[发明专利]脱挥发分设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是非临时申请，要求2010年2月11日提交的题为“脱挥发分设备和方法”的美国非临时专利申请12/704,161的优先权，其教导通过参考并入本申请，以下如同全文复制。

技术领域

本发明涉及包括板式热交换器的脱挥发分设备，以及以高通过量(throughput)将可流动物料脱挥发分的有关方法。

背景技术

从可流动物料移除挥发性组分，称为脱挥发分，在几种工业工艺中是必要的步骤，所述工业工艺包括商业制造很多聚合物。特别地，当从单体的溶液中生产聚合物时，必须从最终产物中移除溶剂和未反应的单体。例如，残留的单体和挥发物必须在以下物质的本体或溶液聚合反应中从聚合物产物中移除：聚苯乙烯，苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)，或橡胶改性的苯乙烯/丙烯腈共聚物(ABS，AES等)，和基于烯烃的聚合物(例如聚丙烯，聚乙烯，烯烃嵌段共聚物，和EPDM)。

从熔融的聚合物溶液中分离挥发性组分通常通过蒸发进行，工艺包括在高于挥发性组分的沸点的温度加热聚合物溶液，以及移除形成的挥发性组分。脱挥发分的一种方法包括使聚合物溶液穿过热交换器并然后进入减压的区域。针对该目的适宜的热交换器，例如称为平板式加热器或平板式热交换器的那些，包括以堆或层的方式排列的多个加热板，其中各加热通道连接用于使待加热和脱挥发分的溶液通过的加热器的内部(将聚合物溶液供应到其中)和外部部分。改善的性能通过将加热器放在部分抽真空的闭合的壳内获得。

平板式加热器的之前设计已经公开于美国专利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公开WO96/21836。

为在全球经济中竞争，已经越来越必要去安装具有较大生成量(在一些情况下超过330,000公吨每年，330KTA)的聚合装置。在该尺寸的装置中，甚至最有效的常规设计(例如公开于美国专利5,453,158的那些)通常达到或超过平板式加热器的物理尺寸界线，由于实践问题，所述平板式加热器可以经济地构造和成功地操作。特别地，那些常规设计不足以同时实现必要的脱挥发分程度和这些较大装置的高通过量，因此那些热交换器变为较大的聚合装置的脱挥发分设备设计中限制生成量的部件。

因此需要改善的脱挥发分设备，该设备结合了具有改善的加热通道设计的平板式热交换器，该设计允许较高的效率和通过量，同时实现脱挥发分的物料中足够低的残留的挥发物。

发明内容

本发明提供脱挥发分设备，包括：

供给装置，用于提供加压的可流动物料，其包含至少一种液体或可流动的固体、以及至少一种夹带的或溶解的挥发性组分，所述可流动物料的特征在于泡点压力随所述可流动物料的温度变化，

收集-和-挥发物-分离装置，和

限定多个加热通道的多个板子，每个通道具有两个区域，包括：

第一区域，具有(1)平均水力半径，和(2)适合从所述供给装置接受所述可流动物料的入口，和

第二区域，构成每个通道的剩余部分，所述第二区域适合从第一区域接受所述可流动物料并且具有至少一个适合将所述可流动物料排放进所述收集-和-挥发物-分离装置的出口，其中与第一区域的平均水力半径相比，第二区域的至少一部分具有较小的水力半径，和

其中所述加热通道的至少一些的设计或操作使得所述可流动物料在那些加热通道的第一区域内的基本上所有位置的压力高于所述可流动物料的泡点压力。

本发明也提供脱挥发分设备，包括：

(a)泵，用于提供加压的可流动物料，该物料包含至少一种熔融的聚合物和至少一种溶解的或夹带的挥发性组分，所述可流动物料的特征在于泡点压力随所述可流动物料的温度变化，

(b)收集-和-挥发物-分离容器，和

(c)限定多个加热通道的多个板子，每个通道具有基本上相同的高度并且具有两个区域，包括：

第一区域，具有(1)平均水力半径，和(2)适合从所述泵接受所述可流动物料的入口，和

第二区域，构成每个通道的剩余部分，所述第二区域适合从第一区域接受所述可流动物料并且具有至少一个适合将所述可流动物料排放进所述收集-和-挥发物-分离容器的出口，其中与第一区域的平均水力半径相比，第二区域的至少一部分具有较小的水力半径，和