聚合物溶液預熱器以及預熱這類溶液的方法技術

一種聚合物脫除揮發組分預熱器（１０）以及使用該預熱器對聚合物／溶劑溶液進行預熱的方法。預熱器（１０）包括一個限定了加熱室（１４）的延長的直立中空容器（１２）。入口（１６）與室（１４）的上端（１８）相鄰，出口（２０）與室（１４）的下端（２２）相鄰。在室（１４）內裝有多個加熱管束（２６，２８，３０），每個管束包括多個延長的加熱蛇管，這些加熱蛇管的設置結構具有一個穿過加熱室沿容器縱軸垂直方向延伸的主軸。每根管子（３２，３４）均包括多個彎管部分（３６）和多個連接彎管部分的連接管部分（３８）。每根管子的管部分（３６）均設置在一個平面內，該平面設置為基本上與容器的縱軸平行，并且管子結構基本上為矩形，從而存在一對基本上相互平行的相對的邊。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及聚合物溶液的處理過程，具體涉及在使熔融聚合物最終真空脫除揮發組分(devolatilization)之前，在短的停留時間和低的壓降下，使聚合物/溶劑溶液預熱并且至少部分脫除揮發組分的處理設備及方法。
技術介紹
在真空脫除揮發組分前，對來自聚合反應器的聚合物溶液進行加熱的預熱器，對本領域技術人員來說是熟知的。已有技術方法的特點常在于應用帶或不帶內構件(混合元件)的處理設備，如多管式換熱器(MTHE)預熱器。然而，這種設備更常見的特征是由于聚合物溶液閃蒸而引起的流動不穩定，大的外殼直徑和厚的管材造成的高成本，由于只有一個固定加熱區導致在停車情況下會過熱，在燃燒過程中產生熱膨脹，以及難于維修和清洗等。其它現有技術的預熱設備包括直接安裝在脫除揮發組分室內的特別設計的翅片管。這種設備在歐洲專利No.0 352 727 B1中有所描述。但這種預熱器設備很貴，且需要很長的停留時間，這種工藝條件經常會造成產品降解。許多現有技術設備也有壓降過大的特點。另外，如在美國專利4,314,606中所描述的換熱器(SMR反應器)是己知的聚合物反應器或冷卻器。標準的SMR設計具有大的持液量及因此導致的長的停留時間。由于典型的SMR設計，其工作流體(service fluid)的流量必須很低，以保證工作流體的壓降在可以接受的限度內。如果標準的SMR設計被用作聚合物脫除揮發組分(devol)預熱器，其停留時間應該通常為5-20分鐘，而這會降低聚合物的質量。
技術實現思路
本專利技術提供了一種聚合物脫除揮發組分的預熱器設備及方法，該設備及方法致力于解決應用上述現有技術設備過程中所遇到的問題。具體來說，本專利技術提供了一種預熱器及方法，其中設備成本、壓降、停留時間、溫度分布差及流動不穩定都被限制到最低。按照本專利技術的概念和原理，改進的聚合物脫除揮發組分預熱器包括一個延長的、直立中空容器，該容器限定了一個具有上端、下端、以及在兩端之間延伸的縱軸的加熱室。該容器還包括一個鄰近室上端或下端的聚合物/溶劑溶液入口，以及一個鄰近室上端或下端的熔融聚合物出口。本專利技術的預熱器還包括至少一個位于室內的加熱管束。該管束可以包括至少一個延長的加熱蛇管，其設置結構具有一個穿過加熱室沿其縱軸垂直方向延伸的主軸。管子的設置使在室內下行的聚合物/溶劑溶液沿著從聚合物/溶劑溶液入口朝著聚合物出口的路徑流動時，與管子的外表面進行換熱接觸。按照本專利技術的廣義概念，管子優選包括多個彎管部分。該管子還包括多個連接彎管部分的連接管部分。彎管部分和/或連接管部分可以設置在一個平面內，而這類平面優選可以設置成基本上與室的縱軸平行。理想地，每根管子的外部空間結構均可以基本上為矩形，從而存在一對相對的邊，而每條邊均基本上與管結構的主軸平行。在本專利技術一種特別優選的形式中，連接管部分可以設置成基本上相互平行，而且這些連接管部分可以被延長并設置成垂直于管結構的主軸延伸。優選地，管束可以包括至少兩根管子，而這些管子可以設置在相鄰的平行平面內。另外，這些管子可以有各自的伸出容器壁的加熱介質入口和出口。這些管子優選設置成一根管子的加熱介質入口與另一根管子的加熱介質出口相鄰，反之亦然。這樣，引入到水平相鄰管子的加熱介質入口中的加熱介質沿著相對的方向流過管子。更為優選的是，預熱器可以包含至少兩個位于室內的管束。一個管束可以設置在另一個管束的上方。優選地，可以對管束進行取向使其中一個管束的延長的加熱蛇管的主軸，為室的縱軸相對于另一個管束的延長的加熱蛇管的主軸的一定角度的偏轉。按照本專利技術的一種優選形式，容器以及室均有一個矩形，優選為正方形的水平橫截面結構。另外，本專利技術的預熱器還可以包括一個位于室上端的入口分布器和/或一個位于室下端的出口分布器，其中入口分布器用于均勻分布聚合物/溶劑溶液在上部管束上部的流量。優選地，出口分布器可以包括多個孔，用于在熔融聚合物離開室時將之分成多股，以增加熔融聚合物的表面積，從而強化在真空脫除揮發組分室內從中除去溶劑。本專利技術還提供了一種在將聚合物/溶劑溶液引入到真空脫除揮發組分室之前使其預熱的方法。這種方法可以包括的步驟有通過上述預熱器的聚合物/溶劑溶液入口，將聚合物/溶劑溶液引入其中；通過使溶液下行通過室并與延長的加熱蛇管的外表面接觸來加熱溶液；在預熱器室的熔融聚合物出口處回收加熱后的熔融塑料。按照其另一方面，本專利技術可以提供一種預熱并使聚合物/溶劑溶液脫除揮發組分的方法，其中包括通過預熱器的聚合物/溶劑溶液入口，將聚合物/溶劑溶液引入預熱器中，通過使溶液下行通過預熱器室并與延長的加熱蛇管的外表面接觸而加熱溶液并使聚合物至少部分脫除揮發組分，以及引導加熱并至少部分脫除揮發組分了的聚合物通過預熱器的熔融聚合物出口，并進入真空脫除揮發組分室中。優選地，在熔融聚合物被引入到脫除揮發組分室之前可以被分成多股，以增大聚合物的表面積并強化脫除揮發組分的操作。附圖簡要說明附圖說明圖1為局部剖視的正視圖，描述了體現本專利技術概念和原理的聚合物/溶劑溶液的預熱器；圖2為圖1所示預熱器局部剖視的俯視圖；圖3為預熱器及相關工藝設備的示意圖，用于描述本專利技術的方法；圖4是作為圖1預熱器一個部件的單個延長的加熱蛇管的放大正視圖；圖5為另一預熱器的示意性正視圖，其中聚合物/溶劑溶液在底部引入，而熔融聚合物在頂部離開。具體實施例方式一種體現本專利技術原理和概念的聚合物脫除揮發組分預熱器示于圖1中，其中用參考標記10來大致表示該預熱器。預熱器10包括一個延長的直立中空容器12，該容器可以有一個通常為矩形的水平橫截面結構形成加熱室14，該加熱室也可以有一個通常為矩形的水平橫截面結構。預熱器10配有設置在室14上端18處的聚合物/溶劑溶液入口16和設置在室14下端22處的熔融聚合物出口20(參見圖3)?？梢钥闯觯萜?2和室14具有同一個縱軸24，該縱軸在其兩端18，22之間延伸。預熱器10還包括裝在室14內的多個垂直串聯設置的加熱管束26、28和30。雖然在圖示實施方案中，只包括了三個這樣的管束，但本領域的熟練技術人員可以理解的是，根據給定應用的需要，實際的管束數可以從1變至5或更多。除了下文將要解釋的取向外，各管束26、28和30基本上是相同的。因此為了方便起見，下文僅描述管束26。管束26包括多個延長的加熱蛇管32和34。管子32和34除了下文將要解釋的取向以外，基本上是相同的。因此這里僅對管子32進行詳細描述。從圖4可以看出，管子32由多個彎曲的彎頭或U型管部分36和多個延長的基本上直的連接管部分38組成，如圖所示連接管部分38將彎管部分36連接起來。管部分36，38的設置應形成基本上為矩形結構的管子32，其主軸40穿過室14沿著與縱軸24的垂直方向延伸(參見圖1)。通常管子32的矩形外部空間結構有一組相對的邊42，44，這兩條邊優選均設置成與管子32的主軸40基本平行。進一步參照圖4，可以看出連接管部分38被延長，并被設置成垂直于主軸40基本上相互平行延伸。如圖4所示，每根管子32的彎管部分36和連接管部分38優選均設置在同一平面內。另外由圖1可以看出，幾根管子32，34的各相應平面均設置成與縱軸24基本平行。這對于組成加熱器10的各管束26，28和30的每根管子32，34的平面來說都是真的。因此特別本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚合物脫除揮發組分預熱器，包括：一個延長的直立中空容器，該容器限定了一個具有上端、下端及在兩端之間延伸的縱軸的加熱室，所述容器包括一個鄰近所述室上端的聚合物／溶劑溶液入口和一個鄰近所述室下端的熔融聚合物出口；以及至少一個位于所述室內的加熱管束，該管束包括至少一個延長的加熱蛇管，該加熱蛇管的設置結構具有一個穿過所述室沿所述縱軸垂直方向延伸的主軸，所述管子的位置應使聚合物／溶劑溶液沿著所述縱軸從聚合物溶劑／溶液入口朝著聚合物出口的路徑流動時，該聚合物／溶劑溶液與管子的外表面進行換熱接觸，所述管子包括多個彎管部分和多個連接所述彎管部分的連接管部分。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：費利克斯A斯特賴夫，安杰利亞M韋普納，
申請(專利權)人：科克格利奇有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]