脫揮發分設備和方法

2023-05-31 04:13:36

專利名稱：脫揮發分設備和方法
技術領域：
本發明涉及包括板式熱交換器的脫揮發分設備，以及以高通過量(throughput)將可流動物料脫揮發分的有關方法。
背景技術：
從可流動物料移除揮發性組分，稱為〃脫揮發分〃，在幾種工業工藝中是必要的步驟，所述工業工藝包括商業製造很多聚合物。特別地，當從單體的溶液中生產聚合物時，必須從最終產物中移除溶劑和未反應的單體。例如，殘留的單體和揮發物必須在以下物質的本體或溶液聚合反應中從聚合物產物中移除聚苯乙烯，苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)，或橡膠改性的苯乙烯/丙烯腈共聚物(ABS，AES等)，和基於烯烴的聚合物(例如聚丙烯，聚乙烯，烯烴嵌段共聚物，和EPDM)。從熔融的聚合物溶液中分離揮發性組分通常通過蒸發進行，工藝包括在高於揮發性組分的沸點的溫度加熱聚合物溶液，以及移除形成的揮發性組分。脫揮發分的一種方法包括使聚合物溶液穿過熱交換器並然後進入減壓的區域。針對該目的適宜的熱交換器，例如稱為平板式加熱器或平板式熱交換器的那些，包括以堆或層的方式排列的多個加熱板，其中各加熱通道連接用於使待加熱和脫揮發分的溶液通過的加熱器的內部(將聚合物溶液供應到其中)和外部部分。改善的性能通過將加熱器放在部分抽真空的閉合的殼內獲得。平板式加熱器的之前設計已經公開於美國專利3，014，702 ;4，153，501 ；4，421，162 ;4，423，767 ;4，564，063 ;4，808，262 ;5，084，134 ;5，453，158 ；和 5，861，474，以及 PCT 公開 W096/21836。為在全球經濟中競爭，已經越來越必要去安裝具有較大生成量(在一些情況下超過330，000公噸每年，33010^)的聚合裝置。在該尺寸的裝置中，甚至最有效的常規設計(例如公開於美國專利5，453，158的那些)通常達到或超過平板式加熱器的物理尺寸界線，由於實踐問題，所述平板式加熱器可以經濟地構造和成功地操作。特別地，那些常規設計不足以同時實現必要的脫揮發分程度和這些較大裝置的高通過量，因此那些熱交換器變為較大的聚合裝置的脫揮發分設備設計中限制生成量的部件。因此需要改善的脫揮發分設備，該設備結合了具有改善的加熱通道設計的平板式熱交換器，該設計允許較高的效率和通過量，同時實現脫揮發分的物料中足夠低的殘留的揮發物。

發明內容
本發明提供脫揮發分設備，包括供給裝置，用於提供加壓的可流動物料，其包含至少一種液體或可流動的固體、以及至少一種夾帶的或溶解的揮發性組分，所述可流動物料的特徵在於泡點壓力隨所述可流動物料的溫度變化，收集-和-揮發物-分離裝置，和
限定多個加熱通道的多個板子，每個通道具有兩個區域，包括第一區域，具有(I)平均水力半徑，和(2)適合從所述供給裝置接受所述可流動物料的入口，和 第二區域，構成每個通道的剩餘部分，所述第二區域適合從第一區域接受所述可流動物料並且具有至少一個適合將所述可流動物料排放進所述收集-和-揮發物-分離裝置的出口，其中與第一區域的平均水力半徑相比，第二區域的至少一部分具有較小的水力半徑，和其中所述加熱通道的至少一些的設計或操作使得所述可流動物料在那些加熱通道的第一區域內的基本上所有位置的壓力高於所述可流動物料的泡點壓力。本發明也提供脫揮發分設備，包括(a)泵，用於提供加壓的可流動物料，該物料包含至少一種熔融的聚合物和至少一種溶解的或夾帶的揮發性組分，所述可流動物料的特徵在於泡點壓力隨所述可流動物料的溫度變化，(b)收集-和-揮發物-分離容器，和(C)限定多個加熱通道的多個板子，每個通道具有基本上相同的高度並且具有兩個區域，包括第一區域，具有(I)平均水力半徑，和(2)適合從所述泵接受所述可流動物料的入口，和第二區域，構成每個通道的剩餘部分，所述第二區域適合從第一區域接受所述可流動物料並且具有至少一個適合將所述可流動物料排放進所述收集-和-揮發物-分離容器的出口，其中與第一區域的平均水力半徑相比，第二區域的至少一部分具有較小的水力半徑，和其中所述加熱通道的至少一些的設計或操作使得所述可流動物料在那些加熱通道的第一區域內的基本上所有位置的壓力超過所述可流動物料的泡點壓力，和(d)多個加熱元件，適用於加熱所述板子的至少一些以便於當所述可流動物料流動通過所述加熱通道時提高所述可流動物料的溫度。本發明也提供用於將包含液體或可流動固體、以及至少一種夾帶的或溶解的揮發性組分的可流動物料脫揮發分的方法，所述方法包括在脫揮發分條件下操作的同時使該可流動物料穿過以上描述的脫揮發分設備，從而分離揮發性組分並製得基本上脫揮發分的產物。此外，本發明提供從至少一種單體和任選的一種或多種共聚單體在負載型或未負載型催化劑存在下製備聚合物的方法，其中引入的聚合物溶解或懸浮在溶劑中，並且其中加工包含熔融形式的聚合物、溶劑、和一種或多種未反應的單體或共聚單體的可流動物料以從所述熔融聚合物中移除大部分的溶劑和未反應的單體或共聚單體，所述改進包括使用權利要求I的脫揮發分設備加工所述可流動物料從而製得基本上脫揮發分的聚合物產物，該聚合物產物的溶劑和未反應的單體或共聚單體的殘留含量小於2000wppm。


圖I描述了用於本發明設備的一種實施方式中的單個加熱通道。圖2是用於結合了圖I的加熱通道設計的本發明設備的平板頂部的簡化軸向視圖。圖3是側面的局部橫截面視圖，顯示沿圖2中顯示為3—3的截面截取的平板堆疊的圓周部分。 圖4是本發明設備的一種實施方式的局部等軸視圖，所述設備包括結合了圖2的加熱通道設計的平板堆疊。圖5是顯示本發明設備的一種實施方式的各種元件的示意圖。圖6A、6B、和6C描述了用於本發明設備的加熱通道的三種可替換實施方式。圖7描述了公開於美國專利5，453，158的類型的平板式加熱器的單個加熱通道，該常規加熱通道設計用於與圖1、2、和4的加熱通道設計比較。
具體實施例方式除非相反地指出，從上下文暗示或為現有技術慣例，否則所有的份和百分數均基於重量。針對美國專利實踐的目的，任何參考的專利、專利申請、或公開在此全部引入作為參考(或其等同的美國同族也引入作為參考)，特別是關於合成技術、定義(不與本申請具體提供的任何定義不一致)和本領域常識的披露內容。定義關於尺寸(例如寬度或高度)或加熱通道內區域的橫截面積使用的「基本上相同」表示同樣的事物完全既不會聚也不發散，或者會聚和/或發散不超過該尺寸平均值的
± 10% O「聚合物」是指通過使單體(不管是相同或是不同類型的單體)聚合製備的化合物。一般性術語〃聚合物〃包括術語「低聚物」、〃均聚物〃、〃共聚物〃、〃三元共聚物〃以及〃互聚物〃。〃互聚物〃是指通過至少兩種不同類型單體的聚合反應製備的聚合物。一般性術語"互聚物"包括術語"共聚物〃(其通常用於表示由兩種不同單體製備的聚合物)以及術語"三元共聚物〃(其通常用於表示由三種不同類型的單體製備的聚合物)。其也包括通過使四種或更多種類型的單體聚合製備的聚合物。「低聚物」是指僅由幾個單體單元組成的聚合物分子，例如二聚物，三聚物，或四聚物。「泡點壓力」表示在給定溫度形成蒸氣的第一個氣泡的最高壓力。「水力半徑」關於加熱通道的區域使用，表示(a)流體流動其中的管道的橫截面積與(b)該管道的總流體潤溼的周長的比率。「可流動固體」表示一種物料(例如包含顆粒固體的淤漿或分散體或懸浮液)，該物料雖然包含一些通常固體組分但在操作條件或設計條件下仍可流動通過本發明設備的加熱通道。「熱流體」表示用於從加熱源運送熱量，並通過間接熱交換器將熱量轉移至本發明設備的板子的流體。適宜的熱流體包括蒸氣，熱油，和其它熱流體，例如由The DowChemical Company 以商標「D0WTHERM」 出售的那些。
可流動物料的脫揮發分本發明的設備和方法適用於脫揮發分多種可流動物料，它們特別適用於脫揮發分粘性的可流動物料。適宜的可流動物料包括其中夾帶或溶解揮發性組分的通常為液體的組合物，以及包含夾帶或溶解的揮發性組分的通常為固體的固體物料(例如聚合物或食物原料)，但是它們在脫揮發分設備中的條件下可流動。這樣的可流動物料包括但不限於，通常在溶液聚合工藝或淤漿聚合工藝中製備的聚合物產物、以及包含(a)液體或可流動固體和(b)夾帶的或溶解的揮發性組分的任何其它可流動物料。可流動物料的液體或可流動固體含量可以是多種物料中的任何一種或多種。這樣的液體或可流動固體的實例包括熔融聚合物，蛋白質，亞甲基二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯，乾酪(chesses),香腸，敷料劑，糖果，巧克力，糖蜜，其它食物產品，臘，重油，焦油，浙青，其它建築材料(例如粘土，石膏，水泥或水中的結塊)，樹液，紙漿，紙，皂，液體清潔劑，生物質，粘合劑，醫藥品，其它粘性液體，或其任何組合。可流動物料也包括可流動的固體(例如包含顆粒固體的淤漿或分散體或懸浮液)，該物料雖然包含一些通常固體組分但在操作條件或設計條件下仍可流動通過本發明設備的加熱通道。本發明的設備和方法對於熔融聚合物的脫揮發分而言是優選的，所述聚合物例如基於烯烴的聚合物，乙烯基芳族聚合物，縮合聚合物，多元醇，高分子量環氧樹脂等。針對本發明的目的，應理解，乙烯基芳族聚合物是一種或多種乙烯基芳族單體的所有均聚物和共聚物(包括接枝共聚物)及其與另外的聚合物的共混物。這樣的聚合物的實例包括聚苯乙烯，橡膠改性的或抗衝的聚苯乙烯，苯乙烯/丙烯腈共聚物(包括其橡膠改性的類型，例如ABS或AES共聚物)，以及上述物質與其它聚合物例如聚碳酸酯或聚苯醚聚合物的共混物。優選的乙烯基芳族聚合物是聚苯乙烯，抗衝改性的聚苯乙烯(HIPS)和ABS。基於烯烴的聚合物的實例包括一種或多種C2至Cltl烯烴的均聚物和共聚物(包括接枝共聚物)，包括但不限於，聚丙烯和其它基於丙烯的聚合物，聚乙烯和其它基於乙烯的聚合物，和烯烴嵌段共聚物。這樣的基於烯烴的聚合物包括但不限於，高密度聚乙烯(HDPE),低密度聚乙烯(LDPE),線性低密度聚乙烯(例如由The Dow Chemical Company以商標「D0WLEX」出售的LLDPE),增強聚乙烯(例如由The Dow Chemical Company以商標「ELITE」出售的那些)，茂金屬催化的線性或基本線性的乙烯共聚物(例如由The DowChemical Company 以商標「AFFINITY」和「ENGAGE」出售的那些以及由 ExxonMobil ChemicalCompany以商標「Exact」和「Exceed」出售的那些)，基於丙烯的共聚物(例如由The DowChemical Company 以商標「VERSIFY」出售的那些以及由 ExxonMobil Chemical Company 以商標「Vistamaxx」出售的那些)，和烯烴嵌段共聚物(例如由The Dow Chemical Company以商標「INFUSE」出售的那些)，和其它聚烯烴彈性體(例如由The Dow Chemical Company以商標「NORDEL」 或 「NORDEL IP 」 出售的 EPDM)。聚合物的其它實例包括各種低聚物，例如以商標「DER」購自The Dow ChemicalCompany的高級環氧樹脂,和以商標「DEN」購自The Dow Chemical Company的線性酹醒清漆樹脂。這樣的聚合物的分子量和熔體指數(12，通過ASTM方法D-1238測得)可以廣泛變化。實例包括但不限於基於乙烯的聚合物，其熔體指數(12，通過ASTM方法D-1238(190° C和2. 16kg的條件)測得)為約O. I至約1000gm/10分鐘，更優選為約O. 3至約200gm/10分鐘，更優選為約O. 5至約10gm/10分鐘。其它實例包括但不限於，基於丙烯的聚合物，其熔體指數(12，通過ASTM方法D-1238 (230° C和2. 16kg的條件)測得)為約O. I至約1000gm/10分鐘，更優選為約O. 3至約200gm/10分鐘，更優選為約O. 5至約10gm/10分鐘。
以上聚合物通常在溶液或淤漿聚合反應器中製備，其中單體和製得的聚合物夾帶在溶劑中。也可以製備包含(有意或無意地)大量或少量揮發性組分的其它聚合物溶液。典型的揮發性組分包括溶劑(例如芳族或脂族惰性稀釋劑)，以及未反應的單體和/或共聚單體。有待從聚合物溶液中移除的溶劑、未反應的單體、未反應的共聚單體、和/或其它揮發性組分的量可以為極大過量至僅汙染量。在溶液聚合裝置或淤漿聚合裝置中製備的熔融聚合物，甚至是在初始的閃蒸脫揮發分階段之後製備的熔融聚合物，通常在平板加熱器脫揮發分設備中加工它們的點包含10至25被％或更多的溶解或夾帶的揮發性組分。通常，脫揮發分的聚合物中剩餘的殘留揮發性組分的量應該小於約2000wppm,優選為小於1500wppm,更優選為小於lOOOwppm，通過ASTMD-4526測得。根據待脫揮發分的可流動物料中揮發性組分的起始濃度，以及脫揮發分的產物中可接受的殘留揮發物的含量，可以使用脫揮發分設備的多於一個階段(例如兩個或三個階段)。而且，脫揮發分設備可以與其它已知脫揮發分技術組合使用，所述技術例如簡單的閃蒸-脫揮發分，離子流體萃取，使用超臨界流體的萃取，蒸餾，蒸汽脫附或二氧化碳脫附，這是在單獨的脫揮發分階段中進行或(在例如蒸汽脫附或二氧化碳脫附的情況下)與本發明設備組合在相同的脫揮發分階段進行。設備的描述本發明的脫揮發分設備包括改善的熱交換器，其允許可流動物料的較高流速同時實現熱交換器的高速率和揮發性組分的基本上完全汽化兩者，從而提高熱交換器的通過量和效率。板子可以通過任何適當的材料製備，但是優選為由鋼、不鏽鋼、鋁、或其它金屬材料製成。圖I描述了根據本發明設備的一種實施方式的單個加熱通道(12)的形狀。加熱通道(12)是由周圍的板子(僅其一個板子的直接鄰近部分顯示於40)的壁(30)和限定通道(12)的地板和天花板的鄰近板塊或其它板子(未顯示)限定的空間。加熱通道本身包括兩個區域，從其入口(14)至其出口(16)具有相對大橫截面積的第一區域(10)，和在第一區域的出口(16)(也為第二區域的入口(24))和第二區域的出口(26)之間的至少一個位置中具有顯著較小橫截面積的第二區域(20)。設置第二區域的橫截面積的大小(根據操作條件和待脫揮發分的可流動物料的性質)從而防止揮發性組分從第一區域(10)中可流動物料的任何顯著閃蒸，從而使加壓的第一區域(10)內的可流動物料保持高於其泡點壓力，從而增強從形成通道的板的周圍壁(30)進入第一區域(10)內聚合物溶液的熱傳遞效率。同樣，設置第二區域(20)的受限部分(或全部)的橫截面積的大小以引起揮發性組分從可流動物料的顯著閃蒸，優選為基本上完全的閃蒸，所述可流動物料或者在第二區域(20)本身內，或更優選地處於在從第二區域(20)的出口(26)離開之後直接其下遊。限定加 熱通道的第一區域的板子優選地具有與可流動物料接觸的足夠的表面積，從而將其溫度提升至最終脫揮發分溫度。由於第一區域中可流動物料上的壓力保持高於泡點壓力，消除了從第一區域閃蒸。通常，將設計和操作本發明的設備，使得在第一區域內基本上所有位置，可流動物料上的壓力比在加熱通道的第一區域內最高溫度時可流動物料的泡點壓力高至少2%，優選為高至少5%，更優選為高至少10%，最優選為高至少15%。各加熱通道的高度通常在其整個長度上基本上相等-為便於加熱板堆的製造和組裝所必需的(如圖3和4所示)。選擇加熱通道和鄰近於加熱通道的加熱元件(如圖2、3、和4所示)的高度以及其它尺寸，以優化熱量從那些加熱元件轉移進加熱通道內可流動物料的功效。通常，加熱通道在其整個長度上具有基本上相等的高度，該高度為約O. 05cm至約5cm (O. 02至2英寸)，優選為約O. 07至約2. 5cm (O. 03至I英寸)，更優選為約O. 12至約I. 3cm (O. 05至O. 5英寸)。加熱通道(12)的第一區域(10)的形狀和橫截面積可以廣泛變化，條件是，在操作條件或設計條件下，穿過第一區域的可流動物料保持高於在第一區域內基本上所有位置的其泡點壓力。因此，如圖I所示，第一區域(10)的形狀和橫截面積(和水力半徑)在其入口(14)和其出口(16)之間可以基本上相等，除了相對短的過渡區域--例如在入口(14)顯示為(15)和在出口(16)顯示為(17)的過渡區域。可替換地，加熱通道的第一區域的形狀和橫截面積可以會聚、或發散、或多個部分的一些組合，其各自可以會聚、或發散、或基本上相等。不管該構造，第一區域的平均水力半徑應該大於第二區域的至少一部分的水力半徑。第二區域(20)開始於第一區域(10)的出口(16)並終止在出口(26)，該出口適合將可流動物料排放進收集-和-分離容器(未顯示於圖I，但是顯示於圖5作為容器(75))。第二區域(20)的長度可變化，通常為加熱通道(12)總長度的O. 2%至40%，更優選為約O. 5至約10%，更優選為約I至約5%。第二區域(20)的橫截面積小於第一區域(10)的橫截面積，既可以在第一區域(10)內可流動物料上施加足夠的背壓，也可以導致揮發性組分快速和顯著地閃蒸出可流動物料，該可流動物料或在第二區域(20)內，或優選地在第二區域(20)的出口(26)的直接下遊處。在其最窄的點，第二區域(20)的橫截面積通常為約O. 01至約2平方釐米，更優選為約O. 02至約I平方釐米，更優選為約O. I至約O. 5平方釐米。第一區域的平均橫截面積與第二區域最窄部分的橫截面積之比通常為約2:1至約200:1，優選為約5:1至約60:1，更優選為約10:1至約30:1。加熱通道的第二區域的形狀和橫截面積(和水力半徑)可以變化，條件是第二區域的尺寸使得，在操作條件或設計條件下，(a)穿過第一區域的可流動物料保持在高於其泡點壓力的壓力，和(b)在第二區域中誘導的壓降將使得揮發性組分從可流動物料顯著閃蒸。因此，如圖I所示，第二區域(20)的橫截面積和形狀在其入口(24)和其出口(26)之間可以基本上相等，除了在入口(24)的短過渡區域(25)。可替換地，第二區域的形狀和橫截面積可以會聚或發散或其一些組合，以誘導必需的壓降和揮發性組分在第二區域(20)內，或優選為在出口(26)的閃蒸。加熱通道(12)的總長度通常為5至61cm (為2至24英寸)，優選為15至31cm (為6至12英寸)，更優選為20至26cm(為8至10英寸)。第一區域(10)的長度通常為2. 5至51cm (為I至20英寸)，優選為12至31cm (為5至12英寸)，更優選為17至25cm (為7至
9.5英寸)。為提高熱交換器從周圍的板子到可流動物料中的功效，第一區域應該構成加熱通道的大部分。因此，第一區域的長度與加熱通道的總長度之比通常為O. 5:1至O. 998:1,優選為O. 7:1至O. 995:1，更優選為O. 90:1至O. 99:1。對於設備的實施方式，該設備設計為從包含夾帶或溶解在粘性的熔融聚合物中的這些揮發性組分的可流動物料脫揮發分溶劑、和未反應的單體或共聚單體，第一區域(10)的平均水力半徑可以為約O. 06至約I. 2釐米(O. 024至O. 47英寸)，第二區域(20)的最受限部分(或全部)的水力半徑可以為約O. 03至約I. I釐米(O. 012至O. 43英寸)。加熱通道的高度通常可以為約O. 15至約2. 5cm(O. 06至I英寸)，更優選為約O. 19至約Icm (O. 07 至O. 4英寸)，更優選為約O. 25至約O. 64cm(O. I至O. 25英寸)。加熱通道的長度可以為約5至約61cm(2至24英寸)；加熱通道的第一區域的長度可以為約2. 5至約51cm(l至20英寸)，更優選為約12至約28cm(5至11英寸)，更優選為約17至約23cm(7至9英寸)。第二區域構成加熱通道的剩餘部分。因此，加熱通道的第二區域的長度通常可以為約O. 2至約16cm (O. I至6英寸)，更優選為約O. 5至約7. 6cm (O. 2至3英寸)，更優選為約O. 7至約
2.6cm (O. 3 至 I 英寸)。加熱通道的第一和第二區域的寬度不同。第一區域的寬度可以為約I. 3至約30cm (O. 5至12英寸)，優選為約2. 5至約20cm (I至8英寸)，更優選為約3. 8至約IOcm (I. 5至4英寸)。第二區域的寬度可以為約O. 12至約15cm(O. 05至6英寸)，優選為約O. 2至約2. 5cm (O. 075至I英寸)，更優選為約O. 25至約O. 65cm (O. I至O. 25英寸)。在本發明的一些實施方式中，(a)第一區域的平均水力半徑與(b)第二區域具有最小橫截面積的部分的水力半徑之比為I. 05:1至約10:1,優選為約I. 15:1至約8:1,更優選為約I. 3:1至約6:1。在一種優選的實施方式中，加熱通道的長度為約20至約26cm(8至10英寸)，加熱通道的高度為約O. 12至約O. 38cm(O. 05至O. 15英寸)，第一區域的長度為約17至約24cm(7至9. 5英寸)，第一區域的寬度基本上相同，為約3. 8至約IOcm(I. 5至4英寸)，第一區域的水力半徑基本上相同，為約O. 061至約O. 184cm(O. 024至O. 072英寸)，第二區域的長度為約O. 63至約I. 91cm(O. 25至O. 75英寸)，第二區域的寬度基本上相同，為約O. 25至約O. 64cm(O. I至O. 25英寸)，第二區域具有單個出口，並且水力半徑為約O. 04至約O. 12cm (O. 016至O. 047英寸)；(a)第一區域的平均水力半徑與(b)第二區域具有最小橫截面積的部分的水力半徑之比為約I. 05:1至約5:1。通常設計或操作本發明的加熱通道，使得可流動物料的壓力當可流動物料通過加熱通道的第一區域時降低。對於給定的加熱通道設計，橫跨第一區域的壓降將隨著可流動物料的通過量和粘度變化，其中較粘性的物料比較不粘性的物料經歷較高的壓降。對於熔融聚合物的脫揮發分，橫跨第一區域的該壓降通常可以為約50至約2000psi，優選為約100至約1800psi，更優選為約300至約1500psig。但是，在第一區域內的各位置的壓力在該位置應該保持高於泡點壓力，以避免揮發性組分的閃蒸。通常，在第一區域內基本上所有位置的壓力比在第一區域內可流動物料的最高溫度時其泡點壓力高至少5%(優選為至少10%，更優選為至少15%)。圖2描述用於結合了圖I的加熱通道設計的本發明設備的一種實施方式的板子頂部的簡化軸向視圖。板子(40)具有多個加熱通道(12)，其提供軸向排列的室￠0)和收集-和-分離容器(未顯示於圖2，但是顯示於圖5作為容器(75))之間的流體連通，其中軸向排列的室(60)用於從泵(未顯示於圖2，但是顯示於圖5作為泵(62))接受待脫揮發分的可流動物料的供應，其中收集-和-分離容器在板子(40)的外部並且在其周圍。板子(40)具有多個加熱元件(50)，其置於板子(40)內並且在加熱通道(12)周圍和之間隔開，並且適合將熱量從加熱元件(50)轉移通過板子(40)的壁(30)並進入加熱通道(12)。加熱元件(50)可以是任何類型的加熱元件，例如電加熱元件或熱流體加熱元件。優選地，力口熱元件(50)包括多個熱交換管,熱流體(例如蒸氣，熱油，合成液體，或其它加熱的液體)在該管中流動。待使用加熱的流體的類型將取決於系統的溫度和壓力要求，如熱交換器的設計所熟知的。圖3描述側面的局部橫截面視圖，顯示沿圖2中顯示為3—3的截面截取的根據本發明設備一種實施方式的板子(40)的堆疊(70)的周邊部分。堆疊包括多個板子(40)， 其形狀為用適當形狀的板塊(45)以交替層盤狀堆疊的盤並排列以限定各通道(12)的壁、地板和天花板並保護以便於限定中心室(未顯示於圖3，但是顯示為圖2、4和5中的60)，用於從供應裝置接受待脫揮發分的可流動物料。加熱元件(50)穿過，並適合將熱量轉移至，板子(40)和板塊(45)，進而將這樣的熱量轉移通過加熱通道(12)的壁、地板和天花板進入可流動物料。加熱元件(50)可以是管道或管線，其中熱流體穿過該管道或管線。板子
(40)和板塊(45)可以由加熱元件，或其它固定裝置，例如螺栓(未顯示)固定在一起。堆疊(70)中板子(40)和板塊(45)的數目可以少至兩個至多達幾百個板，優選為約10至約1000個板，更優選為約100至約800個板。由各板子(40)和堆疊(70)中鄰近板塊(45)形成的加熱通道(12)的數目可以為每個板子少至一個至幾百個加熱通道，優選為約2至約100個加熱通道，更優選為約20至約70個加熱通道。給定堆疊(70)中加熱通道(12)的總數可以廣泛變化，為少至2至100，000或更多，優選為約2，000至約60，000，更優選為約10，000 至約 50，000。圖4是包括交替的板子(40)和板塊(45)的堆疊(70)的本發明片式加熱器一種實施方式的局部等軸視圖，板子(40)和板塊(45)共同限定加可流動物料從中心室￠0)穿過進入堆疊外部的熱通道(12)。加熱元件(50)(僅有幾個顯示於圖4)延伸通過堆疊(70)的板子(40)和板塊(45)。圖5是局部示意圖，部分顯示包括如前所述的片式加熱器堆疊(70)的本發明設備一種實施方式的斜切視圖。加熱器安裝在外殼或容器(75)內並可密封地連接於外殼或容器(75)。外殼(75)的內部和片式加熱器(70)的外部限定收集-和-揮發物-分離室(80)，其在操作條件和/或在設計條件，將保持在、或抽真空至減壓(通常為Ipsia或更少的真空)，在該減壓在可流動物料在穿過加熱通道(12)之後進入室(80)的溫度可流動物料的揮發性組分是蒸氣。室(80)與蒸氣-抽真空系統(82)，例如真空泵(未顯示)操作連通，從而通過容器(75)的蒸氣出口(84)移除揮發性組分。蒸氣-抽真空系統(82)通常包括冷凝器(未顯示)以冷卻和冷凝蒸氣以及包括其它設備(未顯示)，正如所知，以分離然後循環或棄置揮發性組分。室(80)也與排放裝置(86)，例如齒輪泵(未顯示)操作連通，該排放裝置(86)連接於容器(75)的出口(88)並適用於從室(80)排放脫揮發分的液體或可流動固體。多個加熱元件(50)(僅其中兩個顯示於圖5)延伸通過板子(40)和板塊(45)，將熱量從加熱源(54)例如用火加熱的加熱器或煮器(未顯示)轉移經過板子和板塊進入加熱通道(12)中的可流動物料。作為比較，圖7描述了公開於美國專利5，453，158類型的平板式加熱器的單個加熱通道(512)，申請人認為該常規加熱通道設計是在他們的發明之前最有效的技術。加熱通道(512)具有三個區域第一通常會聚區域(510)，該區域在其入口(518)比在其出口(530)寬；第二限制區域(514)，其中通道達到足以引起跨越限制區域(514)的壓降的最小寬度，從而防止在第一區域中揮發性組分的顯著閃蒸同時允許在第二個限制區域進行閃蒸；第三通常發散區域(516)，其終止在出口(520)。該加熱通道設計允許揮發性組分的閃蒸，起始於第二區域並在第三區域繼續。美國專利5，453，158教導，第一區域(510)的長度 為通道(512)總長度的5至20%，第二區域(514)的長度為通道(512)總長度的I至40%，第三區域(516)的長度為通道(512)總長度的40至85%。使用該加熱通道設計的平板式加熱器(例如相等的O. 10英寸高度，總長度為9. O英寸，第一會聚區域具有2. 8英寸寬入口和O. 6英寸的長度，第二限制區域具有4. 8英寸長度和I. 9英寸寬度，第三發散區域具有
3.6英寸長度和4. 2英寸的出口寬度)已經用於以至多約I. 23kg每小時每通道(2. 7磅每小時每通道)的速率將熔融聚合物脫揮發分，但是不能夠以任何較高的每通道通過量有效地脫揮發分。該限制必須使用非常大的平板的堆疊(在一些情況下需要724個板子，具有60個加熱槽/板子，總堆疊高度為145英寸)，這或對脫揮發分組的最大尺寸產生實踐限制(例如限制為約330千公噸每年)，其中使用單個片式加熱器/脫揮器設備，或者需要使用多餘的片式加熱器/脫揮器組，附帶較高的資本成本。如以下實施例和對比例所示，本發明的加熱通道設計不是如此受限。圖6A、6B、和6C說明用於本發明設備的加熱通道的三個可替換實施方式，其中加熱通道的至少一些的第二區域具有多個出口，而非圖I所示的單個出口(26)。圖6A描述了本發明的單個加熱通道(112)的形狀，這是由周圍的板子的壁(130)(其僅一個板子直接鄰近的部分顯示為(140)和(142))和鄰近的板塊或其它板子(未顯示)(限定通道(112)的地板和天花板)限定的空間。加熱通道(112)本身由兩個區域組成第一區域(110)，其從其入口(114)至其出口(116)具有相對大的橫截面積；和第二區域(120)，其具有顯著較小的橫截面積並且包括入口(124)和兩個出口(126)和(127)，圖6B描述了本發明的單個加熱通道(212)的形狀，這是由周圍的板子的壁(230)(其僅一個板子直接鄰近的部分顯示為(240)、(242)和(244))和鄰近的板塊或其它板子(未顯示)(限定通道(212)的地板和天花板)限定的空間。加熱通道(212)本身由兩個區域組成第一區域(210)，其從其入口(214)至其出口(216)具有相對大的橫截面積；第二區域(220)，其具有顯著較小的橫截面積並且包括入口(224)和三個出口(226)、(227)和(228)，圖6C描述了本發明的單個加熱通道(312)的形狀，這是由周圍的板子的壁(330)(其僅一個板子直接鄰近的部分顯示為(340)、(342)和(344))和鄰近的板塊或其它板子(未顯示)(限定通道(312)的地板和天花板)限定的空間。加熱通道本身由兩個區域組成第一區域(310)，其從其入口(314)至其出口(316)具有相對大的橫截面積；和第二區域(320)，其具有顯著較小的橫截面積並且包括入口(324)和三個錯列的出口(326)、(327)和(328)，在具有錯列的出口(326)、(327)、和(328)的該實施方式中，來自加熱通道的液體或可流動固體流出物的單獨的流(例如在一種實施方式中為熔融聚合物的線料)充分地呈放射狀分開使得，在操作條件或設計條件下，流出物流直至在發生基本上完全的脫揮發分之後才彼此物理接觸，。可以想像，這樣的交錯的出口可以幫助避免來自鄰近出口的流出物液體或可流動固體的混合，這種混合可以捕捉否則將會逸出的這種流出物流之間的揮發性組分。避免來自本發明的片式加熱器(未顯示)的流出物的這種直接接觸的其它方法包括使用各種形狀或尺寸的板子的堆疊，例如以倒轉的稜錐結構(未顯示)，其中與片式加熱器中較低的板子相比，上方板子的加熱通道出口從片式加熱器的軸進一步放射狀地隔開。在這樣的實施方式中，流出物流將下降進入收集容器，非常類似於來自噴頭的水流。方法的描述參考圖5，在本發明方法的一種實施方式的操作中，在適當的溫度，將熱流體從源
(54)泵送通過加熱元件(50)，加熱堆疊的板子(40)和板塊(45)。來自泵￠2)的聚合物溶液填充中心室(60)，進入加熱通道(12)，向外流動通過加熱通道(12)並離開進入室(80)。 由於離開加熱通道(12)的可流動物料的高溫、以及壓力降低至低於泡點壓力，揮發性組分閃蒸，該閃蒸發生在加熱通道(12)的第二區域(20)內，或優選地直接在加熱通道(12)的第二區域(20)的下遊。閃蒸的蒸氣通過蒸氣-抽真空系統(82)移除通過蒸氣出口(84)。脫揮發分的液體或可流動固體通過重力流在室(80)的底部中收集並通過收集系統(86)排放通過出口(88)，這可以是例如閥、齒輪泵、或擠出機(未顯示)。在一些實施方式中，對於從熔融聚合物移除溶劑和未反應的單體和共聚單體，其中熔融聚合物中的揮發性組分的濃度非常高，適當的脫揮發分可能需要使用以串聯操作的多於一個本發明設備，以在兩個或更多個步驟中減少熔融聚合物中揮發性組分的含量。儘管說明的實施方式表明，各室(12)具有矩形的橫截面，但是應該理解入口和出口的邊緣也可以是圓形的。例如，為避免入口、出口、和/或通道的內部的尖銳拐角，形成通道的板子或板塊的邊緣可以機械加工成具有曲線的(而非尖銳的)過渡。任何特定液體或可流動固體的蒸發或熱分解溫度或者是本領域熟知的或者可以由本領域技術人員容易確定。加熱通道內可流動物料的溫度不應該升至或高於該溫度。當本發明的脫揮發分設備用於從熔融聚合物移除揮發性組分(例如溶劑，未反應的單體和/或共聚單體)時，通常沒必要將乙烯基芳族聚合物加熱至高於約350° C或加熱基於烯烴的聚合物至高於約290° C。實施例提供以下實施例以說明可使用本發明的設備和方法實現的出乎意料的性能。展示實施例以例證本發明實施方式但是不意圖限制本發明為陳述的具體實施方式
。除非相反地指出，否則所有的份和百分比均基於重量。所有的數值是近似值。當給出數字範圍時，應該理解，所述範圍外的實施方式仍可以落入本發明的範圍內。不應該認為各實施例中具體描述的細節我本發明的必要技術特徵。本領域技術人員能夠使用已知的有限要素建模技術建模本發明的加熱通道內任何可流動物料的溫度和壓力。實施例和對比例的包含熔融聚合物、溶劑、和未反應的單體的可流動物料的適宜建模技術由C. G. Dumas和R. S. Dixit在他們的論文「Finite Element Modeling of Polymer Flow and Heat Transfer in ProcessingEquipment，，中進行描述，其公開在 International Symposium on Computer Applicationsin Applied Polymer Science， II Automation， Modeling and Simulation， Toronto，Canada, and published in ACS Symposium Series, No. 44，521-536，1989。該文件的公開內容通過參考併入本申請。實施例I和對比例A在實施例I和在對比例 A中，可流動物料包含85wt%的熔融的乙烯-辛烯共聚物(其熔體指數(12)為O. 5gm/10分鐘)、15wt%的揮發性物質(烷烴溶劑、未反應的乙烯和未反應的辛烯共聚單體的組合)，將可流動物料在兩個單獨的脫揮發分系統中加工。對於實施例1，使用本發明脫揮發分設備的一種實施方式。片式加熱器堆疊具有二十七個組合板子-和-板塊元件(其中加熱通道由組合元件機械製造而成)和一個終端板塊元件，這樣組合元件各自具有2個加熱通道。在185° C(在該溫度該可流動物料的泡點壓力為3. 9巴表壓[57psig])的溫度將可流動物料泵送進具有54個加熱通道的平板式加熱器，所述加熱通道具有圖I中說明的構造。加熱通道的尺寸為相等高度為O. 25cm(O. I英寸)，總長度為22. 9cm(9英寸)，第一區域的長度為21. 6cm(8. 5英寸)，第一區域除了最後I. 9cm(O. 75英寸)之外所有的基本上相等的寬度為約5cm(2英寸)，最後I. 9cm是機械加工的從而光滑會聚至第二區域入口，第二區域的長度為I. 3cm(O. 5英寸)，第二區域的基本上相等的寬度為O. 38cm(O. 15英寸)。第一區域除了最後I. 9cm(O. 75英寸)之外所有的水力半徑都為約O. 121cm(O. 0476英寸)，第二區域的水力半徑為約O. 076cm(O. 03英寸)，對於1.59:1的比率。可流動物料在第一區域的入口的壓力為88巴表壓(1276psig)，在第二區域的入口的計算的壓力為26巴表壓(380psig)這些壓力都高於可流動物料在那些位置的泡點壓力。通過各通道的流速保持在約3. 54kg/小時(7. 8磅每小時)。在加熱通道內，可流動物料通過間接熱交換器(來自包埋在板子中的加熱元件)加熱至約265° C的加熱通道的第一區域內的峰值溫度(在該溫度可流動物料的泡點壓力為16.8巴表壓[243psig]，這低於在第二區域的入口 26巴表壓[380psig]的壓力)。收集和蒸氣-分離容器保持在約20毫巴(0.29psia)的減壓。從平板式加熱器的入口至收集和蒸氣-分離容器的壓降為約88巴(1276psi)。揮發性物料從可流動物料中閃蒸並分離和回收，並回收經脫揮發分的聚合物產物。至少3. 54kg/hr每加熱通道(7. 8磅每小時每加熱通道)的通過量可以在實施例I中達到，同時製得聚合物產物，其殘留的揮發性組分的含量小於2000wppm，通過ASTMD-4526 測得。針對與實施例I比較的目的，對比例A使用與實施例I相同的可流動物料和與實施例I基本類似的脫揮發分設備，所不同的是平板式加熱器具有加熱通道，該加熱通道具有圖7中說明的美國專利5，453，158的三區域構造。平板式加熱器堆疊具有一百個組合的板子-和-板塊元件(其中加熱通道由組合的元件機械加工製成)和一個終端板塊元件，這樣組合元件各自具有2個加熱通道。加熱通道的尺寸是相等高度為O. 25cm(O. I英寸)，總長度為22. 9cm(9英寸)，第一會聚區域的長度為I. 6cm(O. 63英寸)，第二限制區域的長度為11. 6cm(4. 6英寸)，第三發散區域的長度為9. 7cm(3. 8英寸)。第一會聚區域的入口寬度為約7cm(2. 8英寸)；第二限制區域的寬度基本上相等在5. 3cm(2. I英寸)；第三發散區域的寬度從其入口的5. 3cm(2. I英寸)在兩個階段中增加至在其出口的
10.8cm(4.2英寸)。第一區域的水力半徑在其入口從約O. 123cm(O. 048英寸)會聚至在其出口的約O. 121cm(O. 047英寸)。第二限制區域的水力半徑在其整個長度基本上相等在約O. 121cm(0.047英寸)。第三區域的水力半徑從在其入口約O. 121cm(0. 047英寸)發散至在其出口的約O. 124cm(O. 049英寸)。如美國專利5，453，158教導，可流動物料在第一區域中保持在基本上恆定的壓力(在該情況下為約48巴表壓^97psig)，在可在第一區域的出口達到的200° C峰值溫度)以避免在第一區域(即，加熱通道的最初I. 6cm(0. 625英寸))中閃蒸；但是，在第二限制區域內，可流動物料開始閃蒸，該閃蒸繼續通過第三區域並進入收集和蒸發-分離容器室，它保持在約20毫巴(O. 29psia)的減壓。在該喇叭狀加熱通道設計的限制內，可流動物料在加熱通道的入口的壓力為約48巴表壓^97psig)，入口和收集容器之間的壓降為約48巴(697psi)。I. 2kg/hr每加熱通道(2. 7磅每小時每加熱通道)是在該加熱通道中達到的最高流速，同時製得聚合物產物，其殘留的揮發性組分的含量小於2000wppm，通過ASTM D-4526測得。實施例2和對比例B在實施例2和在對比例B中，在兩個單獨的脫揮發分系統中加工包含87wt%的熔融的乙烯-辛烯共聚物(其熔體指數(12)為L 0gm/10分鐘)和13wt%的揮發性物質(烷烴溶劑和未反應的乙烯和辛烯單體的組合)的可流動物料。 對於實施例2，使用本發明的脫揮發分設備的一種實施方式。片式加熱器堆疊具有282個板子和283個板塊,各板子具有40個加熱通道。將在溫度208° C(在該溫度可流動物料的泡點壓力為6巴表壓[88psig])的可流動物料泵送到具有11，280個加熱通道的平板式加熱器中，該加熱通道具有圖I中說明的構造。加熱通道的尺寸是相等高度為O. 25cm(O. I英寸)，總長度為22. 9cm(9英寸)，第一區域的長度為21. 6cm(8. 5英寸)，第一區域除了最後I. 9cm(O. 75英寸)之外所有的基本上相等的寬度為5. Icm(2英寸)，最後I. 9cm是機械加工的從而光滑會聚至第二區域入口，第二區域的長度為1.3cm(0.5英寸)，第二區域基本上相等的寬度為O. 38cm(O. 15英寸)。第一區域除了最後I. 9cm(O. 75英寸)之外所有的水力半徑都為約O. 121cm(0. 0476英寸)，第二區域的水力半徑為約
0.076011(0.03英寸)，對於1.59:1的比率。可流動物料在第一區域的入口的壓力為127巴表壓(1847psig)，在第二區域的出口的計算壓力為33.5巴表壓(486psig)-該壓力都高於可流動物料在那些位置的泡點壓力。通過各通道的流速保持在約5kg/小時(11磅每小時)。在加熱通道內，可流動物料通過間接熱交換器(來自包埋在板子中的加熱元件)加熱至加熱通道的第一區域內的約265° C的峰值溫度(在該溫度可流動物料的泡點壓力為16. 8巴表壓[243psig]，這低於在第二區域的入口的33. 5巴表壓[486psig]的壓力)。收集和蒸氣-分離容器室中的壓力保持在約20毫巴(0.29psia)的減壓。從平板式加熱器入口至收集和蒸氣-分離容器的壓降為約127巴(1847psi)。揮發性物質從可流動物料閃蒸並分離和回收，回收經脫揮發分的聚合物產物。至少5kg/hr每加熱通道(11磅每小時每加熱通道)的通過量可以在實施例2中達到，同時製得的聚合物產物的殘留揮發性組分的含量小於2000wppm，通過ASTM D-4526測得。針對與實施例2比較的目的，對比例B使用與實施例2相同的可流動物料和類似於實施例2的脫揮發分設備，所不同的是平板式加熱器的加熱通道具有加熱通道，該加熱通道具有美國專利5，453，158的三區域構造，如圖7所說明。平板式加熱器堆疊具有1068個板子和1069個板塊，各板具有40個加熱通道。加熱通道的尺寸為相等高度為約
O.25cm (O. I英寸)，總長度為22. 9cm (9英寸)，第一會聚區域的長度為I. 6cm (O. 63英寸)，第二限制區域的長度為11. 6cm(4. 6英寸)，第三發散區域的長度為9. 7cm(3. 8英寸)。入口至第一會聚區域的寬度為7cm(2. 8英寸)；第二限制區域的寬度基本上相等在5. 3cm(2. I英寸)；第三發散區域的寬度從在其入口的5. 3cm(2. I英寸)在兩個階段中增加至在其出口的10. 8cm (4. 2英寸)。第一區域的水力半徑從在其入口處約O. 123cm (O. 048英寸)會聚至在其出口約O. 121cm(O. 047英寸)。第二限制區域的水力半徑遍及其長度基本上相等在約O. 121cm (O. 047英寸)。第三區域的水力半徑從在其入口的約O. 121cm (O. 047英寸)發散至在其出口的約O. 124cm(O. 049英寸)。如美國專利5，453，158中教導，可流動物料在第一區域中保持在基本上恆定的壓力(在該情況為約54. 8巴表壓(795psig)，在可通過第一區域的出口達到的208° C峰值溫度)以避免在加熱通道的最初的I. 6cm(0. 63英寸)中閃蒸；但是，在第二區域內，可流動物料開始閃蒸，該閃蒸繼續通過第三區域並進入收集和蒸發-分離容器室，它保持在約20毫巴(0.29psia)的減壓。在該喇叭狀加熱通道設計的限制內，可流動物料在加熱通道的入口的壓力為約54.8巴表壓(795psig)，入口和收集容器之間的壓降為約54. 8巴(795psi)。I. 3kg/hr/加熱通道(2. 9磅每小時每加熱通道)是在該加熱通道內達到的最高流速，同時製得聚合物產物的殘留揮發性組分小於2000wppm，通過 ASTM D-4526 測得。這些實施例表明，儘管產生相同水平的可流動物料的脫揮發分，但是本發明設備的兩區域的瓶狀加熱通道設計(如圖I中說明)使得每通道的通過量能夠顯著高於使用美國專利5，453，158的三區域喇叭狀加熱通道設計(如圖7中說明)所達到的。在一些實施方式中，本發明的瓶狀加熱通道設計使得每個通道的通過量通常是具有相同總通道長度的喇叭狀通道(如描述於美國專利5，453，158)生通過量的I. 2至10倍，優選為I. 5至7倍，更優選為2至5倍。這種出乎意料的結果使得能夠設計遠更有效和較便宜的脫揮發分設備-僅需要美國專利5，453，158設計的板子數目的幾分之一。可替換地，使用相同數目的板子，使用本發明加熱通道構造的平板式加熱器可以加工多幾倍的可流動物料，從而以相同的堆疊高度得到較高的通過量。實施例3和4，和對比例C下表和實施例進一步強調該結果
權利要求
1.脫揮發分設備，包括 (a)泵，用於提供加壓的可流動物料，該物料包含至少ー種熔融的聚合物和至少ー種溶解的或夾帶的揮發性組分，所述可流動物料的特徵在於泡點壓カ隨所述可流動物料的溫度變化， (b)收集-和-揮發物-分離容器，和 (c)限定多個加熱通道的多個板子，每個通道具有基本上相同的高度並且具有兩個區域，包括 第一區域，具有(I)平均水力半徑，和(2)適合從所述泵接受所述可流動物料的入口，和 第二區域，構成每個通道的剰餘部分，所述第二區域適合從第一區域接受所述可流動物料並且具有至少ー個適合將所述可流動物料排放進所述收集-和-揮發物-分離容器的出口，其中與第一區域的平均水力半徑相比，第二區域的至少一部分具有較小的水力半徑，和 其中所述加熱通道的至少ー些的設計或操作使得所述可流動物料在那些加熱通道的第一區域內的基本上所有位置的壓カ超過所述可流動物料的泡點壓力，和 (d)多個加熱元件，適用於加熱所述板子的至少ー些以便於當所述可流動物料流動通過所述加熱通道時提高所述可流動物料的溫度。
2.脫揮發分設備，包括 供給裝置，用於提供加壓的可流動物料，其包含至少ー種液體或可流動的固體、以及至少ー種夾帶的或溶解的揮發性組分，所述可流動物料的特徵在於泡點壓カ隨所述可流動物料的溫度變化， 收集-和-揮發物-分離裝置，和 限定多個加熱通道的多個板子，每個通道具有兩個區域，包括 第一區域，具有(I)平均水力半徑，和(2)適合從所述供給裝置接受 所述可流動物料的入口，和 第二區域，構成每個通道的剰餘部分，所述第二區域適合從第一區域接受所述可流動物料並且具有至少ー個適合將所述可流動物料排放進所述收集-和-揮發物-分離裝置的出口，其中與第一區域的平均水力半徑相比，第二區域的至少一部分具有較小的水力半徑，和 其中所述加熱通道的至少ー些的設計或操作使得所述可流動物料在那些加熱通道的第一區域內的基本上所有位置的壓カ高於所述可流動物料的泡點壓力。
3.權利要求2的設備，還包括多個加熱元件，其適用於加熱所述板子以便於當所述可流動物料流動通過所述加熱通道時將熱量轉移至所述可流動物料並提高其溫度。
4.權利要求I的設備，其中所述加熱元件在所述板子中、穿過所述板子、或鄰近於所述板子基本上呈直角安裝，並且其中所述加熱元件選自電加熱元件，熱流體加熱元件，或其一些組合。
5.權利要求I的設備，其中所述加熱元件適用於充分加熱所述板子以當所述可流動物料流動通過所述加熱通道時將熱量轉移至所述可流動物料，使得，在操作條件或在設計條件，所述可流動物料的溫度將升至某值，該值(a)低於所述熔融的聚合物本身將會蒸發或分解的最低溫度，和(b)不低於使得揮發性組分在第一區域下遊的點從所述熔融的聚合物閃蒸所必需的溫度。
6.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些具有單個出口。
7.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些具有兩個或三個出口。
8.權利要求7的設備，其中所述加熱通道的至少ー些的第二區域的出口在空間上充分隔開使得，在操作條件或在設計條件下，來自鄰近出口的液體或可流動固體流出物直至已經出現基本上完全的脫揮發分之後才會彼此物理接觸。
9.權利要求I的設備，其中對於所述加熱通道的至少ー些，其第二區域的水力半徑的大小使得，在操作條件或在設計條件下，在第一區域內的所述可流動物料的壓カ比在第一區域內所述可流動物料的最高溫度時所述可流動物料的泡點壓カ高至少5%。
10.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些的總長度為15cm至31cm(6至12英寸)，那些加熱通道的第一區域的長度為14cm至29cm(5. 5至11. 5英寸)。
11.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些的總長度為20cm至26cm(8至10英寸)，那些加熱通道的第一區域的長度為17cm至25cm (7至9. 5英寸)。
12.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些具有的第一區域的長度與所述加熱通道的總長度之比為約0. 90:1至約0. 99:1。
13.權利要求I的設備，其中下述兩者的比率為約1.05:1至約10:1:(i)第一區域的平均水力半徑，(ii)第二區域具有最小橫截面積的部分的水力半徑。
14.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些的第一區域的水力半徑沿第一區域的長度基本上相同。
15.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些的第一區域的橫截面積沿第一區域的長度會聚和/或發散，或沿第一區域的長度會聚、基本上相同、和/或發散的ー些組ムロ o
16.權利要求I的設備，其中設計或操作所述加熱通道和所述設備的剰餘部分，使得(i)在各加熱通道的第一區域內基本上所有的點所述可流動物料的壓カ比所述可流動物料在第一區域內最高溫度時其泡點壓カ高至少5%，(ii)每個加熱通道可流動物料的通過量大於1.4kg/hr，和(iii)引入到第二區域內或下遊的揮發性組分的閃蒸製得分離的液體或可流動固體產物，所述分離的液體或可流動固體產物的揮發性組分的殘留濃度不高於2000wppm。
17.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些的大小使得，在操作條件或在設計條件下，每個加熱通道的可流動物料的通過量為約2至約lOkg/hr。
18.權利要求I的設備，其中所述加熱通道的至少ー些的大小使得，在操作條件或在設計條件下，那些加熱通道的第一區域的入口和出口之間的壓降將為至少lOOpsig。
19.ー種用於將包含液體或可流動固體、以及至少ー種夾帶的或溶解的揮發性組分的可流動物料脫揮發分的方法，所述方法包括在脫揮發分條件下操作時使該可流動物料穿過權利要求2的脫揮發分設備。
20.權利要求19的方法，其中所述方法分離所述揮發性組分並製得產物，該產物的揮發性組分的殘留濃度比引入到所述脫揮發分設備中的可流動物料中揮發性組分的濃度小至少90%。
21.權利要求19的方法，其中引入到所述脫揮發分設備中的所述可流動物料的液體或可流動固體組分選自熔融聚合物，乾酪，巧克力，糖蜜，其它可流動的食品產品，蠟，重油，焦油，浙青，其它可流動的建築材料，樹液，紙漿，紙，皂，生物質，粘合剤，醫藥品，其它粘性液體，或其任何組合。
22.權利要求19的方法，其中引入到所述脫揮發分設備的可流動物料包含至少ー種熔體流動速率(12)為約0. 3至約200gm/10分鐘的熔融聚合物，和ー種或多種揮發性組分，該揮發性組分選自未反應的單體、溶劑和未反應的共聚單體、及其組合。
23.權利要求22的方法，其中所述聚合物選自(i)一種或多種こ烯基芳族單體的均聚物和共聚物(包括接枝共聚物)及其與其它聚合物的共混物，和(ii) 一種或多種C2至Cki烯烴的均聚物和共聚物(包括接枝共聚物)及其與其它聚合物的共混物，其中所述基本上脫揮發分的產物的揮發性組分的殘留含量小於2000wppm。
24.從至少一種單體和任選的ー種或多種共聚單體在負載型或未負載型催化劑存在下製備聚合物的方法，其中引入的聚合物溶解或懸浮在溶劑中，並且其中加工包含熔融形式的聚合物、溶劑和ー種或多種未反應的單體或共聚單體的可流動物料以從所述熔融聚合物中移除大部分的溶劑和未反應的單體或共聚單體，改進包括使用權利要求I的脫揮發分設備加工所述可流動物料從而製得基本上脫揮發分的聚合物產物，該聚合物產物的溶劑和未反應的單體或共聚單體的殘留含量小於2000wppm。
全文摘要
本發明的實施方式提供使用具有加熱通道的板加熱器將可流動物料(例如熔融聚合物以及夾帶或溶解的溶劑或未反應的單體或共聚單體)脫揮發分的設備和方法，加熱通道的設計或操作使得在穿過較大第一區域並然後在加熱通道的較小第二區域中、或下遊誘導閃蒸過程中，可流動物料保持高於其泡點壓力。該設備與現有脫揮發分設備相比，能夠得到較高的每個加熱通道的產量同時實現同等或較好的脫揮發分。
文檔編號C08F6/00GK102858415SQ201180018515
公開日2013年1月2日 申請日期2011年1月28日 優先權日2010年2月11日
發明者C.S.泰勒, R.S.迪希特, R.P.舍塔姆 申請人:陶氏環球技術有限責任公司