專(zhuān)利名稱(chēng)：用水蒸汽處理懸浮液或液體的過(guò)程中減少泡沫生成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在用水蒸汽處理懸浮液或液體的過(guò)程中減少泡沫生成的方法。
在作飽合化合物乳化聚合過(guò)程中，單體通常不會(huì)定量聚合。常常聚合在已知的低百分率下終止。總之，在懸浮液中除了剩余的單體外，還有所用單體和助劑的伴隨物，例如所用的乳化劑，以及聚合過(guò)程中產(chǎn)生的低分子副產(chǎn)物。產(chǎn)品中殘留的無(wú)用揮發(fā)性有機(jī)組分以下統(tǒng)稱(chēng)“殘留揮發(fā)物”。1995年12月15日，96/13/EG委員會(huì)關(guān)于頒發(fā)室內(nèi)涂料和室內(nèi)油漆的EG-環(huán)境標(biāo)志的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的決定中將這種殘留揮發(fā)物分成揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和揮發(fā)性芳香碳?xì)浠衔铩＿@兩種化合物都涉及到標(biāo)準(zhǔn)壓力條件下沸點(diǎn)(或起始沸點(diǎn))最高不超過(guò)250℃的有機(jī)化合物。此外，揮發(fā)性芳香碳?xì)浠衔镌谄浣Y(jié)構(gòu)式中至少含有一個(gè)芳香核。這里所用的統(tǒng)稱(chēng)“殘留揮發(fā)物”系指這類(lèi)沸點(diǎn)(或起始沸點(diǎn))最高不超過(guò)250℃的有機(jī)化合物。
除了懸浮液外，液體亦能含殘留揮發(fā)物，例如用一種電解質(zhì)或酸破壞通過(guò)乳化聚合生成的懸浮液時(shí)至少會(huì)使部分殘留揮發(fā)物留在與聚合物分離后的液體中。在處置這類(lèi)液體時(shí)殘留揮發(fā)物會(huì)產(chǎn)生適合環(huán)境的問(wèn)題。此外，如果殘留揮發(fā)物作懸浮液或乳濁液應(yīng)用，例如在食品或化妝品或室內(nèi)應(yīng)用時(shí)，這些殘留物是有害的，應(yīng)盡量將其全部去除。
因此，懸浮液或液體需進(jìn)行處理，去除其中的殘留揮發(fā)物。這種處理稱(chēng)為去臭。已知各種去臭方法和設(shè)備。除去大部分只對(duì)不飽合的化合物起作用的化學(xué)方法外，大多采用提餾方法，即用提餾氣體通過(guò)液體或懸浮液。早就知道使水蒸汽通過(guò)預(yù)熱的懸浮液或液體能去除殘留揮發(fā)物。這種水蒸汽處理，特別是表面張力低于40dyn/cm的聚合物懸浮液，因?yàn)樗鼈兒袝?huì)在懸浮液中形成大量泡沫的乳化劑，從而會(huì)有很大的困難。取決于所含乳化劑和其它聚合助劑的種類(lèi)和濃度、所含單體的種類(lèi)和數(shù)量以及聚合物的顆粒度，其大量泡沫通常使過(guò)程變慢，出現(xiàn)困難并且常常不能繼續(xù)進(jìn)行。通過(guò)添加去沫劑，例如磷酸鹽烷基配合物與多價(jià)金屬鹽組合使用，雖能達(dá)到減少泡沫的目的，但添加這類(lèi)去沫劑經(jīng)常會(huì)使懸浮液的穩(wěn)定性和技術(shù)應(yīng)用性質(zhì)受到影響。出于這個(gè)原因，大都拒絕添加去沫劑，例如采用一種蒸汽-懸浮液泡沫混合物在高速流動(dòng)下經(jīng)受一極快的壓降的方法來(lái)代替添加去沫劑。為了消除泡沫，在蒸汽-懸浮液泡沫混合物的運(yùn)動(dòng)途徑上采用一個(gè)或多個(gè)噴嘴狀的管截面縮小部件和折流板和擋板或類(lèi)似的作用部件。在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，蒸汽-懸浮泡沫混合物高速通過(guò)噴嘴之后切線(xiàn)送入真空沉降器中。
本發(fā)明的方法優(yōu)先采用的液體或懸浮液應(yīng)如下液體本發(fā)明的方法采用的液體可以是任一種含可去除殘留揮發(fā)物的液體，尤宜采用有成泡沫傾向的水溶液或液體。這類(lèi)液體的例子可以是從懸浮液或聚合乳濁液中分離出聚合物后的溶液或其它含無(wú)用揮發(fā)組分并產(chǎn)生泡沫的液體，特別是作溶劑的液體。另一例子可以舉出聚合溶液，特別是水性聚合溶液。這類(lèi)聚合溶液在聚合后在相應(yīng)的溶劑中常含有殘留單體和其它能通過(guò)去臭過(guò)程分離的組分。懸浮液本發(fā)明的方法采用的懸浮液可以是任一含可去除的殘留揮發(fā)物的懸浮液，這類(lèi)懸浮液的例子可舉出污染土壤懸浮液、無(wú)機(jī)顆粒物懸浮液、生物分子懸浮液，尤其是有機(jī)化合物的懸浮液，特別是聚合物懸浮液。這類(lèi)懸浮液主要是水性懸浮液。
在典型的去臭方法中，懸浮液或液體從塔頂送入，同時(shí)從塔的下部區(qū)送入水蒸汽，要去臭的懸浮液或液體與水蒸汽逆流通過(guò)該塔。在這類(lèi)逆流塔中，塔頂?shù)膲毫Ρ人椎?。在水性懸浮?特別是聚合物懸浮液)去臭時(shí)，在去臭塔塔頂形成真空，要去臭的懸浮液產(chǎn)生泡沫。這很快就會(huì)使塔頂完全充滿(mǎn)泡沫。當(dāng)塔頂充滿(mǎn)泡沫時(shí)，泡沫被提餾蒸汽夾帶入后面的汽凝器中。由于這種現(xiàn)象不是均勻地產(chǎn)生，而是呈波動(dòng)，所以在塔頂引起壓力波動(dòng)，最終影響整個(gè)塔。這種現(xiàn)象防礙塔的穩(wěn)定操作。由于壓力波動(dòng)一方面出現(xiàn)塔內(nèi)及混直至塔板滴水，這將明顯降低塔的效率。此外，在泡沫過(guò)多的情況下，產(chǎn)品可能到達(dá)汽凝器，并在那里經(jīng)出口進(jìn)入廢水造成流失。如果產(chǎn)品到達(dá)冷凝器，大部分會(huì)繼續(xù)抽入真空泵中再進(jìn)入廢氣系統(tǒng)。這種現(xiàn)象可重復(fù)出現(xiàn)，直到真空泵破壞，廢氣管道堵塞。兩種情況都會(huì)使裝置停車(chē)，從而相應(yīng)地?fù)p失產(chǎn)量。
為了防止冷凝器和真空系統(tǒng)發(fā)生泡沫，曾經(jīng)在塔頂和冷凝器之間安裝一泡沫分離器，籍助壓力突變破壞泡沫(DE 12 48 943)。這種籍助壓力突變破壞泡沫的方法要求在塔頂和泡沫分離器之間有足夠的壓差。在大量泡沫穩(wěn)定形成的情況下，如通常的循環(huán)去臭過(guò)程那樣，這種系統(tǒng)一般會(huì)取得良好的結(jié)果。但在去臭塔是這種情況，即要考慮泡沫呈波動(dòng)以及系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)下，常常不能達(dá)到為可靠地消除泡沫所需的壓差。其結(jié)果泡沫得不到可靠的消除。這就帶來(lái)了上面所述的缺點(diǎn)。迄今通過(guò)采用大型的從而是昂貴的泡沫分離器作為輔助設(shè)備并不能克服這些缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)存的方法，使生成泡沫的懸浮液或液體進(jìn)入去臭塔頂部時(shí)減少泡沫的生成。
為達(dá)到此目的，是采用水蒸汽處理懸浮液或液體時(shí)減少泡沫生成的方法，該法通過(guò)(a)將水蒸汽導(dǎo)入塔的下部，同時(shí)將介質(zhì)送入塔頂，而且水蒸汽向塔頂作上升運(yùn)動(dòng)，(b)介質(zhì)與水蒸汽接觸生成泡沫。
本發(fā)明的方法，其特征在于，送入工序(a)中的介質(zhì)是通過(guò)懸浮液或液體與水蒸汽在一種設(shè)備中混合生成的，而且介質(zhì)進(jìn)入塔頂?shù)臏囟缺仍诠ば?b)中與介質(zhì)接觸的水蒸汽的溫度高。
出人意料地發(fā)現(xiàn)，直接將水蒸汽通入進(jìn)塔的懸浮液流或液體流中可使塔頂形成的泡沫量減少。仔細(xì)的研究表明，如果塔頂進(jìn)料的懸浮液或液體的溫度低于塔頂調(diào)節(jié)塔壓的水蒸汽溫度時(shí)，則在塔頂進(jìn)料時(shí)會(huì)形成特別大量的泡沫。只有根據(jù)本發(fā)明將足夠熱的直接蒸汽引入懸浮液或液體中，使送入塔頂?shù)慕橘|(zhì)，即懸濁液-水蒸汽-混合物或液體-水蒸汽-混合物加熱到足夠高的溫度(即高于塔頂?shù)乃羝麥囟?，才會(huì)使泡沫減少到足夠的程度。根據(jù)本發(fā)明，這可籍助噴嘴達(dá)到，該噴嘴置于離塔頂足夠距離的直立的入口管中，并將蒸汽導(dǎo)入懸浮液或液體之中。為此宜采用環(huán)隙噴嘴。為使蒸汽均勻分布在懸浮液或液體之中并將其加熱，在此管中直到塔頂入口的途徑上安裝帶大孔的水平板作蒸汽分配器。由此籍助至少一塊有一個(gè)孔的板作為擋板以形成背壓。亦可用一隔膜閥作可調(diào)節(jié)流閥代替或補(bǔ)充擋板。
本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)附圖
及實(shí)例加以敘述。
附圖表示管1，懸浮液按箭頭2所示的方向進(jìn)入經(jīng)截止閥3可隔斷的管。管中安置噴射器4，水蒸汽由有閥6的導(dǎo)管5經(jīng)噴射器進(jìn)入。管1分成多個(gè)段，即1A至1D，其間有設(shè)置孔板，按照流動(dòng)方向第一孔板7和與7相隔一定距離安裝的第二孔板8均作為蒸汽分布器。第三孔板9作擋板。管1經(jīng)彎管10與去臭塔(未示出)相連，懸浮液按箭頭11所示的方向流入塔中。
實(shí)施例1在一種設(shè)備中，用管DN 100作為管1，段1A為100mm長(zhǎng)，段1B、1C各為250mm長(zhǎng)。按后面塔的尺寸，管1D的長(zhǎng)度為5m。各孔板的厚度為3mm?？装?和8各有三個(gè)直徑為40mm的孔，孔板9只有一個(gè)直徑為60mm的孔。經(jīng)導(dǎo)管2送入10t/h懸浮液。為經(jīng)導(dǎo)管5導(dǎo)入蒸汽，采用DN 100/50的環(huán)隙噴嘴送入達(dá)500kg/h蒸汽。壓差為2.5bar，儀表12測(cè)得的背壓約為0.5bar。
實(shí)施例2在垂直的從原為DN 50擴(kuò)大至DN 100的管中，內(nèi)置DN 80/25的環(huán)隙噴嘴作蒸汽導(dǎo)入噴嘴，其通過(guò)量可達(dá)500kg/h蒸汽，管1與處理量為6t/h懸浮液的去臭塔相接。為將蒸汽混入懸浮液，設(shè)置3塊擋板，其間距為250mm。頭兩塊板7和8各有三個(gè)直徑為30mm的孔，板9只有一個(gè)直徑為40mm的孔。為使蒸汽更好地在懸浮液中冷凝，在懸浮液流先由另一塊擋板節(jié)流，其直徑與粘度有關(guān)，并界于16-24mm之間，其后再設(shè)置一隔膜以達(dá)到靈活節(jié)流的目的。
操作條件懸浮液1應(yīng)用實(shí)例1一種固體含量高的、粘度中等(約500mPas)、泡沫少的粘接劑懸浮液(ACRCNAL V 210；BASFAG)在53-55℃下以3t/h的流量送入低真空(320mbar)的掛式分離容器(6.3m3體積)以去除揮發(fā)性雜質(zhì)。該產(chǎn)品的泡沫在1分鐘內(nèi)完全充滿(mǎn)容器。將懸浮液流量減少到1.5t/h亦毫無(wú)幫助。只有將真空減至100mbar(相當(dāng)于46℃下的水蒸汽壓力)才使泡沫減少，這樣該產(chǎn)品可以正常處理量的一半進(jìn)行純化。
但應(yīng)達(dá)到3t/h懸浮液的處理量。但由于提高真空后氣體速度較高，從流體動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)看來(lái)這是不可能的。反之，在較弱的真空下由于泡沫的形成使過(guò)程又不能進(jìn)行。
試驗(yàn)性地在產(chǎn)品流上安裝了一臺(tái)新的蒸汽導(dǎo)入設(shè)備，并用它加熱懸浮液。只需加入100kg/h的蒸汽足以使產(chǎn)品完全不帶泡沫地以3t/h(流體動(dòng)力學(xué)上限)的流量加入到分離容器中。
100kg蒸汽可使3t懸浮液的溫度升高約28K，即是說(shuō)可使懸浮液的溫度比在容器壓力為320mbar下的水的沸點(diǎn)溫度高。后者為71℃。
應(yīng)用實(shí)例2乳濁液(ACRONAL V 210)送入去臭塔以便更好去除其中的低沸點(diǎn)物質(zhì)。其技術(shù)實(shí)施方案已在上面敘述并示于附圖。產(chǎn)品以流量為10t/h、溫度為60℃送入塔(300mbar/70℃)，在幾分鐘內(nèi)塔頂完全充滿(mǎn)泡沫，致使過(guò)程中斷。將300kg/h蒸汽加入產(chǎn)品流中可完全抑制泡沫。該蒸汽流相當(dāng)于將產(chǎn)品的溫度提高25K。
懸浮液2應(yīng)用實(shí)例3一種中等固體含量的、低粘度的和泡沫行為一般的粘接劑懸浮液(Acronal A 323)被送入去臭塔進(jìn)行氣體提餾。為此約60℃的產(chǎn)品以6t/h的流量送入塔(400mbar和79℃)。在30秒鐘內(nèi)產(chǎn)品使較小的塔頂充滿(mǎn)泡沫，過(guò)程不得不中斷。
同一試驗(yàn)條件，只混入200kg/h直接蒸汽使懸浮液溫度升高25K，外加較小的蒸汽混合管段DN 80，以及帶3×40孔和1×25mm孔的擋板，裝置運(yùn)行中未出現(xiàn)問(wèn)題，頭幾塊塔板上的泡沫甚少(＜10cm泡沫層)。
懸浮液3應(yīng)用實(shí)例4一種泡沫多、粘度低的粘接無(wú)紡纖維(ACRONAL S 888 S；BASFAG)的懸浮液經(jīng)與懸浮液2同樣的塔進(jìn)行氣體提餾。產(chǎn)品流量為4t/h。原來(lái)的入口溫度為75℃，通入200kg/h直接蒸汽后測(cè)出溫度升至85℃，塔的壓差為65mbar。如果切斷直接蒸汽的導(dǎo)入，產(chǎn)品的入塔溫度在2分鐘內(nèi)降至77℃(塔頂溫度為74℃)，產(chǎn)品開(kāi)始發(fā)泡。塔的壓差增至120mbar和以上。
為了避免塔的操作中斷，再通入200kg/h直接蒸汽，幾分鐘內(nèi)系統(tǒng)穩(wěn)定到先前的值，塔頂泡沫甚少。壓差為65mbar，入口溫度為85℃。
權(quán)利要求
1.一種在用水蒸汽處理懸浮液或液體過(guò)程中減少泡沫生成的方法，該方法通過(guò)(a)將水蒸汽導(dǎo)入塔的下部，同時(shí)將一種介質(zhì)送入塔頂，而且水蒸汽向塔頂作上升運(yùn)動(dòng)，(b)介質(zhì)和水蒸汽接觸，生成泡沫，其特征在于，送入工序(a)的介質(zhì)是通過(guò)懸浮液或液體與水蒸汽在一種設(shè)備中混合生成的，而且介質(zhì)進(jìn)入塔頂?shù)臏囟缺仍诠ば?b)中與介質(zhì)接觸的水蒸汽的溫度高。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所采用的塔按逆流塔的原理操作。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在所采用的塔的上部壓力降低。
4.權(quán)利要求1-3中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，懸浮液/水蒸汽-混合物或液體/水蒸汽-混合物經(jīng)噴嘴送入塔頂。
5.權(quán)利要求1-4中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，懸浮液/水蒸汽-混合物或液體/水蒸汽-混合物進(jìn)入塔頂時(shí)的溫度比與懸浮液/水蒸汽-混合物或液體/水蒸汽-混合物接觸的水蒸汽的溫度高5℃-10℃。
6.權(quán)利要求1-5中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，采用管式混合容器作設(shè)備。
7.權(quán)利要求1-6中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，懸濁液或液體與水蒸汽在設(shè)備中混合時(shí)懸浮液或液體直接被水蒸汽加熱。
8.權(quán)利要求1-7中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，水蒸汽經(jīng)環(huán)隙噴嘴送入設(shè)備。
9.權(quán)利要求1-8中之一項(xiàng)的方法，其特征在于，導(dǎo)入的水蒸汽在設(shè)備中均勻分布。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于，設(shè)備中采用孔板進(jìn)行均勻分布。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征在于，水蒸汽分布在進(jìn)入的懸浮液或液體分布后在設(shè)備中形成背壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在用水蒸汽處理懸浮液或液體過(guò)程中減少泡沫生成的方法,該方法通過(guò)(a)將水蒸汽導(dǎo)入塔的下部,同時(shí)將一種介質(zhì)送入塔頂,而且水蒸汽向塔頂作上升運(yùn)動(dòng),(b)介質(zhì)和水蒸汽接觸,生成泡沫,其特征在于,送入工序(a)的介質(zhì)是通過(guò)懸浮液或液體與水蒸汽在一種設(shè)備中混合生成的,而且介質(zhì)進(jìn)入塔頂?shù)臏囟缺仍诠ば?b)中與介質(zhì)接觸的水蒸汽的溫度高。
文檔編號(hào)B01D3/34GK1267229SQ98808221
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1998年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月18日
發(fā)明者W·許賓格, W·霍爾特魯普, W·海德 申請(qǐng)人:Basf公司