專利名稱：在物料攪拌床中由殘余物溶液分離固體殘余物的方法和裝置的制作方法
在許多分離工藝中，尤其是蒸餾工藝中，分離后作為釜底產(chǎn)物得到基本上不明的固體殘留物，需要將其除去。為了易于處理，在蒸餾過程中不完全分離這些固體殘余物，而是以在仍能夠蒸發(fā)的物料中的溶液的形式或在特別加入的溶劑中的溶液的形式從蒸餾工藝中排除。需要對(duì)殘余物溶液作進(jìn)一步處理以得到可蒸發(fā)物料，并回收任何所用的溶劑。處理通常這樣進(jìn)行，即將殘余物溶液加熱至可蒸發(fā)物料和溶劑的蒸發(fā)溫度。抽出蒸發(fā)物料，得到固態(tài)自由流動(dòng)殘余物，將它送去進(jìn)行進(jìn)一步的廢料處理操作例如焚化或拋棄。該工藝技術(shù)角度的問題是在蒸發(fā)可蒸發(fā)物料或溶劑的同時(shí)，殘余物溶液由液態(tài)經(jīng)由粘稠密實(shí)狀態(tài)變成固態(tài)殘余物。如果蒸發(fā)在攪拌設(shè)備中間歇式進(jìn)行，根據(jù)在經(jīng)由粘稠態(tài)的過程中所需的攪拌器功力的大增可觀察到這種過渡。并且，在粘稠態(tài)，向殘余物的熱傳遞(引入蒸發(fā)熱)和產(chǎn)生高濃度可蒸發(fā)物料的新表面所需要的混合受到很大阻礙。
這些蒸餾殘余物的一個(gè)實(shí)例是在異氰酸酯，尤其是聚氨酯生產(chǎn)過程中主要成分甲苯二異氰酸酯(TDI)的生產(chǎn)過程中的蒸餾殘余物。異氰酸酯的生產(chǎn)是通過將相應(yīng)的胺光氣化來進(jìn)行的，反應(yīng)劑在溶劑通常是鄰二氯苯中反應(yīng)。反應(yīng)的收率約為96-98％，主要形成異氰酸酯聚合物作為副產(chǎn)物。
為得到純的異氰酸酯，將通過光氣化得到的粗品異氰酸酯溶液在幾個(gè)單獨(dú)的階段蒸餾。殘余物溶液，對(duì)于TDI生產(chǎn)的情況，含大約5-20％的聚合TDI，作為蒸餾塔的底部產(chǎn)物獲得。需要從殘余物溶液中蒸發(fā)TDI的可蒸餾部分和溶劑，以得到固態(tài)自由流動(dòng)的殘余物。
按照美國(guó)專利2889257，已建議這樣處理異氰酸酯生產(chǎn)的殘余物溶液，通過將殘余物溶液引入到200-350℃的含惰性，高沸點(diǎn)烴的攪拌容器中，將殘余物溶液的可蒸發(fā)部分蒸發(fā)，并抽出，在熱的烴油中形成固態(tài)殘留物顆粒。將熱的烴油在攪拌容器和熱交換器之間用泵往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而固體顆粒由于重力作用從支流排出。這個(gè)本身復(fù)雜的工藝的結(jié)果，避免了殘余物溶液經(jīng)由粘稠狀態(tài)的過渡，但該工藝要求復(fù)雜的設(shè)備，而且，要求每隔一段時(shí)間都要對(duì)烴油進(jìn)行處理。
按照近來歐洲專利548685中的建議，在放置了殘余物溶液量的5-20％的瀝青加料的攪拌容器中，在150-280℃的溫度下進(jìn)行間歇式處理，連續(xù)地向其中引入殘余物溶液，在2-30毫巴壓力下抽出殘余物溶液的可蒸發(fā)成分。在加料結(jié)束時(shí)，得到碎的自由流動(dòng)的物質(zhì)。顯然瀝青加料具有以下幾個(gè)方面的功用。首先是給攪拌容器提供充足的熱容量以將殘余物溶液的可蒸發(fā)成分蒸發(fā)，以避免溫度變化。在殘余物溶液的初步引入過程中，瀝青保證了殘余物溶液在攪拌容器中的快速分布。避免了攪拌器和容器壁上形成固體殘余物結(jié)塊，而且，促進(jìn)了小的殘余物碎屑的形成。但對(duì)于需要很大地提高攪拌功力的經(jīng)由粘稠態(tài)的過渡問題僅有很輕微的減小。而且，其缺點(diǎn)還在于間歇操作的模式需要大量工人，而該模式僅通過幾個(gè)攪拌容器的輪流操作就可設(shè)計(jì)為準(zhǔn)連續(xù)操作模式。


圖1是適用于本發(fā)明的螺旋干燥器(screw drier)。
圖2是代表本發(fā)明的方法和設(shè)備的簡(jiǎn)圖。
圖3是用于本發(fā)明的攪拌床的頂視圖。
按照本發(fā)明，建議將殘余物溶液(可選地與20％(重量)基于殘余物溶液重量計(jì)的瀝青混合后)引入到保持在可蒸發(fā)物料和/或溶劑蒸發(fā)所需的溫度的固體粒料的攪拌床上。
因而，本發(fā)明的目的是提供分離后由殘余物在可蒸發(fā)物料和/或溶劑中的溶液中分離固體殘余物的方法，可選地加入至多20％(重量)高沸點(diǎn)烴(該烴在可蒸發(fā)物料的蒸發(fā)條件下是惰性的)，將混合物在真空下加熱至蒸發(fā)溫度，從而將可蒸發(fā)物料蒸發(fā)、抽出并濃縮，從而得到自由流動(dòng)固態(tài)殘余物，其特征在于將殘余物溶液引入到保持在蒸發(fā)溫度的自由流動(dòng)固體物料的攪拌床上。
最好用前面分離過程中所得到的固體殘余物作自由流動(dòng)固體物料。但其它物料例如沙、礫、浮石、煤屑或其它材料也可用作自由流動(dòng)固體物料。
最好用異氰酸酯生產(chǎn)—尤其是TDI生產(chǎn)的蒸餾操作的蒸餾底部產(chǎn)物作殘余物溶液。
所用的高沸點(diǎn)惰性烴，對(duì)于異氰酸酯蒸餾殘余物的處理最好是瀝青，尤其優(yōu)選殘余物溶液量的1-10％(重量)，更優(yōu)選1-5％(重量)。
但該方法并不僅限于異氰酸酯生產(chǎn)的蒸餾底部產(chǎn)物的處理，而且通常適用于通過分離可蒸發(fā)成分制得固體殘余物的溶液或懸浮液的處理。本發(fā)明方法的應(yīng)用領(lǐng)域概括來講還包括陶瓷懸浮液、顏料懸浮液、或干酪生產(chǎn)過程中得到的乳漿的蒸餾剩余物的處理。作為殘余物得到的固體也可以是主要是想要回收的有價(jià)值的物質(zhì)，例如提取工藝后的剩余物。
下面將以異氰酸酯生產(chǎn)的蒸餾底部產(chǎn)物的處理實(shí)例為基礎(chǔ)描述本發(fā)明，但這并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明普遍適用性的限制。
本發(fā)明方法可間歇式或連續(xù)式進(jìn)行。在間歇式操作中，將自由流動(dòng)的固體粒料放入帶有攪拌器的容器中，使容器達(dá)到可蒸發(fā)物質(zhì)的蒸發(fā)溫度并抽真空。在達(dá)到分離的操作條件后，將殘余物溶液引入到容器中，經(jīng)氣相排出可蒸發(fā)物質(zhì)。引入殘余物溶液的速率應(yīng)使得平均床溫度保持恒定，即該溫度不會(huì)降低，而且攪拌器的功耗不會(huì)升高。
該床優(yōu)選在刮壁式(wall-sweeping)操作下攪拌，使得受熱容器壁與床之間能保證良好的熱傳遞，以及如可能的話進(jìn)行固態(tài)自由流動(dòng)物料的完全循環(huán)，如可能的話，該循環(huán)在整個(gè)攪拌容器中進(jìn)行以保證容器中均勻的熱分布。在此情況下“刮壁式”指攪拌器與容器壁之間有2-20mm的間隙。
當(dāng)將殘余物溶液引入到攪拌的固體床上時(shí)，殘余物溶液的分布應(yīng)達(dá)到這樣的程度即在優(yōu)勢(shì)溫度(prevailing temperature)和2-30毫巴，更優(yōu)選10-20毫巴的壓力下可蒸發(fā)成分自發(fā)蒸發(fā)，而經(jīng)由粘稠態(tài)的過渡生成很薄的膜，使得床的性能不會(huì)受到影響。如果是處理TDI蒸餾的殘余物溶液，攪拌床優(yōu)選處于150-280℃，更優(yōu)180-230℃的溫度。
在引入殘余物溶液的同時(shí)，連續(xù)形成固體殘余物，使床的質(zhì)量增加，直到達(dá)到容器的容量。然后將容器騰空，其程度應(yīng)達(dá)到容器中所保留的固體量?jī)H為床所需的下一批加料量。
攪拌容器中的自由流動(dòng)固體殘余物的量即騰空后保留于容器中的固體殘余物的量?jī)?yōu)選為容器容量的至少10％，更優(yōu)選15-30％。
本發(fā)明方法優(yōu)選連續(xù)進(jìn)行。連續(xù)法可在受熱的，帶有脫氣裝置的軸向輸送螺旋干燥器或槳葉干燥器中進(jìn)行。按照本發(fā)明，在螺旋干燥器的入口，將形成床的固體粒料連續(xù)引入。將殘余物溶液每隔一段時(shí)間連續(xù)地沿螺旋干燥器的輸送方向計(jì)量加入，而螺旋干燥器應(yīng)足以將粒料加熱至蒸發(fā)溫度。將形成的固態(tài)殘余物在螺旋干燥器的出口連續(xù)排出。
為控制引入到螺旋干燥器中的固體粒料(底料)的需要量，而不在螺旋干燥器中殘余物溶液的進(jìn)料點(diǎn)形成液相，殘余物溶液的進(jìn)料最好能沿螺旋干燥器的長(zhǎng)度分布。這樣所需引入的粒料的量保持在螺旋干燥器產(chǎn)出量的10-30％(重量)。
連續(xù)法最好在攪拌容器中進(jìn)行，呈刮壁式攪拌槳葉形狀的攪拌器將容器分成徑向部分，使得可以保證物料的環(huán)流運(yùn)動(dòng)。將殘余物溶液沿容器軸向引出。將固體殘余物在離殘余物溶液入口處盡可能遠(yuǎn)的位置在容器的徑向、沿?cái)嚢杵鬓D(zhuǎn)動(dòng)方向排出。殘余物溶液最好通過與攪拌軸同心排布的幾個(gè)入口點(diǎn)引入。
將容器的截面徑向等分的攪拌葉片最好由大量彼此交疊的小的傾斜的攪拌葉片組成。
理想的是，對(duì)床的攪拌應(yīng)使得殘余物顆粒一般沿大致為圓環(huán)形的軌道運(yùn)動(dòng)。對(duì)于適應(yīng)于攪拌容器載面的攪拌槳葉，這樣的圓環(huán)形軌道是由攪拌容器的底面呈碟形底而形成的。最理想的情況是，攪拌容器的碟形底向中央逐漸變尖，使攪拌容器呈圓槽形。
固體殘余物的連續(xù)除去和殘余物溶液向床上的引入最好相對(duì)于攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)方面依上面的順序鄰近地進(jìn)行，使物料床的顆粒由殘余物溶液引入的位置經(jīng)由最好是圓槽形容器進(jìn)行移動(dòng)，直至沿?cái)嚢杵鬓D(zhuǎn)動(dòng)方向呈螺旋形地除去固體殘余物。在此，殘余物顆粒在與殘余物溶液接觸后在攪拌容器中達(dá)規(guī)定的最小停留時(shí)間。
本發(fā)明的目的也是提供進(jìn)行該方法的設(shè)備，包括帶有刮壁式攪拌器的熱攪拌容器，在容器中保持減壓的設(shè)備、將殘余物溶液連續(xù)引入容器中的設(shè)備，由容器中除去自由流動(dòng)固體殘余物的設(shè)備。攪拌容器優(yōu)選有碟形底，并且攪拌容器最優(yōu)選呈圓槽形形狀。
下面根據(jù)附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明，這些附圖描述了本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案。
圖1是適于本發(fā)明方法的螺旋干燥器。螺旋干燥器外殼1有加熱夾套2和刮壁式螺旋元件或槳葉3。箭頭31標(biāo)名引入粒料的位置。并且還設(shè)置瀝青的入口32。將殘余物溶液通過帶有入口噴嘴4a至4g的管線4引入。通過沿箭頭6抽吸除去蒸發(fā)的有價(jià)值物料。將固體殘余物在7除去。
圖2是帶有加熱夾套2和刮壁式攪拌器3的圓槽形攪拌容器1。表面由20表示的固體殘余物顆粒床在垂直于攪拌器3運(yùn)動(dòng)的方向在攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)下，沿箭頭21所示的方向作環(huán)形運(yùn)動(dòng)。將殘余物溶液通過閥5和管線4引入，并通過噴嘴4a至4d噴灑在物料上。采用真空泵經(jīng)由管線6抽出蒸發(fā)溶劑和有價(jià)值的物料，送往冷凝器(未示出)并蒸餾。將連續(xù)形成的固體殘余物經(jīng)由出口7，在冷卻盤管8冷卻后通過真空鎖9回收于容器11。如需要，提供第二個(gè)鎖10。這是指氮?dú)饪赡軙?huì)被引入鎖9和10之間，使大氣氧進(jìn)入攪拌容器1的通道被阻絕的情況。帶有加熱介質(zhì)供給源13的降膜式蒸發(fā)器12被安置于殘余物溶液引入攪拌容器的上游，殘余物溶液經(jīng)由管線14引入到該蒸發(fā)器中，并可選地通過管線15加入瀝青。特別是在使用在分離后的固體殘余物含量小于40％(重量)的殘余物溶液時(shí)要安置降膜式蒸發(fā)器，因?yàn)閿嚢枞萜鞯娜萘靠赡軙?huì)因此而顯著增加。
圖3表示攪拌床的頂視圖，用于解釋環(huán)面顆粒環(huán)形軌道運(yùn)動(dòng)21。要被排出的殘余物的出口7安置在相對(duì)于攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向18而言與殘余物溶液的入口4相鄰的位置，并且在入口4的后面。
權(quán)利要求
1.分離后由殘余物在可蒸發(fā)物料和/或溶劑中的溶液中分離固體殘余物的方法，其中加入至多20％(重量)在可蒸發(fā)物料的蒸發(fā)條件下是惰性的高沸點(diǎn)烴，包括將混合物在真空下加熱至蒸發(fā)溫度，從而將可蒸發(fā)物料蒸發(fā)抽出并濃縮，從而得到自由流動(dòng)固態(tài)殘余物，其改進(jìn)之處在于將殘余物溶液引入到保持在蒸發(fā)溫度的固體粒料的攪拌床上。
2.權(quán)利要求1的方法，其中用事先產(chǎn)生的固體殘余物作固體粒料。
3.權(quán)利要求1的方法，其中將自由流動(dòng)固體殘余物從攪拌床連續(xù)除去。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，將固體粒料引入到加熱著的、軸向輸送的螺旋或槳葉干燥器中，并在頂部抽吸，并將殘余物溶液引入到在干燥器中輸送的物料上。
5.權(quán)利要求1的方法，其中將殘余物顆粒在攪拌容器中這樣攪拌，使它們沿基本上是圓環(huán)的軌道運(yùn)動(dòng)，并連續(xù)引入殘余物溶液。
6.權(quán)利要求2的方法，其中殘余物的除去和殘余物溶液的引入相對(duì)于攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)方向順序進(jìn)行，并彼此相鄰。
7.權(quán)利要求1的方法，其中將TDI生產(chǎn)的蒸餾底部產(chǎn)物，可選地在經(jīng)降膜式蒸發(fā)器進(jìn)一步濃縮后用作殘余物溶液。
8.由殘余物在可蒸發(fā)物料和/或溶劑中的溶液中分離固體殘余物的設(shè)備，包括帶有刮壁式攪拌器的加熱攪拌容器、用于保持容器中減壓的裝置、用于將殘余物溶液連續(xù)引入容器中的裝置和用于從容器中除去自由流動(dòng)固體殘余物的裝置。
9.權(quán)利要求8的裝置，其中所述攪拌器呈刮壁式攪拌槳葉的形狀，這些槳葉將攪拌容器分成軸向的扇形。
10.權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述攪拌容器呈圓槽形。
全文摘要
本發(fā)明描述了分離后由殘余物在可蒸發(fā)物料和/或溶劑中的溶液中分離固體殘余物的方法和設(shè)備，加入至多20％(重量)高沸點(diǎn)烴(該烴在可蒸發(fā)物料的蒸發(fā)條件下是惰性的)將混合物在真空下加熱至蒸發(fā)溫度，從而將可蒸發(fā)物料蒸發(fā)、抽出并濃縮，從而得到自由流動(dòng)固態(tài)殘余物，將殘余物溶液引入到保持在蒸發(fā)溫度的固體粒料的攪拌床上。
文檔編號(hào)C07C263/20GK1119959SQ9510948
公開日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1995年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月31日
發(fā)明者H·赫策爾, D·格倫納, W·艾納, K·比斯卡普 申請(qǐng)人:拜爾公司