換熱器管道系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于輸送粘性流體的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)包括多個(gè)設(shè)計(jì)為管道元件的獨(dú)立換熱器，并且具有沿著所述管道系統(tǒng)和在所述管道的橫截面中的預(yù)定控制的溫度和/或壓力分布。本發(fā)明的特征在于，管道元件形式的換熱器以規(guī)則間距設(shè)置在所述管道系統(tǒng)中。以這樣的方式選擇所述規(guī)則間距從而沿著所述管道系統(tǒng)維持預(yù)定的溫度和/或壓力分布，在所述換熱器中設(shè)置用于在所述換熱器管道中輸送的粘性流體的調(diào)溫裝置，并且任選設(shè)置混合元件從而根據(jù)所述管道的橫截面在所述管道的橫截面中維持預(yù)定的溫度和壓力分布，并且所述換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的至少30%設(shè)置有換熱器。本發(fā)明還涉及通過(guò)換熱器管道輸送粘性流體的方法。
【專利說(shuō)明】換熱器管道系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及換熱器在輸送不穩(wěn)定流體時(shí)的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]例如通過(guò)US2009/0321975已知用于輸送粘性介質(zhì)，例如熱熔塑料(“熱熔體”)的管道。其中描述了一種設(shè)備，在所述設(shè)備中粘性聚合物被運(yùn)送至擠出機(jī)。聚合物熔體在該情況下通過(guò)換熱器冷卻。
[0003]在EP096201A1中描述了一種用于連續(xù)進(jìn)行高粘性介質(zhì)中的聚合反應(yīng)的反應(yīng)器。發(fā)現(xiàn)在高粘度下的混合和傳熱過(guò)程中能量消耗如此之大，使得可能影響聚合過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)。因此力求用于耗散反應(yīng)熱和限制用于均勻化的混合時(shí)間的裝置。為此，用冷卻劑環(huán)繞反應(yīng)器流動(dòng)并在內(nèi)部設(shè)置靜態(tài)混合元件。
[0004]靜態(tài)混合元件被廣泛使用，對(duì)此可參見US7, 841，765或W02009/000642的公開。
[0005]然而，需要耗散反應(yīng)熱的不僅僅是聚合反應(yīng)?？蔁岱纸獾木酆衔锖途酆衔锶芤旱娜芙膺^(guò)程、中間儲(chǔ)存也需要主動(dòng)控制的溫度管理，使得一方面使所需產(chǎn)品具有相應(yīng)的質(zhì)量，另一方面還可以在溫度方面可靠地管理上述方法步驟。近年來(lái)，進(jìn)行了大量努力從而能夠以工業(yè)規(guī)模由紡絲溶液 制備可生物降解的產(chǎn)品，例如纖維素纖維。紡絲溶液或擠出溶液既可以由天然聚合物(例如纖維素和纖維素衍生物)制得，也可以由通過(guò)生物原料的復(fù)雜化學(xué)變化得到的生物基塑料制得。另一方面，術(shù)語(yǔ)生物聚合物可以被理解為意指通過(guò)活的生物體合成的聚合物。這些聚合物以多糖、蛋白質(zhì)、核酸的形式存在。這些紡絲溶液還可以由例如纖維素的生物聚合物、溶劑、增溶組分的混合物，以及過(guò)程必需的添加劑(穩(wěn)定劑、酸、堿)和改變產(chǎn)品性質(zhì)的添加劑組成。這種纖維素/氧化胺/水紡絲溶液的相應(yīng)說(shuō)明可以在出版物“Structure Formation of Regenerated Cellulose Materials from NMMO-Solutions，，(Prog.Polym.Sc1.26(2001) 1473-1524)中查到。
[0006]這些聚合物溶液通常具有極強(qiáng)的溫度和粘度敏感性，在從溶液制備(亦即聚合物的溶解)開始的所有過(guò)程步驟中，在操作所必需的中間步驟(例如運(yùn)送、分配、過(guò)濾、換熱、添加添加劑和成型)中，必須給予高度重視。出版物“Rheology of ConcentratedN-Methylmorpholine-N-Oxide Cellulose Solutions^CPolymer Science,A 刊 39 卷，1997年第9期，第1033-1040頁(yè))特別涉及這種聚合物復(fù)合物的流變。
[0007]US2009/304890A1描述了由多個(gè)換熱器組成的管道系統(tǒng)，所述管道系統(tǒng)由用于溫度調(diào)節(jié)的傳熱介質(zhì)護(hù)套包圍。管道內(nèi)部設(shè)置有薄板從而增加湍流。也可以設(shè)置擋板。
[0008]US2009/165994A1涉及具有內(nèi)部傳熱介質(zhì)運(yùn)送結(jié)構(gòu)的換熱器，所述內(nèi)部傳熱介質(zhì)運(yùn)送結(jié)構(gòu)被設(shè)置用于傳熱和用于徹底混合。
[0009]用于丙烯酰胺的聚合的管道系統(tǒng)描述于US4，110，521A，所述管道系統(tǒng)包括具有溫度控制護(hù)套和內(nèi)部靜態(tài)混合器的換熱器。
[0010]US5, 046，548A顯示了具有內(nèi)部雙盤管的換熱器，所述內(nèi)部雙盤管運(yùn)載傳熱介質(zhì)。如果合適，也可以設(shè)置內(nèi)部直接回流管道。[0011]W02009/122143A2涉及具有配件的“脈沖流反應(yīng)器”(PFR)，所述配件造成泵送流體材料的振蕩運(yùn)動(dòng)。該文獻(xiàn)中也描述了用于加熱材料的裝置，例如熱水護(hù)套。
[0012]W02005/119154A1描述了用于加熱具有高密度的懸浮體的系統(tǒng)，所述懸浮體存在具有低內(nèi)部換熱的層流傾向。所述系統(tǒng)具有多個(gè)獨(dú)立換熱器單元，其中每個(gè)換熱器具有多個(gè)內(nèi)管。
[0013]專利公開US2009/117218A1、DE102009043788A1、DE10241276A1、FR1, 383，810A 和EP1350560A1描述了其他換熱器。
[0014]在上述出版物中可以確定的是，成型過(guò)程中應(yīng)考慮溫度和粘度影響。相應(yīng)的研究證明，必須高度重視成型從而形成模制產(chǎn)品，例如短纖維、長(zhǎng)絲、薄膜、模制件和無(wú)紡材料。為了制備高質(zhì)量的模制產(chǎn)品，對(duì)聚合物溶液的質(zhì)量提出最高要求，因?yàn)榫酆衔锶芤涸诔尚瓦^(guò)程中經(jīng)受最高負(fù)荷。
[0015]除了所要求的聚合物熔體的質(zhì)量(例如溫度和粘度均勻性)以外，還必須注意，一方面聚合物溶液熱量均勻地運(yùn)送，并且在制備模制產(chǎn)品的NMMO (N-甲基嗎啉N-氧化物)過(guò)程中，不發(fā)生聚合物(纖維素)和溶劑(氧化胺)的熱分解。已知，在上述纖維素聚合物溶液的情況下，在一定條件下可能出現(xiàn)自發(fā)產(chǎn)生的自催化分解反應(yīng)。在這種反應(yīng)的情況下，還要求以盡可能控制的方式耗散形成的反應(yīng)熱。
[0016]纖維素/氧化胺/水聚合物溶液也具有在熱作用下可能變色的性質(zhì)。這種變色可以達(dá)到這樣的程度，即聚合物溶液從溶液制備開始時(shí)的蜂蜜色，經(jīng)過(guò)輸送路徑而轉(zhuǎn)變成深褐色直至黑色。這種變色由聚合物和溶劑的熱負(fù)荷引起。強(qiáng)烈變色的聚合物溶液導(dǎo)致在加工位置制得的最終產(chǎn)物同樣具有深褐色的顏色，因此不適合于商業(yè)銷售。
[0017]通過(guò)管道輸送高粘度纖維素溶液本身導(dǎo)致由管道的壓力阻力(I至5巴/m)引起并傳入聚合物復(fù)合物中的摩擦熱。
[0018]由于大規(guī)模制備的聚合物溶液通常具有雜質(zhì)，在加工聚合物溶液之前通過(guò)過(guò)濾去除這些雜質(zhì),例如膨潤(rùn)體。由于過(guò)濾的原因通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)產(chǎn)生壓力損失,這在聚合物復(fù)合物內(nèi)引起額外的摩擦熱。為了使制備的聚合物溶液到達(dá)各個(gè)加工位置，聚合物溶液通常通過(guò)角度件、T型件、Y型件和多重分配件分開，由此導(dǎo)致進(jìn)一步的熱量輸入。
[0019]由于通過(guò)泵(例如齒輪泵、擠出機(jī)、蝸桿泵、通道泵、離心泵)移動(dòng)或運(yùn)送高粘度聚合物溶液，引起額外的摩擦熱并貢獻(xiàn)給粘度敏感和熱敏感的纖維素溶液。
[0020]不僅上述設(shè)備元件可以貢獻(xiàn)摩擦熱(即設(shè)備的功率損耗)，而且內(nèi)置的混合器，例如靜態(tài)混合器，管道混合器等，也產(chǎn)生摩擦熱。
[0021]用于輸送聚合物溶液的系統(tǒng)，從溶液制備開始，經(jīng)過(guò)泵、過(guò)濾器、分配元件直至最終加工設(shè)備，需要復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)，使得可以從聚合物溶液中在源位置處除去所有上述摩擦熱源，從而達(dá)到溫度和粘度均勻性用于聚合物溶液的成型，同時(shí)維持最高的安全標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明的目的在于，提供一種用于加工高粘度流體，特別是聚合物溶液，例如纖維素溶液的輸送系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有所需的熱安全性，從而可以控制吸熱/或放熱性分解反應(yīng)以及變色，并可以設(shè)定溫度和粘度均勻性。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，提供一種換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)適合輸送粘性流體并且具有多個(gè)作為管道元件的獨(dú)立換熱器，其中所述換熱器管道系統(tǒng)長(zhǎng)度的至少30%設(shè)置有換熱器。所述系統(tǒng)例如通過(guò)流體的再分層從而允許沿著所述管道系統(tǒng)和在所述管道的橫截面中的預(yù)定控制的溫度和/或壓力分布。換熱器以沿著所述管道系統(tǒng)的規(guī)則間距設(shè)置作為管道元件，其中以這樣的方式選擇所述規(guī)則間距從而沿著所述管道系統(tǒng)維持預(yù)定的溫度和/或壓力分布。調(diào)溫裝置設(shè)置在所述換熱器中從而將換熱器管道中輸送的粘性流體維持于預(yù)定溫度，并且還任選設(shè)置混合元件從而能夠根據(jù)所述管道的橫截面在所述管道的橫截面中維持預(yù)定的溫度和/或壓力分布，從而因此也能夠維持粘度均勻性。
[0024]用于輸送粘性流體的管道是已知的。在W094/28213A1中提出一種用于輸送粘性復(fù)合物(即纖維素/NMMO溶液)的管道，其中流體可以在管中心和/或管段壁處根據(jù)該文獻(xiàn)給定的公式冷卻。為此，冷卻劑被運(yùn)送通過(guò)包圍管道的冷卻護(hù)套。冷卻劑將可能出現(xiàn)的任何放熱反應(yīng)的熱從工作流體中耗散并冷卻流體流的外部區(qū)域。因此，在外部區(qū)域和管道中心的流體之間產(chǎn)生極大的溫差，這對(duì)流體的物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。
[0025]DE10024540描述了一種具有同心管形式的內(nèi)部冷卻元件的流體管道元件。在此，由于層流，粘性流體可能在橫截面中形成溫度梯度。
[0026]根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，取決于內(nèi)徑，可能需要混合元件(例如靜態(tài)混合器)從而(取決于可容許的溫差)維持橫截面中的溫度分布并且因此維持管道中的聚合物復(fù)合物的粘度恒定性。
[0027]此外，為了避免換熱器橫截面中的溫度梯度，還有一個(gè)目的是在換熱器管道的縱向進(jìn)程上達(dá)到恒定的溫度。因此，根據(jù)本發(fā)明的溫度控制裝置基本上沿著整個(gè)換熱器管道設(shè)置?！盎旧稀睉?yīng)理解為意指不必在進(jìn)程的每一個(gè)部分處存在溫度控制，有可能跨接短的部分而不使用溫度控制裝置，而不必?fù)?dān)心流體質(zhì)量的實(shí)質(zhì)性限制和系統(tǒng)安全性?？梢允褂谜扯惹€和溫度曲線的分析從而確定溫度控制裝置的局部使用。特別地，彎曲部和其他技術(shù)中間元件，例如過(guò)濾器、超壓釋放設(shè)備、泵、連接件、分流器、匯流器、取樣元件，某些測(cè)量設(shè)備，例如在線粘度計(jì)、流量計(jì)或壓力容器，可以沒有根據(jù)本發(fā)明的溫度控制裝置。優(yōu)選使用具有靜態(tài)混合器的連接件。倘若在所述元件處應(yīng)避免發(fā)熱，可以在內(nèi)部或外部設(shè)置特定的冷卻元件。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，換熱器(具有溫度控制裝置)占流體管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的臨界比例為至少30%，優(yōu)選地，換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的至少35%，特別優(yōu)選至少40%，至少45%，至少50%，至少55%，至少60%，至少65%，至少70%，至少75%，至少80%，或甚至至少85%，至少90%，至少95%，設(shè)置有換熱器或溫度控制裝置。具有換熱器的部分指定為管道系統(tǒng)的縱向部分，其中設(shè)置溫度控制裝置，例如傳熱介質(zhì)管道。因此，管道系統(tǒng)的一大部分是換熱器，因此本發(fā)明的所述方面也被稱為換熱器管道系統(tǒng)。優(yōu)選地，在換熱器管道系統(tǒng)中，在至少每Sm、每7m、每6m、每5m、每4m或每3m的部分中設(shè)置一個(gè)換熱器。在這些8m、7m、6m、5m、4m或3m的部分中，所述部分的長(zhǎng)度的至少30%，優(yōu)選至少35%，特別優(yōu)選至少40%，至少45%，至少50%，至少55%，至少60%，至少65%，至少70%，至少75%，至少80%，或者甚至至少85%，至少90%，至少95%設(shè)置有換熱器或溫度控制裝置。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，從制備(例如在壓力和/或真空下的溶解聚合物，和加熱紡絲溶液至輸送溫度，以任意順序增壓)到最終加工(在紡絲復(fù)合物的情況下為成型)的整個(gè)流體輸送過(guò)程中，應(yīng)使溫度和壓力分布均勻。[0030]為了安全的過(guò)程管理，有利的是控制比排熱能力(千瓦每米長(zhǎng)度，千瓦每平方米內(nèi)表面)。除了上述說(shuō)明、數(shù)據(jù)之外，相應(yīng)設(shè)備部件的流體體積熱流密度(以千瓦每立方米流體體積表示)也用作關(guān)鍵的安全說(shuō)明。
[0031]因此重要的是，在加工熱敏性流體和聚合物的過(guò)程中，相應(yīng)的設(shè)備元件以這樣的方式構(gòu)造，使得其中包含的熱敏性流體或聚合物可以通過(guò)主動(dòng)進(jìn)行的熱量管理而達(dá)到安全的溫度水平，并且在相應(yīng)的設(shè)備部件的橫截面上以及在整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)度上實(shí)現(xiàn)安全的溫度分布。聚合物熔體和聚合物溶液在高粘度值下通常具有結(jié)構(gòu)粘性性質(zhì)，因此除了主動(dòng)操作的熱量管理之外，還應(yīng)注意聚合物流的高均勻性，從而在設(shè)備或設(shè)備部件中的所有位置處存在相同的溫度和粘度分布曲線。如上所述，當(dāng)加工由纖維素、水和氧化胺組成的聚合物混合物時(shí)，從溶液制備開始直至成型，通過(guò)多個(gè)設(shè)備元件產(chǎn)生摩擦熱，其導(dǎo)致不受約束的和不規(guī)則的溫度和粘度分布曲線，并在極端情況下造成放熱反應(yīng)。因此，流體的溫度被連續(xù)控制并且流體不斷地再分層。
[0032]由纖維素/NMMO/水組成的熱不穩(wěn)定流體在不充分穩(wěn)定化的情況下甚至從120°C至130°C的溫度開始自催化分解。流體的穩(wěn)定化被理解為意指在聚合物復(fù)合物的制備過(guò)程中已經(jīng)向流體中加入化學(xué)試劑，所述化學(xué)試劑一方面保護(hù)聚合物，另一方面保護(hù)溶劑免于熱分解。還可以在通過(guò)換熱器管道運(yùn)送聚合物復(fù)合物的過(guò)程中進(jìn)一步加入穩(wěn)定化試劑，特別是在設(shè)置混合元件的換熱器系統(tǒng)的區(qū)域中。除了加入穩(wěn)定化試劑之外，也可以向換熱器系統(tǒng)中加入改變產(chǎn)品性質(zhì)的其他物質(zhì)，所述其他物質(zhì)在加入階段的過(guò)程中可能導(dǎo)致可能的調(diào)熱。因此，根據(jù)本發(fā)明的換熱器系統(tǒng)可以在作為整體的換熱器系統(tǒng)中極好地平衡放熱過(guò)程或吸熱過(guò)程。應(yīng)理解，除了加入流體物質(zhì)之外，使用換熱器系統(tǒng)也可以引入氣態(tài)物質(zhì)。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)不形成過(guò)熱區(qū)域，所述過(guò)熱區(qū)域可以證明其本身為蔓延至整個(gè)系統(tǒng)的放熱反應(yīng)的輸出區(qū)域。
[0033]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，換熱器的至少一個(gè)溫度控制裝置是傳熱介質(zhì)管道或傳熱介質(zhì)護(hù)套。有可能通過(guò)內(nèi)部溫度控制裝置或通過(guò)外部溫度控制裝置冷卻或加熱獨(dú)立換熱器。溫度控制護(hù)套至少以這樣的程度包圍一部分，從而在管壁處加熱或冷卻流體。通過(guò)考慮溫度控制裝置的面積比和有可能考慮由于內(nèi)部混合器和/或溫度控制裝置導(dǎo)致的額外的摩擦熱，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以簡(jiǎn)單計(jì)算哪種溫度控制選擇對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)為最佳。對(duì)于纖維素/NMMO/水流體，已經(jīng)確定，在35mm、40mm、60mm或90mm的內(nèi)徑以下最好使用外部冷卻換熱器,從135mm的內(nèi)徑開始最好使用內(nèi)部冷卻換熱器，并且在90mm和135mm之間可以使用內(nèi)部或外部冷卻換熱器。在某些實(shí)施方案中，換熱器管道系統(tǒng)具有換熱器，所述換熱器在換熱器內(nèi)部具有溫度控制裝置，優(yōu)選對(duì)于至少35mm、至少40mm、至少60mm或至少90mm的換熱器內(nèi)徑。與此獨(dú)立或者除此之外，換熱器管道系統(tǒng)可以包括換熱器，所述換熱器在換熱器內(nèi)部之外具有溫度控制裝置，優(yōu)選溫度控制護(hù)套，其中換熱器的內(nèi)徑優(yōu)選為至多130mm。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)可以由多個(gè)部分組成，在所述部分中可以使用不同尺寸的換熱器。特別是在分支元件下游，流體流可以分成兩股或多股流，其中通常使用具有較小內(nèi)徑的換熱器。因此，本發(fā)明涉及一種具有獨(dú)立換熱器的錯(cuò)開的內(nèi)徑的換熱器管道系統(tǒng)。所述直徑沿著管道系統(tǒng)的進(jìn)程減小。
[0035]優(yōu)選地，換熱器管道系統(tǒng)具有至少I個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)或更多個(gè)分支元件。[0036]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的獨(dú)立部分或換熱器的內(nèi)徑的梯度優(yōu)選在一定范圍之內(nèi)。因此，換熱器管道系統(tǒng)的第一部分與第二部分的內(nèi)徑的比例可以為至多5:1，優(yōu)選至少10:9，特別優(yōu)選3:1至6:5，特別優(yōu)選2:1至4:3。特別地，所述比例適用于連續(xù)換熱器或部分的情況，特別是分配元件的下游。在具體實(shí)施方案中，可以存在I個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)或更多個(gè)所述不同的錯(cuò)開的內(nèi)徑。
[0037]優(yōu)選地，根據(jù)體積熱流密度(KW/m3)，通過(guò)獨(dú)立換熱器耗散富余的熱量從而調(diào)節(jié)溫度和熱量管理。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)體積熱流密度簡(jiǎn)單地計(jì)算線性熱流密度(KW/m)和表面熱流密度(KW/m2)。優(yōu)選地，在具有至少250_內(nèi)徑的流體管線中，熱流密度為至少120Kff/m3或更高，優(yōu)選263KW/m3，特別優(yōu)選442KW/m3或707KW/m3，如果還應(yīng)耗散熱管道系統(tǒng)的其他部件(例如泵或過(guò)濾器)的熱量，則熱流密度更高。
[0038]優(yōu)選地，在具有至少180mm內(nèi)徑的流體管線中，熱流密度為至少40KW/m3或80KW/m3或更高，優(yōu)選lllKW/m3，特別優(yōu)選188KW/m3或300KW/m3，如果還應(yīng)耗散熱管道系統(tǒng)的其他部件(例如泵或過(guò)濾器)的熱量，則熱流密度更高。
[0039]優(yōu)選地，在具有至少140mm內(nèi)徑的流體管線中，熱流密度為至少30KW/m3或更高，優(yōu)選80KW/m3，特別優(yōu)選103KW/m3或164KW/m3，如果還應(yīng)耗散熱管道系統(tǒng)的其他部件(例如泵或過(guò)濾器)的熱量，則熱流密度更高。
[0040]優(yōu)選地，在具有至少IlOmm內(nèi)徑的流體管線中，熱流密度為至少12KW/m3或更高，優(yōu)選22KW/m3，特別優(yōu)選75KW/m3或120KW/m3，如果還應(yīng)耗散熱管道系統(tǒng)的其他部件(例如泵或過(guò)濾器)的熱量，則熱流密度更高。
[0041]優(yōu)選地，在具有至少90mm內(nèi)徑的流體管線中，熱流密度為至少10KW/m3或更高，優(yōu)選12KW/m3，特別優(yōu)選18KW/m3或29KW/m3，如果還應(yīng)耗散熱管道系統(tǒng)的其他部件(例如泵或過(guò)濾器)的熱量，則熱流密度更高。
[0042]優(yōu)選地，在具有至少60mm內(nèi)徑的流體管線中，熱流密度為至少10KW/m3或更高，優(yōu)選llKW/m3，特別優(yōu)選17KW/m3或28KW/m3，如果還應(yīng)耗散熱管道系統(tǒng)的其他部件(例如泵或過(guò)濾器)的熱量，則熱流密度更高。
[0043]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，由以下公式得到以KW/m3表示的最小耗散熱流密度(Wl):
[0044]Wl = 0.0051 Xd2 — 1.0468Xd + 63.5，
[0045]其中d為以mm表示的換熱器內(nèi)徑(參見圖7點(diǎn)劃線)。
[0046]優(yōu)選地，以KW/m3表示的最佳耗散熱流密度(W2)為:
[0047]W2 = 0.0102 X d2 — 2.0935 Xd+ 127.07
[0048](參見圖7實(shí)線)。在具體實(shí)施方案中，耗散的熱量為至少W1，至少W2的一半，至少Wl和W2的平均值，或至少為W2的3/4。
[0049]耗散的熱量可以通過(guò)選擇溫度控制裝置加以控制。在傳熱介質(zhì)的情況下，可以通過(guò)選擇介質(zhì)及其溫度從而耗散熱量?？梢允褂美渌?、熱水、冷卻油、熱油或其他流體作為液態(tài)或氣態(tài)均勻性的傳熱介質(zhì)。
[0050]優(yōu)選地，換熱器系統(tǒng)的橫截面中和/或縱向方向上的預(yù)定溫差為至多5°C，其中選擇具有調(diào)節(jié)的長(zhǎng)度、直徑和溫度控制的相應(yīng)換熱器。優(yōu)選地，換熱器系統(tǒng)的橫截面中和/或縱向方向上的預(yù)定溫差為至多4°C，至多3°C，至多2°C。
[0051]可以根據(jù)期望和過(guò)程和設(shè)計(jì)要求確定換熱器管道系統(tǒng)的尺寸。優(yōu)選地，換熱器管道系統(tǒng)為至少Im,優(yōu)選至少2m,優(yōu)選至少4m,優(yōu)選至少6m,優(yōu)選至少8m,優(yōu)選至少IOm,至少12m,至少14m,至少16m長(zhǎng)。
[0052]優(yōu)選地，換熱器管道系統(tǒng)與用于在壓力下運(yùn)送粘性介質(zhì)的泵、過(guò)濾器、壓力和體積平衡槽、超壓調(diào)節(jié)器、其間連接的測(cè)量設(shè)備元件或其組合或類似物操作性連接。特別地，在從制備到消耗的整個(gè)流體輸送過(guò)程中，所述系統(tǒng)應(yīng)如本文所述進(jìn)行處理、再分層和溫度控制或檢測(cè)。這種系統(tǒng)可以通過(guò)泵、過(guò)濾器和/或壓力調(diào)節(jié)器或類似物運(yùn)送。
[0053]在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)至少在管道部分或換熱器的內(nèi)部包含混合元件。如上所述，在換熱器的小內(nèi)徑的情況下，優(yōu)選設(shè)置內(nèi)部混合元件和外部冷卻。混合元件用于使流體流產(chǎn)生渦流，從而使層流轉(zhuǎn)變成湍流和/或達(dá)到從換熱器中心至橫截面外部區(qū)域的流體交換。優(yōu)選地，換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的至少30%，優(yōu)選至少35%，特別優(yōu)選至少40%，至少45%，至少50%，至少55%，至少60%，至少65%，至少70%，至少75%，至少80%，或者甚至至少85%，至少90%，至少95%設(shè)置有混合器，特別是靜態(tài)混合元件。在內(nèi)徑小于90mm，優(yōu)選小于130mm的部分中，部分或獨(dú)立換熱器的長(zhǎng)度的優(yōu)選至少20%，優(yōu)選至少30%，特別優(yōu)選至少40%，至少50%，至少60%，至少70%，至少80%，或者甚至至少90%，至少95%設(shè)置有混合器，特別是靜態(tài)混合元件。
[0054]在具有內(nèi)部溫度控制的部分或獨(dú)立換熱器中也可以設(shè)置混合元件，優(yōu)選地，內(nèi)部溫度控制元件同時(shí)具有混合功能。根據(jù)所述實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)在換熱器的內(nèi)部具有作為溫度控制裝置，例如以傳熱介質(zhì)管道的形式的混合元件。這例如可以通過(guò)傳熱介質(zhì)管道的相應(yīng)的成型盤繞得以實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，為了避免由壓力損失引起的摩擦熱，選擇低裝填密度，例如由溫度控制裝置，特別是傳熱介質(zhì)管道占據(jù)的橫截面內(nèi)面積的至多40%的裝填密度。在換熱器系統(tǒng)的一些部分中，有利的是至多50%，65%，70%, 75%的空余橫截面積。優(yōu)選地，空余橫截面積在5%和80%之間，特別優(yōu)選在10%和70%之間，在15%和60%之間，在20%和50%之間，在25%和45%之間，或在30%和40%之間。
[0055]本發(fā)明還提供一種具有相應(yīng)裝填密度的用于輸送粘性流體的獨(dú)立換熱器。根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)優(yōu)選由至少一個(gè)或多個(gè)如下所述的換熱器組成。根據(jù)本發(fā)明的換熱器具有外部護(hù)套和一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部傳熱介質(zhì)管道。本發(fā)明的特征在于，內(nèi)部傳熱介質(zhì)管道具有在護(hù)套方向上的引導(dǎo)區(qū)域和盤繞區(qū)域，或者傳熱介質(zhì)管道至少基本上占據(jù)換熱器的整個(gè)長(zhǎng)度，特別是在傳熱介質(zhì)管道的低裝填密度的情況下。
[0056]本發(fā)明提供一種產(chǎn)生控制和恒定條件的用于輸送粘性流體的換熱器。因此，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的盤繞區(qū)域在換熱器的橫截面上實(shí)現(xiàn)所輸送流體的更均勻的冷卻。通過(guò)額外占據(jù)傳熱介質(zhì)管道在護(hù)套方向上鋪設(shè)的區(qū)域或者通過(guò)低裝填密度和因此造成的大的空余橫截面積，保證了通過(guò)換熱器的流體流只受到最小影響。這在粘性流體的情況下特別關(guān)鍵，否則會(huì)出現(xiàn)高摩擦熱和壓力損失。在熱不穩(wěn)定流體(例如纖維素的氧化叔胺溶液)的情況下，由于這些不期望的反應(yīng)可能產(chǎn)生爆炸。
[0057]在盤繞區(qū)域中，傳熱介質(zhì)管道通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彎曲、盤繞或環(huán)路而鋪設(shè)。特別地，盤繞區(qū)域保證了傳熱介質(zhì)管道可以在護(hù)套的邊緣區(qū)域之間改變。優(yōu)選地，傳熱介質(zhì)管道基本上以與換熱器的中心或軸線錯(cuò)開的方式鋪設(shè)，其中盤繞區(qū)域可以從一側(cè)或邊緣區(qū)域改變至另一側(cè)或邊緣區(qū)域(不必向相對(duì)側(cè))，有可能重新返回鋪設(shè)，或者可以鋪設(shè)至另一不同側(cè)。一方面，由于這些盤繞區(qū)域造成均勻的傳熱；也有可能形成湍流的流體流，其進(jìn)一步促進(jìn)徹底混合并防止形成粘度梯度和溫度梯度。特別的優(yōu)點(diǎn)在于，由于管道處的沖擊壓力，能夠在產(chǎn)生摩擦熱(由于壓力損失造成的耗散能量)的位置處通過(guò)使用傳熱介質(zhì)管道作為混合元件從而直接耗散該熱量，并且從一開始避免隔離的流體區(qū)域升溫。通過(guò)這些措施，實(shí)現(xiàn)了在換熱器橫截面中的所輸送的粘性流體的恒定的溫度分布曲線，避免了局部升溫位點(diǎn)(“熱斑”)。這在因此而可以產(chǎn)生巨大背壓和摩擦熱的高粘性流體的情況下是決定性的優(yōu)點(diǎn)。
[0058]根據(jù)本發(fā)明，在操作的過(guò)程中在傳熱介質(zhì)管道內(nèi)運(yùn)送冷卻劑。然而，“傳熱介質(zhì)管道”不應(yīng)理解為局限于使用冷卻劑，在其他實(shí)施方案中也有可能運(yùn)送熱介質(zhì)或溫度控制介質(zhì)。通常地，取決于溫度控制裝置的溫度是高于還是低于流體的溫度，溫度控制裝置以及傳熱介質(zhì)可以用于冷卻和加熱流體。在換熱器管道系統(tǒng)中，溫度控制裝置的溫度也可以以這樣的方式控制，使得系統(tǒng)的某些部分充當(dāng)冷卻部分，其他部分充當(dāng)加熱部分。
[0059]本文中的“區(qū)域”通常被理解為意指換熱器內(nèi)部適于運(yùn)送流體的區(qū)域。其中大部分為管道區(qū)域。本文中的“管道區(qū)域”被理解為意指具有沿著換熱器的一定長(zhǎng)度的部分。“邊緣區(qū)域”是外部護(hù)套附近的一定管道區(qū)域處的換熱器的限定的橫截面面積。
[0060]為了使換熱器或換熱器管道系統(tǒng)與其周圍之間的傳熱保持盡可能的低，有可能以另一種有利的構(gòu)造提供至少在某些部分由隔熱層包裹的換熱器或系統(tǒng)。因此，可以更好地實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體的更有針對(duì)性的溫度檢測(cè)。
[0061]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，設(shè)置至少兩個(gè)傳熱介質(zhì)管道。這些傳熱介質(zhì)管道可以用于以相反方向運(yùn)送傳熱介質(zhì)。至少兩個(gè)傳熱介質(zhì)管道鋪設(shè)在換熱器的護(hù)套內(nèi)，例如至少在某些區(qū)域平行。因此，例如傳熱介質(zhì)管道沿著換熱器，即沿著護(hù)套以非盤繞區(qū)域形式鋪設(shè)的部分可以存在于相同的管道區(qū)域中或交替。優(yōu)選地，至少兩個(gè)傳熱介質(zhì)管道的盤繞區(qū)域共同存在于限定的管道部分中。一個(gè)或多個(gè)傳熱介質(zhì)管道可以在一個(gè)端部區(qū)域處連接至第二傳熱介質(zhì)管道，使得傳熱介質(zhì)在這些第二傳熱介質(zhì)管道中回流。通過(guò)傳熱介質(zhì)管道的回流，單個(gè)連接端部有可能能夠空間接近地供應(yīng)和除去。此外，避免了由于冷卻劑在流動(dòng)通過(guò)換熱器的過(guò)程中被加熱而沿著換熱器產(chǎn)生溫度下降。這在例如長(zhǎng)度為數(shù)米的長(zhǎng)換熱器的情況下是特別有利的。
[0062]至少兩個(gè)傳熱介質(zhì)管道的盤繞區(qū)域可以額外地共同存在于限定的管道部分中使其相對(duì)于彼此纏繞。這造成流體特別有效的徹底混合和用冷卻劑的均勻傳熱。借助于通過(guò)傳熱管道的有效混合，有可能沿著換熱器不使用其他混合元件，包括靜態(tài)混合元件，其主要目的是造成湍流，通常同時(shí)產(chǎn)生巨大的背壓。因此換熱器可以在具有傳熱介質(zhì)管道的部分中基本上沒有額外的混合元件。
[0063]特別地，設(shè)置盤繞區(qū)域以使粘性流體產(chǎn)生渦流。用于增加湍流的冷卻劑管道的特殊形狀或盤繞本身是公知的并且可以用于該目的。
[0064]優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)中，設(shè)置至少I個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)、11個(gè)、12個(gè)或更多個(gè)本文所述的或其他已知的獨(dú)立換熱器。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的突出之處特別在于多個(gè)獨(dú)立換熱器的模塊化應(yīng)用。
[0065]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在換熱器管道系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)超壓釋放設(shè)備，優(yōu)選基于爆破元件的超壓設(shè)備。超壓釋放設(shè)備的應(yīng)用是公知的。常見的方法包括例如具有薄膜的爆破片，所述薄膜在高于正常操作壓力但是低于管道或容器本身破裂的壓力的作用下爆破，因此能夠使用外部空間進(jìn)行壓力釋放。爆破片例如描述于US6，241，113,US3, 845，879，US2008/0202595, EP1591703和US7，870, 865中。一些爆破片可以具有孔從而保證其在多個(gè)點(diǎn)處或沿著預(yù)定的破裂點(diǎn)裂開。爆破片可以用于試圖檢測(cè)爆破片作用的各種設(shè)備中。因此，US4，079，854描述了一種設(shè)備，所述設(shè)備具有帶刀片的切割裝置，所述刀片在壓力作用之后割裂凹形爆破片。US3，872，874描述了一種具有凸形爆破片的爆破片設(shè)備，所述爆破片在壓力膨脹的情況下擠壓剪切刺針。W02005/054731涉及一種具有壓力檢測(cè)器的爆破片設(shè)置。EP789822涉及用于熱不穩(wěn)定粘性復(fù)合物(例如纖維素溶液)的壓力安全設(shè)備，其中爆破元件伸入輸送管道的內(nèi)部。US5，337，776涉及一種具有超壓釋放設(shè)備的管道，其中爆破片齊平地位于管壁內(nèi)側(cè)，從而造成用所輸送的流體沖洗爆破片。
[0066]優(yōu)選地，超壓釋放設(shè)備在獨(dú)立換熱器的區(qū)域之間的連接元件中設(shè)置有溫度控制裝置。根據(jù)本發(fā)明，具有溫度控制裝置的部分實(shí)現(xiàn)對(duì)所傳送的流體的特別有效的溫度檢測(cè)和與其相關(guān)聯(lián)的壓力檢測(cè)，使得在這些部分中不需要超壓釋放設(shè)備。由于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置有溫度控制裝置的換熱器形成特別有效的溫度均勻性和粘度均勻性，在這些區(qū)域中可以有意地避免安裝超壓釋放設(shè)備，因?yàn)槌瑝横尫旁O(shè)備在換熱器系統(tǒng)中造成冷斑，因此嚴(yán)重破壞換熱器管道的熱量管理。因此，超壓釋放設(shè)備主要設(shè)置在連接元件上，在所述連接元件中不輸送內(nèi)部溫度控制裝置?？商娲?，混合元件可以設(shè)置在超壓釋放設(shè)備的區(qū)域中，使得這些設(shè)備與均勻的流體接觸。超壓釋放設(shè)備的溫度也可以通過(guò)溫度控制裝置進(jìn)行控制。
[0067]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以提供特別長(zhǎng)的管道，所述管道允許在整個(gè)長(zhǎng)度上冷卻。這在輸送高粘性紡絲溶液時(shí)特別重要，在這種情況下反應(yīng)器和擠出機(jī)等之間可跨越數(shù)米。示例性設(shè)備需要約20米的管道。優(yōu)選地，提供長(zhǎng)度為至少lm，優(yōu)選至少2m,至少3m,至少4m,至少5m,至少6m,至少7m,至少8m,至少9m,至少IOm,至少12m,至少15m的長(zhǎng)換熱器管道。可以沿著換熱器管道系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)換熱器，即具有分離的限定溫度控制裝置的部分。獨(dú)立換熱器的傳熱管道可以分別供給冷卻劑。優(yōu)選地，管道包括I個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)或更多個(gè)換熱器。獨(dú)立換熱器具有根據(jù)本發(fā)明的傳熱介質(zhì)管道并且可以具有0.2至4m，優(yōu)選從0.3至3m，特別優(yōu)選從0.4至2m，特別優(yōu)選從0.5至Im的尺寸。獨(dú)立換熱器的換熱器內(nèi)部?jī)?yōu)選在兩端開口，并且能夠連接其他換熱器或其他元件，例如連接件、分流器、過(guò)濾器、泵、壓力容器或末端設(shè)備，例如擠出機(jī)和紡絲設(shè)備。
[0068]優(yōu)選地，傳熱介質(zhì)管道占據(jù)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)，特別是所有換熱器的長(zhǎng)度的至少60%，特別優(yōu)選至少65%，至少70%，至少75%，至少80%，至少85%，至少90%，至少 95%。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)優(yōu)選與用于在壓力下運(yùn)送粘性介質(zhì)的泵操作性連接在一起。特別地，當(dāng)輸送高粘性流體(所述高粘性流體在壓力作用下通過(guò)換熱器壓入系統(tǒng))時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別明顯。
[0070]為了產(chǎn)生盡可能低的背壓，粘性流體以盡可能小的阻力輸送通過(guò)換熱器。為此，降低溫度控制裝置的裝填密度。特別地，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在換熱器的橫截面中，至多50%,優(yōu)選至多45%，至多40%，至多35%，至多30%，至多25%，至多20%，至多15%，至多12%，至多10%，至多8%，至多7%，至多6%，至多5%的橫截面內(nèi)面積由溫度控制裝置占據(jù)。亦即，空余橫截面是空余的用于流過(guò)流體的剩余橫截面部分并且優(yōu)選為至少50%，特別優(yōu)選至少55%，至少60%，至少65%，至少70%，至少75%，至少80%，至少85%，至少90%。[0071]具有內(nèi)部溫度控制裝置的換熱器可以具有多個(gè)具有盤繞的傳熱介質(zhì)管道的區(qū)域。在傳熱介質(zhì)管道的下游盤繞區(qū)域中，傳熱介質(zhì)管道優(yōu)選相對(duì)于彼此彎曲或形成角度。下游盤繞區(qū)域可以例如通過(guò)回流的傳熱介質(zhì)管道或通過(guò)傳熱管道形成，其中冷卻劑以與第一傳熱介質(zhì)管道相反的方向運(yùn)送。
[0072]傳熱介質(zhì)管道和/或換熱器可以由各種材料，例如鋼、高級(jí)鋼、陶瓷、燒結(jié)金屬、鋁、塑料、有色金屬或貴金屬制成。優(yōu)選的材料是所有鐵、鐵合金、鉻鎳鋼、鎳鋼(例如哈氏合金材料)、鈦、鉭、碳化硅、玻璃、陶瓷、黃金、白金以及塑料。特殊材料為具有高鑰含量的合金，或抗?jié)B銹和縫隙腐蝕的鎳、鉻和鑰合金，或具有高抗拉強(qiáng)度的鎳銅合金。材料實(shí)例為哈氏合金C (高抗腐蝕性)、哈氏合金B(yǎng) (沉淀硬化的高溫合金)、鉻鎳鐵合金(在石化應(yīng)用中抗應(yīng)力腐蝕開裂)、耐熱鉻鎳鐵合金(高強(qiáng)度，耐高溫，抗氧化和抗碳化)、蒙乃爾合金(高抗拉強(qiáng)度，抗腐蝕)。然而傳熱介質(zhì)管道和/或換熱器也可以由涂覆材料制成。
[0073]已知所使用的構(gòu)造材料的抗腐蝕性，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以決定對(duì)于換熱器系統(tǒng)，相對(duì)于所運(yùn)送的流體，可以使用哪些構(gòu)造材料以及如何將換熱器系統(tǒng)構(gòu)造性連接至設(shè)備單元。在用于使由纖維素、氧化胺和水組成的聚合物復(fù)合物的溫度和粘度均勻化的換熱器系統(tǒng)中，應(yīng)注意不含鐵和有色金屬。
[0074]優(yōu)選的選擇是具有5至100W/mK，特別優(yōu)選10至60W/mK的導(dǎo)熱系數(shù)的材料。
[0075]在具體實(shí)施方案中，換熱器的護(hù)套隔熱和/或可以設(shè)置成雙管道，因?yàn)闊峤粨Q在內(nèi)部進(jìn)行并且基本上不通過(guò)護(hù)套產(chǎn)生向外傳熱。
[0076]此外，本發(fā)明涉及一種通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)或根據(jù)本發(fā)明的換熱器輸送粘性流體的方法。同樣地，本發(fā)明涉及換熱器管道系統(tǒng)或換熱器用于輸送粘性流體的用途。優(yōu)選地，粘性流體為熱不穩(wěn)定的。熱不穩(wěn)定的流體例如是生物聚合物溶液，纖維素溶液，例如纖維素/氧化胺溶液，特別是氧化叔胺溶液的溶液。一個(gè)實(shí)例為纖維素NMMO溶液，如在W094/28213A1中所述。流體可以是水溶液。熱不穩(wěn)定的流體是在通過(guò)換熱器和設(shè)備系統(tǒng)輸送的過(guò)程中存在溫度升高的危險(xiǎn)的流體。溫度升高可能例如由于放熱反應(yīng)，特別是化學(xué)反應(yīng)，或由于輸送高粘性流體的過(guò)程中的摩擦熱引起。其他流體特別是工業(yè)塑料，可凝固的流體，特別是“熱熔體”，例如聚合物、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚乳酸、丙烯等。流體可為觸變性流體，特別是紡絲溶液。特別的流體具有至少約40°C、至少50°C、至少55°C、至少60°C、至少65°C、至少70°C、至少75°C的熔融溫度，也可達(dá)到至多280°C的熔融溫度。流體可以在至少40°C、至少50°C、至少55°C、至少60°C、至少65°C、至少70°C、至少75°C、至少約80°C、至少85°C、至少90°C、至少95°C的示例性溫度下運(yùn)送。本發(fā)明可以用于耗散放熱反應(yīng)的熱量或由于粘性流體的摩擦/壓力損失而造成的耗散能量。
[0077]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，冷卻劑通過(guò)傳熱介質(zhì)管道(在換熱器的內(nèi)部或外部，例如在護(hù)套中)運(yùn)送，所述冷卻劑與所輸送的粘性流體的溫度偏離至多20°C，優(yōu)選至多15°C，至多12°C，至多10°C，至多9°C，至多8°C，至多7°C，至多6°C，至多5°C，至多4°C，至多3°C。根據(jù)本發(fā)明的換熱器被證實(shí)有效，使得小的溫差有可能實(shí)現(xiàn)令人滿意的散熱。優(yōu)選地，冷卻劑的溫度低于流體溫度。
[0078]在具體實(shí)施方案中，粘性流體在至少15巴(bar)，至少20巴，至少25巴，至少100巴，優(yōu)選至少200巴，至少300巴，至少400巴，至少500巴，至少600巴，至少700巴，至少
800巴輸出壓力的高壓下通過(guò)換熱器或管道系統(tǒng)輸送。在另一實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的換熱器管道系統(tǒng)或獨(dú)立換熱器或超壓設(shè)備用于在最大至多1000巴，優(yōu)選至多60巴，至多80巴，至多120巴，至多250巴，至多350巴，至多450巴，至多550巴，至多650巴，至多750巴，至多900巴的高壓(觸發(fā)壓力)下輸送流體。優(yōu)選地，流體的零剪切粘度在100至15，OOOPas的范圍內(nèi)，特別在500至10，OOOPas之間。
[0079]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明定義如下:
[0080]1、一種用于輸送粘性流體的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有多個(gè)，例如2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)或更多個(gè)作為管道元件的獨(dú)立換熱器，并且具有沿著所述管道系統(tǒng)和在所述管道的橫截面中的預(yù)定控制的溫度和/或壓力分布，其特征在于，換熱器以沿著所述管道系統(tǒng)的規(guī)則間距設(shè)置作為管道元件，其中以這樣的方式選擇所述規(guī)則間距從而通過(guò)使流體再分層而沿著所述管道系統(tǒng)維持預(yù)定的溫度和/或壓力分布，其中在用于在所述換熱器管道中輸送的粘性流體的所述換熱器中設(shè)置溫度控制裝置，并且任選還設(shè)置混合元件從而根據(jù)所述管道的橫截面在所述管道的橫截面中維持預(yù)定的溫度和/或壓力分布，并且其中所述換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的至少30%設(shè)置有換熱器。
[0081]2、根據(jù)定義I所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，換熱器的至少一個(gè)溫度控制裝置是傳熱介質(zhì)管道或傳熱介質(zhì)護(hù)套。
[0082]3、根據(jù)定義I或2所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有獨(dú)立換熱器的錯(cuò)開的內(nèi)徑，所述錯(cuò)開的內(nèi)徑沿著所述管道系統(tǒng)的進(jìn)程減小。
[0083]4、根據(jù)定義I至3任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有至少一個(gè)分支元件。 [0084]5、根據(jù)定義I至4任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其中所述換熱器管道系統(tǒng)的第一部分的內(nèi)徑與第二部分的比例為至多5:1，優(yōu)選至少10:9。
[0085]6、根據(jù)定義I至5任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有換熱器，優(yōu)選對(duì)于所述換熱器的至少90_的內(nèi)徑，所述換熱器在所述換熱器內(nèi)部具有溫度控制
>j-U ρ?α裝直。
[0086]7、根據(jù)定義I至6任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有換熱器，所述換熱器在所述換熱器內(nèi)部之外具有溫度控制裝置，優(yōu)選溫度控制護(hù)套，其中所述換熱器的內(nèi)徑為至多130mm。
[0087]8、根據(jù)定義I至7任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器系統(tǒng)的橫截面中和/或縱向方向上的預(yù)定的溫差為至多5°C。
[0088]9、根據(jù)定義I至7任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)在至少一個(gè)管道部分內(nèi)部包括混合元件。
[0089]10、根據(jù)定義6和9所述的換熱器管道系統(tǒng)，其中所述混合元件和溫度控制裝置為所述換熱器內(nèi)部的傳熱介質(zhì)管道。
[0090]11、根據(jù)定義10所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)部傳熱介質(zhì)管道具有在所述護(hù)套方向上的引導(dǎo)區(qū)域和盤繞區(qū)域。
[0091]12、根據(jù)定義I至11任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度為至少Im,優(yōu)選至少2m,優(yōu)選至少4m,優(yōu)選至少6m,優(yōu)選至少8m,優(yōu)選至少10m。
[0092]13、根據(jù)定義I至12任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制裝置占據(jù)所述換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的至少60%。[0093]14、根據(jù)定義I至13任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器管道系統(tǒng)與用于在壓力下運(yùn)送粘性介質(zhì)的泵、過(guò)濾器、超壓調(diào)節(jié)器、用于加工聚合物溶液的加工設(shè)備，例如紡絲設(shè)備或擠出設(shè)備，或其組合等操作性地連接在一起。
[0094]15、根據(jù)定義I至14任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有在所述換熱器內(nèi)部的傳熱介質(zhì)管道，其中在所述換熱器的橫截面中，所述傳熱介質(zhì)管道占據(jù)橫截面內(nèi)部面積的至多40%。
[0095]16、一種用于輸送粘性流體的換熱器,所述換熱器具有外部護(hù)套和一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部傳熱介質(zhì)管道，特別是冷卻劑管道，其特征在于，所述內(nèi)部傳熱介質(zhì)管道具有在所述護(hù)套的方向上的引導(dǎo)區(qū)域和盤繞區(qū)域，其中優(yōu)選設(shè)置兩個(gè)傳熱介質(zhì)管道，所述傳熱介質(zhì)管道優(yōu)選用于以相反方向引導(dǎo)傳熱介質(zhì)。
[0096]17、根據(jù)定義16所述的換熱器，其特征在于，傳熱介質(zhì)管道可以在一個(gè)端部區(qū)域處連接至第二傳熱介質(zhì)管道，所述第二傳熱介質(zhì)管道用于回流所述第二傳熱介質(zhì)管道中的傳熱介質(zhì)。
[0097]18、根據(jù)定義16或17所述的換熱器，其特征在于，至少兩個(gè)傳熱介質(zhì)管道的盤繞區(qū)域共同存在于限定的管道部分中。
[0098]19、根據(jù)定義16或18所述的換熱器，其特征在于，至少兩個(gè)傳熱介質(zhì)管道的盤繞區(qū)域相對(duì)于彼此扭曲地共同存在于限定的管道部分中。
[0099]20、根據(jù)定義15至19任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置所述盤繞區(qū)域從而使所述粘性流體產(chǎn)生渦流。
[0100]21、根據(jù)定義15至20任一項(xiàng)所述的換熱器，其特征在于，所述換熱器為至少lm，優(yōu)選至少2m,優(yōu)選至少4m,優(yōu)選至少5m長(zhǎng)。
[0101]22、根據(jù)定義15至21任一項(xiàng)所述的換熱器，其特征在于，所述傳熱介質(zhì)管道占據(jù)換熱器的長(zhǎng)度的至少50%。
[0102]23、根據(jù)定義15至22任一項(xiàng)所述的換熱器，其特征在于，所述換熱器與用于在壓力下運(yùn)送粘性介質(zhì)的泵操作性連接在一起。
[0103]24、根據(jù)定義15至23任一項(xiàng)所述的換熱器，所述換熱器具有低傳熱介質(zhì)管道裝填密度，其中所述傳熱介質(zhì)管道占據(jù)橫截面內(nèi)面積的至多40%。
[0104]25、根據(jù)定義15至24任一項(xiàng)所述的換熱器，其特征在于，當(dāng)以橫截面觀看時(shí)，所述傳熱介質(zhì)管道的下游盤繞區(qū)域相對(duì)于彼此彎曲或形成角度。
[0105]26、根據(jù)定義I至14任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的至少一個(gè)部分由根據(jù)定義15至25任一項(xiàng)所述的換熱器組成。
[0106]27、一種通過(guò)根據(jù)定義I至26任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)或換熱器輸送粘性流體的方法，特別是其中所述粘性流體為熱不穩(wěn)定的，并且優(yōu)選為纖維素溶液。
[0107]28、一種通過(guò)根據(jù)定義I至27任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)或換熱器輸送粘性流體的方法，特別是其中所述粘性流體為熱不穩(wěn)定的，優(yōu)選為包含纖維素和有機(jī)溶劑或由纖維素和有機(jī)溶劑組成的纖維素溶液。
[0108]29、一種通過(guò)根據(jù)定義I至28任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)或換熱器輸送粘性流體的方法，其中所述粘性流體為包含纖維素、氧化胺和水或由纖維素、氧化胺和水組成的纖維素溶液，優(yōu)選其中所述氧化胺為N-甲基嗎啉N-氧化物。[0109]30、一種通過(guò)根據(jù)定義I至26任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)或換熱器輸送粘性流體的方法，其中所述粘性流體為纖維素溶液，并且溶解的纖維素以纖維素衍生物的形式存在于溶液中。
[0110]31、一種通過(guò)根據(jù)定義I至26任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)或換熱器輸送粘性流體的方法，其中所述粘性流體為生物聚合物溶液，并且溶解的生物聚合物構(gòu)成生物基塑料。
[0111]32、一種通過(guò)根據(jù)定義I至26任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)或換熱器輸送粘性流體的方法，其中所述粘性流體為生物聚合物溶液，并且溶解的生物聚合物以多糖、蛋白質(zhì)、核酸的形式存在。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0112]進(jìn)一步通過(guò)如下附圖和實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，而不限制于本發(fā)明的這些具體實(shí)施方案。
[0113]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的換熱器I的縱截面，所述換熱器I具有外部護(hù)套2和內(nèi)部區(qū)域3和內(nèi)部冷卻劑管道4，所述內(nèi)部冷卻劑管道4具有在護(hù)套方向上的引導(dǎo)區(qū)域5和盤繞區(qū)域6。
[0114]圖2a、2b和2c顯示了根據(jù)本發(fā)明的換熱器的三個(gè)截面，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)縱截面，圖2a(截面A-A)和圖2b (截面B-B)，和一個(gè)橫截面，圖2c (截面C-C)，在每種情況下具有在盤繞區(qū)域中的兩個(gè)交叉的冷卻劑管道。冷卻劑管道通過(guò)連接管道7彼此連接，使得冷卻劑可以在每個(gè)第二冷卻劑管道中回流。同樣顯示了冷卻劑入口 8和出口 9。
[0115]圖3顯示了換熱器I的橫截面，在每種情況下具有在盤繞區(qū)域6中的四個(gè)交叉的冷卻劑管道4。
[0116]圖4顯示了通過(guò)分流器10分支的換熱器管道，其中獨(dú)立管道部分通過(guò)彎曲部11連接。
[0117]圖5顯示了如W094/28213A1所述的常規(guī)流體管道系統(tǒng)中的溫度梯度和根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測(cè)中的溫度梯度的對(duì)比。顯示了在非換熱器的輸送管道部分中的聚合物(纖維素)溫度分布。曲線(A)的進(jìn)程描述了平均溫度進(jìn)程，使得在溶液制備之后，聚合物復(fù)合物通過(guò)換熱器冷卻，然后進(jìn)料至管道并且輸送從而加工(擠出)。由于物質(zhì)輸送、過(guò)濾和各種轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的壓力損失導(dǎo)致熱量通過(guò)摩擦而引入聚合物復(fù)合物，因此溫度水平在整體上升高。曲線B -管道中心-和B’ -管壁-表不根據(jù)W094/28213A1的教導(dǎo)的分析,根據(jù)所述教導(dǎo)，僅管壁被冷卻?？梢钥闯?，溫度不均勻性隨著從溶液制備至加工的距離而增加，因此在管道中的輸送過(guò)程中而增加，這可以通過(guò)兩條曲線(B)和(B’ )的展開表示。W094/28213A1教導(dǎo)了由于自發(fā)進(jìn)行溫度管理和熱量管理的管道系統(tǒng)，可以產(chǎn)生至多15°C的溫差。通過(guò)W094/28213的教導(dǎo)清楚的是，由于在傳送的聚合物或纖維素溶液中的允許的溫差，建立和形成大的粘度差。如果不克服這種溫度和粘度均勻性，則在用于模制產(chǎn)品的下游加工位置處不可避免地產(chǎn)生制備缺陷，所述缺陷導(dǎo)致在紡絲或擠出的過(guò)程中擠出物斷裂，附接至其他擠出物，并且因此產(chǎn)生不可使用的最終產(chǎn)物。
[0118]圖6顯示了纖維素溶液在各種設(shè)備構(gòu)造中的溫度曲線，其中描繪了 3種不同的溫度曲線(C、D、E)。
[0119](C):在纖維素聚合物溶液的溶液制備之后，輸送復(fù)合物至過(guò)濾器，通過(guò)過(guò)濾器并且進(jìn)一步輸送從而加工形成模制件(擠出)。在曲線C的進(jìn)程的情況下，僅耗散換熱器的耗
散熱量。
[0120](D):在纖維素聚合物溶液的溶液制備之后，輸送復(fù)合物至過(guò)濾器，通過(guò)過(guò)濾器并且進(jìn)一步輸送從而加工形成模制件。在曲線D的進(jìn)程的情況下，不僅耗散換熱器的耗散熱量，這在此有助于溫度和粘度均勻性，還耗散由升壓泵以及由過(guò)濾造成的熱量。
[0121]如通過(guò)曲線(D)可見，在輸送路徑上，在整個(gè)換熱器管道橫截面積上，以及在換熱器管道體積上實(shí)現(xiàn)溫度和粘度均勻性。此外，在整個(gè)換熱器管道進(jìn)程上實(shí)現(xiàn)復(fù)合物溫度的均勻性。
[0122](E):通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，還可以以這樣的方式進(jìn)行流體溫度的控制，使得在希望流體溫度增加的情況下，換熱器管道關(guān)于壓力損失以這樣的方式設(shè)計(jì)尺寸，使得通過(guò)摩擦熱在換熱器處引入希望的溫度增加。由于換熱器管道被構(gòu)造設(shè)計(jì)成間接引導(dǎo)換熱器，除了通過(guò)摩擦在換熱器處引入熱量之外，用于增加纖維素溶液的溫度的熱量也可以通過(guò)進(jìn)料至換熱器管道的換熱器流體而引入。
[0123]圖7顯示了耗散的熱量作為換熱器直徑/表面積的函數(shù)的計(jì)算。
[0124]此外，關(guān)于獨(dú)立換熱器的熱流密度指定選擇的區(qū)域，其中不同換熱器的最佳區(qū)域位于:
[0125]-區(qū)域I中:內(nèi)部?jī)H有靜態(tài)混合器，通過(guò)換熱器的護(hù)套上的溫度控制裝置進(jìn)行外部溫度控制
[0126]-區(qū)域2中:具有內(nèi)部溫度控制的管道靜態(tài)混合器
[0127]-區(qū)域1、2中:存在靜態(tài)混合器或管道靜態(tài)混合器的區(qū)域。直線“最小熱流密度”顯示了為了例如除去通過(guò)管道和混合器在設(shè)定溫度為95°C的纖維素/NMMO/水流體混合物中產(chǎn)生的摩擦熱量而待耗散的最小熱量。實(shí)線顯示最佳耗散的熱量。
[0128]圖8顯示了不具有換熱器的管道的橫截面溫度分布曲線，流體通過(guò)所述管道流動(dòng)。圖8a:直徑為25mm的管道；圖Sb:直徑為IOOmm的管道。溫度曲線由上至下顯示了 I)入口處、b) Im之后、c) 3m之后和d)出口處(IOm之后)的分布曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0129]實(shí)施例:
[0130]根據(jù)這些實(shí)施例，使用如圖2中所示的換熱器管道。在該形式中，換熱器包括四個(gè)冷卻劑管道，其中在每種情況下，兩個(gè)冷卻劑管道在端部處附接從而使冷卻劑回流。在另一個(gè)端部處，設(shè)置用于引入和排出冷卻劑的連接頭。換熱器內(nèi)部在兩端開口，并且能夠連接其他換熱器或其他元件，例如連接件、分流器、過(guò)濾器、泵、壓力容器或末端設(shè)備，例如擠出機(jī)等。這種連接示于圖3。冷卻劑管道占據(jù)換熱器的內(nèi)部，其中在每種情況下，兩個(gè)冷卻劑管道具有盤繞區(qū)域，所述盤繞區(qū)域在相同的部分中具有交叉的管道環(huán)路或者因此在另一個(gè)部分中具有在護(hù)套的方向上的引導(dǎo)區(qū)域。這些區(qū)域交替變化。與其錯(cuò)開的是另一對(duì)冷卻劑管道，所述另一對(duì)冷卻劑管道在相同的部分中均具有盤繞區(qū)域和非盤繞區(qū)域，其中關(guān)于第一對(duì)冷卻管道，這些盤繞和非盤繞區(qū)域以鏡像方式存在。
[0131]實(shí)施例1:
[0132]在操作的過(guò)程中用纖維素/NMMO/水溶液測(cè)試根據(jù)圖3的換熱器管道。在97°C和102°C之間的溫度下在溶解設(shè)備中制備由12.9%纖維素、76.3%氧化胺(NMMO)和10.8%水組成的不同亞硫酸鹽纖維素(制備商MoDo, Sappi Saiccor)的紡絲溶液。
[0133]在1200kg/m3的密度下，所述溶液具有15，OOOPas的零剪切粘度(在85°C下)。如此獲得的紡絲溶液在制備之后在設(shè)置有加熱的內(nèi)部靜態(tài)混合元件(型號(hào):Sulzer SMR)的換熱器中調(diào)節(jié)至95°C的溫度。
[0134]在換熱器出口處，確定輸出溶液的溫度，其中測(cè)量如下溫度:
[0135]Tl = 95.8°C
[0136]T2 = 96.7 °C
[0137]T3 = 96.10C
[0138]T4 = 95.2 °C
[0139]T5 = 97.10C
[0140]通過(guò)測(cè)量的溫度可見，在換熱器橫截面上達(dá)到約1.9°C的溫差。
[0141]實(shí)施例2-空管試驗(yàn)
[0142]連續(xù)的，將從換熱器中輸出的纖維素溶液運(yùn)送至內(nèi)徑為108mm (長(zhǎng)度約3米)的空管中。
[0143]為了進(jìn)一步加工，用內(nèi)徑為80mm (長(zhǎng)度約2米)的空管將紡絲溶液流分成2股支流。
[0144]空管外部設(shè)置有溫度控制護(hù)套，所述溫度控制護(hù)套上具有隔熱層(50mm的隔熱層厚度)。
[0145]溫度控制護(hù)套保持82 °C的溫度。
[0146]在空管(長(zhǎng)度5米)中的輸送路徑之后,在兩個(gè)出口(65mm)之一處確定橫截面上的紡絲溶液的溫度分布，其中測(cè)量如下溫度:
[0147]Tl = 97.80C (在管中心測(cè)量)
[0148]T2 = 91.7°C
[0149]T3 = 83.5 °C
[0150]T4 = 89.2 °C
[0151]T5 = 91.10C
[0152]通過(guò)測(cè)量的溫度可見，在空管的橫截面上達(dá)到約14.3°C的溫差。值得注意的是，盡管護(hù)套溫度較低，測(cè)得極高的芯部溫度，這可以通過(guò)流體極大的剪切熱得以解釋。
[0153]實(shí)施例3-具有加熱的內(nèi)部靜態(tài)混合元件的換熱器
[0154]本發(fā)明的目的是，盡管從外部恒溫和引入剪切熱，在管道的進(jìn)程上必須將紡絲溶液的溫度和粘度常量保持在恒定水平。為了達(dá)到這一目的，通過(guò)換熱器系統(tǒng)代替上述空管系統(tǒng)。
[0155]換熱器系統(tǒng)由至少相互連接的換熱器組成。
[0156]第一個(gè)換熱器(殼體內(nèi)徑108_，長(zhǎng)度3m)由具有加熱的內(nèi)部靜態(tài)混合元件(型號(hào):Sulzer SMR)的殼體組成。殼體的溫度控制護(hù)套連接至內(nèi)部靜態(tài)混合元件，其中溫度控制介質(zhì)的溫度設(shè)置為92°C。
[0157]內(nèi)部靜態(tài)混合元件具有2m的長(zhǎng)度(殼體長(zhǎng)度的約65%)。
[0158]在第一個(gè)換熱器元件下游，紡絲溶液經(jīng)受溫度測(cè)量，其中在流過(guò)換熱器之后設(shè)定以下溫度:
[0159]Tl = 94.8°C
[0160]T2 = 94.4 °C
[0161]T3 = 95.10C
[0162]Τ4 = 95.6 °C
[0163]Τ5 = 95.9 0C
[0164]通過(guò)測(cè)量的溫度可以看出，達(dá)到約1.1°C的溫差。值得注意的是，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)可以得到在溫度和粘度分布方面非常均勻的紡絲溶液，同時(shí)可以耗散在換熱器系統(tǒng)中引起的流體剪切熱。
[0165]實(shí)施例4-具有內(nèi)部靜態(tài)混合元件的換熱器
[0166]在紡絲溶液流的分配之后，纖維素溶液通過(guò)2個(gè)平行的結(jié)構(gòu)相同的換熱器輸送。
[0167]兩個(gè)換熱器(殼體內(nèi)徑85mm-長(zhǎng)度2m)由具有內(nèi)部靜態(tài)混合元件(型號(hào)=SulzerSMXL)的殼體組成。殼體的溫度控制護(hù)套設(shè)置成90°C的溫度。
[0168]內(nèi)部靜態(tài)混合元件具有1.2m的長(zhǎng)度(殼體長(zhǎng)度的約60%)。在兩個(gè)換熱器元件之一下游，紡絲溶液經(jīng)受溫度測(cè)量，其中在流過(guò)換熱器之后設(shè)定以下溫度:
[0169]Tl = 95.3°C
[0170]T2 = 96.7 °C
[0171]T3 = 95.4°C
[0172]T4 = 96.TC
[0173]T5 = 95.5 °C
[0174]通過(guò)測(cè)量的溫度可以看出，達(dá)到約1.4°C的溫差。值得注意的是，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)可以得到在溫度和粘度分布方面非常均勻的紡絲溶液，同時(shí)可以耗散在換熱器系統(tǒng)中的流體剪切熱。
[0175]基于溫差的數(shù)據(jù)，計(jì)算流體傳送系統(tǒng)中的最小和最佳的換熱器長(zhǎng)度。對(duì)于95°C的纖維素/NMMO/水流體的1.5°C的最大差值，在由20個(gè)在每種情況下長(zhǎng)度為I米并且具有175mm、136mm、108mm、85mm和65mm錯(cuò)開的內(nèi)徑的獨(dú)立換熱器組成的系統(tǒng)中，從第一個(gè)泵至擠出機(jī)的輸送系統(tǒng)的總長(zhǎng)度的至少34%通過(guò)過(guò)濾器和另一泵和換熱器運(yùn)送。在獨(dú)立換熱器元件內(nèi)，并不是整個(gè)長(zhǎng)度都設(shè)置有傳熱介質(zhì)管道，而是要考慮連接件和如果有的話考慮不完全設(shè)備，對(duì)于內(nèi)徑為175_的換熱器，長(zhǎng)度的56.9%，最好是長(zhǎng)度的73.1%設(shè)置有傳熱介質(zhì)。在內(nèi)徑為136mm的換熱器中，長(zhǎng)度的69.2%,最好是長(zhǎng)度的85.8%設(shè)置有傳熱介質(zhì)。在內(nèi)徑為108mm的換熱器中，長(zhǎng)度的61.7%，最好是長(zhǎng)度的86.7%設(shè)置有傳熱介質(zhì)。在內(nèi)徑為85mm的換熱器中，長(zhǎng)度的63.6%,最好是長(zhǎng)度的84.1%設(shè)置有傳熱介質(zhì)。在內(nèi)徑為65mm的換熱器中，長(zhǎng)度的50.0%，最好是長(zhǎng)度的75.0%設(shè)置有傳熱介質(zhì)。
[0176]內(nèi)徑為175至108mm的換熱器在內(nèi)部進(jìn)行溫度控制，內(nèi)徑為85至65mm的換熱器在外部進(jìn)行溫度控制，具有內(nèi)部靜態(tài)混合器。
[0177]對(duì)于換熱器系統(tǒng)的總長(zhǎng)度，基于換熱器的長(zhǎng)度部分的總和，長(zhǎng)度的61.5%，最好是長(zhǎng)度的81.0%設(shè)置有傳熱介質(zhì)。在需要分流元件、過(guò)濾器和泵的情況下，長(zhǎng)度的97.1%可以設(shè)置有傳熱介質(zhì)。
[0178]實(shí)施例5:[0179]通過(guò)換熱器管道系統(tǒng)將待用作紡絲溶液并且具有如下組成的聚合物溶液從紡絲溶液的制備輸送至紡絲機(jī)處的紡絲溶液的加工，所述換熱器管道系統(tǒng)由換熱器和具有爆破元件(作為分配件)的連接件組成。
[0180]以如下組成連續(xù)制備由 MoDo Crown Dissolving DP510-550 和 Sappi SaiccorDP560-580型纖維素的混合物組成的紡絲復(fù)合物:纖維素12.9% ;氧化胺(NMMO) 76.3% ;水10.8%。
[0181]在進(jìn)行水酶預(yù)處理和懸浮液制備之后，通過(guò)在真空下在連續(xù)灌注的反應(yīng)容器中在97至103°C的溫度下蒸發(fā)過(guò)量的水從而進(jìn)行溶液制備。加入已知的穩(wěn)定劑從而穩(wěn)定溶劑NMMO/水。如已知地使用五倍子酸丙酯進(jìn)行纖維素溶液的穩(wěn)定化。為了安全制備溶液，監(jiān)測(cè)重金屬離子含量并且作為總參數(shù)(由金屬離子和有色金屬離子組成)不超過(guò)IOppm的值。
[0182]所制備的溶液的密度在室溫下為1，200kg/m3。通過(guò)纖維素混合組分設(shè)定的紡絲復(fù)合物的在75°C下測(cè)量的零剪切粘度可以為至多15，000Pas。根據(jù)紡絲過(guò)程中選擇的加工溫度，零剪切粘度可在500至15，OOOPas的范圍內(nèi)變動(dòng)。由于紡絲溶液的結(jié)構(gòu)粘性性質(zhì)，對(duì)于紡絲剪切速率，取決于所選擇的加工溫度，粘度降低至低于IOOPas的范圍并且同樣高度取決于紡絲溶液中的纖維素濃度。
[0183]在連接件處，在流通過(guò)程中，在取樣孔取出聚合物復(fù)合物從而進(jìn)行溫度測(cè)量和粘度測(cè)量，其中對(duì)于每mm2的特定流量設(shè)計(jì)附接在連接件中的爆破片的尺寸。
[0184]
【權(quán)利要求】
1.一種用于輸送粘性流體的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有多個(gè)作為管道元件的獨(dú)立換熱器，并且具有沿著所述管道系統(tǒng)和在所述管道的橫截面中的預(yù)定控制的溫度和/或壓力分布，其特征在于，換熱器以沿著所述管道系統(tǒng)的規(guī)則間距設(shè)置為管道元件，其中以這樣的方式選擇所述規(guī)則間距從而沿著所述管道系統(tǒng)維持預(yù)定的溫度和/或壓力分布，其中在所述換熱器中設(shè)置溫度控制裝置從而控制流體的溫度，并且還任選設(shè)置混合元件從而根據(jù)所述管道的橫截面在所述管道的橫截面中維持預(yù)定的溫度和/或壓力分布，并且其中所述換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的至少30%設(shè)置有換熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，換熱器的至少一個(gè)溫度控制裝置是傳熱介質(zhì)管道或傳熱介質(zhì)護(hù)套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有獨(dú)立換熱器的錯(cuò)開的內(nèi)徑，所述錯(cuò)開的內(nèi)徑沿著所述管道系統(tǒng)的進(jìn)程減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有至少一個(gè)分支元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其中所述換熱器管道系統(tǒng)的第一部分的內(nèi)徑與第二部分的比例為至多5:1，優(yōu)選至少10:9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有換熱器，優(yōu)選對(duì)于所述換熱器的至少90_的內(nèi)徑，所述換熱器在所述換熱器內(nèi)部具有溫度控制裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有換熱器，所述換熱器在所述換熱器內(nèi)部之外具有溫度控制裝置，優(yōu)選溫度控制護(hù)套，其中所述換熱器的內(nèi)徑為至多130mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器系統(tǒng)的橫截面中和/或縱向方向上的預(yù)定的溫差為至多5°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)在至少一個(gè)管道部分內(nèi)部包括混合元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6和9所述的換熱器管道系統(tǒng)，其中所述混合元件和溫度控制裝置為所述換熱器內(nèi)部的傳熱介質(zhì)管道。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)部傳熱介質(zhì)管道具有在所述護(hù)套方向上的引導(dǎo)區(qū)域以及盤繞區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度為至少Im,優(yōu)選至少2m,優(yōu)選至少4m,優(yōu)選至少6m,優(yōu)選至少8m,優(yōu)選至少10m。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制裝置占據(jù)所述換熱器管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度的至少60%。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器管道系統(tǒng)與用于在壓力下運(yùn)送粘性流體的泵、過(guò)濾器、超壓調(diào)節(jié)器或其組合操作性地連接在一起。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的換熱器管道系統(tǒng)，所述換熱器管道系統(tǒng)具有在所述換熱器內(nèi)部的傳熱介質(zhì)管道，其中在所述換熱器的橫截面中，所述傳熱介質(zhì)管道占據(jù)橫截面內(nèi)部面積的至多40%。
16.一種通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至15所述的換熱器管道系統(tǒng)輸送粘性流體的方法，特別地，其中所述粘性流體為熱不穩(wěn)定的，優(yōu)選為纖維素溶液，和/或生物聚合物溶液，優(yōu)選選自多糖、蛋 白質(zhì)、核酸或其混合物。
【文檔編號(hào)】F28F13/08GK103988040SQ201280042407
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月2日
【發(fā)明者】S·濟(jì)凱利, F·?？? 申請(qǐng)人:奧若泰克股份有限公司