从聚合物溶液除去挥发性组份的设备及方法技术

公开了一种从聚合物溶液除去挥发性组份的设备及方法，特别是通过间接换热从聚合物溶液蒸发挥发性组份。该设备具有至少一个有聚合物溶液进口（１）和挥发性组份出口（３）以及一个除去挥发性组份后的聚合物溶液排出口（２）的容器（３０），一个带有多个形成一个热交换区的通道（１４）的换热器（３１），其中通道（１４）的长度为１．０至４０ｃｍ，在其整个长度上的高度恒定为１．３至１３ｍｍ，通道（１４）在进口区的宽度为１至１０ｃｍ，其中，通道（１４）的宽度从进口（２３）到出口（３２）至少变成两倍。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是通过间接换热从聚合物溶液蒸发挥发性组份。该设备具有至少一个有聚合物溶液进口和挥发性组份出口以及一个除去挥发性组份后的聚合物溶液排出口的容器，一个带有多个形成一个热交换区的通道的换热器，其中通道的长度为1.0至40cm，在其整个长度上的高度恒定为1.3至13mm，通道在进口区的宽度为1至10cm，其中，通道的宽度从进口到出口至少变成两倍。从聚合物溶液除去挥发性组份是许多聚合物制备方法中最后一个步骤。要除去的挥发性组份可以是溶剂，也可以是未聚合的单体。根据聚合物溶液粘度的大小，已知已经有许多不同的方法来从聚合物溶液中除去挥发性组份，其中总是借助于换热器将聚合物溶液的温度加热到挥发性组份的蒸发温度以上。作为干燥设备例如公开了薄膜蒸发器、挤压机和间接换热的设备。在加热聚合物溶液时，重要的是不能使聚合物受到热损害。欧洲公开说明书EP-A-150225描述了一种通过两排换热器组起作用的装置。该换热器组具有若干矩形通道。该装置主要用于反应期间的二级加热或冷却，但该装置比较昂贵。EP-B-226204公开了一种从含有至少25重量％聚合物的聚合物溶液中除去挥发性组份的方法和一种换热器。聚合物溶液在一个由许多通道构成的间接换热区被加热。通道的面积与体积之比基本上是均匀的，其范围为0.158-1.97mm-1，高度为1.27-12.7mm，宽度为2.54-10.16cm，长度为1.27-30.48cm。聚合物溶液在通道中在2-200巴压力下被加热到一个高于挥发性组份蒸发温度但低于聚合物沸点的温度。聚合物溶液在通道中的停留时间为5至120秒。加热后聚合物溶液被送到一个室中，在此从溶液中蒸发出至少25％的挥发性组份。该工艺通过缩短聚合物在高温下停留的时间来缩短热损害。但是，该工艺的的缺点是不可能一次性完全除去溶剂。另外，换热器组的外侧会形成聚合物沉积，并随着时间推移而碳化和爆裂，从而污染除去溶剂后的聚合物。EP-B-352727公开了一种从聚合物溶液除去挥发性组份的方法，其中聚合物溶液在多个平行排列的通道中被加热到挥发性组份的蒸发温度以上。换热面积与产物体积流量的比例最多约为80m2/m3H。通道中的流速为最大0.5mm/s，聚合物溶液在通道中的停留时间为120至200秒。该方法也有不可能一次性完全除去溶剂的缺点。另外，换热器组的外侧会形成聚合物沉积，并随着时间推移而碳化和爆裂，从而污染除去溶剂后的聚合物。因此，本专利技术的任务是提供一种从聚合物溶液除去挥发性组份的设备和方法，它们不具有现有技术的缺点。该任务可以通过独立权利要求1所述的设备来完成。本专利技术的主题是一种从聚合物溶液除去挥发性组份的设备，该设备具有至少一个有一个聚合物溶液进口、一个挥发性组份出口和一个除去挥发性组份后的聚合物溶液排出口的容器，和一个设置在容器内部的换热器，换热器具有一个与容器入口相连接的聚合物溶液中心接纳区、一个接纳已处理聚合物溶液的产物区、一个带有多个形成换热区并使接纳区与产物区相连接的通道的换热器体、一种加热换热器体和通道的加热装置，其特征在于，通道的长度为1.0至40cm，在其整个长度上高度恒定为1.3至13mm，通道在进口区的宽度为1至10cm，其中通道的宽度从进口到通向产物区的出口至少变成两倍。通道优选具有矩形截面，通道的宽度在出口处是入口处宽度的三倍大，其中通道的扩大是连续的，但是可以按照任何轮廓进行。在一个优选的实施方式中，通道呈抛物线形状扩大。同样优选的是设备中通道的宽度至少在其长度的一半之前保持恒定不变，然后再扩大到至少两倍的宽度，其中宽度是连续的，但是可以按照任何轮廓进行，特别是非线性的曲线。通道的形状可以与温度相适合，在聚合物溶液加热的区域，通道的宽度保持不变，当聚合物溶液的温度高于挥发性组份的蒸发温度后，通道的宽度才扩大，以便使得气体在通道中能够很好地从溶液中逸出。在另一个实施方式中，不仅通道的宽度而且其高度也以优选的方式向出口处扩大。本专利技术设备的换热器优选至少具有100个这样的通道。特别优选的是在换热器中具有200至100000个通道。在一种优选的实施方式中，换热器呈圆筒型，所以通道也以圆筒型围绕接纳区。换热器通道的出口优选这样设置，各个通道的侧面和/或其上下侧直接相连接，使得通道的出口之间不再存在聚合物材料可以沉积的区域。这既适用于圆筒型构型，也适用于应当的其它构型。在该设备的另一个优选的实施方式中，换热器体为一种特别的直角平行六面体形状，并位于接纳区以下。在一种优选的设备中，换热器体由许多按平面上下叠置或平行设置的板片构成，其中在一个平面内的板片相互隔开，其间距与该平面的侧壁形成通道的宽度，板片的厚度确定通道的高度。在另一种优选的设备中，换热器体由许多按平面上下叠置或平行设置的板构成，这些板由间隔支架相互隔开，其中间距与间隔支架的侧面形成通道的宽度，间隔支架的厚度确定通道的高度。该设备优选全部或者部分地，特别是与聚合物接触的部件由一种贫铁的金属材料加工而成，该材料含有最多10重量％，优选最多5重量％的铁。该贫铁材料优选为钽或一种贫铁的镍合金，尤其是选自合金59(2.4605)、因康镍(INCONELL)686(2.4606)、合金-B2、合金-B3、合金-B4、镍基合金C-22、镍基合金-C276、镍基合金-C4，特别是合金59。换热器具有一种任意的技术人员公知的用来加热通道到挥发性组份蒸发温度以上的加热装置。该装置例如为电阻加热器或者一种用来输送热交换流体的管路网络。换热器体中的通道优选在整个长度上与水平面呈一定角度顷斜，使得出口较低，特别是可以垂直设置。在这种情况下，接纳区位于通道的上方。换热器的加热装置优选由多个管线构成，它们通过板片或板与通道横向设置，热交换流体在其中循环流动。本专利技术的另一个主题是一种利用本专利技术的设备从含有至少40重量％聚合物的聚合物溶液中除去挥发性组份的方法，其中该方法包括A)在1至100巴绝对压力下使聚合物溶液进入接纳区，B)使聚合物溶液在换热器的通道中流动并被加热到一种高于聚合物溶液挥发性组份的蒸发温度但低于聚合物的沸点或分解温度的温度，其中聚合物溶液在通道内的停留时间为5至120秒，C)经出口排出由聚合物溶液分离出来的挥发性组份，和D)排出除去挥发性组份后的聚合物。本专利技术的设备和方法通常可以用于从敏感性固体，特别是从热塑性聚合物、弹性体、硅氧烷聚合物和高分子量的润滑油以及类似物质中除去挥发性组份。然而，本专利技术的方法优选用于热塑性聚合物脱气。该聚合物包括所有在压力和温度影响下可流动的塑料。例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等。本专利技术特别适合用于聚碳酸酯脱气。挥发性组份既可以是未聚合的单体，也可以是溶剂。例如，一种在制备热塑性塑料时经常使用的溶剂是二氯甲烷或者二氯甲烷与氯苯的混合物。该聚合物溶液至少含有40重量％的聚合物。聚合物溶液在熔融状态的粘度通常为0.5-200Pas。在该方法中，聚合物溶液特别是在1.5至50巴的绝对压力下，尤其是在2至5巴的绝对压力下被压入通道中，通过换热器的通道流动并被加热到一种250至350之间的温度。通道出口处的压力优选低于挥发性组份在相应温度下的饱和压力。产物区的压力优选低于本文档来自技高网...

【技术保护点】
从一种聚合物溶液中除去挥发性组份的设备，该设备包括至少一个有一个聚合物溶液进口（１）、一个挥发性组份出口（３）和一个除去挥发性组份后的聚合物溶液排出口（２）的容器（３０）；和一个设置在容器（３０）内部的换热器（３１），换热器具有一个 与容器入口相连接的聚合物溶液中心接纳区（２１）、一个接纳已处理聚合物溶液的产物区（１８）；一个带有多个形成换热区并使接纳区与产物区相连接的通道（１４）的换热器体（３２）；一种加热换热器体（３２）和通道的加热装置（１３），其特征在于， 通道（１４）的长度为１．０至４０ｃｍ，在其整个长度上高度恒定为１．３至１３ｍｍ，接纳区（２１）中通道（１４）在进口区的宽度为１至１０ｃｍ，其中通道（１４）的宽度从进口（２３）到通向产物区（１８）的出口（３２）至少变成两倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T埃尔斯纳，J霍伊泽尔，C科尔德斯，
申请(专利权)人：拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]