用于产生转移混合物的薄膜蒸发器和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于按照直接溶解法产生转移混合物的薄膜蒸发器(D)，包括进料部(1)、壳体(4)和出口(2)，其中进料部(1)将由纤维素、水和功能性流体组成的起始材料引入壳体(4)，其中位于壳体(4)中的蒸发器轴(5)经过壳体(4)的被加热内部旋转地扫动起始材料，其中加热产品并且一些水蒸发以形成转移混合物，该转移混合物与供应流一起流到出口(2)，其中出口(2)的贯流容量大于供应流。贯流容量大于供应流。贯流容量大于供应流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生转移混合物的薄膜蒸发器和方法


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于产生转移混合物的薄膜蒸发器和根据权利要求9的用于产生转移混合物的方法。

技术介绍

[0002]这种薄膜蒸发器是已知的并且用于各种形式和设计。例如，WO 06/33302A公开了一种用于通过氧化胺工艺产生纤维素膜、纤维和其他模制品的系统。此处，优选地使用具有两个不同碎浆机的两个混合设备。借助这些混合设备，纤维素浆首先被去纤维化或研磨，其中泵将纤维素浆在水性氧化胺溶液中的第一悬浮液泵送到设备中，以干纤维素浆的质量计，该第一悬浮液的干浆密度不超过10％，其中装置减少了存在的水的量，直到该悬浮液被转换为浓缩浆悬浮液，其中该浓缩浆悬浮液从该装置转移到另外的装置，其中产生的浓缩浆悬浮液被转换为可成形纤维素溶液。
[0003]因此，排放泵设置在该设备和另外的设备之间。这两个设备都可以被设计为薄膜蒸发器。然而，该设备和另外的设备之间需要形成液体储存形式的浓缩浆悬浮液，从而排放泵可以运行。
[0004]为此，该设备在容器的下端具有截断延伸部，其开口通向允许浓缩浆悬浮液进入的对应接收空间中。另外还示教了，为了搅拌浓缩浆悬浮液，可以设置具有转子的搅拌器，并且可以在该接收空间中测量放射性水平。该接收空间还具有开口，其被设置用于排空容器并抽出水蒸气。这种做法的劣势为，在接收空间中，排放区域可能发生材料堆积，这可能导致氧化胺的分解，这反过来又可能增加爆炸的风险。更多的水超出计划地蒸发是可能的，从而悬浮液浓缩。更多的水超出计划地蒸发是可能的，从而悬浮液浓缩到使得薄膜反应器中常见的高加热温度触发氧化胺的爆炸性分解。
[0005]还公开了另外的设备执行真空下的水蒸发。
[0006]此外，WO 2008/086550 A1公开了一种薄膜蒸发器，其中起始混合物由增压泵泵送到薄膜蒸发器中并且在过程结束时由另外的泵作为溶液再次泵送出来，由于真空操作，这只能用增压或承压排放元件进行，例如通常的直接连接的齿轮泵或经由排放元件(例如通常的螺杆)间接连接的齿轮泵。
[0007]WO 2008/154668 A1中还公开了一种用于产生莱赛尔纤维纺丝液的薄膜蒸发器，其中薄膜蒸发器的轴上的运送元件成较大角度以用于快速的产品运输，从而减少过热的风险和后续的即使在高加热温度下的放热反应，并且该薄膜蒸发器最后合并到螺杆，该螺杆为泵进料，所述泵通过管子将纺丝液泵送到喷丝板。这种解决方案只有在纺丝液被堵塞在泵前面的情况下才能实施，这是因为，如果不是这样，增压泵和薄膜蒸发器在真空下的运行是不可能的。尽管成较大角度的运送元件因此减少了爆炸风险，但是这种方法的劣势仍然是，万一发生意外过热，待堆积在泵前面的纺丝液仍然代表着爆炸风险。
[0008]DE 10 2012 103 749 A1示出了一种薄膜蒸发器，其公开了薄膜蒸发器的出口区域中的用于混合和排放产品的转子。所述的操作模式延长了停留时间，使得产品堆积在锥
形出口区域，这样部分地堆积到了圆柱设备部件的高度。尽管薄膜蒸发器具有所公开的产品排放特性，但产品因此会堆积。产生纺丝液所需的停留时间通常通过上述方法在薄膜蒸发器中生成。由于产品堆积，可能的产品过热导致爆炸的风险增加。
[0009]虽然薄膜蒸发器多设计有例如WO 1994/006530 A1所述的垂直方向的蒸发器轴，但是它们也可以设计有例如WO 2020249705 A1所述的水平方向的蒸发器轴。
[0010]技术人员还意识到，大工业薄膜蒸发器的尺寸受限，其最大加热套区域通常为大约50m2。为了避免氧化胺过热，加热套的温度在薄膜蒸发器的排放侧大幅降低，这是因为由于粘性增加，产品已经在那里通过摩擦而被强烈加热。降低加热套温度的目的是补偿这种机械能输入。因此，在输出侧散热以防止纺丝液过热。一方面，这具有的劣势为不是所有的加热套表面(如上所述，仅在有限的程度上可用)都可以用于热能输入。另一个劣势为导致能量成本增加，首先是因为通常昂贵的机电能量输入不是通过加热套表面输入的热能，而是通过薄膜反应器的旋转蒸发器轴的能量耗散进行的，其次是因为冷却涉及热损失。

技术实现思路

[0011]专利技术目的
[0012]本专利技术的目的在于克服现有技术的劣势。特别是，应该描述薄膜蒸发器和用于从纤维素
‑
水功能性流体混合物蒸发水的方法，它们可以用热能蒸发更多的水，并且在氧化胺工艺的情况下，可以更安全地进行操作。此处，薄膜反应器用于产生转移混合物而不是纺丝液。这样的优势是，薄膜反应器中的产品总是有足够高的水含量，因此防止过热和导致的潜在爆炸风险。此外，设备被设计为防止薄膜反应器内的产品积累，从而积累的产品中的能量耗散不会导致过多的能量输入。以这样的方式，不需要降低加热套的温度，从而整个加热套区域可用于更低成本的热能输入，并且可以最小化与更高成本相关联的机电能量输入。另一优势在于，搅拌器轴上的机械负载更低，从而能够更加成本有效地进行实施。与使用用于产生纺丝液的薄膜蒸发器相比，这以更低的能量成本和有利的结构增加了薄膜蒸发器的每加热套面积上的最大水蒸发量。
[0013]此任务不限于用氧化胺作为功能性流体产生纺丝液(其中过热增加了爆炸风险)，也不限于用离子液体作为功能性流体产生纺丝液(其中过热不意味着爆炸风险，但是可由于过于干燥而导致质量的降低)。
[0014]由于转移混合物还不是纺丝液，而是部分溶解和未溶解的纤维素、水和功能性溶液的混合物，所以它可能仍对压缩敏感，其中压力导致混合物的脱水和/或导致不会再溶解的纤维素团聚。
[0015]本专利技术的目的在于提供一种薄膜蒸发器，其考虑了该目的的定义中提到的所有事实。
[0016]目的的解决方案
[0017]根据权利要求1或9所述的特征实现了目的的解决方案。
[0018]在从属权利要求中描述了有利的实施例。
[0019]根据本专利技术的薄膜蒸发器用于按照直接溶解法产生转移混合物。
[0020]因此，薄膜蒸发器具有进料部、壳体和出口。进料部将由纤维素、水和功能性流体组成的起始材料引入壳体。因此，旋转蒸发器轴设置在壳体中。蒸发器轴经过壳体的被加热
内部扫动起始材料。这使得起始材料升温并且一部分水蒸发以形成转移混合物，该转移混合物的供应流流到出口。因此，该出口被设计为使得转移混合物的进料流没有延时地穿过该出口。在这个背景下，出口可以是其贯流容量被其尺寸确定和/或限制的开口。开口宽度也可以是可变的，即，开口可以打开或关闭。
[0021]因此，出口的贯流容量大于供应流。贯流容量因此被定义为完全进料时的流量。另外，完全进料被定义为在出口或转移设备的当前设置参数(而不是其最大化设置参数)下满容量下的流量。
[0022]因此，术语贯流容量的目的是功能描述，例如，如果最多的材料进入转移机构，那么该转移机构将在现有设置参数下运送更多的材料。因此，描述了有效的操作模式，例如，在泵的有效设定速度下的最大流量，而不是在所述泵的最大可调速度下的最大流量。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于按照直接溶解法产生转移混合物的薄膜蒸发器(D)，包括进料部(1)、壳体(4)和出口(2)，其中所述进料部(1)将由纤维素、水和功能性流体组成的起始材料引入所述壳体(4)，其中位于所述壳体(4)中的蒸发器轴(5)经过所述壳体(4)的被加热内部旋转地扫动所述起始材料，其中所述起始材料升温并且所述水中的一些水蒸发，从而形成流到所述出口(2)的转移混合物的供应流，其特征在于所述出口(2)的贯流容量大于所述供应流。2.根据权利要求1所述的薄膜蒸发器(D)，其特征在于，所述出口(2)的开口通向后续处理机构(6)中。3.根据权利要求1或2所述的薄膜蒸发器(D)，其特征在于，所述出口的开口通向后续转移机构中，其中所述转移机构的贯流容量大于所述供应流。4.根据权利要求3所述的薄膜蒸发器(D)，其特征在于，所述转移机构位于所述薄膜蒸发器(D)和所述后续处理机构(6)之间。5.根据权利要求2至4中任一项所述的薄膜蒸发器(D)，其特征在于，所述后续处理机构(6)为进一步将所述转移混合物处理为成型溶液的处理机构。6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的薄膜蒸发器(D)，其特征在于，所述后续处理机构(6)和所述壳体(4)形成共同气体空间(7)。7.根据前述权利要求2至6中任一项所述的薄膜蒸发器(D)，其特征在于，所述后续处理机构(6)和所述壳体(4)以及所述转移机构形成进一步的共同气体空间。8.根据前述权利要求之一所述的薄膜蒸发器(D)，其特征在于，所述功能性流体为N
‑
甲基吗啡啉
‑
N
‑
氧化物(NMMO)或离子液体。9.一种利用直接溶解法产生转移混合物的方法，包括使用进料部(1)、壳体(4)和出口(2)，其中所述进料部(1)将纤维素、水和功能性流体组成的起始材料引入所述壳体(4)，其中位于所述壳体(4)中的蒸发器轴(5)经过所述壳体(4)的内部旋转地扫动所述起始材料，其中所述起始材料升温并且所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔，
申请(专利权)人：利斯特技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：