换热器管道系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于输送粘性流体的换热器管道系统，所述换热器管道系统包括多个设计为管道元件的独立换热器，并且具有沿着所述管道系统和在所述管道的横截面中的预定控制的温度和/或压力分布。本发明专利技术的特征在于，管道元件形式的换热器以规则间距设置在所述管道系统中。以这样的方式选择所述规则间距从而沿着所述管道系统维持预定的温度和/或压力分布，在所述换热器中设置用于在所述换热器管道中输送的粘性流体的调温装置，并且任选设置混合元件从而根据所述管道的横截面在所述管道的横截面中维持预定的温度和压力分布，并且所述换热器管道系统的长度的至少30%设置有换热器。本发明专利技术还涉及通过换热器管道输送粘性流体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】换热器管道系统
本专利技术涉及换热器在输送不稳定流体时的应用。
技术介绍
例如通过US2009/0321975已知用于输送粘性介质，例如热熔塑料(“热熔体”)的管道。其中描述了一种设备，在所述设备中粘性聚合物被运送至挤出机。聚合物熔体在该情况下通过换热器冷却。在EP096201A1中描述了一种用于连续进行高粘性介质中的聚合反应的反应器。发现在高粘度下的混合和传热过程中能量消耗如此之大，使得可能影响聚合过程中的化学反应。因此力求用于耗散反应热和限制用于均匀化的混合时间的装置。为此，用冷却剂环绕反应器流动并在内部设置静态混合元件。静态混合元件被广泛使用，对此可参见US7, 841，765或W02009/000642的公开。然而，需要耗散反应热的不仅仅是聚合反应。可热分解的聚合物和聚合物溶液的溶解过程、中间储存也需要主动控制的温度管理，使得一方面使所需产品具有相应的质量，另一方面还可以在温度方面可靠地管理上述方法步骤。近年来，进行了大量努力从而能够以工业规模由纺丝溶液 制备可生物降解的产品，例如纤维素纤维。纺丝溶液或挤出溶液既可以由天然聚合物(例如纤维素和纤维素衍生物)制得，也可以由通过生物原料的复杂化学变化得到的生物基塑料制得。另一方面，术语生物聚合物可以被理解为意指通过活的生物体合成的聚合物。这些聚合物以多糖、蛋白质、核酸的形式存在。这些纺丝溶液还可以由例如纤维素的生物聚合物、溶剂、增溶组分的混合物，以及过程必需的添加剂(稳定剂、酸、碱)和改变产品性质的添加剂组成。这种纤维素/氧化胺/水纺丝溶液的相应说明可以在出版物“Structure Formation of Regenerated Cellulose Materials from NMMO-Solutions，，(Prog.Polym.Sc1.26(2001) 1473-1524)中查到。这些聚合物溶液通常具有极强的温度和粘度敏感性，在从溶液制备(亦即聚合物的溶解)开始的所有过程步骤中，在操作所必需的中间步骤(例如运送、分配、过滤、换热、添加添加剂和成型)中，必须给予高度重视。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页)特别涉及这种聚合物复合物的流变。US2009/304890A1描述了由多个换热器组成的管道系统，所述管道系统由用于温度调节的传热介质护套包围。管道内部设置有薄板从而增加湍流。也可以设置挡板。US2009/165994A1涉及具有内部传热介质运送结构的换热器，所述内部传热介质运送结构被设置用于传热和用于彻底混合。用于丙烯酰胺的聚合的管道系统描述于US4，110，521A，所述管道系统包括具有温度控制护套和内部静态混合器的换热器。US5, 046，548A显示了具有内部双盘管的换热器，所述内部双盘管运载传热介质。如果合适，也可以设置内部直接回流管道。W02009/122143A2涉及具有配件的“脉冲流反应器”(PFR)，所述配件造成泵送流体材料的振荡运动。该文献中也描述了用于加热材料的装置，例如热水护套。W02005/119154A1描述了用于加热具有高密度的悬浮体的系统，所述悬浮体存在具有低内部换热的层流倾向。所述系统具有多个独立换热器单元，其中每个换热器具有多个内管。专利公开US2009/117218A1、DE102009043788A1、DE10241276A1、FR1, 383，810A 和EP1350560A1描述了其他换热器。在上述出版物中可以确定的是，成型过程中应考虑温度和粘度影响。相应的研究证明，必须高度重视成型从而形成模制产品，例如短纤维、长丝、薄膜、模制件和无纺材料。为了制备高质量的模制产品，对聚合物溶液的质量提出最高要求，因为聚合物溶液在成型过程中经受最高负荷。除了所要求的聚合物熔体的质量(例如温度和粘度均匀性)以外，还必须注意，一方面聚合物溶液热量均匀地运送，并且在制备模制产品的NMMO (N-甲基吗啉N-氧化物)过程中，不发生聚合物(纤维素)和溶剂(氧化胺)的热分解。已知，在上述纤维素聚合物溶液的情况下，在一定条件下可能出现自发产生的自催化分解反应。在这种反应的情况下，还要求以尽可能控制的方式耗散形成的反应热。纤维素/氧化胺/水聚合物溶液也具有在热作用下可能变色的性质。这种变色可以达到这样的程度，即聚合物溶液从溶液制备开始时的蜂蜜色，经过输送路径而转变成深褐色直至黑色。这种变色由聚合物和溶剂的热负荷引起。强烈变色的聚合物溶液导致在加工位置制得的最终产物同样具有深褐色的颜色，因此不适合于商业销售。通过管道输送高粘度纤维素溶液本身导致由管道的压力阻力(I至5巴/m)引起并传入聚合物复合物中的摩擦热。由于大规模制备的聚合物溶液通常具有杂质，在加工聚合物溶液之前通过过滤去除这些杂质,例如膨润体。由于过滤的原因通过过滤介质产生压力损失,这在聚合物复合物内引起额外的摩擦热。为了使制备的聚合物溶液到达各个加工位置，聚合物溶液通常通过角度件、T型件、Y型件和多重分配件分开，由此导致进一步的热量输入。由于通过泵(例如齿轮泵、挤出机、蜗杆泵、通道泵、离心泵)移动或运送高粘度聚合物溶液，引起额外的摩擦热并贡献给粘度敏感和热敏感的纤维素溶液。不仅上述设备元件可以贡献摩擦热(即设备的功率损耗)，而且内置的混合器，例如静态混合器，管道混合器等，也产生摩擦热。用于输送聚合物溶液的系统，从溶液制备开始，经过泵、过滤器、分配元件直至最终加工设备，需要复杂的设备系统，使得可以从聚合物溶液中在源位置处除去所有上述摩擦热源，从而达到温度和粘度均匀性用于聚合物溶液的成型，同时维持最高的安全标准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于加工高粘度流体，特别是聚合物溶液，例如纤维素溶液的输送系统，所述系统具有所需的热安全性，从而可以控制吸热/或放热性分解反应以及变色，并可以设定温度和粘度均匀性。根据本专利技术，提供一种换热器管道系统，所述换热器管道系统适合输送粘性流体并且具有多个作为管道元件的独立换热器，其中所述换热器管道系统长度的至少30%设置有换热器。所述系统例如通过流体的再分层从而允许沿着所述管道系统和在所述管道的横截面中的预定控制的温度和/或压力分布。换热器以沿着所述管道系统的规则间距设置作为管道元件，其中以这样的方式选择所述规则间距从而沿着所述管道系统维持预定的温度和/或压力分布。调温装置设置在所述换热器中从而将换热器管道中输送的粘性流体维持于预定温度，并且还任选设置混合元件从而能够根据所述管道的横截面在所述管道的横截面中维持预定的温度和/或压力分布，从而因此也能够维持粘度均匀性。用于输送粘性流体的管道是已知的。在W094/28213A1中提出一种用于输送粘性复合物(即纤维素/NMMO溶液)的管道，其中流体可以在管中心和/或管段壁处根据该文献给定的公式冷却。为此，冷却剂被运送通过包围管道的冷却护套。冷却剂将可能出现的任何放热反应的热从工作流体中耗散并冷却流体流的外部区域。因此，在外部区域和管道中心的流体之间产生极大的温差，这对流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于输送粘性流体的换热器管道系统，所述换热器管道系统具有多个作为管道元件的独立换热器，并且具有沿着所述管道系统和在所述管道的横截面中的预定控制的温度和/或压力分布，其特征在于，换热器以沿着所述管道系统的规则间距设置为管道元件，其中以这样的方式选择所述规则间距从而沿着所述管道系统维持预定的温度和/或压力分布，其中在所述换热器中设置温度控制装置从而控制流体的温度，并且还任选设置混合元件从而根据所述管道的横截面在所述管道的横截面中维持预定的温度和/或压力分布，并且其中所述换热器管道系统的长度的至少30%设置有换热器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.02 EP 11179852.61.一种用于输送粘性流体的换热器管道系统，所述换热器管道系统具有多个作为管道元件的独立换热器，并且具有沿着所述管道系统和在所述管道的横截面中的预定控制的温度和/或压力分布，其特征在于，换热器以沿着所述管道系统的规则间距设置为管道元件，其中以这样的方式选择所述规则间距从而沿着所述管道系统维持预定的温度和/或压力分布，其中在所述换热器中设置温度控制装置从而控制流体的温度，并且还任选设置混合元件从而根据所述管道的横截面在所述管道的横截面中维持预定的温度和/或压力分布，并且其中所述换热器管道系统的长度的至少30%设置有换热器。2.根据权利要求1所述的换热器管道系统，其特征在于，换热器的至少一个温度控制装置是传热介质管道或传热介质护套。3.根据权利要求1或2所述的换热器管道系统，所述换热器管道系统具有独立换热器的错开的内径，所述错开的内径沿着所述管道系统的进程减小。4.根据权利要求1至3任一项所述的换热器管道系统，所述换热器管道系统具有至少一个分支元件。5.根据权利要求1至4任一项所述的换热器管道系统，其中所述换热器管道系统的第一部分的内径与第二部分的比例为至多5:1，优选至少10:9。6.根据权利要求1至5任一项所述的换热器管道系统，所述换热器管道系统具有换热器，优选对于所述换热器的至少90_的内径，所述换热器在所述换热器内部具有温度控制装置。7.根据权利要求1至6任一项所述的换热器管道系统，所述换热器管道系统具有换热器，所述换热器在所述换热器内部之外具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·济凯利，F·埃克，
申请(专利权)人：奥若泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT