專利名稱：固液分離的噴霧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來進(jìn)行固液分離的新型裝置。更具體講，所說的裝置包括一個(gè)進(jìn)料噴頭，一個(gè)分配盤和一個(gè)熱交換器，該裝置通過加壓能夠?qū)⒐腆w從液體中分離出來。
一百多年來，人們清楚地認(rèn)識(shí)到自然發(fā)生的過程在本質(zhì)上都是混合過程，其逆過程，反混合或分離過程，對(duì)工程師及其同行來說卻是極富挑戰(zhàn)性的典型難題。不過，為將幾種物質(zhì)的混合物轉(zhuǎn)化成兩種或多種成分互不相同的產(chǎn)物，人們也發(fā)展了多種方法和裝置。
使固體從溶液中沉淀以便形成混合物的傳統(tǒng)技術(shù)包括結(jié)晶，離心，澄清劑和分離劑的使用?；旌衔镄纬芍?，使用傳統(tǒng)方法將固體與液體分開，這些傳統(tǒng)方法包括蒸發(fā)，過濾，傾析和吸附。這樣的一些方法對(duì)環(huán)境可能有害，因?yàn)樗麄兘?jīng)常需要蒸發(fā)和排放一些對(duì)環(huán)境有害的溶劑和使用一些昂貴的試劑。此外，已知的分離裝置通常都是在大氣壓或低于大氣壓的條件下工作，并且在固體可以從液體中分離出來之前經(jīng)常需要升高溫度。
因此，本發(fā)明涉及一種用來將固體從液體中分離出來的新型裝置。更具體講，該裝置包括一個(gè)進(jìn)料噴霧頭，一個(gè)分配盤和一個(gè)熱交換器，在一定壓力下可將固體和液體彼此分開(批式或連續(xù)地)，而無須使用無效、高能和不利于環(huán)境的其它步驟。
在現(xiàn)有技術(shù)中曾公開過從溶液中分離出固體的各種裝置。普通轉(zhuǎn)讓的美國4,603,194和4,634,761專利公開了向大氣開放的揮發(fā)容器。所說的容器包括進(jìn)料部分，出料部分和葉輪，將聚合溶液導(dǎo)入該容器中并進(jìn)行加熱，以便獲得聚合漿液，然后經(jīng)過離心、干燥獲得固體聚合物。
此外，在普通轉(zhuǎn)讓的美國4,668,768專利中，對(duì)一種蒸發(fā)容器也進(jìn)行了描述。所說的蒸發(fā)容器充填著一種包括聚合物和有機(jī)抗溶解劑的有機(jī)溶劑，蒸發(fā)之后可以得到粉末狀的聚合物沉淀。
美國5,306,807專利公開了通過向溶液中加入二氧化碳實(shí)現(xiàn)從溶液中分離出聚合物的成果，其中上述的美國專利公開的內(nèi)容在此引入作為參考。
還有一些其它研究者也把注意力放在了從溶液中回收固體上面。德國專利0,184,935通過在一儲(chǔ)箱中注入聚合溶液并加入含二氧化碳的流體，從溶液中分離出了聚合樹脂。
本發(fā)明與上面所描述的技術(shù)有著顯著的區(qū)別，別的不講，它的目的就是提供一種從流體中分離出固體的裝置，其中所說的裝置包括一個(gè)進(jìn)料噴頭，一個(gè)分配盤和一個(gè)熱交換器，在一定壓力下，該裝置能將固體與液體分開。此外，本發(fā)明中，流體被定義為各種液體，含有固體和/或氣體的各種溶液，以及各種懸浮液和乳濁液。還有，本發(fā)明中的流體可以指包括二氯甲烷以及可混溶或不混溶的溶劑在內(nèi)的各種溶劑。
一般地說來，本發(fā)明涉及從置于容器中的一種溶液或含這種溶液的混合物中，將固體與流體分離的裝置。該裝置能夠?qū)⒐腆w與流體分離而無須采用其它，比如將幾乎所有液體(有機(jī)溶劑)全部蒸發(fā)揮發(fā)等低效、高能耗和對(duì)環(huán)境不利的步驟，也不需要使用抗溶解劑和價(jià)格昂貴的分離/沉淀劑。此外，本裝置在各種溫度下都可以運(yùn)行，不過環(huán)境溫度經(jīng)常是最可取的。
通過上述描述的新型裝置可使本發(fā)明的要求得到滿足，該裝置包括一個(gè)(與空氣隔離的)容器，其上裝有至少帶一個(gè)噴嘴的進(jìn)料液噴霧口，一個(gè)氣體組分進(jìn)口，一個(gè)循環(huán)液體組分進(jìn)口，一個(gè)顆粒組分出口和一個(gè)帶過濾器的液體組分出口，一個(gè)分配盤，一個(gè)熱交換器，一個(gè)收集容器和一個(gè)可有可無的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌器。
經(jīng)常選擇將顆粒組分出口設(shè)置在容器的底部。然而，只要能將固體顆粒從容器中排出，怎樣安排都行，特別是當(dāng)固體顆粒的密度比流體小的時(shí)候。還有，收集容器是指能夠從容器中收集顆粒物質(zhì)并保持容器內(nèi)部壓力的任何機(jī)械裝置。此外，所說的收集容器的定義也可理解為包括由固定的鉆和可移動(dòng)的前蓋的桶，以及包括由活動(dòng)的鉆和固定的前密封蓋的桶。在序號(hào)為08/175,458和08/268,367普通轉(zhuǎn)讓的美國專利申請中公開介紹過這樣的桶，所公開的內(nèi)容在此引錄作為參考。
在本說明書的結(jié)論部分對(duì)被視為發(fā)明的主題做了特別的強(qiáng)調(diào)和提出了明確的權(quán)利要求。不過，通過參照下面的描述并結(jié)合附圖
，本發(fā)現(xiàn)可以得到更好的理解，其中該圖是本發(fā)明裝置的側(cè)視概圖。它描繪的是包括一帶有噴嘴的噴霧頭，一個(gè)分配盤，一個(gè)熱交換器和一個(gè)用來收集固體顆粒收集容器的容器。
參照附圖，該圖所示的是一個(gè)固液分離裝置10。裝置10包括容器12，容器12上裝有至少帶一個(gè)噴嘴16的進(jìn)料噴霧頭14，氣體組分進(jìn)口18和循環(huán)液體進(jìn)口20。容器12進(jìn)而還包括顆粒組分出口22，加過濾器26的液體組分出口24，使液體溢流30的分配盤28，一個(gè)熱交換器32，一個(gè)收集容器34和一個(gè)可有可無的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌器36。
本發(fā)明不局限于任何特定的固體或流體的分離。事實(shí)上，如將一種溶液經(jīng)進(jìn)料噴頭14送入容器12，那么由氣體進(jìn)口18提供的氣體一般能使固體顆粒從溶液中沉淀出來。由于噴出的溶液與氣體接觸時(shí)表面積大，從而使沉淀作用加快，并且在這種情況下，氣體常常溶解于溶液，從而導(dǎo)致固體沉淀。為了增加氣體的溶解可以使用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)葉輪。然而，如果將一個(gè)混合液經(jīng)進(jìn)料噴頭14送入容器12中時(shí)，則不需要用氣體使混合物產(chǎn)生沉淀，因?yàn)橐蛛x的固體已經(jīng)存在。
然而，在所有情況下最好都通過氣體進(jìn)口18給容器12供給氣體，因?yàn)檫@樣更有利于使混合容器12內(nèi)部的壓力大于外部的壓力。容器12內(nèi)部的壓力經(jīng)常地優(yōu)選為約400～800psig，包括這一區(qū)間內(nèi)的整個(gè)壓力范圍。不過，當(dāng)引入的流體為混合液時(shí)，在更低的壓力下該裝置亦能工作。
經(jīng)進(jìn)料液噴頭將溶液送入容器12之后，通過與經(jīng)氣體組分進(jìn)口18送到容器12中的氣體發(fā)生接觸，并利用容器12內(nèi)部的壓力，固體顆粒38就會(huì)從溶液中沉淀出來。由于固體顆粒的密度較大，所以固體顆粒38將會(huì)沉淀在容器12的底部，并經(jīng)顆粒通道22進(jìn)入收集容器34。要注意的是容器12內(nèi)的流體面要保持衡定，通過使用包括控制閥在內(nèi)的任何傳統(tǒng)方法都可以對(duì)液面進(jìn)行控制。與此同時(shí)，在內(nèi)部壓力作用下液體或液體與氣體通過過濾器26排出并進(jìn)到液體組分出口24。此外，本發(fā)明還包括利用泵42使容器12排出的流體得到循環(huán)。
另外，經(jīng)流體組分出口24排出的流體一部分又被送到熱交換器32。熱交換器32被用來冷卻由于諸如二氧化碳之類的氣體溶解而使溫度升高的液體。通過熱交換器32的液體接下來又經(jīng)循環(huán)液體組分進(jìn)口20再循環(huán)到容器12。循環(huán)的液體與分配盤28接觸產(chǎn)生溢流30，這樣可以使容器12的內(nèi)壁44得到?jīng)_洗以防止固體顆粒38粘結(jié)在壁上。
對(duì)循環(huán)液體的溫度加以控制常常顯得很重要，因?yàn)闇囟饶軌蛴绊懭萜?2中的氣體和固體顆粒38的物理性質(zhì)。另外，這里還應(yīng)當(dāng)指出關(guān)于分配盤28的形狀和制作材料沒有限制。對(duì)分配盤28的唯一要求就是將它與循環(huán)液體組分進(jìn)口20相連允許產(chǎn)生溢流30，以及分配盤在容器12里面不發(fā)生分解或溶解。
下面提供的實(shí)例可以進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的理解，但并不局限于此。實(shí)例將9.51的二氯甲烷灌到一個(gè)帶有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)葉輪的951容器12中。向容器12中通入壓力為600p8ig的CO2氣體，并以1750rpm的轉(zhuǎn)速對(duì)產(chǎn)生的混合液進(jìn)行攪拌直到平衡。將由18％(wt)的聚碳酸脂和82％(wt)的二氯甲烷組成的雙酚A聚碳酸脂(BPA)溶液，經(jīng)由進(jìn)料噴頭14噴入到混合容器12中。然后不斷地向混合容器12通入壓力為600psig的CO2氣體，直到產(chǎn)生聚碳酸脂沉淀，再以固體顆粒38的形式被收集起來。固體顆粒38進(jìn)到本裝置10的收集容器34中。液體經(jīng)由液體組分出口24被排出，以便使容器內(nèi)的液面40保持衡定。經(jīng)液體組分出口24被排出的液體的一部分被送到熱交換器32，然后經(jīng)循環(huán)液體的組分入口返回容器12。循環(huán)液體全部從分配盤28溢出去，以便沖洗容器12的內(nèi)壁44。然后將固體顆粒38(聚碳酸脂)從收集容器34移走，并干燥。
權(quán)利要求
1.一種從流體中分離出固體的裝置，該裝置與空氣隔絕并加壓，并具有一個(gè)容器，包括(a)一個(gè)帶有噴嘴的進(jìn)料噴口；(b)一個(gè)氣體組分進(jìn)口；(c)一個(gè)循環(huán)液體組分進(jìn)口，連結(jié)著一個(gè)能夠產(chǎn)生液體溢流的分配盤；(d)一個(gè)帶過濾器的液體組分出口；(e)一個(gè)熱交換器，和(f)一個(gè)帶有收集容器的顆粒排放裝置。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所講的裝置的內(nèi)部壓力為400psig左右到800psig左右。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中所講的固體為聚碳酸脂，流體為一種溶劑。
4.權(quán)利要求1的裝置，其中所講的裝置還包括一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)葉輪。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中所講的裝置進(jìn)一步包括一個(gè)用來幫助液體循環(huán)的附屬泵。
6.權(quán)利要求3的裝置，其中所講的聚碳酸脂為雙酚A聚碳酸脂，溶劑為二氯甲烷。
全文摘要
從流體分離出固體的新型裝置是與空氣隔開的，它包括一個(gè)進(jìn)料噴口，一個(gè)分配盤和一個(gè)熱交換器，并且在它允許通過加壓回收固體，而無須進(jìn)行大量的溶劑揮發(fā)。
文檔編號(hào)B01D43/00GK1129604SQ9511616
公開日1996年8月28日 申請日期1995年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月17日
發(fā)明者J·代, G·開拉薩姆, G·S·瓦拉達(dá)拉珍 申請人:通用電氣公司