蒸汽收集方法和设备技术

一种蒸汽收集方法和设备，它能捕集基本上没有稀释的蒸汽组合物。该方法和设备利用具有有邻近气相的表面（１４）的物质（１２）。气室（１６）位于接近物质（１２）的表面（１４）处。气室（１６）的位置使物质的表面（１４）与气室（１６）之间形成较小的间隙（Ｈ）。气室与表面之间的邻近气相规定了具有一定量物质的区域。至少一部分物质被诱导流带着通过该区域。小间隙（Ｈ）的利用限制了在气室（１６）外部的物质的流动，以防其通过气室被诱导流吹扫除去。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术要求提交于2000年9月24日的美国临时申请Serial No.60/235,214、提交于2000年9月24日的No.60/235,221、以及提交于2001年3月7日的No.60/274,050的优先权，将它们的全部内容参考结合于此。本专利技术涉及蒸汽收集方法，更具体地说，涉及能收集基本上没有稀释的气相组分的方法。
技术介绍
在干燥涂层物质的过程中除去和回收组分的常规方法通常利用干燥设备或烘炉。收集罩或口用于闭合及开口的干燥系统，以收集从基底或物质发出地溶剂蒸汽。常规的开口蒸汽收集系统通常利用空气处理系统，它们不可能仅选择性地吸出所需的气相组分而不吸出环境气氛。闭合的蒸汽收集系统一般引入惰性气体循环系统以有助于清扫封闭容积的蒸汽。在任一系统中，环境气氛或惰性气体的引入稀释了气相组分的浓度。这样就使随后的从稀释的蒸汽流中分离蒸汽变得困难和低效。此外，与常规蒸汽收集系统有关的热力学通常允许在基底或物质或者接近它们之处有不需要的蒸汽冷凝。然后，冷凝物落在基底或物质上，对物质的外观或性能方面产生不利的影响。在工业装置中，环绕该方法和处理装置的环境条件可包括外来杂质。在大容积的干燥设备中，外来杂质可通过常规干燥系统的大容积流量带入收集系统中。理想的是收集基本上没有用环境气氛或惰性气体稀释的气相组分。此外，在工业装置中于较低容积流量中收集气相组分是有利的，这样可以防止夹杂外来杂质。
技术实现思路
本专利技术提供了输送及捕集基本上没有稀释的气相组分的方法和设备。该方法和设备利用紧接基底表面的气室以能够收集接近基底表面的气相组分。在本专利技术方法中，提供至少一种具有至少一个邻近气相的主表面的物质。然后，将气室设置在紧接物质表面之处以规定气室与物质之间的间隙。该间隙最好不超过3cm。气室与物质表面之间的邻近气相规定了具有一定量物质的区域。至少一部分来自邻近气相的物质由经过区域的诱导流输送通过气室。该气相的流量由下式表示M1+M2+M3＝M4(方程式I)式中，M1是由压力梯度引起的通过间隙进入区域并通过气室的每单位宽度的总净平均时间质量流量，M2是从物质的至少一个主表面进入所述区域并通过气室的每单位宽度平均时间质量流量，M3是由物质运动引起的通过间隙进入区域并通过气室的每单位宽度的总净平均时间质量流量，M4是输送通过气室的每单位宽度的平均时间质量流量。为本专利技术的目的规定宽度的尺寸是在与物质运动方向垂直的方向上以及在物质平面上的间隙的长度。本专利技术方法和设备设计为大量减少输送通过气室的稀释气体的量。使用紧接物质表面的气室和小的负压力梯度可明显减少稀释气体，即M1。压力梯度Δp定义为气室底部周边的压力pc与气室外部的压力po之差，其中Δp＝pc-po。M1的值通常大于0但不超过0.25kg/秒/米，较好是大于0但不超过0.1kg/秒/米，最好是大于0但不超过0.01kg/秒/米。在另一个表达方式中，得自M1的平均速度可用来表示进入气室的稀释气相组分的流量。使用紧接物质表面的气室和小的负压力梯度可明显减小通过间隙的总净平均气相速度(v)。对本专利技术而言，(v)的值通常大于0但不超过0.5米/秒。本专利技术方法的目的是通过大量减少方程式I中的M1来显著地减小邻近气相中气相组分的稀释。M1表示由压力梯度导致的进入区域中的总净气相稀释流量。邻近气相中物质的稀释会对气相收集系统的效率和随后的分离操作产生不利的影响。对本专利技术方法而言，M1大于0但不超过0.25kg/秒/米。此外，由于气室与物质表面之间的间隙较小，由诱导流导致的通过间隙的气相组分的容积流速通常不超过0.5米/秒。本方法较好地适用于需要以有效的方式理想地收集蒸汽组分的应用。有机和无机溶剂是经常用作载体以使所需的组合物沉积在基底或物质上的组分的例子。这些组分通常通过提供足够的能量使溶剂蒸发来从基底或物质上除去。通常为了符合健康、安全和环境需要的原因，要求在它们从基底或物质上除去之后回收蒸汽组分。本专利技术能收集和输送蒸汽组分而不需要引入大容积的稀释流。在一个较佳实施方式中，本专利技术方法包括使用含有至少一种蒸发组分的物质。气室设置在紧邻物质表面之处。然后，对物质施加能量从而蒸发至少一种蒸发组分以形成蒸汽组分。至少一部分蒸汽组分被捕集在气室中。蒸汽组分通常在高浓度下被捕集，使随后的处理，如分离变得更有效。本专利技术的装置包括用来支承物质的支承机构。该物质具有至少一个有邻近气相的主表面。气室位于紧接物质表面处以规定表面与收集气室之间的间隙。气室与物质之间的邻近气相规定了含有一定量物质的区域。与气室连接的机构导致邻近气相中至少一部分物质输送通过区域。物质通过区域输送入气室的流量由方程式I表示。气室中的蒸汽可随意地输送到分离机构中另行处理。本专利技术的方法和设备较好地适用于从运动的织物中输送和收集溶剂。在操作中，气室置于连续运动的织物上面以收集高浓度的蒸汽。蒸汽的低容积流量和高浓度提高了溶剂回收的效率并基本上消除了使用常规组分收集装置时产生的污染问题。本专利技术的方法和设备最好与常规的间隙干燥系统结合使用。间隙干燥系统一般通过热板与冷凝板之间狭小的间隙输送物质，用以蒸发和随后冷凝物质中的蒸发组分。本装置的结构，能使间隙干燥系统的各个位置进一步捕集在进入间隙干燥设备之前或者离开时通常存在于物质表面上的邻近气相中的气相组分。为达到本专利技术的目的，本申请中使用的以下术语定义如下“平均时间质量流量”由方程式表示，式中，MI是平均时间质量流量(kg/秒)，t是时间(秒)，mi是瞬时质量流量(kg/秒)；“压力梯度”是指气室与外部环境之间的压力差；“诱导流”是指通常由压力梯度产生的流量。其它特征和优点将从对以下实施方式和权利要求的描述中更清楚。 附图说明参照附图，从以下详细的描述中，本专利技术的上述以及其它优点对本领域的技术人员而言将更加清楚图1是本专利技术的示意图2是本专利技术的气相收集装置的一个较佳实施方式的示意图3是本专利技术的气相收集装置的一个较佳实施方式的截面示意图4是本专利技术的气相收集装置的一个较佳实施方式的等角图5a是与间隙干燥系统结合的本专利技术的一个较佳实施方式的示意图5b是与任选的机械密封结合的一个较佳实施方式的示意图6是与任选的可收缩的机械密封结合的一个较佳实施方式的示意图7是本文中提供的实施例所述的气相收集系统和装置的另一个较佳实施方式的示意图。具体实施例方式本专利技术的方法和设备10概括地描述于图1。该方法包括提供具有至少一个有邻近气相(未示出)的主表面14的物质12。具有排气口18的气室16位于紧接处以规定气室16的底部周边19与物质12的表面14之间的间隙。间隙的高度H最好是3cm或更小。气室16的底部周边19与物质12的表面14之间的邻近气相规定了具有一定量的物质的区域。该区域中的物质通常呈气相。可是，本领域的技术人员认为该区域还可含有呈液相或固相的物质，或者所有三种相态组合的物质。至少一部分来自该区域的物质被诱导流输送通过气室16。流体可通过本领域技术人员通常已知常规机构引入。进入并通过气室的每单位宽度的质量流量由以下方程式I表示 M1+M2+M3＝M4(方程式I)图1描述了在实施本专利技术方法时所遇到的各种流体流。M1是由压力梯度引起的通过间隙进入区域以及通过气室的每单位宽度的总净平均时间质量流量。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，它包括： （ａ）提供至少一种具有至少一个邻近气相的主表面的物质； （ｂ）将气室设置在紧接所述物质的表面处，规定所述气室与表面之间的间隙，其中，所述气室与表面之间的邻近气相规定了具有一定量物质的区域； （ｃ）促使至少一部分来自所述区域的物质输送通过气室，其中，Ｍ１是指由压力梯度引起的通过所述间隙进入区域并通过气室的总净平均时间质量流量，Ｍ２是指从所述物质的至少一个主表面进入所述区域的平均时间质量流量，Ｍ３是指由所述物质的运动引起的通过间隙进入所述区域的总净平均时间质量流量，Ｍ４是指输送通过所述气室的物质的平均时间质量流量，Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４；对本专利技术方法而言，Ｍ１的值大于０但不超过０．２５ｋｇ／秒／米。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：NK贾殷，PT本森，JL卡普斯，WB科尔布，EE莱特纳，RA雅培尔，NL罗杰斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]