TWI566911B - 乾燥潮濕的聚合物粉末的方法及適用於該方法的裝置 - Google Patents

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Description

乾燥潮濕的聚合物粉末的方法及適用於該方法的裝置
本發明係關於一種用於乾燥潮濕的聚合物粉末的裝置及方法。
在製備聚合物時，經常獲得潮濕的聚合物粉末，其在隨後之乾燥階段中被處理。長時間以來已實施聚合物粉末之乾燥。使用多種裝置例如滾筒乾燥器、螺桿乾燥器或流化床乾燥器以及用於噴霧乾燥之裝置以供此目的。
因此例如DE 602 12 652 T2描述一種藉由使用擠出機將聚合物粉末脫水及脫氣的方法。
DE 10 2007 020 951 A1揭示一種用於吸收性聚酯純化的方法及裝置。在此，使用流化床乾燥器乾燥潮濕的聚合物組成物。
DE 696 33 192 T2描述一種用於在圓柱形管內之螺旋履帶(spiral tracks)上所進行之經粉碎材料的乾燥方法及裝置。
DE 42 40 716 A1揭示一種用於藉由對流的同向乾燥將氯乙烯聚合物乾燥的方法。該方法使用流動管及直接連接之旋風乾燥器單元，卻無另外之接觸加熱。
DE 30 34 983 A1揭示一種加熱後處理氯乙烯聚合物的方法，該氯乙烯聚合物可轉化成膏狀物。所得之該聚合物乳液進行噴霧乾燥。
也已描述流化床粒化乾燥器，其中在該方法中所產生之部分的熱被回收以使整個方法更具效率。由DE 34 45 473 A1得知此種裝置。
很多化學反應包括聚合反應或用於製造聚合反應所需之單體的方法是放熱的。在該等化學反應中所釋出之反應熱或在製備此種化合物時來自後處理方法之廢熱的利用會改良製造方法之能量效率。然而，常有在無法使用之太低溫度下獲得廢熱的問題。
1,2-二氯乙烷(下文中稱為“DCE”)主要被用來作為在製備氯乙烯單體(下文中稱為“VC”)的中間物，該VC轉而被用來作為用於製備聚氯乙烯(下文中稱為“PVC”)的中間物。在DCE轉化成為氯乙烯單體時，形成氯化氫HCl。此氯化氫較佳被用在藉由利用HCl及氧將乙烯加以氧氯化以製備DCE的方法中。用於製備DCE的替代途徑係經由利用氯將乙烯加以直接氯化進行。二途徑被用在DCE之工業製備中，以致在以下反應式之間達成與所產生及所消耗之氯化氫相關的良好平衡。
Cl2+C2H4 → C2H4Cl2+218 kJ/Mol
C2H4Cl2 → C2H3Cl+HCl-71 kJ/Mol
C2H4+2HCl+1/2O2 → C2H4Cl2+H2O+238 kJ/Mol
DCE反應之總平衡是放熱的。DEC設備經常與製備VC及製造PVC之設備結合。
在PVC製造中所得的聚合物常是潮濕的，特別是當該聚合係以乳液或懸浮液聚合方式進行。聚合物粉末因此 必須在製造及移除過多液體後被乾燥。通常使用流化床乾燥器以供此目的。
現在已發現：在1,2-二氯乙烷之製備及後處理時所得之熱能極適於聚合物粉末乾燥裝置的操作。
本發明之目的是要提供一種聚合物粉末之改良乾燥方法及適於該方法之裝置，其具有特別高之能量效率。
本發明提供一種在乾燥裝置(1)中乾燥聚合物粉末的方法，其包含以下步驟：i)在配備用於該聚合物粉末之入口(2)及出口(3)及安裝在內部空間(4)中之熱記錄器(5)的乾燥裝置(1)中，利用經加熱氣體(6a)處理聚合物粉末，ii)將經加熱氣體(6a)經由管線(7)導入該乾燥裝置(1)之內部空間(4)中，iii)在用於產生經加熱氣體(6a)之熱交換器(9)中加熱氣體(6)，及(iv)該熱交換器(9)之加熱係利用熱流體(5a、10、19)進行，該熱流體已利用源自用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於由1,2-二氯乙烷製備氯乙烯之設備的熱能加熱。
本發明之方法的較佳具體例可以衍生自申請專利範圍之依附項。
如由下述之圖1至3可見的，較佳被用來作為乾燥裝置之流化床乾燥器首先利用熱記錄器加熱，其中熱流體( 較佳是熱水)流經該熱記錄器。其次，流體化用氣體(特別是空氣)本身係利用熱流體(較佳地利用熱水)預熱。在中等溫度下進行乾燥。因此，用於該熱記錄器之流體(例如熱水)的許可溫度一般是在80至105℃範圍內，較佳是約96℃。流體化用氣體一般同樣地預熱至在80至110℃範圍內，較佳是約96℃。
這些熱槽(heat sinks)之溫度位準極適於利用該DCE/VC方法之一或二個放熱反應的反應熱來加熱。在此特別適合的是直接氯化。
然而，也可以使用該氧氯化之反應熱。
當然，用於直接氯化或用於氧氯化的設備不必須與用於製備氯乙烯之設備整合，反而也可以是獨立的設備。
特佳操作模式是其中之熱傳介質迴路(其許可溫度被設定成適合PVC之流化床乾燥的值)係利用該直接氯化或該氧氯化之反應熱所加熱。
在本發明之方法中，熱交換器(9)之加熱係利用熱流體(5a、10、19)進行，該等熱流體依次已利用來自用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於由1,2-二氯乙烷製備氯乙烯之設備的熱能所加熱。這可以是來自用於製備1,2-二氯乙烷或用於製備氯乙烯之設備的熱反應成份或另一經加熱流體成份例如熱的1,2-二氯乙烷，或是一種已利用來自用於製備1,2-二氯乙烷或用於製備氯乙烯之設備的熱能所加熱的流體且較佳是被循環以將熱能從該設備傳至該乾燥裝置。特佳是使用水作為流體，特別是利用已藉由與熱的1,2-二 氯乙烷(例如與熱的液態1,2-二氯乙烷或與熱的正在凝結的氣態1,2-二氯乙烷)熱交換所加熱之水。
特佳的方法是其中之循環的熱傳介質是水。
在該方法之另一較佳變化型中，該熱傳介質迴路係利用來自蒸餾塔之廢熱所加熱。然後該熱傳介質流經一塔之附加冷凝器的冷卻劑側。特佳方法是其中之塔本身係利用該直接氯化或該氧氯化的反應熱所加熱。
本發明也提供一種用於乾燥聚合物粉末的裝置(1)，其具有用於該聚合物粉末之入口(2)及出口(3)及安裝在內部空間(4)中之熱記錄器(5)及用於乾燥該聚合物粉末之經加熱氣體(6a)的管線(7)，該等管線開入該內部空間(4)，其中該等管線(7)被連接至用於加熱氣體(6)之熱交換器(9)且該熱交換器(9)也經由多個管線被連接至用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於由1,2-二氯乙烷製備氯乙烯之設備，其中用於加熱氣體(6)之熱流體被導引且排放。
作為乾燥器，可能使用任何裝置，其中待乾燥之聚合物粉末用熱氣體處理且其內部另外具有熱記錄器，如同在流化床乾燥器之情況。極特佳是使用流化床乾燥器作為乾燥器。
作為熱交換器，可能使用任何適合此目的之裝置於本發明之裝置中。實例是殼管型(shell-and-tube)熱交換器且極特佳是板狀熱交換器。
本發明特別係關於用於乾燥潮濕之PVC粉末的裝置的加熱，其係利用放熱反應之反應熱及/或利用在源自用 於製備氯乙烯及/或用於製備1,2-二氯乙烷之方法的方法產物的後處理中所產生之熱。
然而，本發明之裝置也可用於乾燥其他聚合物粉末。
本發明極特佳地係關於用於乾燥潮濕PVC之流化床乾燥器的加熱，其係利用在乙烯直接氯化成1,2-二氯乙烷時所放出之熱或利用在以氯化氫及氧將乙烯加以氧氯化時所放出之熱。
本發明之裝置的特別具體例列於申請專利範圍之依附項中。
圖1描寫本發明之乾燥器之變化型及本發明之方法。該圖顯示流化床乾燥器(1)，其具有用於潮濕聚合物粉末之入口(2)及用於乾燥之聚合物粉末之出口(3)，該乾燥之粉末係經由星型送料器(3a)由該乾燥器排出。同樣顯示的是一種在該流化床乾燥器(1)中所用之空氣的出口。這包含旋風器(22)與下游之風箱(23)及用於將沉澱在該旋風器(22)中的聚合物粉末再循環至該流化床乾燥器(1)的星型送料器(24)。在內部，該流化床乾燥器(1)利用熱水(5a)加熱。
用於加熱該水(5a)之熱係至少部份源自用於製備1,2-二氯乙烷之設備的廢熱(未顯示)。該水通過安裝在內部空間(4)內之熱記錄器(5)；該經冷卻的水(5b)從該熱記錄器(5)排出。該流化床係利用經加熱空氣(6a)產生。該經加熱空氣(6a)被饋送通過在該流化床乾燥器下方之管線(7)內。 風箱(8)確保該空氣(6a)有足夠壓力；濾氣機(25)在每一情況中被安裝在風箱(8)上游。空氣(6)利用熱交換器(9)加熱，該熱交換器(9)係利用熱流體(10)加熱，而該熱流體則已利用來自用於製備1,2-二氯乙烷之設備(未顯示)及/或用於製備氯乙烯之設備的熱能加熱。來自該熱交換器(9)之經冷卻流體(11)較佳再循環以再次獲取來自該用於製備1,2-二氯乙烷之設備或來自該用於製備氯乙烯之設備的熱能。
圖2描寫如圖1所示本發明之乾燥器的變化型及本發明之方法與DCE設備之聯結。如圖1中所示的，將經加熱之空氣(6a)供應給流化床乾燥器(1)，其具有入口(2)、旋風器(22)、風箱(23)、星型送料器(24)、出口(3)、星型送料器(3a)及在內部空間(4)內之熱記錄器(5)。經由在該流化床乾燥器(1)下方之管線(7)，利用風箱(8)將此空氣導入該內部空間(4)。熱記錄器(5)係利用熱水(5a)加熱，該熱水係利用熱交換器(13)加熱且以經冷卻水(5b)形式離開該熱記錄器，以致水在熱記錄器(5)及熱交換器(13)之間循環。使用泵(17)以供此目的。用於加熱該熱水之熱源自來自DCE設備(15)(在此為DCE直接氯化設備)之DCE蒸氣(14)，該DCE蒸氣在熱交換後以DCE冷凝液(16)型式暫時儲存在收集槽(26)中且被再循環至該DCE設備(15)或部分地以DEC產物(16a)形式從該DCE設備(15)排放。使用泵(18)以供此目的。空氣(6)係利用熱交換器(9)加熱，該熱交換器(9)係利用來自該DCE設備(15)之液態DCE(19)加熱。空氣(6)通過濾氣機(25)且利用風箱(8)送至該熱交換器(9)。該液 態DCE(19)經由泵(20)被送至該熱交換器(9)。來自該熱交換器(9)之經冷卻的DCE(11)再循環至該DCE設備(15)。
圖3描寫如圖1所示之本發明之乾燥器的變化型及本發明之方法與DCE設備的另外特佳的聯結。該結構對應於圖2之設備結構，所修正的是：用於加熱該空氣(6)之熱交換器(9)及用於產生熱水(5a)之熱交換器(30)係使用來自該DCE設備(15)之熱DCE(19)操作。乾燥器(1)因此在此係利用熱水加熱，該熱水依次已利用源自該DCE設備(15)之熱能加熱。該熱水(5a)及經冷卻之水(5b)之流被循環。
1‧‧‧流化床乾燥器
2‧‧‧用於潮濕聚合物粉末的入口
3‧‧‧用於乾燥聚合物粉末的出口
3a，24‧‧‧星型送料器
4‧‧‧內部空間
5‧‧‧熱記錄器
5a‧‧‧熱水
5b‧‧‧經冷卻之水
6‧‧‧空氣
6a‧‧‧經加熱空氣
7‧‧‧管線
8，23‧‧‧風箱
9，13，30‧‧‧熱交換器
10‧‧‧熱流體
11‧‧‧經冷卻流體
14‧‧‧DCE蒸氣
15‧‧‧DCE設備
16‧‧‧DCE冷凝液
16a‧‧‧DCE產物
17，18，20‧‧‧泵
19‧‧‧液態DCE
22‧‧‧旋風器
25‧‧‧濾氣機
本發明藉由以下實例，藉助於三個圖說明，卻不藉此加以任何限制。該等圖顯示：圖1：依照本發明之裝置及本發明之方法的草圖圖2：經整合於EDC設備中之依照本發明之裝置的草圖圖3：經整合於EDC設備中之依照本發明之另一裝置的草圖。
1‧‧‧流化床乾燥器
2‧‧‧用於潮濕聚合物粉末的入口
3‧‧‧用於乾燥聚合物粉末的出口
3a、24‧‧‧星型送料器
4‧‧‧內部空間
5‧‧‧熱記錄器
5a‧‧‧熱水
5b‧‧‧經冷卻之水
6‧‧‧空氣
6a‧‧‧經加熱空氣
7‧‧‧管線
8，23‧‧‧風箱
9‧‧‧熱交換器
10‧‧‧熱流體
11‧‧‧經冷卻流體
22‧‧‧旋風器
25‧‧‧濾氣機

Claims (12)

  1. 一種在乾燥裝置(1)中乾燥聚合物粉末之方法，其包含以下步驟：i)在配備用於該聚合物粉末之入口(2)及出口(3)及安裝在內部空間(4)中之熱記錄器(5)的乾燥裝置(1)中，利用經加熱氣體(6a)處理聚合物粉末，ii)將經加熱氣體(6a)經由管線(7)導入該乾燥裝置(1)之內部空間(4)中，iii)在用於產生經加熱氣體(6a)之熱交換器(9)中加熱氣體(6)，其中iv)該熱交換器(9)之加熱係利用熱流體(5a、10、19)進行，該熱流體已利用源自用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於由1,2-二氯乙烷製備氯乙烯之設備的熱能加熱，及v)作為熱流體(5a)之熱水流經該熱記錄器(5)，該熱流體已利用源自用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於由1,2-二氯乙烷製備氯乙烯之設備的熱能加熱。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氣體(6)是空氣。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該用於製備1,2-二氯乙烷(15)之設備是直接氯化設備或氧氯化設備。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該乾燥裝置是流化床乾燥器。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該熱流體(5a)已在熱交換器(13，30)中藉由使用另一熱流體加熱且該另一熱流體源自用於製備1,2-二氯乙烷(15)之設備。
  6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中經加熱空氣(6a)經由在該流化床乾燥器(1)下方之空氣管線(7)導入該內部空間(4)，因而使聚合物粉末流體化，且該熱記錄器(5)係利用熱水(5a)加熱，其中該熱水(5a)係利用熱交換器(13、30)加熱且以經冷卻之水(5b)形式離開該熱紀錄器(5)且再次導入熱交換器(13、30)以致水在熱紀錄器(5)與熱交換器(13、30)之間循環。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中來自用於製備1,2-二氯乙烷(15)之設備的蒸餾塔的液態EDC被導入該熱交換器(9)，以致該液態1,2-二氯乙烷之廢熱被用來加熱該空氣(6)。
  8. 一種用於乾燥聚合物粉末之裝置(1)，其具有用於聚合物粉末之入口(2)及出口(3)及安裝在內部空間(4)內之熱記錄器(5)及用於乾燥該聚合物粉末之經加熱氣體(6a)之管線(7)，該管線開入該內部空間(4)，其中該管線(7)連接至用於加熱氣體(6)之熱交換器(9)且該熱交換器(9)連接至用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於由1,2-二氯乙烷製備氯乙烯的設備以致來自用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於製備氯乙烯的設備的熱能可用來加熱該氣體(6)，且其中作為熱流體(5a)之熱水所流經之該熱記錄器(5)連接至用於加熱流經該熱記錄器(5)之流體(5b)的熱交換器(13、30)且該 熱交換器(13、30)另外經由管線(11、14)連接至該用於製備1,2-二氯乙烷(15)及/或用於由1,2-二氯乙烷製備氯乙烯的設備，其中用於加熱該流體(5b)之熱流體被導流且排放。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該用於製備1,2-二氯乙烷(15)之設備是直接氯化設備或氧氯化設備。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之裝置，其中該裝置是流化床乾燥器。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中在該流化床乾燥器(1)下方提供空氣管線(7)，經由該空氣管線(7)，該經加熱空氣(6a)被導入該內部空間(4)，且該熱記錄器(5)之加熱係利用熱水(5a)進行，該熱水(5a)係利用熱交換器(13、30)加熱且以經冷卻之水(5b)的形式離開該熱紀錄器(5)且再次導入該熱交換器(13、30)以致水係在熱紀錄器(5)及熱交換器(13、30)之間循環。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中該熱交換器(9)連接至用於製備1,2-二氯乙烷(15)之設備的蒸餾塔，以致來自該蒸餾塔之液態1,2-二氯乙烷的廢熱可用來加熱該空氣(6)。
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