(箭頭2)往下地流動離開。
該等下開口210係製成孔洞或裂口形式，用於進一步之去揮發作用。該少氣體之餾分分成像細條(或像薄膜)部份流動71流出該聚合物排放區域。該部份流動71以一直接落下之方式運動或藉由設備(未示出)所延遲進入該收集槽區域13，及於此過程中釋放揮發成份進入該中心區域12。於此過程中釋放之氣體係經由該抽取管線4排放。
壓差係存在於該相分離室2的內部空間及該容器10的中心區域12之間。如果在低壓(藉著一真空泵所產生)下操作該去揮發作用，在該最底部開口210的最大壓差將最多總計達100毫巴。在一高去揮發作用壓力，該最大壓差亦可為較高，譬如500毫巴。該壓差一方面驅動該二餾分經過該開口210及220，及在另一方面允許該等氣泡進一步擴展，以致它們破裂。該少(low)氣體餾分的部份流動71應最多具有15公斤/小時之產量。在較大的產量時，該少氣體餾分之氣體部份將是不合意地高。於一工場中，經過該聚合物排放區域之總產量通常具有1至10公斤/小時之量值等級的值。
於該第一具體實施例中，至該相分離室2之入口20係配置在該容器10內側。其係局部地製成為一熱交換器6(熱傳送媒介60或60’，前部流道(pre-run)61、後部流道(post-run)62)。呈靜態混合器元件或導熱肋條之形式的設備係有利地配置在該入口20，亦即位於該熱交換器6中之入口20的一區段26中。該等設備有利於由該 熱傳送媒介60傳送熱量進入待處理之液體。該熱交換器6亦可放射熱量至該中心空間12；如此不需要熱絕緣。
圖2顯示按照本發明之第二去揮發作用裝置1的頭部區域11，其中至該相分離室2之入口20係位於該容器10之外側。該相分離室2包含一配置在該容器中之零件2a及一配置在該容器外側之零件2b。該入口20在此亦有利地被引導經過一熱交換器(未示出)，其可與該熱交換器6類似地製成(但具有一隔熱夾套)。該內部室零件2a係製成具有二支臂，如圖4中所示平面圖顯示者。二支臂26及26’係在該入口側經由一分配件27連接至一管件25。該等支臂26、26’之壁面係每一個由二穿孔板23及24及一管件28所構成。
該穿孔板23形成具有該下室開口210之聚合物排放區域，且該穿孔板24形成具有該上室開口220之氣體排放區域。該氣體排放區域亦可包括僅只一開口，以如果待去揮發之聚合物具有一相當低之黏性，代替該穿孔板24。
圖3中之詳細代表圖顯示一經過該聚合物排放區域之部分橫截面。待處理之液體70在其發泡之後流動在該穿孔板23上方。其包含具有不同尺寸設計之直徑的氣泡5、5’。由於該浮力，較大氣泡5比該等較小之氣泡5’向上運動更快，其於該下方區域中滯留越長。待由該室開口210排放之少氣體餾分的部份流動71包含極小氣泡5”，其係藉著該像薄膜或像細條部份流動71之伸展所變形， 使得它們打開及能夠放射其氣體內容物進入該中心區域12。
一個別之偏折元件211可配置在該下室開口210之出口(看圖3)，藉此該經排放之部份流動71被引導離開該室壁面。
其可為有利的是以一不規則之方式分佈該聚合物排放區域的孔洞210，以致呈現一可變之孔洞密度，譬如在該密度向上地增加之此密度的間隔。待在該相分離室2中處理的液體7之較長滯留時間可藉此達成。一可變之孔洞密度亦可被提供於該氣體排放區域中。該聚合物排放區域之開口210及該氣體排放區域之開口220的每一個為不同尺寸或相同尺寸，使該等開口210及220能夠具有不同形狀。該孔洞密度、該孔洞直徑、及該等穿孔板之厚度亦可匹配至該去揮發作用裝置1之所提供產量或產量範圍、及/或匹配至該聚合物之黏性範圍。
於圖5所示該相分離室2之變體中，三塊下穿孔金屬薄片23a、23b及23c(具有該等下開口210)形成一聚合物排放區域，其係製成楔子形狀。該穿孔金屬薄片23c形成一突出壁面件。肋條212使該排放之聚合物偏向離開該等穿孔板23a、23b及23c。一薄片金屬條23d終止該室2，並朝向該底部及形成其最底部位置。至少一開口(210’)較佳地是配置在這些最底部位置，該室2可在操作中斷時經過該等開口排空。在重新開始操作之後，該去揮發作用裝置1可如此又重新開始，而沒有問題。
待處理液體7可在進入該相分離室2之前藉著擴展裝置、亦即藉著一閥門、一隔膜、或一靜態混合器由譬如3巴之相對高壓擴展至該相分離室2的內部空間中之壓力(譬如，1巴)。
圖6顯示一具體實施例，其係圖2的去揮發作用裝置1之變體。一用於以一閥體90使液體7急劇擴展之閥門9係整合進入該相分離室2之外部零件2b。所提出之擴展裝置可被整合在該相分離室2之零件2b中，如於圖6之範例中，或亦可在該入口20中之任何其他位置。
按照本發明之聚合物去揮發作用亦可使用一剝色劑(例如水、二氧化碳、氮)進行。該剝色劑係在進入該相分離室2之前混合進入待處理液體7，使一靜態混合器較佳地是用於此目的。該剝色劑有利地是在一升高之壓力與待處理液體7混合，亦即因此在一擴展裝置之前。如果該混合係不充分，可在擴展時發生由於急劇擴展氣泡所致之損壞。
1‧‧‧去揮發作用裝置
2‧‧‧相分離室
2a‧‧‧零件
2b‧‧‧零件
3‧‧‧排放泵
4‧‧‧抽取管線
5‧‧‧氣泡
5’‧‧‧氣泡
6‧‧‧熱交換器
7‧‧‧液體
7＊ ‧‧‧已去揮發聚合物
8‧‧‧氣流
9‧‧‧閥門
10‧‧‧容器
11‧‧‧頭部區域
12‧‧‧中心區域
13‧‧‧收集槽區域
20‧‧‧入口
20’‧‧‧入口開口
21‧‧‧下方零件
22‧‧‧上方零件
23‧‧‧穿孔板
23a‧‧‧穿孔金屬薄片
23b‧‧‧穿孔金屬薄片
23c‧‧‧穿孔金屬薄片
23d‧‧‧薄片金屬條
24‧‧‧穿孔板
25‧‧‧管件
26‧‧‧區段
26’‧‧‧支臂
27‧‧‧分配件
28‧‧‧管件
60‧‧‧熱傳送媒介
60’‧‧‧熱傳送媒介
61‧‧‧前部流道
62‧‧‧後部流道
70‧‧‧液體
71‧‧‧部份流動
72‧‧‧聚合物
73‧‧‧已去揮發聚合物
90‧‧‧閥體
210‧‧‧下開口
210’‧‧‧開口
211‧‧‧偏折元件
212‧‧‧肋條
220‧‧‧上開口
本發明將在下文中參考該等圖面說明。在此顯示：圖1係按照本發明的去揮發作用裝置之第一具體實施例；圖2係按照本發明的第二去揮發作用裝置之頭部區域；圖3係圖2之去揮發作用裝置的一細部； 圖4係圖2的去揮發作用裝置中所使用之相分離室的平面圖；圖5係另一相分離室；及圖6係圖2之去揮發作用裝置的一變體。
1‧‧‧去揮發作用裝置
2‧‧‧相分離室
3‧‧‧排放泵
4‧‧‧抽取管線
6‧‧‧熱交換器
7‧‧‧液體
7＊ ‧‧‧已去揮發聚合物
8‧‧‧氣流
10‧‧‧容器
11‧‧‧頭部區域
12‧‧‧中心區域
13‧‧‧收集槽區域
20‧‧‧入口
20’‧‧‧入口開口
21‧‧‧下方零件
22‧‧‧上方零件
26‧‧‧區段
60‧‧‧熱傳送媒介
60’‧‧‧熱傳送媒介
61‧‧‧前部流道
62‧‧‧後部流道
71‧‧‧部份流動
72‧‧‧聚合物
73‧‧‧已去揮發聚合物
210‧‧‧下開口
220‧‧‧上開口

Claims (8)

  1. 一種靜態去揮發作用裝置，包含：容器，用於容納含有聚合物的液體，該容器具有用於收集被去揮發作用之聚合物的下收集槽區域、用於排放氣體的上區域、和在該下區域和該上區域之間的中心區域；熱交換器，在該容器中，供待處理的該液體用和加熱媒介成熱交換關係通過，以傳輸熱進入該液體；排放泵，位在該收集槽區域的基底，用於從其排放被去蒸發作用的聚合物；抽取管線，位在該上區域，用於從其排放氣體；和至少一裝在容器內的相分離室，其在該容器的該上區域中，該相分離室包括連接至該熱交換器之上端用於從其接收被加熱液體的入口、在下傘形部份用於將聚合物向下排放朝向該收集槽區域的多個聚合物排放開口、和在上傘形部份中用於排放氣體朝向該抽取管線的至少一單一氣體排放開口。
  2. 一種靜態去揮發作用裝置，包含：容器，用於容納含有聚合物的液體，該容器具有用於收集被去揮發作用之聚合物的下收集槽區域、用於排放氣體的上區域、和在該下區域和該上區域之間的中心區域；熱交換器，在該容器外側，供待處理的該液體用和加熱媒介成熱交換關係通過，以傳輸熱進入該液體；排放泵，位在該收集槽區域的基底，用於從其排放被去蒸發作用的聚合物； 抽取管線，位在該上區域，用於從其排放氣體；和至少一裝在容器內的相分離室，其在該容器的該上區域中，該相分離室包括在該容器外側且連接至該熱交換器用於從其接收被加熱液體的入口、在下部份中用於將聚合物向下排放朝向該收集槽區域的多個聚合物排放開口、和在上部份中用於排放氣體朝向該抽取管線的至少一單一氣體排放開口。
  3. 如申請專利範圍第2項的靜態去揮發作用裝置，其中該相分離室具有在該下部份中的至少一個板和在該上部份中的板；在該下部份中的至少一個板被設置在朝向下的方向中，且該等聚合物排放開口在其中；在該上部份中的板被設置朝向上的方向中，且該氣體排放口在其中。
  4. 如申請專利範圍第2項的靜態去揮發作用裝置，另外包含在該相分離室之該下部份上的多個偏折元件，每一該偏折元件被設置在個別聚合物排放開口之最下端，以引導被排放的聚合物從該下部份離開。
  5. 如申請專利範圍第4項的靜態去揮發作用裝置，其中該等聚合物排放開口的至少一個被設置在該相分離室的最底部位置，以允許該相分離室排空。
  6. 如申請專利範圍第2項的靜態去揮發作用裝置，其中該氣體排放開口的全部剖面面積小於該等聚合物排放開口的全部剖面面積，且是該等聚合物排放開口的全部剖面面積的至少5%。
  7. 如申請專利範圍第2項的靜態去揮發作用裝置，另 外包含在該相分離室之上游的膨脹裝置，用於在待處理的該液體進入該相分離室之前，將待處理的該液體從相對高的壓力膨脹至較低的壓力。
  8. 如申請專利範圍第7項的靜態去揮發作用裝置，其中該入口被設置在該容器的外側，且該膨脹裝置是設置在該容器外側之該入口內的閥門。
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