蒸馏设备和蒸馏方法与流程

1.本公开涉及蒸馏设备和使用该蒸馏设备的蒸馏方法，更具体地，涉及通过使用热能和离心力从蒸馏目标物质中分类出挥发性成分以回收高纯度产品的蒸馏设备和使用该蒸馏设备的蒸馏方法。


背景技术：

2.反萃取柱是通过在多级蒸馏柱中使用气体(蒸汽)从液体蒸馏目标物质中蒸发挥发性成分来回收高纯度产品的装置。
3.在这种情况下，由于反萃取柱需要高温热能来从蒸馏目标物质中回收高纯度产品，因此很难从易受热影响的食品、聚合物等中进行分类并回收高纯度产品。
4.旋转锥柱(ssc)除了使用热能之外还使用离心力的机械能，并且相关的现有技术在日本专利公开no.1995-022646中公开。
5.ssc通过从上部部分引入的蒸馏目标物质和从下部部分引入的气体(蒸汽)利用离心机械能从蒸馏目标物质中回收高纯度产品，从而缩短了蒸馏目标物质与热能之间的接触时间，并以低于反萃取柱的温度回收高纯度产品。
6.然而，当待被反萃取的物质呈聚氯乙烯(pvc)浆料或胶乳的形式时，热或动能可能破坏胶乳的胶体稳定性，以导致待被反萃取的物质凝结或形成大规模发展的泡沫，并且因此可能使产品的纯度和物理性能劣化。


技术实现要素：

7.技术问题
8.本公开的目的是提供一种具有用于改善胶乳稳定性的结构的蒸馏设备和使用该蒸馏设备的蒸馏方法。
9.本公开的另一个目的是提供一种具有便于维护的结构的蒸馏设备和使用该蒸馏设备的蒸馏方法。
10.技术方案
11.在一个总体方面，一种蒸馏设备，包括：本体部分，蒸馏目标物质从上部部分引入到该本体部分中并且气体从下部部分引入到该本体部分中；旋转轴，该旋转轴在本体部分内部旋转；多个旋转锥体，旋转锥体设置在旋转轴的外表面上；以及多个固定锥体，固定锥体设置在本体部分的内表面上并且与旋转锥体中的每一者间隔开预定距离，其中，当多个固定锥体中的每一者之间的距离是h1并且从本体部分的底部表面到最接近本体部分的底部表面的旋转锥体的下表面的距离和从本体部分的底部表面到最接近本体部分的底部表面的固定锥体的下表面的距离中的较短距离为h2时，h2大于h1。
12.h2与h1的比率范围可以是3或更大以及6或更小。
13.多个旋转锥体中的每一者的上端部部分的特定区域可以呈平坦的表面的形式。
14.蒸馏目标物质可以是通过悬浮聚合或乳液聚合制备的聚合物。
15.本体部分可以设置有用于维护的手孔或检修孔。
16.手孔或检修孔可以设置在相应的固定锥体之间。
17.在另一总体方面，一种使用蒸馏设备的蒸馏方法，该蒸馏设备包括：本体部分，蒸馏目标物质从上部部分引入到该本体部分中并且气体从下部部分引入到该本体部分中；旋转轴，该旋转轴在本体部分内部旋转；多个旋转锥体，旋转锥体设置在旋转轴的外表面上；以及多个固定锥体，固定锥体设置在本体部分的内表面上并且与旋转锥体中的每一者间隔开预定距离，该蒸馏方法包括：a)从设置在本体部分的上侧部上的蒸馏目标物质入口引入蒸馏目标物质，并从设置在本体部分的下侧部上的气体入口引入气体；b)使气体与蒸馏目标物质在本体部分中反应，以从蒸馏目标物质中分离出挥发性物质；并且c)将分离出挥发性物质的蒸馏目标物质回收在设置在本体部分的下侧部上的回收单元中，其中，当多个固定锥体中的每一者之间的距离为h1并且从本体部分的底部表面到最接近本体部分的底部表面的旋转锥体的下表面的距离和从本体部分的底部表面到最接近本体部分的底部表面的固定锥体的下表面的距离中的较短距离为h2时，h2大于h1，并且在b)中，当蒸馏目标物质与气体接触以进行反应时，气体的温度等于或低于蒸馏目标物质的玻璃化转变温度(tg)。
18.h2与h1的比率范围可以是3或更大以及6或更小。
19.多个旋转锥体中的每一者的上端部部分的特定区域可以呈平坦的表面的形式。
20.蒸馏目标物质可以是通过悬浮聚合或乳液聚合制备的聚合物。
21.本体部分可以设置有用于维护的手孔或检修孔。
22.手孔或检修孔可以设置在相应的固定锥体之间。
23.有益效果
24.根据本公开的蒸馏设备和蒸馏方法可以通过具有极大地确保本体部分的下部空间的结构的蒸馏设备来保持乳胶稳定性。
25.此外，根据本公开的蒸馏设备和蒸馏方法可以通过在蒸馏设备的相应的固定锥体之间包括用于维护的检修孔或手孔来便于维护。
附图说明
26.图1是图示了根据本公开的实施方式的蒸馏设备的图。
27.图2是图示了图1的部分a的放大图。
28.图3是图示了用于比较示例1和示例1的测试结果的图。
29.图4是图示了根据本公开的另一实施方式的蒸馏设备的图。
具体实施方式
30.在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的蒸馏设备。附图以示例的方式提供，以便将本公开的精神充分地传达给本领域技术人员，并且本公开不限于下面提供的附图，而是可以以另一种形式实现。
31.图1是图示了根据本公开的实施方式的蒸馏设备的图，并且图2是图1的部分a的放大图。
32.参照图1，根据本公开的实施方式的蒸馏设备1000包括本体部分100、旋转轴200、旋转锥体300和固定锥体400。
33.本体部分100是容纳旋转轴200、旋转锥体300和固定锥体400的构型，并且蒸馏目标物质从本体部分100的上部部分引入，并且气体(或蒸汽)从本体部分100的下部部分引入。
34.更具体地，本体部分100包括上部板110、侧部板120和下部板130，其中侧部板120形成管状形状并连接上部板110和下部板130。
35.本体部分100包括蒸馏目标物质入口123，该蒸馏目标物质入口123设置在侧板120的上侧部，并且引入有蒸馏目标物质，使得蒸馏目标物质可以从上部部分引入并通过重力向下移动。
36.蒸馏目标物质可以是通过悬浮聚合或乳液聚合制备的聚合物。
37.通过悬浮聚合过程制备的聚合物的示例可以包括聚(氯乙烯)(pvc)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚苯乙烯(ps)等。
38.通过乳液聚合过程制备的聚合物的示例可以包括聚(氯乙烯)(pvc)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚(乙烯醇)(pva)等。
39.在本公开的实施方式中，pvc描述为蒸馏目标物质的示例，但不限于此。当蒸馏目标物质为pvc时，蒸馏目标物质呈pvc浆料或胶乳的形式，并且通过悬浮、微悬浮、乳液聚合等含有10wt％～60wt％的pvc固体颗粒。在这种情况下，pvc可以是单一单体产品或共聚物产品。
40.此外，本体部分100包括气体入口125，该气体入口125设置在侧部板120的下侧部，并且引入有气体，使得气体可以沿与蒸馏目标物质的流入方向相反的方向从下部部分上升到上部部分，并且气体被引入蒸馏目标物质中。
41.此外，在上部板110的一个侧部上设置有气体出口113，使得残余气体可以被排放到外部，并且在下部板130的一个侧部上设置有回收单元133，该回收单元133用于回收其中从蒸馏目标物质中分类出了挥发性物质的高纯度产品。
42.然而，蒸馏目标物质入口123、气体入口125、气体出口113和回收单元133可以以满足功能目的的各种方式布置，并且因此不限于上述布置结构。
43.转动轴200沿上下方向设置在本体部分100内部，并且可以旋转。
44.在这种情况下，尽管图1中未示出，但是可以在本体部分100中设置用于向转轴200供应旋转动力的旋转轴控制单元。
45.同时，旋转锥体300是设置在旋转轴200的外表面上的构型。
46.更具体地，旋转锥体300具有沿着旋转轴200的外表面的圆周形成的锥形形状，并且具有其中直径朝向旋转锥体300的上端部部分(沿本体部分100的上部部分的方向)增大的形式。可以设置多个旋转锥体300，并且多个旋转锥体300可以与旋转轴200一起围绕旋转轴200旋转。
47.在这种情况下，参照图2，旋转锥体300的上端部部分的特定区域310可以具有平坦的表面形状。
48.这里，旋转锥体300的上端部部分的特定区域310表示不与旋转轴200接触的边缘的特定区域。
49.在常规的蒸馏设备中，旋转锥体300的上端部部分以与端部的边缘恒定倾斜的倾斜表面的形式延伸。在这种情况下，当蒸馏目标物质通过离心力扩散到旋转锥体300的上端
部部分时，会受到旋转锥体300的上端部部分的端部处的剪切力的很大影响，并且破坏了乳胶稳定性。
50.因此，如在本公开的实施方式中，旋转锥体300的上端部部分的特定区域310形成为平坦表面形状，以消除旋转锥体300的上端部部分的端部的倾斜表面，因此胶乳稳定性可以因额外的旋转动能而提高。
51.接下来，固定锥体400是设置在本体部分100的内表面上的构型，并且沿着本体部分100的内表面的圆周形成为锥形形状。
52.更具体地，固定锥体400沿着本体部分100的侧部板120的内表面的圆周设置，并且可以设置成多个。与旋转锥体300类似，固定锥体400具有其中直径朝向固定锥体400的上端部部分增大(沿本体部分100的上部部分的方向)的形状并且以不旋转的方式固定至侧部板120的内表面。
53.同时，固定锥体400与旋转锥体300间隔开预定距离。更具体地，一个固定锥体400设置在旋转锥体300的上部部分的上侧部上同时间隔开预定距离，并且另一固定锥体400设置在旋转锥体300的下表面的下侧部上同时间隔开预定距离。也就是说，固定锥体400和旋转锥体300在上下方向上交替设置。
54.这里，固定锥体400用于将蒸馏目标物质引导成从设置在该固定锥体400自身上方的旋转锥体300的上表面落到设置在该固定锥体400自身下方的旋转锥体300的上表面。在这种情况下，固定锥体400具有朝向本体部分100的下部部分的倾斜部，并且由于固定锥体400的上表面具有这样的倾斜部，所以从固定锥体400的上方旋转锥体300落下的蒸馏目标物质可以沿着固定锥体400的倾斜部移动至固定锥体400的下方旋转锥体300。
55.根据本公开的实施方式的使用蒸馏设备1000的蒸馏过程如下进行。
56.当从蒸馏目标物质入口123引入蒸馏目标物质时，蒸馏目标物质落到旋转锥体300。在这种情况下，由于旋转锥体300旋转，蒸馏目标物质通过离心力从旋转轴200沿着旋转锥体300的上表面扩散至远边缘。通过离心力扩散的蒸馏目标物质落到设置在旋转锥体300的下侧的固定锥体400，沿着固定锥体400的上表面的倾斜部滑动，并且然后落到设置在固定锥体400的下侧的旋转锥体300。在该过程中，蒸馏目标物质与从气体入口125引入并上升的气体反应，使得挥发性物质被分离，并且蒸馏目标物质移动至本体部分100的最下端部部分，并由回收单元133回收。
57.同时，上面已经描述了在设置在蒸馏设备的下部部分中的气体入口(125)中引入气体以与蒸馏目标物质反应。在这种情况下，由于注入与操作温度相比高温的气体，当胶乳和高温气体在蒸馏设备的下部部分中局部接触时，胶乳的稳定性可能被破坏。
58.因此，在根据本公开的实施方式的蒸馏设备1000中，与相应固定锥体400之间的距离相比，从本体部分内的底部表面到旋转锥体或固定锥体的距离进一步增加，从而改变结构，使得可以显著地确保本体部分100的下部空间。也就是说，高温气体通过本体部分100的内部温度经历一定程度的热交换，并且然后与乳胶接触。
59.也就是说，参照图2，h2具有比h1大的值，其中h1是固定锥体400之间的短距离，并且h2是蒸馏设备的下部空间，并且可以定义为从本体部分100的底部表面到最接近本体部分100的底部表面的旋转锥体的下表面的距离和从本体部分100的底部表面到最接近本体部分100的底部表面的固定锥体的下表面的距离中的较短距离。
60.更具体地，h2/h1》1，并且优选地，h2与h1的比率范围(h2/h1)为3或更大以及6或更小。
61.在常规的蒸馏设备中，提供与固定锥体之间的短间隔h1一样多的空间的下部空间h2。在这种情况下，下部空间占据蒸馏设备的总高度的约10％，其对应于短间隔h1的高度。
62.当过热气体与蒸馏目标物质例如pvc接触时，蒸馏目标物质随着温度通过在本体部分100内部的下部空间中的热交换降低而移动至下部部分，可以防止当气体的温度向pvc的玻璃化转变温度(tg)或更低温度降低时乳胶的稳定性被破坏。为了使气体的温度通过热交换而降低到低于pvc的玻璃化转变温度(tg)的温度，应确保下部空间h2至少是短距离h1的三倍，下部空间h2相当于蒸馏设备的总高度的约30％。
63.然而，当设置了大于短距离h1的6倍的下部空间h2(其相当于蒸馏设备的总高度的约60％)时，由于气体已经达到蒸馏设备的内部温度条件，所以增加下部空间h2不再有效，相反，因为过大的下部空间，由于设置旋转锥体300和固定锥体400的空间不足而使蒸馏效率降低。
64.在下文中，将参照图3描述用于验证根据本公开的实施方式的蒸馏设备1000的效果的测试结果。
65.(比较示例1)
66.通过构造具有对应于短距离h1的下部空间h2的蒸馏设备来执行反萃取。以乳液形式的pvc胶乳作为蒸馏目标物质，并且所使用的热介质为140℃的气体，并且蒸馏设备本体部分的内部温度为60℃。进行重复操作，以测定胶乳的稳定性保持时间。
67.《第一示例》
68.通过构造具有比短距离h1大三倍的下部空间h2的蒸馏设备来执行反萃取。与比较示例1类似，以乳液形式的pvc胶乳作为蒸馏目标物质，并且所使用的热介质是140℃的气体，并且蒸馏设备本体部分的内部温度为60℃。进行重复操作，以测定胶乳的稳定性保持时间。
69.图3是图示了关于上述比较示例1和示例1的测试结果的图。
70.参照图3，当在蒸馏目标物质的胶乳的稳定性保持约50分钟的条件下针对操作重复次数中的每一次测量稳定性保持时间时，如在比较示例1中，当仅设置与固定锥体的短距离h1相对应的下部空间h2时，即，当h1＝h2时，可以看出，随着蒸馏设备的操作重复次数的增加，胶乳状态的保持时间显著缩短。
71.另一方面，当如示例1中极大地确保下部空间h2时，即使在重复操作中也能保持乳胶稳定性。
72.这里，上述重复操作是指重复操作将由回收单元133回收的蒸馏目标物质重新注入到蒸馏设备中的过程。
73.图4是图示了根据本公开的另一实施方式的蒸馏设备的图。
74.参照图4，根据本公开的另一实施方式的蒸馏设备1000’包括本体部分100、旋转轴200、旋转锥体300、固定锥体400和检修孔或手孔500。
75.根据本发明的另一实施方式的蒸馏设备1000’与图1的蒸馏设备相同，除了蒸馏设备1000’还包括用于维护的检修孔或手孔之外。由于本体部分100、旋转轴200、旋转锥体300和固定锥体400与根据本公开的实施方式的蒸馏设备1000相同，因此将省略其详细描述。
76.这里，检修孔或手孔500设置在本体部分100中，并且人可以通过检修孔直接进出以进行对蒸馏设备的每个部件的维护或将他/她的手通过手孔进行维护。
77.优选地，检修孔或手孔可以设置在每个固定锥体400之间，以进一步便于维护。
78.因此，根据本公开的蒸馏设备可以通过与固定锥体之间的短距离相比增大本体部分的下部空间的尺寸来防止胶乳直接接触蒸馏设备的下部部分中的高温气体，从而保持胶乳稳定性。此外，根据本公开的蒸馏设备可以通过在相应的固定锥体之间包括用于维护的检修孔或手孔来便于维护。
79.下文中，将描述根据本公开的蒸馏方法。根据本公开的实施方式的蒸馏方法可以由上述蒸馏设备1000执行。
80.在这种情况下，根据本公开的实施方式的蒸馏方法包括：a)从设置在本体部分100的上侧部上的蒸馏目标物质入口123引入蒸馏目标物质，并从设置在本体部分100的下侧部上的气体入口125引入气体；b)使气体与蒸馏目标物质在本体部分100中反应，以从蒸馏目标物质中分离出挥发性物质；以及c)将分离出挥发性物质的蒸馏目标物质回收在设置在本体部分100的下侧部上的回收单元133中。
81.在这种情况下，当多个固定锥体400中的每一者之间的距离是h1，并且从本体部分100的底部表面到最接近本体部分100的底部表面的旋转锥体300的下表面的距离和从本体部分100的底部表面到最接近本体部分100的底部表面的固定锥体400的下表面的距离中的较短的距离是h2时，h2大于h1。因此，h2/h1》1，并且优选地，h2与h1的比率范围(h2/h1)为3或更大以及6或更小。
82.此外，在步骤b)中，当蒸馏目标物质与气体接触以进行反应时，气体的温度等于或低于蒸馏目标物质的玻璃化转变温度(tg)。例如，当蒸馏目标物质是pvc时，与pvc接触的气体的温度应降低到玻璃化转变温度(tg)或更低。
83.除了根据本公开的实施方式的蒸馏方法之外的详细描述可以替代上述对蒸馏设备1000的描述。
84.如上所述，尽管已经参照有限的示例和附图描述了本公开，但是为了解释本公开而给出的实施方式仅是其中实现本公开的一个实施方式，并且为了实现本公开的要旨，各种形式的组合是可能的。因此，本公开不限于上述实施方式，并且如以下权利要求中所要求的，在不背离本公开的要旨的情况下，可以说本公开的技术特征就在本公开所涉及的领域中具有普通知识的人可以进行各种修改而言是可能的。