TWI491620B - 製造不含水和溶劑的聚合物之方法 - Google Patents

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Description

製造不含水和溶劑的聚合物之方法
本發明關於不含水和溶劑的聚合物，特別為不含水和溶劑的合成橡膠產物，如非鹵化與鹵化丁基橡膠產物，以及關於製造其之方法。本發明進一步關於一種適合於達成該方法之裝置。
合成橡膠具有重要的工業用途且典型地藉由(共)聚合單體而製造，其典型地經由泥漿、乳液或溶液法進行。合成橡膠的實例包括丁基橡膠及鹵化丁基橡膠、聚異丁烯、乙烯丙烯二烯M-類別橡膠(EPDM)、腈丁二烯橡膠(NBR)和苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)。
在(共)聚合反應之後，反應器卸料混合物含有至少聚合物、溶劑、殘餘單體和觸媒。為了回收聚合物，將卸料流典型地以蒸汽和熱水處理。大部分的溶劑和未反應之單體由此被沖出。與蒸汽和水接觸的一項缺點是使合成橡膠凝結。橡膠聚合物接著以在水中的濕碎塊形式存在。大部分的水接著藉由排水，接著例如藉由應用乾燥擠壓機及最終的真空乾燥步驟而分離。
造成丁基橡膠的異丁烯與異戊二烯之共聚合反應例如在工業上係於約-60℃到-100℃之低溫下進行，以獲得高莫耳質量。泥漿法使用氯甲烷作為稀釋劑，而溶液法使用惰性烴作為溶劑。在聚合反應之後，丁基橡膠聚合物係以泥漿存在於氯甲烷中或以均勻溶液存在於烴中。未反應之單體亦存在於反應器卸料混合物中。丁基橡膠聚合物必須從稀釋劑或溶劑回收且分離。
在泥漿法中，將聚合反應器卸料流在急驟蒸發鼓(flash drum)中以蒸汽和熱水處理。大部分的氯甲烷和未反應之單體由此被沖出且水係藉由冷凝而自蒸氣分離。當來自反應器的聚合物欲進一步加工時，諸如以鹵化，則丁基橡膠產物可藉由卸出反應器內容物到熱溶劑(諸如己烷)中而以溶液直接回收。氯甲烷係在此階段之後蒸發，並施予進一步的汽提階段，以移出剩餘的單體殘餘物。
在溶液法中，惰性烴溶劑及鹵化烷基鋁觸媒係在聚合步驟期間施予。接著將剩餘單體在蒸餾汽提法中從反應器溶液移出。在此蒸餾步驟之後，丁基橡膠聚合物係以均勻溶液存在於烴中。此溶液可進一步加工，諸如接受鹵化步驟，抑或可將丁基橡膠聚合物直接從溶液分離。從溶液分離丁基橡膠類似於泥漿法且亦包含與蒸汽和熱水接觸，藉此使聚合物凝結。丁基橡膠聚合物接著以在水中的濕碎塊形式存在(6到10重量%之聚合物於水中)。為了對抗凝結，在凝結及/或蒸汽汽提法之後，將脂肪酸之鹽類加到含有在水中的丁基橡膠碎塊之急驟蒸發鼓中。在加入添加劑之後，接著將丁基橡膠經由進一步乾燥而轉換成最終的商業捆包形式。乾燥典型地藉由排水，接著藉由應用乾燥擠壓機及在流化床中的最終乾燥步驟而完成。
丁基橡膠在商業上重要的化學改質為鹵化，其造成氯化和溴化丁基橡膠，下文亦可以鹵丁基橡膠或單獨以溴丁基橡膠或氯丁基橡膠表示。
鹵丁基橡膠在技術上係藉由將在烷烴中的正規丁基橡膠溶液與氯或溴在振盪容器中接觸而製造。該溶液通常以水泥表示。未反應之鹵素及形成為副產物的鹵化氫係藉由加入苛性溶液而中和。添加劑亦可於該階段併入。接著將所得溶液經蒸汽汽提以移出溶劑，由此凝結橡膠成為固體產物。固體產物通常係以在水中的5至12%之泥漿回收。將穩定劑及/或抗氧化劑在回收之前立即加到鹵化丁基橡膠中。接著將鹵化丁基橡膠使用機械乾燥設備以類似於用於正規丁基橡膠之方法精製；然而，因為鹵化產物較大的反應性，所以使用較不劇烈的條件。
上述用於凝結及蒸汽汽提之方法遭遇非常高的能量消耗。需要大量的蒸汽不僅蒸發溶劑，亦加熱且維持汽提蒸發鼓的全部水含量在高溫下。亦需要加入額外的蒸汽，以藉由降低在汽提蒸發鼓中的溶劑分壓而汽提出殘餘溶劑量。
上述方法亦利用大量水，因為在凝結之後於泥漿中通常僅有5到12重量%之丁基橡膠濃度及僅有5%到20%之鹵化丁基橡膠。來自此泥漿的所有水構成廢水且必須被處置掉。雖然廢水含有來自中和的鈉鹽，但是再加工及回收廢水以移出鈉鹽不具經濟可行性，因為鹽濃度太低。
橡膠碎塊係使用簡單的篩盤或篩網以機械方式從大量的水分離。在此第一分離之後，(鹵)丁基橡膠仍維持約30到50%之水。接著使用藉由捏合產物及壓擠出水的擠壓機進行進一步的機械乾燥。此機械乾燥法的缺點是水受到未以篩子阻擋的小橡膠粒子污染，結果是廢水需要額外的處理。
上述機械脫水僅可縮減水份含量至約5到15%。接著需要額外的熱乾燥階段。將橡膠在壓力下於單螺旋或雙螺旋擠壓機中由此加熱至150到200℃。安裝模板以維持壓力。當橡膠經由模板推進時，在橡膠中的水蒸發且形成開孔碎塊。切割裝置接著切割碎塊成為小碎片。將碎塊運送到對流乾燥器，在此以熱空器移出殘餘水份。在此等乾燥之後(鹵)丁基橡膠通常具有0.1到0.7%之水份含量。接著需要以流經橡膠碎塊的冷空氣達成的冷卻階段冷卻丁基橡膠碎塊至60℃之最大打包溫度。碎塊接著以水壓機形成捆包，並將捆包包裝成盒或板條箱供運輸。
上述乾燥(鹵)丁基橡膠之方法為複雜且需要龐大設備。此外，必須仔細監控方法參數以避免熱及切應力，其會促進(鹵)丁基橡膠降解。
已發展出以從聚合物移出水和揮發性有機溶劑為目標的各種其他的特殊方法。以使用或不使用共沸添加劑(entrainer)的真空中擠壓機脫氣在實際應用中取得認可為最重要技術，然而，此等先前技藝方法的能量需求非常高。
US 3,117,953 A1揭示一種純化高壓聚乙烯之裝置及方法。然而，以合成橡膠水泥取代在US 3,117,953 A1中的聚乙烯會造成在進入擠壓機之前形成碎塊，這是完全不希望的。
DE 195 37 113揭示一種使用蒸汽汽提塔、傾析器及擠壓機於聚合物樹脂(特別為聚碳酸酯樹脂)之方法及裝置。然而，引入蒸汽會造成不希望的高殘餘水含量或非常高的能量消耗。
US 4,055,001揭示一種藉由在乾燥法期間使用超聲波焊頭(sonotrode)製備具有少於0.1重量%之水含量的聚合物(諸如丁基橡膠)之方法。然而，與使用超聲波有關聯的非常高之切應力禁用於聚合物，諸如鹵丁基橡膠。
EP 0 102 122揭示一種使用部分填充之擠壓機從溶液回收聚合物之方法，特別為聚乙烯回收。然而，EP 0 102 122未言明關於殘餘水的移出。
US 2001/056176 A1揭示一種回收聚合物的單一步驟法，而尤其為濃縮橡膠溶液之實例。橡膠溶液係以蒸汽由此加熱，以便藉由在真空下脫氣而於單一步驟中移出現存溶劑，以製造白色碎塊。US 2001/056176 A1由此需要大體積的蒸氣流動以在低蒸氣壓力下移出揮發性組份且造成額外的水封入碎塊中，該水接著必須被移出。
US 5,283,021 A1揭示一種從彈性體聚合物溶液移出溶劑的兩步驟法。聚合物溶液係藉由加熱流體而由此直接加熱及在真空下噴灑。在噴灑期間，將溶劑蒸發，由此形成碎塊，接著將其進料到進一步脫氣之擠壓機中。然而，不希望在此階段形成碎塊。
EP 1 127 609 A2揭示一種在至少一個捏合器中處理產物之方法。EP 1 127 609 A2使用部分經由捏合器本身之壁面引入之能量從含有彈性體和熱塑料之溶液蒸發溶劑。因此需要具有大表面積的捏合器，這具有高投資成本。另一部分能量係經由捏合器的旋轉軸而成為機械能引入。機械能與蒸汽加熱相比更貴且因此有環境上的缺點。在EP 1 127 609 A2中所使用之捏合器需要許多維護及清潔。此外，經由捏合器引入機械能強力取決於產物黏度，其降低此方法的變通性。
EP 1 165 302 A1揭示一種使塑料脫氣之裝置及方法。在EP 1 165 302 A1中的設備為具有背通氣孔及數個在真空下操作的通氣孔區之擠壓機。需要以真空達成低殘餘揮發物濃度。EP 1 165 302 A1揭示一種可適用於進一步改良脫氣效率的汽提劑。在EP 1 165 302 A1中所使用之塑料(熱塑性聚碳酸酯)在脫氣法結束時仍為流動熔融物。然而，根據EP 1 165 302 A1加工之合成橡膠水泥會在脫氣階段結束時轉換成碎塊且可不以進一步加工。
使用急驟塔及擠壓機之橡膠溶液直接揮發作用被揭示於“Process Machinery”，Parts I and II，March and April 2000;Author:C.G. Hagberg中。然而，此參考文獻未言明關於在最終產物中的揮發性化合物含量。
鑑於上述，本發明的目的因此係提供一種從含有至少一種聚合物(較佳為至少一種合成橡膠)的流體移出揮發性化合物的連續、節能、生態上及經濟上有利之方法，以製造實值上沒有揮發性化合物之聚合物產物。
此目的係藉由從含有至少一種非揮發性聚合物和至少一種揮發性化合物之流體(F)移出揮發性化合物之方法解決，該方法包含至少下列步驟：
a)在至少一種包含至少加熱器、脫氣容器(4)及蒸氣管線之濃縮器單元中處理流體(F)，藉此加熱流體(F)，將加熱之流體(G)進料到脫氣容器中，在此經由蒸氣管線移出一部分揮發性化合物，以獲得濃縮流體(H)；
b)將來自步驟a)的濃縮流體(H)在至少一個再加熱單元中再加熱，以獲得再加熱之濃縮流體(L)；
c)將來自步驟b)的再加熱之濃縮流體(L)進料到至少一個擠壓機單元中，該擠壓機單元包含至少擠壓機脫氣區，包含至少運送區、具有一或多個蒸氣管線的通氣孔、蓄積區及出口區，藉此經由通氣孔及蒸氣管線移出揮發性化合物；
藉此使再加熱之濃縮流體(L)在進入擠壓機脫氣區時為自由流動且在出口區所獲得的產物(P)實質上沒有揮發性化合物。
經指出本發明的範疇亦包含就每個特色指明之優先選擇的範圍及區域的任何所欲組合。
在本發明的上下文中，術語〝自由流動〞意謂在500到50,000,000mPa*s，較佳為5,000到30,000,000mPa*s，而最佳為10,000mPa*s到300,000mPa*s之範圍內的黏度。
就其他未另外述及者而言，流體的黏度值係指使用Haake Rheostress RS 150黏度計或圓錐體-平板型的旋轉流變計在既定之溫度下從非常黏之樣品的測量值外推之零剪切黏度。
在本發明的上下文中，術語〝實質上沒有揮發性化合物〞意謂揮發性化合物的總濃度係以非揮發性聚合物質量為基準計少於1重量%，較佳為少於0.5重量%。
特別地，術語〝實質上沒有揮發性化合物〞意謂實質上沒有水且實質上沒有揮發性有機化合物。
若殘餘水濃度係以聚合物質量為基準計少於0.5重量%，較佳為少於0.25重量%，更佳為少於0.1重量%，而最佳為少於0.075重量%時，則非揮發性聚合物被認為實質上沒有水。
在本發明的上下文中，術語〝揮發性有機化合物〞意謂在標準壓力下具有沸點低於250℃之有機化合物。
若該揮發性有機化合物的殘餘濃度係以聚合物質量為基準計少於0.75重量%，較佳為少於0.25重量%，而最佳為少於0.1重量%時，則非揮發性聚合物被認為實質上沒有揮發性有機化合物。該揮發性有機化合物典型為聚合反應或後續的加工步驟(如鹵化步驟)中所使用之溶劑且包括烴，如己烷和戊烷。
較佳的非揮發性聚合物為合成橡膠產物。
在本發明的上下文中，術語合成橡膠產物包括丁基橡膠與鹵化丁基橡膠、聚異丁烯、乙烯丙烯二烯M-類別橡膠(EPDM)、腈丁二烯橡膠(NBR)和苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)。較佳的合成橡膠產物為丁基橡膠與鹵丁基橡膠，如溴丁基和氯丁基橡膠，藉此以溴丁基橡膠甚至更佳。
在本發明的上下文中，丁基橡膠代表異丁烯(2-甲基丙烯)與異戊二烯(2-甲基丁-1,3-二烯)之(共)-聚合物。以莫耳為基準，在聚合物中的異戊二烯含量係介於0.001與5莫耳%之間，較佳為介於1.8與2.3莫耳%之間。丁基橡膠係由具有隨意分佈之異戊二烯單元的直鏈聚異丁烯鏈所組成。異戊二烯單元引入不飽合位置於聚合物鏈中，賦予硫化能力。丁基橡膠分子Mw的質量平均分子量典型地介於50,000與1,000,000公克/莫耳之間，較佳為介於300,000與1,000,000公克/莫耳之間。
鹵化丁基橡膠亦含有與橡膠分子以化學鍵結之特定量鹵素。化學鍵結之鹵素量典型地在關於聚合物總質量計超過0到3重量%之範圍內。(鹵)丁基橡膠亦可含有添加劑，例如，0.0001到4phr(phr=關於橡膠重量計每100份橡膠之份量)環氧化大豆油(ESBO)、0.0001到5phr之硬脂酸鈣和0.0001到0.5phr之抗氧化劑。其他的添加劑亦適用，取決於丁基橡膠產物的應用，亦即填充劑或著色劑。
在溴丁基橡膠的例子中，在最終產物中的典型溴含量為1.5到2.5重量%，較佳為1.6到2.0重量%。
在氯丁基橡膠的例子中，在最終產物中的典型氯含量為1.0到1.5重量%，較佳為1.15到1.35重量%。
將本方法步驟的基本且示例性具體例顯示於圖1中。在步驟a)中，將含有至少一種非揮發性聚合物和至少一種揮發性化合物的流體F經由幫浦1轉移到加熱器2中，在此加熱流體F。
亦被稱為水泥的流體F含有例如從3到50重量%之非揮發性聚合物(較佳為合成橡膠，而更佳為(鹵)丁基橡膠)和從60到97重量%之揮發性化合物(特別為溶劑或溶劑和水)，藉此使上述組份加總達流體F總質量之90到100，較佳為95到100重量%。
溶劑較佳地選自由具有介於4與10個C原子，較佳為4到7個C原子之直鏈或支鏈烷烴所組成之群組。更佳的溶劑為正戊烷、異戊烷、正己烷、環己烷、異己烷、甲基環戊烷、甲基環己烷及正庚烷與包含那些烷烴或由那些烷烴所組成之混合物。
在本發明較佳的具體例中，流體F含有從3到40重量%之非揮發性聚合物(較佳為合成橡膠，而更佳為(鹵)丁基橡膠)、從60到95重量%之揮發性有機化合物(特別為溶劑)和從0.5到20重量%之水，藉此使上述組份加總達流體F總質量之95到100重量%。
流體F典型地係從聚合法或後續的加工步驟獲得。後續的加工步驟為例如丁基橡膠的鹵化反應。含有水的流體F典型地在聚合反應之後的蒸汽氣提法之後獲得。
進入加熱器的流體F典型地且較佳地具有10℃到100℃之溫度，較佳為30℃到80℃。流體F的黏度係在例如100mPa*s到25,000mPa*s之範圍內，較佳在500mPa*s到5,000mPa*s之範圍內。
加熱器可為能夠使流體F溫度上升的任何裝置。在較佳的具體例中，加熱器2為熱交換器。加熱介質係選自由蒸汽、加熱油或熱加壓水所組成之群組。熱交換器為例如殼與管型，其中流體F係在管子內部，而加熱介質係在殼面上。可使用特殊的管內插入物以提升熱轉移。亦可使用其中流體F係在熱交換器管子外部的另一類型熱交換器。上述類型之熱交換器的優點係避免分佈不均且容易維護與好的熱轉移。該熱交換器為熟知且於商業上可取得。在較不佳的具體例中，亦可使用平板型熱交換器。
在一經加熱時獲得加熱之流體G。加熱之流體G具有比流體F更高的溫度，較佳為100到200℃之溫度，更佳為110℃到190℃，而甚至更佳為120℃到175℃。接著將加熱之流體G進一步運送到脫氣容器4中。揮發性化合物在脫氣容器中至少部分蒸發。將蒸氣分離且藉由真空管線4.1從加熱之流體G移出。在脫氣容器4中的壓力係在例如100hPa到4,000hPa之範圍內，較佳在200hPa到2,000hPa之範圍內，而更佳在230到1,100hPa之範圍內。
較佳地將經由真空管線4.1移出之蒸氣冷凝且再循環到製備流體F之方法中。在脫氣及分離之後，獲得濃縮流體H，其係以幫浦4.2的方式從脫氣容器4移出。
在本發明較佳的具體例中，脫氣容器係經設計成旋風器形狀，以進一步幫助蒸氣從加熱之流體G分離。在本發明另一較佳的具體例中，脫氣容器4具有成圓錐形或至少準球形底部(torisperical shaped bottom)，以允許容器完全或實質上完全成為空的。
在另一具體例中，可將脫氣容器的內表面加熱。
將幫浦4.2較佳地與脫氣容器4的出口直接連接。通常，在幫浦與容器之間的連接片較佳地儘可能短。
由於此階段的濃縮流體H的高黏度，故幫浦的入口較佳地經設計為大的入口，由此減少入口處的壓力降。
幫浦4.2可選自由正位移型幫浦、齒輪幫浦、活塞幫浦、薄膜幫浦、螺旋型幫浦、擠壓機型幫浦(如相對旋轉或共軸旋轉單或雙螺旋擠壓機)或捏合器型幫浦所組成之群組。以正位移型幫浦及齒輪幫浦較佳，以齒輪幫浦甚至更佳。
在另一較佳的具體例中，幫浦4.2包含擠壓機或捏合器與齒輪幫浦之組合，藉此從擠壓機或捏合器供給齒輪幫浦。
在此步驟a)中移出之揮發性化合物量係例如取決於流體G的溫度及脫氣容器4中的壓力。在本發明較佳的具體例中，流體G的溫度及脫氣容器4中的壓力係經選擇使得濃縮流體H仍如上述所定義之自由流動且包含例如從10到60，較佳從25到60重量%之非揮發性聚合物(較佳為合成橡膠，而更佳為(鹵)丁基橡膠)及從約40到約90，較佳從40到75重量%之揮發性化合物，藉此使上述組份非揮發性聚合物、揮發性有機化合物與水加總達流體H總質量之90到100重量%，較佳為95到100重量%。
在較佳且其中原料流體F包含水的具體例中，流體H例如包含從10到60，較佳從25到60重量%之非揮發性聚合物(較佳為合成橡膠，而更佳為(鹵)丁基橡膠)、從約25到約90，較佳從25到75重量%之揮發性有機化合物(特別為溶劑)及約0.5到約15重量%之水，藉此使上述組份非揮發性聚合物、揮發性有機化合物與水加總達流體H總質量之90到100重量%，較佳為95到100重量%。
濃縮流體H的溫度比加熱之流體G更低，且在例如15到100℃之範為內，較佳地在30到100℃之範圍內。濃縮流體H仍為如上述定義之自由流動。
在步驟b)中，接著將步驟a)中所獲得的濃縮流體H通過再加熱單元6，以獲得再加熱之濃縮流體L。在較佳的具體例中，再加熱單元包含熱交換器，藉此與上述包括關於加熱介質及熱交換器類型之優先選擇的相同揭示適用於熱交換器2。
再加熱之濃縮流體L的溫度比濃縮流體L更高且在例如50℃到200℃之範圍內，較佳地在90℃到180℃之範圍內。再加熱之濃縮流體L仍為如上述定義之自由流動。
在步驟c)中，將步驟b)中所獲得的再加熱之濃縮流體L繼續通往擠壓機單元且在進料點12進料到擠壓機脫氣區的運送區16中。
適合的擠壓機類型包括單螺旋及多螺旋擠壓機，其包含任何數量之轉桶(barrel)及螺旋元件類型與其他的單或多或多軸運送捏合器。可能的多螺旋擠壓機具體例為雙-螺旋擠壓機、環擠壓機或平面式螺桿擠壓機(planetary roller extruder)，藉此以雙-螺旋擠壓機及平面式螺桿擠壓機較佳。
單螺旋擠壓機包括那些具有軸心擺動螺旋之擠壓機。雙螺旋擠壓機為例如相對旋轉嚙合、相對旋轉未嚙合、同軸旋轉嚙合及同軸旋轉未嚙合雙螺旋擠壓機，藉此以同軸旋轉嚙合雙螺旋擠壓機較佳。
在本發明的一個具體例中，可將擠壓機經由轉桶加熱到至高達300℃之溫度或冷卻。
在較佳的具體例中，擠壓機包含操作在不同溫度下的各自獨立之單獨區的裝置，所以可使該區加熱、不加熱或冷卻。在另一較佳的具體例中，擠壓機以每個運送區包含至少一個可在不同溫度下獨立操作的單獨區。
較佳的擠壓機材料應不具腐蝕性且應實質上避免再加熱之濃縮流體L及產物P受到金屬或金屬離子污染。較佳的擠壓機材料包括氮化鋼、雙煉鋼、不銹鋼、以鎳為主之合金、複合材料(如燒結金屬)、熱等均壓縮材料、耐硬磨材料(如史特耐合金(Stellite))、具有從例如陶瓷所製成之塗層的塗佈金屬、氮化鈦、氮化鉻及金剛石(如碳(DLC))。
運送區16敞開於通氣孔15。一部分溶劑在運送區16蒸發且從再加熱之濃縮流體L分離。蒸氣係經由蒸氣管線15.1通過通氣孔15移出。
因為蒸發揮發性化合物具有輸送(entrain)再加熱之濃縮流體L或產物P朝向通氣孔的傾向，所以在本發明較佳的具體例中，通氣孔15係經設計以避免材料，特別為再加熱之濃縮流體L或產物P出現於通氣孔。
適合於達成此目的的裝置為架設在通氣孔上且運送任何材料返回擠壓機中的填塞螺旋，或適用於通氣孔內部以推進沉積之材料返回擠壓機中的輥或運送帶。作為上述之替代或除上述以外，可以塗料塗覆於通氣孔，以減少或避免材料黏附於表面。適合的塗料包括DLC、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)和鎳合金。
在通氣孔15的壓力為例如介於1hPa與2,000hPa之間，較佳為介於5hPa與900hPa之間。
蒸氣管線15.1可與或較佳地與冷凝系統連接。
通常，冷凝系統的目的係經由蒸氣管線收集由通氣孔移出之揮發性化合物且典型地包含冷凝器及真空幫浦。所屬技藝中已知的任何冷凝系統可被用於完成揮發性化合物的回收。
通常，較佳的是回收冷凝之揮發性化合物到製備流體F之方法中，其可視需要在進行從水分離出揮發性有機化合物的相分離之後。
運送區16係由蓄積區20終止。蓄積的目的係確保在通氣孔15中特定的壓力水平及引入機械能到材料中，以促進揮發性化合物蒸發。蓄積區20可包含能夠蓄積材料的任何裝置。其可經設計以包括例如捏合或節流元件、透明塑料盤件(blister discs)或模板。
節流元件的實例為圓錐或圓柱形流動路徑或其他的節流裝置。
以在蓄積區內使用捏合元件、透明塑料盤件或模板較佳，以捏合元件甚至更佳。捏合元件的實例包括捏合塊，其可經設計為雙或三重導程向前、向後或中央運送之捏合塊、具有溝槽之單或雙重導程螺旋混合元件、單導程齒形混合元件、透明塑料板及單、雙或三重導程偏心盤件。捏合元件可以任何組合裝配在擠壓機的螺旋槳軸上，特別為雙螺旋相對旋轉或共軸旋轉雙螺旋擠壓機。
典型的蓄積區包含常常以返回運送型捏合元件終止的2到10個捏合塊。可使用齒形元件或具有溝槽之螺旋元件混合汽提劑。
偏心盤件較佳地適用於擠壓機的最後區域中，產物P在此具有高黏度且實質上沒有揮發性化合物。
關於平面式螺桿擠壓機，以如齒狀輥之捏合元件較佳或具有溝槽及間隙之輥較佳。
通常，擠壓機單元可包含一或多個運送區及一或多個蓄積區，藉此數量僅受限於構造限制。典型的運送區及蓄積區數量為1到30，較佳為2到20，而更佳為3到15。
最後的蓄積區20典型地係經設計於擠壓機出口形成產物栓，藉此避免周圍空氣進入擠壓機中。在從運送區16及蓄積區20通往出口區22的同時，再加熱之濃縮流體L進行從自由流動的再加熱之濃縮流體L轉變為產物P，其典型地具有碎塊外觀。
出口區22典型地包含允許產物排出擠壓機之裝置及視需要但較佳地包含產物加工設備。適合的產物加工設備的實例包括模板與切割器之組合；模板與水面下成粒裝置；用於形成碎塊之裝置，如具有齒與孔之螺旋元件；可經設計成其中有孔的圓柱之湍流器，藉此使產物從圓柱外部壓擠到內部且藉此以圓柱內部的旋轉刀切割產物成小碎片；放置於擠壓機末端板上的固定刀，藉此以螺旋旋轉引起切割作用，該作用較佳地係在以雙螺旋共軸旋轉、單螺旋及平面式螺桿擠壓機運作時施予。
為了減少對產物之機械及熱應力，在本發明較佳的具體例中，將產物加工設備與冷卻裝置組合。
冷卻裝置包含允許從產物移出熱的任何裝置。冷卻裝置的實例包括具有對流空氣冷卻的氣動式碎塊運送器、具有對流空氣冷卻的擺動式碎塊運送器、具有冷卻之接觸面的擺動式碎塊運送器、具有對流空氣冷卻的帶式運送器、具有冷卻帶的帶式運送器、水噴灑於擠壓機出口處之熱碎塊上及已述及之水面下成粒裝置，藉此以水充當冷卻劑。
接著可將產物P進一步加工供最終包裝及運輸。將(鹵)丁基橡膠例如冷卻到或低於60℃之溫度，以例如水壓機形成捆包(bales)且接著包裝成盒或板條箱供運輸。
通常，增加再加熱之濃縮流體L在進料點12的進料速度需要對應增加擠壓機的螺旋速度。而且，螺旋速度決定流體L的逗留時間。因此，螺旋速度、進料速度與擠壓機直徑典型地相互依賴。擠壓機典型地係以無因次產出量(dimensionless throughput) V/n*d3 (其中V代表體積流速，n為以每分鐘轉數表示的螺旋速度及d為擠壓機的有效直徑)經調整至約0.01到約0.2，較佳為約0.015到約0.1之方式操作。最大及最小進料速度及擠壓機螺旋速度係由例如擠壓機尺寸、在流體L中所含之合成橡膠產物的物理性質及剩餘揮發性化合物的目標值決定。然而，得到這些性質的操作參數可由熟習所屬技藝者由一些初步實驗決定。
在本發明的一個具體例中，擠壓機係以每小時5到25,000，較佳為5到6,000公斤之進料速度操作。
通常，在擠壓機中脫氣可藉由加入與其他的揮發性化合物一起移出之汽提劑支援。即使汽提劑可於擠壓機單元的任何位置加入，但是以加入一或多個蓄積區中較佳。在更較佳的具體例，將汽提劑加入一或多個蓄積區中，除了最後一個(20)以外。
適合的汽提劑為對再加熱之濃縮流體(L)及/或產物(P)為惰性且在100℃下具有大於100hPa之蒸氣壓的物質。
在本發明的上下文中，術語〝惰性〞意謂汽提劑不或實際上不與再加熱之濃縮流體(L)及/或產物(P)中所含之聚合物反應。適合的汽提劑為氮、二氧化碳、稀有氣體、丙烷、丁烷、水或上述物質之混合物。汽提劑量可以出口區所獲得的聚合物產物量為基準計0.0001到10，較佳為0.001到5，而更佳為0.1到2重量%。
本發明進一步關於一.種適合於達成根據本發明的方法之裝置。因此，本發明亦包含一種包含至少下列者之裝置：
‧一種濃縮單元，其包含與脫氣容器(4)相通的加熱器(2)，藉此使脫氣容器(4)的底部與幫浦(4.2)相通及脫氣容器(4)的上部與至少一個蒸氣管線(4.1)相通
‧一個加熱單元(6)，其與濃縮單元的幫浦(4.2)及在擠壓機單元上的進料點(12)相通
‧一個擠壓機單元，其包含至少一個進料點(12)、一個擠壓機脫氣區(16)、一個蓄積區(20)及一個出口區(22)，藉此使擠壓機脫氣區(16)進一步包含至少一個與蒸氣管線(15.1)連接之通氣孔(15)。
在本發明的上下文中，術語〝相通〞包括直接或間接連接，藉此間接連接可例如經由管子或導管達成。術語〝相通〞進一步包括在相通的單元或裝置之間安排更多的單元或裝置之選項。
本發明的另一具體例顯示於圖2中。圖2顯示另一流程圖及適合於達成根據本發明的方法之裝置，其包含具有幫浦1、加熱器2、脫氣容器4、蒸氣管線4.1與幫浦4.2之濃縮器單元、包含加熱器6之再加熱單元及包含兩個擠壓機脫氣區(具有兩個分別與通氣孔15A及15B和蒸氣管線15.1A及15.1.B連接之運送區16A及16B)、兩個終止運送區16A及16B的蓄積區18及20與出口區22之擠壓機單元。除此之外，擠壓機單元進一步包含側進料器24。
通常，擠壓機單元可包含一或多個側進料器，其可配置於擠壓機中的任何位置，較佳地在靠近於進料點或出口區22。側進料器適合於添加劑加到聚合物中。
添加劑的實例(特別用於(鹵)丁基橡膠產物)包括穩定劑、酸清除劑(如ESBO，環氧化大豆油)、硬脂酸鹽(如硬脂酸鈣)、抗氧化劑和類似物。適合的抗氧化劑的實例包括位阻酚(如丁羥基甲苯和其衍生物，如Inganox 1010和1076)、胺、巰基苯并咪唑、特定的亞磷酸鹽和類似物。
特別將(鹵)丁基橡膠與添加劑混合，例如0.0001到4phr之環氧化大豆油(ESBO)、0.0001到5phr之硬脂酸鈣及0.0001到0.5phr之抗氧化劑(phr=關於橡膠重量計每100份橡膠之份量)。亦可使用其他的添加劑，取決於丁基橡膠產物的應用，亦即填充劑或著色劑。
作為上述之替代或除上述以外，亦可使添加劑已加到流體F中，或就其而言為與汽提劑一起的液體。
在本發明較佳的具體例中，將步驟a)重覆至少一次，較佳為一或二次。重複步驟a)的優點是可使製造濃縮流體H的總能量消耗明顯地減少，其係由於每個濃縮單元更容易的操作參數最適化。重複步驟a)較佳地藉由串聯分別數個的濃縮單元而達成。
此具體例的實例顯示於圖4中。圖4顯示另一流程圖及適合於達成根據本發明的方法之裝置，其包含具有幫浦1、包含加熱器2A的第一濃縮器單元、配備蒸氣管線4.1A及幫浦4.2A的脫氣容器4A、包含加熱器2B的第二濃縮器單元、配備蒸氣管線4.1B及幫浦4.2B的脫氣容器4B之雙階段濃縮器單元；包含加熱器6之再加熱單元；及包含兩個擠壓機脫氣區(具有兩個分別與通氣孔15A及15B和蒸氣管線15.1A及15.1.B連接之運送區16A及16B)、兩個終止運送區16A及16B的蓄積區18及20與出口區22之擠壓機單元。使加熱之流體G接受第一濃縮階段，由此獲得預濃縮流體J，接著將其以加熱器2B再加熱，獲得再加熱之預濃縮流體K，接著使其接受第二濃縮階段，藉此獲得濃縮流體H。接著將濃縮流體H如上所述進一步加工。
在本發明較佳的具體例中，濃縮單元、再加熱單元或擠壓機單元可各自獨立配備一或多個允許在預定的條件下非常精確的單元操作之壓力調節裝置。
壓力調節裝置可為主動或被動的，藉此以主動的壓力調節裝置較佳。主動的壓力調節裝置的實例包括控制閥，如釋壓閥，被動的壓力調節裝置的實例包括噴嘴及模板或孔口板。適合的閥可選自球閥、活塞閥、閘門閥或針閥。
在被動的壓力控制裝置的例子中，較佳的是計算引起特定的壓力降之孔口。計算係以在該點之流體黏度及產出量為基準。任何熟習所屬技藝者可執行此計算。
主動的壓力控制裝置典型地係以裝置上游的壓力測量控制。壓力例如係經測量且與設定點相比。接著將壓力控制裝置根據認知之偏差調整。
或者，以測量越過裝置之壓力降來取代壓力控制裝置上游的絕對壓力。閥位置係以手動、電、氣動或液壓方式調整。閥位置的控制，亦即調整到設定點壓力可以例如手動或從任何自動化方法控制系統達成。
具有額外的壓力控制裝置之本發明的另一具體例顯示於圖3中，其不同於非常類似於圖2之壓力控制裝置。加熱之流體G的壓力係由壓力控制裝置3控制，進入擠壓機的再加熱之濃縮流體L的壓力係由壓力控制裝置7控制。
在本發明較佳的具體例中，將再加熱之濃縮流體(L)注入擠壓機單元的第一個擠壓機脫氣區中，藉此使第一個擠壓機脫氣區包含一或多個分別與蒸氣管線連接之上游方向的背通氣孔。
背通氣孔的優點在於再加熱之濃縮流體L中存在的揮發性化合物經歷突然且快速的蒸發，由此完成合成橡膠產物與揮發性化合物的至少部分分離，蒸氣經由上游方向的背通氣孔冒出。通常，在流體L中存在的揮發性化合物有從約50到約99重量%係經由上游通氣孔移出。
此具體例的實例顯示於圖5中。圖5顯示另一流程圖及適合於達成根據本發明的方法之裝置，其包含具有幫浦1、包含加熱器2、配備蒸氣管線4.1及幫浦4.2之脫氣容器4的濃縮器單元之單階段濃縮器單元；包含加熱器6之再加熱單元；及擠壓機單元，其包含三個擠壓機脫氣區，藉此將進料點12安置於第一個擠壓機脫氣區上，第一個擠壓機脫氣區包含運送區16A、與在上游方向的蒸氣管線13.1連接之背通氣孔13，藉此使擠壓機單元進一步包含兩個下游擠壓機脫氣區，其每個包含運送區16B及16C、通氣孔15A及15B，藉此將通氣孔15A及15B分別與蒸氣管線15.1A及15.1B連接，且藉此使每個運送區16A、16E及16C以蓄積區18A、18B及20終止，且藉此使擠壓機單元進一步包含出口區22。通常，物流係如上述方式加工，差別在於再加熱之濃縮流體L中存在的大量流體化合物已經由通氣孔13及與其連接之蒸氣管線13.1移出。
此具體例的另一實例顯示於圖6中。圖6顯示另一流程圖及適合於達成根據本發明的方法之裝置，其包含具有幫浦1、包含壓力控制裝置3、加熱器2、配備蒸氣管線4.1及幫浦4.2之脫氣容器4的濃縮器單元之單階段濃縮器單元；包含加熱器6之再加熱單元；及包含壓力控制裝置7、擠壓機的上游進料點12、四個擠壓機脫器區的擠壓機單元，藉此將進料點12安裝在第一個擠壓機脫氣區上，藉此第一個擠壓機脫氣區包含運送區16A、與在上游方向的蒸氣管線13.1連接之背通氣孔13，且藉此使擠壓機單元進一步包含三個下游擠壓機脫氣區，其每個包含運送區16B、16C及16D、通氣孔15A、15B及15C，藉此將通氣孔15A、15B及15C分別與蒸氣管線15.1A、15.1B及15.1C連接，且藉此使每個運送區16A、16B、16C及16D以蓄積區18A、18B、18C及20終止，且藉此使擠壓機單元進一步包含出口區22。通常物流係如上述方式加工。
進料到加熱器2中之流體F典型地且如上述已揭示含有例如從3到50重量%之非揮發性聚合物(較佳為合成橡膠，而更佳為(鹵)丁基橡膠)及從60到97重量%之揮發性化合物(特別為溶劑或溶劑和水)，藉此使上述組份加總達流體F總質量之90到100，較佳為95到100重量%，而在較佳的具體例中，從3到40重量%之非揮發性聚合物(較佳為合成橡膠，而更佳為(鹵)丁基橡膠)、從60到95重量%之揮發性有機化合物(特別為溶劑)及從0.5到20重量%之水，藉此使上述組份加總達流體F總質量之95到100重量%。
取決於流體F的來源而定，其進一步可包含親水性化合物，其必須被移出至某種程度，以符合所欲之產品規格。
此外，在流體F含有水時，則希望降低水含量，以改良關於其能量消耗之方法。
頃發現可以有利方式達成明顯減少剩餘的親水性化合物或水或二者，其係藉由在從含有至少一種非揮發性聚合物、至少一種揮發性有機化合物、一或多種親水性化合物及視需要之水的粗流體A移出親水性化合物及視需要之水的方法中製備流體F，該方法包含至少下列步驟：
預a)在包含至少分離設備(26)的至少一個預清洗單元中處理粗流體(A)，藉此將流體(A)與水混合，以獲得主要包含非揮發性聚合物和揮發性有機化合物的有機相(28)及主要包含水和親水性化合物的水相(27)，且藉此將有機相(28)在分離設備(26)中從水相(27)分離且進一步用作為流體F，並藉此將至少一部分水相(27)從分離設備移出(流體C)。
在本發明的上下文中，〝親水性化合物〞表示至少部分水溶性揮發性及非揮發性化合物。實例包括無機鹽類和特別為用於聚合反應的觸媒殘餘物，例如從鹵化反應及中和所生成之鋁鹽、鐵或其他的過渡金屬鹽類或鹵化物。
步驟預a)的示例性具體例係使用圖8、9、10及11例證。
預清洗步驟的非常基本且示例性具體例顯示於圖8中。在步驟預a)中，將含有至少一種非揮發性聚合物、至少一種揮發性化合物和至少一種親水性化合物的流體A轉移到分離設備26中，在此與水混合。一經與水混合時獲得有機相28和水相27。將有機相28從分離設備26移出且進一步被用作為流體F，將水相27至少部分從分離設備26移出，成為流體C，將其處理掉。
預清洗步驟的經改良之具體例顯示於圖9中。在步驟預-a)中，將含有至少一種非揮發性聚合物、至少一種揮發性化合物和至少一種親水性化合物的粗流體A進料到分離設備26的混合區30(其配備混合器32)中且通過分離壁34到沉降區中，在此將混合物分離成水相27和有機相28，分離係藉由聚結器39的方式協助。將一部分水相27從分離設備26移出，成為流體C，其典型地被處理掉，其餘富含新鮮水E且以再循環幫浦36的作用經由再循環管線38再循環回到混合區30中。將有機相28移出且接受根據步驟a)至c)的後續方法，成為流體F。
通常，在預清洗步驟中的聚結器是有助益的，但不是強制的。其幫助收集及聚結小滴且引導小滴到相界面，其典型地造成較短的逗留時間。適合的聚結器實例包括結構化或非結構化封裝件。結構化封裝件為例如平板、平輪葉、呈頂蓋狀輪葉及垂直方向上具有孔的輪葉。輪葉或平板可與主要流動方向垂直或平行或以斜面放置。非結構化封裝件為例如金屬絲網；由環、球、圓柱、不規則狀幾何體及堰所製成之封裝件，如具有孔或狹縫的分佈板；覆蓋一部分主要流動路徑的垂直板。封裝件可由任何技術可行材料製成，例如金屬、玻璃、陶瓷、塗佈之金屬、加襯之金屬及聚合物材料，例如PTFE、ETFE、聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯(PP)、聚醯胺(PA)及聚偏二氟乙烯(PVDF)。
在本發明較佳的具體例中，將步驟預-a)重複至少一次，以一次較佳。
預清洗步驟的進一步改良且較佳的具體例顯示於圖10中。在此雙階段預清洗步驟的步驟預-a)中，將含有至少一種非揮發性聚合物、至少一種揮發性化合物和至少一種親水性化合物的流體A進料到第一分離設備26A的混合物區30A(其配備混合器32A)中且通過分離壁34A到沉降區中，在此將混合物分離成水相27A和有機相28A，分離係藉由聚結器39A的方式協助。將一部分水相27A從分離設備26A移出，成為流體C，其典型地被處理掉，將其餘以再循環幫浦36A的作用經由再循環管線38A再循環回混合區30A中。將有機相28A移出且成為流體B進料到第二分離設備26B的混合物區30B(其亦配備混合器32B)中且通過分離壁34B到沉降區中，在此將混合物分離成水相27B和有機相28B，分離係藉由聚結器39B的方式協助。將一部分水相27B以再循環幫浦40及再循環管線42的作用再循環到第一分離設備26A的混合區30A中，成為流體D，其餘富含新鮮水E且以再循環幫浦36B的作用經由再循環管線38B再循環回到第二分離設備26B的混合區30B中。使留置於第二分離設備26B的有機相28接受根據步驟a)至c)的後續方法，成為流體F。此雙階段預清洗步驟的優點在於流體F實質上沒有親水性合物且減少水含量，此係由於造成在流體C中較高的親水性化合物濃度的再循環。
在本發明較佳的具體例中，分離係在超過40℃之溫度下執行。上限係取決於聚合物成分及分離設備構造而定。上限典型為125℃。
在本發明更佳的具體例中，分離係在40到110℃之溫度下執行，較佳在80到110℃之溫度下。
取決於流體A的組成物及其組份沸點而定，分離設備可經設計於壓力下操作。
通常，預清洗步驟的效率隨溫度的增加而增加。
在本發明的另一具體例中，可將留置於分離設備的有機相28預加熱，以促進流體F的自由流動。此目的亦可以加熱器達成，藉此以如上述揭示為加熱器2的熱交換器較佳。
具有額外的加熱器用於流體A和流體F的進一步改良且較佳的具體例顯示於圖11中，其為除了與圖10相同的加熱器以外的加熱器。流體A係在進入分離設備之前以加熱器25加熱，留置於分離設備26B中的有機相28以加熱器44加熱。
步驟預-a)的執行特別有利於含有鹵丁基橡膠及特別為氯丁基和溴丁基橡膠的流體F，因為粗鹵丁基橡膠溶液時常含有從聚合物的鹵化反應所生成之大量無機鹵化物。
例如，源自於丁基橡膠的溴化反應之流體A典型地含有以溴丁基橡膠質量為基準計算之3,000到5,000ppm之無機溴化物水平。一經執行步驟預-a)時，此水平可減少到少於500ppm，較佳為少於300ppm，而甚至更佳為少於100ppm。
例如，源自於丁基橡膠的氯化反應之流體A典型地含有以氯丁基橡膠質量為基準計算之1,000到5,000ppm之無機氯化物水平。一旦執行步驟預-a)時，此水平可減少到少於500ppm，較佳為少於300ppm，而甚至更佳為少於100ppm。
進一步發現執行步驟預-a)允許明顯地減少與流體A相比之流體F的水含量，其促成明顯地降低後續步驟a)至c)之能量消耗。
本發明的一個進一步具體例顯示於圖7中。圖7顯示基本的流程圖及適合於達成包含步驟預-a)及a)至c)的方法之裝置。
在步驟預-a)中，將含有至少一種非揮發性聚合物、至少一種揮發性化合物和至少一種親水性化合物的流體A進料到分離設備26的混合物區30(其配備混合器32)中且通過分離壁34到沉降區中，在此將混合物分離成水相27和有機相28，分離係藉由聚結器39的方式協助。將一部分水相27從分離設備26移出，成為流體C，其典型地被處理掉，其餘富含新鮮水E且以再循環幫浦36的作用經由再循環管線38再循環回到混合區30中。將有機相28移出，成為流體F。在步驟a)中，流體F係經由幫浦1轉移到加熱器2中，藉此獲得加熱之流體G。將加熱之流體G進料到脫氣容器4中。將從加熱之流體G冒出之蒸氣分離且以真空管線4.1移出。在脫氣且分離之後，獲得濃縮流體H，其係以幫浦4.2的方式從脫氣容器4移出。
在步驟b)中，接著將步驟a)中所獲得的濃縮流體H通過再加熱單元6，以獲得再加熱之濃縮流體L。在步驟c)中，將步驟b)中所獲得的再加熱之濃縮流體L繼續通往擠壓機單元且在進料點12上進料到擠壓機的運送區16中。運送區16敞開於通氣孔15。在運送區16中，將一部分溶劑蒸發且從再加熱之濃縮流體L分離。蒸氣係經由蒸氣管線15.1經過通氣孔15移出。運送區16係以蓄積區20終止。在從運送區16及蓄積區20通往出口區22的同時，再加熱之濃縮流體L經歷從自由流動的再加熱之濃縮流體L轉變成產物P。
鑑於能量及新鮮水的消耗而使本發明特別有利。所獲得的產物沒有揮發性化合物。
 分析方法
流體F的水含量：將樣品放入離心機中且在室溫下以4000rpm旋轉5分鐘。將水收集在小瓶底部且秤重。
總揮發物濃度：將橡膠樣品切成2x2毫米尺寸的碎片。將約30公克橡膠碎片放入氧化鋁坩堝中。測定坩堝與橡膠的重量。接著將包括橡膠樣品的坩堝放入在130hPa之真空水平的真空烘箱中於105℃之溫度下60分鐘。在乾燥之後，將坩堝放入保乾器中且讓其經30分鐘冷卻。接著再將坩堝秤重。測定重量損失。
在產物P中的殘餘溶劑濃度：在產物中的殘餘溶劑濃度係以頂層空間氣相層析術測定。將秤重之樣品部分(0.5+-0.005公克)放入頂層空間取樣瓶中，並加入經測量之溶劑量(1,2-二氯苯，ODCB)。將取樣瓶密封且振盪，直到橡膠溶劑為止。將取樣瓶加熱，直到揮發性有機化合物在樣品與氣相之間達成平衡時分佈於取樣瓶中(頂層空間)為止。將頂層空間氣體的分裝沿著層析管柱注入攜帶樣品之載體氣體流中。使用已知組成物的標準校正GC。將作為內標準使用的甲苯加到溶劑中。
在產物P中的殘餘水濃度：總揮發物濃度為水、溶劑與單體之總和。當單體濃度經常少於0.0005重量%時，則水含量可藉由從總揮發物濃度減掉溶劑濃度而測定。
在流體中的溶劑濃度：在流體中的溶劑濃度係使用氣相層析術測量。內標準為異辛烷。將樣品以甲苯稀釋且注入氣相層析儀中。氣相層析術係以下列規格在HP 6890層析儀上執行：
-管柱類型J＆W之DB-5，長度60m，直徑0.23毫米，膜厚度1.0微米
-注射器溫度：250℃
-偵測器溫度：350℃
-載體氣體：氦
-管柱壓力：96kPa
-偵測器：FID
流體黏度：黏度係在圓錐體-平板型的旋轉流變計中測量。所有提供之黏度係指外推之零剪切黏度。
實例1至7：預清洗
概述
粗溴丁基橡膠溶液(以下以流體(A)表示)係取自商業上溴丁基橡膠製造工廠。流體(A)含有兩相：水相(56重量%)及有機相(44重量%)。在單獨的有機相中關於己烷的溴丁基橡膠總比例在整個實例中固定為22重量%之溴丁基橡膠及約78重量%之己烷。在流體(A)中所含之溴丁基橡膠在一經精製及乾燥時具有下列性質：32±4之Mooney(ML 1+8，125℃)，結合之溴含量1.8±0.2重量%。
流體(A)進一步包含某些添加劑，濃度係以關於橡膠質量之質量分率提供(phr=每100份橡膠之份量)：
ESBO：1到1.6phr，硬脂酸鈣：1.3到1.7phr，Irganox：0.03到0.1phr
水相具有9.5之典型pH-值。除了添加劑以外，流體(A)包含無機組份，如溴化物、氯化物、鈣、鈉、鋁和少量其他的無機組份。
在實例1至7中的實驗係使用具有1公升體積之玻璃容器進行。實驗係以分批執行。容器配備攪拌器。
在有機相中的水含量如上述所測定。
實例1
將流體(A)樣品放入攪拌容器中及在58℃下攪拌10分中。接著停止攪拌器且將樣品留置沉降。在30分鐘之後，將有機相從水相分離且在離心機中測量殘餘水含量。殘餘水量為35體積%。
實例2
將160毫升流體(A)放入容器中且加入240毫升水。將混合物在58℃下攪拌10分鐘。接著停止攪拌器且將混合物留置沉降。在30分鐘之後，將有機相從水相分離且在離心機中測量殘餘水含量。在有機相中的殘餘水量為10.0體積%。
實例3
將160毫升流體(A)放入容器中且加入240毫升水。將混合物在90℃下攪拌10分鐘。接著停止攪拌器且將混合物留置沉降。在30分鐘之後，將有機相從水相分離且在離心機中測量殘餘水含量。在有機相中的殘餘水量為6.5體積%。
實例4
將160毫升流體(A)放入容器中且加入240毫升水。將混合物在105℃下攪拌10分鐘。接著停止攪拌器且將混合物留置沉降。在30分鐘之後，將有機相從水相分離且在離心機中測量殘餘水含量。在有機相中的殘餘水量為1.5體積%。
實例5
取得流體(A)樣品且留置沉降。分析水相和有機相。水相含有4940毫克/公升之無機溴化物。有機相含有20重量%之溴丁基橡膠、68重量%之己烷和12重量%之水。在有機相中的總無機溴濃度為0.15重量%(1500ppm)。
實例6
將實例5中所獲得的100毫升有機相放入上述之攪拌容器中。加入40毫升水。將所得混合物在周圍溫度下攪拌15分鐘且接著留置沉降30分鐘。所得水相含有2280毫克/公升之無機溴化物。有機相含有總計0.04重量%(400ppm)之無機溴化物。
實例7
將實例5中所獲得的100毫升有機相放入上述之攪拌容器中。加入80毫升水。將所得混合物在周圍溫度下攪拌15分鐘且接著留置沉降30分鐘。所得水相含有1100毫克/公升之無機溴化物。有機相含有總計0.025重量%(250ppm)之無機溴化物。
實例8至27：濃縮及直接蒸發
作為實例7至28之原料使用的含丁基橡膠之流體(F)係從兩種不同的來源獲得：
流體F1之製備
粗丁基橡膠溶液係取自商業製造工廠，允許其沉降數小時且將有機相從大量水相分離。接著有機相被用作為流體(F1)來執行實驗。流體(F1)含有20重量%之橡膠、70重量%之己烷和10重量%之水，此係以100重量%之這三種組份為基準計算而來。關於溴丁基橡膠分率之添加劑濃度為：
ESBO：1到1.6phr，硬脂酸鈣：1.3到1.7phr及Irganox：0.03到0.1phr
溶解在流體(F1)中的溴丁基橡膠在一經精製及乾燥時具有下列性質：28到36之Mooney(ML 1+8，125℃)，結合之溴含量1.6到2.0重量%。
流體F1在60℃下的黏度為1,760mPa*s。
流體F2之製備
將具有28到36之Mooney(ML 1+8，125℃)，1.6到2.0重量%之溴含量及＜0.7重量%之有機揮發物濃度之商業上取得的粗丁基橡膠溶解在技術級己烷中，藉此獲得含有20重量%之橡膠、79重量%之己烷和1重量%之水的流體(F2)，此係以100重量%之這三種組份為基準計算而來。關於溴丁基橡膠分率之添加劑濃度為：
ESBO：1到1.6phr，硬脂酸鈣：1.3到1.7phr及Irganox：0.03到0.1phr。
實例8至12：濃縮
濃縮器單元
用於實例中的濃縮器單元類似於圖1中所示者。使用活塞幫浦抽出如上述製備之流體F1到加熱器(2)中。加熱器(2)為單套管型熱交換器。內部導管配備Kenics型靜態混合器，內部導管直徑為15毫米。管子以管狀殼層加熱。加熱介質為加熱油(Marlotherm)。將釋壓閥(3)安裝在脫氣容器(4)之前，閥上游之壓力經自動控制到設定點值。此設定點係經選擇使得避免加熱之流體(G1)沸騰。將加熱之流體(G)從頂端引入脫氣容器(4)中。脫氣容器(4)的錐形出口配備幫浦(4.2)，其為擠壓機型幫浦與齒輪幫浦之組合。此組合具有能夠處置高黏度且建立高壓力的優點。樣品係取自濃縮流體(H)，以研究在濃縮階段之後的濃度及黏度。
實例8
將加熱器2的加熱介質設定到125℃，在分離容器4中的壓力為大氣壓(1013hPa)。在分離容器4底部的濃縮流體H為自由流動的泡沫狀液體(如經由窺視玻璃所觀察)且可使用萃取幫浦4.2從分離容器輕易地運送，如上所述。濃縮流體H具有71重量%之己烷濃度和在60℃下測得的4,840mPa*s之黏度。
實例9
原料流體F1及濃縮單元與實例8相同。將加熱器2的加熱介質設定到155℃，在分離容器4中的壓力為大氣壓(1013hPa)。在分離容器4底部的濃縮流體H為自由流動的泡沫狀液體(如經由窺視玻璃所觀察)且可使用萃取幫浦4.2從分離容器輕易地運送，如上所述。濃縮流體H具有53重量%之己烷濃度和在60℃下測得的65,000mPa*s之黏度。
實例10
原料流體F1及濃縮單元與實例8相同。將加熱器2的加熱介質設定到170℃，在分離容器4中的壓力為大氣壓(1013hPa)。在分離容器4底部的濃縮流體H為自由流動的泡沫狀液體(如經由窺視玻璃所觀察)且可使用萃取幫浦4.2從沒有堵塞或產物堆積的分離容器運送，如上所述。濃縮流體H具有42重量%之己烷濃度和在60℃下測得的317,700mPa*s之黏度。
實例11
原料流體F1及濃縮單元與實例8相同。將加熱器2的加熱介質設定到170℃，在分離容器4中的壓力為500hPa。在分離容器4底部的濃縮流體H為自由流動的泡沫狀液體(如經由窺視玻璃所觀察)且可使用萃取幫浦4.2從分離容器運送，如上所述。在分離容器4的錐形出口區觀察到僅少許的產物堆積。濃縮流體H具有20重量%之己烷濃度和在60℃下測得的7,600,000mPa*s之黏度。
實例12
原料流體F1及濃縮單元與實例8相同。將加熱器2的加熱介質設定到170℃，在分離容器4中的壓力為230hPa。在分離容器4底部的濃縮流體H為自由流動的泡沫狀液體(如經由窺視玻璃所觀察)且可使用萃取幫浦4.2從分離容器運送，如上所述。在分離容器4的錐形出口區觀察到一些產物堆積。濃縮流體H具有15重量%之己烷濃度和在60℃下測得的15,600,000mPa*s之黏度。
將顯示濃縮階段性能的實例8至12的結果總結於表1中。
實例13至19：濃縮及擠壓
裝置
用於實例中的裝置類似於圖5中所示者。使用活塞幫浦抽出流體(F)到加熱器(2)中。加熱器(2)為單套管型熱交換器。內部導管配備Kenics型靜態混合器，內部導管直徑為15毫米。管子以管狀殼層加熱。加熱介質為加熱油(Marlotherm)。將釋壓閥(3)安裝在脫氣容器(4)之前，閥上游之壓力經自動控制到設定點值。此設定點係經選擇使得避免加熱之流體(G)沸騰。將加熱之流體(G)從頂端引入脫氣容器(4)中。脫氣容器(4)的圓錐形出口配備幫浦(4.2)，其為擠壓機型幫浦與齒輪幫浦之組合。在步驟b)中，接著將步驟a)中所獲得的濃縮流體通過再加熱單元(6)，其為單套管型熱交換器。內部導管直徑為20毫米。內部導管配備SMX型靜態混合器。加熱係藉由使用加熱油(Marlotherm)作為加熱介質的管狀殼層達成。
在步驟c)中，將再加熱之濃縮流體L進料到擠壓機單元中。擠壓機單元的擠壓機為具有32毫米螺旋直徑及1260毫米螺旋長度之共軸旋轉雙螺旋擠壓機。擠壓機單元進一步包含在擠壓機上游的進料點(12)作為壓力控制裝置的噴嘴(7，參閱圖7)、三個擠壓機脫器區，藉此將進料點(12)安置於第一個擠壓機脫氣區，藉此使第一個擠壓機脫氣區包含運送區(16A)、與在上游方向的蒸氣管線(13.1)連接之背通氣孔(13)，且藉此使擠壓機單元進一步包含兩個下游擠壓機脫氣區，其每個包含運送區(16B及16C)、通氣孔(15A及15B)，藉此使通氣孔(15A及15B)分別與蒸氣管線(15.1A及15.1B)連接，且藉此使每個運送區(16A、16B及16C)以蓄積區(18A、18B及20)終止，且藉此使擠壓機單元進一步包含出口區22。
每個區，特別為運送區可獨立經由擠壓機的轉桶加熱，以控制在擠壓機中任何地方的橡膠溫度。
背通氣孔(13)係經由第一蒸氣管線(13.1)與冷凝器連接。冷凝器為板型熱交換器且進一步與液體環真空幫浦連接。其他的蒸氣管線(15.1A及15.1B)係與包含螺旋型乾燥運轉真空幫浦的冷凝系統連接。
第一蓄積區(18A)係由捏合塊所組成，第二蓄積區(18B)係由捏合塊及返回運送元件所組成。兩種蓄積區(18A及18B)係經設計以允許汽提劑的注射。
將窺視玻璃安裝在通氣孔(15.1B)中，以允許觀察在運送區(16C)中的運送行為及產物性質。
捏合區(20)與出口區(22)組合成一個功能區。蓄積區係由模板及形成橡膠細絲的噴嘴所組成，該細絲在出口區形成橡膠碎塊。
實例13
如上述之流體F2被用作為原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至20公斤/小時，其相當於4.4公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至154℃，在分離容器(4)中的壓力至626hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至153℃，在背通氣孔(13)中的壓力為626hPa。擠壓機的轉桶溫度為81℃。在第二及第三個通氣孔(15A及15B)中的壓力下降到6hPa。將氮氣作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的0.85重量%之速度進料到蓄積區(18B)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15B)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)製造橡膠細絲，接著將其切割成橡膠碎塊或厚塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.89重量%
己烷：0.65重量%
水：0.24重量%。
實例14
如上述之流體F2被用作為原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至5公斤/小時，其相當於1.1公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至157℃，在分離容器(4)中的壓力至633hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至156℃，在背通氣孔(13)中的壓力為633hPa。擠壓機的轉桶溫度為81℃。在第二及第三個通氣孔(15A及15B)中的壓力下降到6hPa。將氮氣作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的3.41重量%之速度進料到蓄積區(18B)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15B)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)製造橡膠細絲，接著將其切割成橡膠碎塊或厚塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.72重量%
己烷：0.56重量%
水：0.16重量%。
實例15
如上述之流體F2被用作為原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至10公斤/小時，其相當於2.2公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至156℃，在分離容器(4)中的壓力至318hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至156℃，在背通氣孔(13)中的壓力為318hPa。擠壓機的轉桶溫度為81℃。在第二及第三個通氣孔(15A及15B)中的壓力下降到12hPa。將氮氣作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的1.70重量%之速度進料到蓄積區(18B)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15B)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)製造橡膠細絲，接著將其切割成橡膠碎塊或厚塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.80重量%
己烷：0.40重量%
水：0.40重量%。
實例16
如上述之流體F2被用作為原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至10公斤/小時，其相當於2.2公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至155℃，在分離容器(4)中的壓力至475hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至156℃，在背通氣孔(13)中的壓力為475hPa。擠壓機的轉桶溫度為100℃。在第二及第三個通氣孔(15A及15B)中的壓力下降到11hPa。沒有任何汽提劑進料到蓄積區(18B)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15B)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)製造橡膠細絲，接著將其切割成橡膠碎塊或厚塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.97重量%
己烷：0.58重量%
水：0.39重量%。
實例17
如上述之流體F2被用作為原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至10公斤/小時，其相當於2.2公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至155℃，在分離容器(4)中的壓力至475hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至156℃，在背通氣孔(13)中的壓力為475hPa。擠壓機的轉桶溫度為100℃。在第二及第三個通氣孔(15A及15B)中的壓力下降到11hPa。將水作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的4.09重量%之速度進料到蓄積區(18B)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15B)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)製造橡膠細絲，接著將其切割成橡膠碎塊或厚塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.45重量%
己烷：0.31重量%
水：0.14重量%。
實例18
如上述之流體F2被用作為原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至10公斤/小時，其相當於2.2公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至155℃，在分離容器(4)中的壓力至475hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至156℃，在背通氣孔(13)中的壓力為475hPa。擠壓機的轉桶溫度為130℃。在第二及第三個通氣孔(15A及15B)中的壓力下降到11hPa。將水作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的4.09重量%之速度進料到蓄積區(18B)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15B)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)製造橡膠細絲，接著將其切割成橡膠碎塊或厚塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.22重量%
己烷：0.13重量%
水：0.09重量%。
實例19
如上述之流體F2被用作為原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至10公斤/小時，其相當於2.2公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至155℃，在分離容器(4)中的壓力至475hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至156℃，在背通氣孔(13)中的壓力為475hPa。擠壓機的轉桶溫度為160℃。在第二及第三個通氣孔(15A及15B)中的壓力下降到11hPa。將水作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的4.09重量%之速度進料到蓄積區(18B)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15B)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)製造橡膠細絲，接著將其切割成橡膠碎塊或厚塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.09重量%
己烷：0.04重量%
水：0.05重量%。
將實例13至19的結果總結在表2a)、b)及c)中。
實例20至23：濃縮及擠壓
裝置
用於實例中的裝置類似於圖6中所示者且與實例13至19所述者相同，除了：
-擠壓機單元包含第四個脫氣區，其包含第四個運送區(16D)及配備與先前的蒸氣管線(15.1B)連接之蒸氣管線(15.1C)的第四個通氣孔(15C)。
-觀察產物行為的窺視玻璃為代替通氣孔(15B)的通氣孔(15C)的一部分。
-第三蓄積區(18C)係由類似於第二蓄積區(18B)之捏合元件及返回運送元件所組成且亦經設計以允許汽提劑的注射。
-最終捏合區(20)包含捏合及返回運送元件。
-出口區(22)只包含螺旋運送元件及敞開出口。
通用步驟
如上述之流體F2被用作原料(流體F)。流體F2的產出量被設定至10公斤/小時，其相當於2.2公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至160℃，在分離容器(4)中的壓力至450hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至160℃，在背通氣孔(13)中的壓力為450hPa。擠壓機的轉桶溫度為130℃。在第二、第三及第四個通氣孔(15A、15B及15C)中的壓力下降到6hPa。
在蓄積區(18B及18C)注射之汽提劑類型及量如表3b)中所見方式改變。經由分離容器(4)中的窺視玻璃觀察每個實驗的濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15C)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)形成約2-6毫米尺寸之橡膠碎塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
將方法條件及結果提供於表3a)、b)及c)中。
表3a)濃縮單元
24至27：濃縮及擠壓
裝置
用於實例中的裝置與實例20至23所述者相同。
實例24
如上述之流體F1被用作原料(流體F)。流體F1的產出量被設定至20公斤/小時，其相當於4.4公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至139℃，在分離容器(4)中的壓力至756hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至153℃，在背通氣孔(13)中的壓力為147hPa。擠壓機的轉桶溫度為130℃。在第二個通氣孔(15A)中的壓力下降到270hPa，在第三及第四個通氣孔(15B及15C)中的壓力下降到40hPa。將水作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的1.36重量%之速度進料到每個蓄積區(18B及18C)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15C)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)形成約2-6毫米尺寸之橡膠碎塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.200重量%
己烷：0.080重量%
水：0.120重量%
實例25
如上述之流體F1被用作原料(流體F)。流體F1的產出量被設定至20公斤/小時，其相當於4.4公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至157℃，在分離容器(4)中的壓力至869hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至147℃，在背通氣孔(13)中的壓力為869hPa。擠壓機的轉桶溫度為130℃。在第二個通氣孔(15A)中的壓力下降到270hPa，在第三及第四個通氣孔(15B及15C)中的壓力下降到40hPa。將水作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的2.73重量%之速度進料到每個蓄積區(18B及18C)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15C)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)形成約2-6毫米尺寸之橡膠碎塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.260重量%
己烷：0.092重量%
水：0.168重量%
實例26
如上述之流體F1被用作原料(流體F)。流體F1的產出量被設定至20公斤/小時，其相當於4.4公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至157℃，在分離容器(4)中的壓力至796hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至147℃，在背通氣孔(13)中的壓力為796hPa。擠壓機的轉桶溫度為130℃。在第二個通氣孔(15A)中的壓力下降到140hPa，在第三及第四個通氣孔(15B及15C)中的壓力下降到40hPa。將水作為汽提劑以關於最終溴丁基橡膠產物質量的1.29重量%之速度進料到每個蓄積區(18B及18C)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15C)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)形成約2-6毫米尺寸之橡膠碎塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.180重量%
己烷：0.099重量%
水：0.081重量%
實例27
如上述之流體F1被用作原料(流體F)。流體F1的產出量被設定至20公斤/小時，其相當於4.4公斤/小時之最終溴丁基橡膠產物。加熱器(2)的加熱溫度被設定至157℃，在分離容器(4)中的壓力至791hPa。再加熱單元(6)的加熱介質之溫度被設定至147℃，在背通氣孔(13)中的壓力為791hPa。擠壓機的轉桶溫度為130℃。在第二個通氣孔(15A)中的壓力下降到140hPa，在第三及第四個通氣孔(15B及15C)中的壓力下降到40hPa。將氮氣以關於最終溴丁基橡膠產物質量的0.89重量%之速度進料到第一個蓄積區(18B)中及將水以1.29重量%之速度進料到第二個蓄積區(18C)中。經由在分離容器(4)中的窺視玻璃觀察到濃縮流體H仍為自由流動流體。經由在擠壓機的最後通氣孔(15C)之窺視玻璃可觀察到橡膠已在擠壓機中改變成碎塊狀態。碎塊呈白色，並永久變短且藉由螺旋槳軸的作用而捏合。在出口區(22)形成約2-6毫米尺寸之橡膠碎塊。分析在出口區收集之最終溴丁基橡膠產物(P)，以測定己烷和總揮發物濃度。
總揮發物：0.140重量%
己烷：0.055重量%
水：0.085重量%
將方法條件及結果提供於表4a)、b)及c)中。
將本文以上所使用之參考號碼總結於下：
1．．．幫浦
2、2A、2B．．．加熱器
3．．．壓力控制裝置
4、4A、4B．．．脫氣容器
4.1、4.1A、4.1B．．．蒸氣管線
4.2、4.2A、4.2B．．．幫浦
6．．．再加熱單元
7．．．壓力控制裝置
12．．．進料點
13．．．背通氣孔(上游)
13.1．．．蒸氣管線
15、15A、15B、15B、15C．．．通氣孔(下游)
15.1、15.1A、15.1B、15.1C．．．蒸氣管線
16、16A、16B、16B、16C．．．運送區(下游)
18、18A、18B、18B、18C．．．蓄積區
20．．．最後蓄積區
22．．．出口區
25．．．加熱器
26、26A、26B．．．分離容器
27、27A、27B．．．水相
28、28A、28B．．．有機相
30、30A、30B．．．混合區
32、32A、32B．．．混合器
34、34A、34B．．．分離壁
36、36A、36B．．．再循環幫浦
38、38A、38B．．．再循環管線
39、39A、39B．．．聚結器
40．．．再循環幫浦
42．．．再循環管線
44．．．加熱器
A．．．粗流體A
C．．．廢水
D．．．用於再循旋之水相
E．．．新鮮水
F．．．流體F
G．．．加熱之流體H
H．．．濃縮流體H
J．．．預濃縮流體J
K．．．再加熱之預濃縮流體K
L．．．再加熱之濃縮流體L
P．．．產物
本發明的目的將以示意圖方式更詳細敘述，其中：
圖1顯示單階段濃縮器單元、再加熱單元及包含一個擠壓機脫氣區、一個蓄積區與一個出口區之擠壓機單元。
圖2顯示單階段濃縮器單元、再加熱單元及包含兩個擠壓機脫氣區、兩個蓄積區與一個出口區之擠壓機單元。
圖3顯示具有釋壓閥之單階段濃縮器單元、再加熱單元及具有釋壓閥且進一步包含兩個擠壓機脫氣區、兩個蓄積區、側進料器與出口區之擠壓機單元。
圖4顯示雙階段濃縮器單元、再加熱單元及包含一個擠壓機脫氣區、一個蓄積區與出口區之擠壓機單元。
圖5顯示單階段濃縮器單元、再加熱單元及包含三個擠壓機脫氣區、三個蓄積區與一個出口區之擠壓機單元，藉此使一個擠壓機脫氣區為反向脫氣區。
圖6顯示包含壓力調節裝置之單階段濃縮器單元、再加熱單元及包含壓力調節裝置、四個擠壓機脫氣區、四個蓄積區與一個出口區之擠壓機單元，藉此使一個擠壓機脫氣區為反向脫氣區。
圖7顯示單階段預清洗單元、單階段濃縮器單元、再加熱單元及包含一個擠壓機脫氣區、一個蓄積區與一個出口區之擠壓機單元。
圖8顯示基本的預清洗單元。
圖9顯示包含聚結器之預清洗單元。
圖10顯示雙階段預清洗單元。
圖11顯示具有額外加熱器之雙階段預清洗單元。
1．．．幫浦
2．．．加熱器
4．．．脫氣容器
4.1．．．蒸氣管線
4.2．．．幫浦
6．．．再加熱單元
7．．．壓力控制裝置
12．．．進料點
15．．．通氣孔(下游)
15.1．．．蒸氣管線
16．．．運送區(下游)
20．．．最後蓄積區
22．．．出口區
F．．．流體F
G．．．加熱之流體H
H．．．濃縮流體H
L．．．再加熱之濃縮流體L
P．．．產物

Claims (52)

  1. 一種從含有至少一種非揮發性聚合物和至少一種揮發性化合物之流體(F)移出揮發性化合物之方法，其包含至少下列步驟：a)在至少一種包含至少加熱器(2)、脫氣容器(4)及蒸氣管線(4.1)之濃縮器單元中處理流體(F)，藉此加熱流體(F)，將該加熱之流體(G)進料到脫氣容器(4)中，在此經由蒸氣管線(4.1)移出一部分揮發性化合物，以獲得濃縮流體(H)；b)將來自步驟a)的濃縮流體(H)在至少一個再加熱單元(6)中再加熱，以獲得再加熱之濃縮流體(L)；c)將來自步驟b)的再加熱之濃縮流體(L)進料到至少一個擠壓機單元中，該擠壓機單元包含至少擠壓機脫氣區，其包含至少運送區(16)、具有一或多個蒸氣管線(15.1)的通氣孔(15)、蓄積區(20)及出口區(22)，藉此經由通氣孔(15)及蒸氣管線(15.1)移出揮發性化合物；其中˙該非揮發性聚合物為合成橡膠產物，以及˙藉此使再加熱之濃縮流體(L)在進入擠壓機脫氣區時自由流動且在出口區(22)所獲得的產物(P)具有以非揮發性聚合物質量為基準計少於1重量%總濃度之揮發性化合物。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該再加熱之濃縮流體(L)的黏度係在500到50,000,000mPa*s之範圍內。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該產物(P)中的揮發性化合物含量係以聚合物質量為基準計少於1重量%。
  4. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該合成橡膠產物為鹵化丁基橡膠。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該流體(F)含有從3到50重量%之非揮發性聚合物和從60到97重量%之揮發性化合物，藉此使上述組份加總達流體(F)總質量之90到100。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該進入加熱器(2)中的流體(F)具有10℃到100℃之溫度。
  7. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該進入加熱器(2)中的流體(F)具有100mPa*s到25,000mPa*s之黏度。
  8. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該加熱之流體G具有100到200℃之溫度。
  9. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於在該脫氣容器(4)中的壓力係在100hPa到4,000hPa之範圍內。
  10. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該脫氣容器(4)係經設計成旋風器形狀且具有至少準球形底部(torisperical shaped bottom)，以促進濃縮流體(H)移出。
  11. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該幫浦4.2係選自由正位移型幫浦、齒輪幫浦、活塞幫浦、 薄膜幫浦、螺旋型幫浦、擠壓機型幫浦或捏合器型幫浦或其組合所組成之群組。
  12. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該濃縮流體(H)的溫度比加熱之流體(G)的溫度更低且在15到100℃之範圍內。
  13. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該再加熱之濃縮流體(L)的溫度比濃縮流體(H)的溫度更高且在50℃到200℃之範圍內。
  14. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該擠壓機單元包含選自由單及多螺旋擠壓機所組成之群組的擠壓機。
  15. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該擠壓機單元包含操作在不同溫度下的各自獨立之擠壓機單獨區的裝置，所以可使該區加熱、不加熱或冷卻。
  16. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該擠壓機係由選自氮化鋼、雙煉鋼、不銹鋼、以鎳為主之合金、複合材料、熱等均壓縮材料、耐硬磨材料、具有從陶瓷所製成之塗層的塗佈金屬、氮化鈦、氮化鉻和金剛石之材料所製成。
  17. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該通氣孔(15)包含避免再加熱之濃縮流體(L)或產物(P)出現於通氣孔的裝置。
  18. 根據申請專利範圍第1至18項之方法，其特徵在於在該蓄積區(18，20)中的蓄積係以捏合或節流元件、透明塑料 盤件(blister discs)或模板達成。
  19. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該擠壓機單元包含1到30個運送及蓄積區。
  20. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該出口區(22)包含允許產物排出擠壓機之裝置及產物加工設備，藉此加工設備係選自由模板與切割器之組合；模板與水面下成粒裝置；用於形成碎塊之裝置；湍流器及放置於擠壓機末端板上的固定刀所組成之群組。
  21. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該出口區(22)進一步包含冷卻裝置，藉此冷卻裝置係選自由具有對流空氣冷卻的氣動式碎塊運送器、具有對流空氣冷卻的擺動式碎塊運送器、具有冷卻之接觸面的擺動式碎塊運送器、具有對流空氣冷卻的帶式運送器、具有冷卻帶的帶式運送器、水噴灑於擠壓機出口處之熱碎塊上及水面下成粒裝置所組成之群組。
  22. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該擠壓機單元係以每小時5到25,000公斤之進料速度操作。
  23. 根據申請專利範圍第1至23項之方法，其特徵在於將該汽提劑加到擠壓機單元中。
  24. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該添加劑係以側進料器方式加到流體(F)或擠壓機單元中，或就其而言為與汽提劑一起的液體。
  25. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於將該步驟a)重複至少一次。
  26. 根據申請專利範圍第25項之方法，其特徵在於該重複係藉由串聯分別數個的濃縮單元而達成。
  27. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於在該濃縮單元、再加熱單元或擠壓機單元中的壓力配備一或多個壓力調節裝置。
  28. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該擠壓機單元包含至少一個在上游方向上的擠壓機脫氣區。
  29. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該流體(F)係藉由從含有至少一種非揮發性聚合物、至少一種揮發性有機化合物、一或多種親水性化合物及視需要的水之粗流體(A)移出親水性化合物及視需要的水之方法而獲得，該方法包含至少下列步驟：預a)在包含至少分離設備(26)的至少一個預清洗單元中處理粗流體(A)，藉此將流體(A)與水混合，以獲得主要包含非揮發性聚合物和揮發性有機化合物的有機相(28)及主要包含水和親水性化合物的水相(27)，且藉此將有機相(28)在分離設備(26)中從水相(27)分離且進一步用作為流體F，並藉此將至少一部分水相(27)從分離設備移出(流體C)。
  30. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該分離係以聚結器(39)的方式協助。
  31. 根據申請專利範圍第29項之方法，其特徵在於將該步驟預-a)重覆至少一次。
  32. 根據申請專利範圍第31項之方法，其特徵在於該重 複係藉由串聯分別數個的分離設備(26)而達成。
  33. 根據申請專利範圍第29項之方法，其特徵在於該分離係在超過4()℃之溫度下執行。
  34. 一種裝置，其包含至少下列者：˙一種濃縮單元，其包含與脫氣容器(4)相通的加熱器(2)，藉此使脫氣容器(4)的底部與幫浦(4.2)相通及脫氣容器(4)的上部與至少一個蒸氣管線(4.1)相通˙一個加熱單元(6)，其與濃縮單元的幫浦(4.2)及在擠壓機單元上的進料點(12)相通˙一個擠壓機單元，其包含至少一個進料點(12)、一個擠壓機脫氣區(16)、一個蓄積區(20)及一個出口區(22)，藉此使擠壓機脫氣區(16)進一步包含至少一個與蒸氣管線(15.1)連接之通氣孔(15)。
  35. 根據申請專利範圍第34項之裝置，其特徵在於該幫浦(4.2)係選自由正位移型幫浦、齒輪幫浦、活塞幫浦、薄膜幫浦、螺旋型幫浦、擠壓機型幫浦或捏合器型幫浦或其組合所組成之群組。
  36. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該擠壓機單元包含選自由單螺旋及多螺旋擠壓機所組成之群組的擠壓機。
  37. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該擠壓機單元包含雙螺旋擠壓機、環擠壓機或平面式螺桿擠壓機。
  38. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在 於該蓄積區(20)包含捏合或節流元件、透明塑料盤件或模板。
  39. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該出口區(22)包含選自由模板與切割器之組合；模板與水面下成粒裝置；用於形成碎塊之裝置；湍流器及放置於擠壓機末端板上的固定刀所組成之群組的產物加工設備。
  40. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該出口區(22)包含冷卻裝置。
  41. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該裝置係經設計以允許以每小時5到25,000公斤之進料速度操作。
  42. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該擠壓機單元係經設計以允許加入汽提劑。
  43. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該擠壓機單元包含一或多個側進料器。
  44. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該裝置包含一個以上的濃縮單元，藉此將濃縮單元串聯。
  45. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該濃縮單元、再加熱單元或擠壓機單元配備一或多個壓力調節裝置。
  46. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該擠壓機單元包含一個以上的擠壓機脫氣區，藉此將進料點(12)安裝在第一個擠壓機脫氣區上，藉此使第一個擠壓機脫氣區包含至少一個運送區(16A)、與在上游方向的蒸氣 管線(13.1)連接之背通氣孔(13)。
  47. 根據申請專利範圍第34或35項之裝置，其特徵在於該裝置進一步包含一或多個預清洗單元，每個預清洗單元包含至少與一或多個濃縮單元相通的分離設備(26)。
  48. 根據申請專利範圍第47項之裝置，其特徵在於該分離設備(26)包含至少一個混合器(30)。
  49. 根據申請專利範圍第47項之裝置，其特徵在於該分離設備(26)包含至少一個聚結器(39)。
  50. 根據申請專利範圍第47項之裝置，其特徵在於該分離設備(26)包含至少一個分離壁(34)。
  51. 根據申請專利範圍第47項之裝置，其特徵在於該分離設備(26)係經設計於壓力下操作。
  52. 根據申請專利範圍第51至55項之裝置，其特徵在於該脫氣容器(4)具有至少準球形底部。
TW098131444A 2008-09-19 2009-09-18 製造不含水和溶劑的聚合物之方法 TWI491620B (zh)

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