由非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)熱分離出揮發(fā)性物質(zhì)的方法
【專利摘要】在一種用于由非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)熱分離出揮發(fā)性物質(zhì)的方法中，非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)具有朝向氣室的相界，氣室接收氣化和/或升華后的揮發(fā)性物質(zhì)，可向由基質(zhì)向氣室的相界供給機械能，以提高揮發(fā)性物質(zhì)的物質(zhì)交換。在該方法中，通過向相變表面施加添加劑或機械能提高物質(zhì)交換，從而所供給的機械能使含有揮發(fā)性物質(zhì)的氣泡破裂，由此可使揮發(fā)性物質(zhì)散逸至氣室。
【專利說明】由非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)熱分離出揮發(fā)性物質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于由非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)熱分離出揮發(fā)性物質(zhì)的方法，非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)具有朝向氣室的相界，氣室接收氣化和/或升華后的揮發(fā)性物質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]由液態(tài)或膏狀非揮發(fā)性物質(zhì)中熱分離出揮發(fā)性物質(zhì)是一種廣泛應用的工藝方法。在此，待處理基質(zhì)在這種熱力學條件下可導致?lián)]發(fā)性物質(zhì)的氣壓高于該非揮發(fā)性物質(zhì)在環(huán)繞待處理基質(zhì)的
[0003]周圍氣相物中的分壓。在原始基質(zhì)中顯然不會發(fā)生熱分離，因而通過升溫或降低揮發(fā)性物質(zhì)的分壓經(jīng)由施放第三物質(zhì)或降低壓力對基質(zhì)進行處理。
[0004]在這種工藝技術(shù)中，已知上述方法限于熱傳遞、物質(zhì)傳輸或二者相結(jié)合。由于揮發(fā)性物質(zhì)的氣化是吸熱過程，因此熱傳遞具有限制性。為使氣化保持在恒定的分壓，還需由外界向基質(zhì)供給能量。然后，在物質(zhì)傳輸極快并由此耗盡的情況下，由熱傳遞決定所述處理過程，物質(zhì)逐漸接近氣相物與沸騰混合物之間的平衡點。對于本發(fā)明而言，可以不考慮這種限制途徑，而是考慮通過物質(zhì)傳輸加以限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提聞物質(zhì)傳遞，特別是提聞并加速由基質(zhì)中提取?車發(fā)性物質(zhì)。
[0006]為解決該目的，對由基質(zhì)向氣室的相界供給機械能，以提高揮發(fā)性物質(zhì)的物質(zhì)交換。
[0007]顯著性在于，尤其在處理室中，混合尤為均勻，質(zhì)傳限制通常具有對流性。揮發(fā)性物質(zhì)已在基質(zhì)塊中氣化，但仍需傳送至表面。倘若物質(zhì)的粘性較低，可通過氣泡產(chǎn)生足夠的升力，以將足夠的氣泡傳送至到氣室的相界。但倘若物質(zhì)是膏狀或具有粘性，需將物質(zhì)混合。在此，可利用滲透理論模型很好地描繪氣泡的傳輸率，該滲透模型在朝向氣室的有效表面與混合次數(shù)之間建立聯(lián)系。
[0008]而最新研究已表明，不僅所形成氣泡的傳送會受到工藝限制，其在基質(zhì)朝向氣室的表面上的破壞率亦會受到工藝限制。僅當氣泡在表面破裂時，氣泡才能將其內(nèi)容物傳送至氣室，否則氣泡將重新混入基質(zhì)中。在低粘性基質(zhì)中，這一情況明顯變?yōu)榕菽?。通過模擬計算，還可表明，在高粘性的膏體中，破壞率也對物質(zhì)傳遞起決定性作用。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，為提高氣泡在基質(zhì)表面的破壞率，對該表面施加負荷，以有效破壞這些氣泡。根據(jù)本發(fā)明，例如利用加配部分揮發(fā)性添加劑來實現(xiàn)這一點。這種揮發(fā)性添加劑可以是已存在于基質(zhì)中且待分離的相同物質(zhì)或其他不同物質(zhì)，借以實現(xiàn)額外的汽提效果。根據(jù)本發(fā)明，盡可能在相界上均勻加配 添加劑，從而實現(xiàn)基質(zhì)的物質(zhì)交換。通過模擬計算會發(fā)現(xiàn)通過這種物質(zhì)交換的方式可使物質(zhì)交換提高100倍。
[0010]加配揮發(fā)性添加劑的方法可能由于其氣化或升華而引起空穴效應，該效應再為氣泡的破裂提供能量。[0011]根據(jù)本發(fā)明，有利地，例如將揮發(fā)性物質(zhì)自上加配至旋轉(zhuǎn)軸上，在該軸上具有基質(zhì)，其中軸位于處理室中，在處理室中進行熱分離。在此，根據(jù)本發(fā)明，需確保始終具有自由相界，可在該相界上加配添加劑，換言之，處理室并非完全充滿基質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，例如通過使用捏合機軸即為該種情況。通過軸的旋轉(zhuǎn)，添加劑可在軸向上良好地分布于基質(zhì)。
[0012]倘若軸構(gòu)造為空心軸，根據(jù)本發(fā)明，在軸的自由中心進行添加劑的加配。為確保添加劑在縱向的均勻分布，根據(jù)本發(fā)明，添加劑在處理室中的加配位置沿著軸的縱軸線移動、相應移動軸或者沿著軸的縱軸線實現(xiàn)多個添加劑進料點。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，同樣還可考慮通過引入機械能而在基質(zhì)的相界上破壞氣泡的其它方法。例如，聲波或電磁波可通過改善基質(zhì)中的氣泡遷移來提高物質(zhì)傳輸。根據(jù)本發(fā)明，不僅致力于通過破壞相界上的氣泡而得以改進。
[0014]本發(fā)明特別要求保護另一種可能方案，但優(yōu)選與第一種可能方案相結(jié)合，將揮發(fā)性或部分揮發(fā)性(可氣化)添加劑加入基質(zhì)中并使由基質(zhì)中的可氣化組分
[0015]產(chǎn)生的氣泡破裂。此外，添加劑的添加量共計每小時在每千克粘塊中添加至少0.1千克/時。
[0016]優(yōu)選地，以形成滴液的形式將添加劑加入基質(zhì)中。舉例而言，由于添加劑發(fā)生氣化并由此在高粘性物質(zhì)塊內(nèi)形成表面，因而添加劑在粘塊中起泡。人們已知,如此產(chǎn)生的氣泡內(nèi)的壓力達到大于I巴(絕對壓力)。
[0017]揮發(fā)性物質(zhì)通過添加劑的表面滲入起泡的添加劑中。然后，所產(chǎn)生的具有添加劑及揮發(fā)性物質(zhì)的氣泡特別通過機械應力到達基質(zhì)表面。在此，優(yōu)選如第一實施例所述，氣泡再在基質(zhì)表面上破裂，從而所含的氣相物轉(zhuǎn)入氣室中。
[0018]添加劑使氣相物內(nèi)對基質(zhì)的分壓降低，從而使揮發(fā)性物質(zhì)與添加劑之間的濃度梯度大于1:10。
[0019]揮發(fā)性物質(zhì)及添加劑共同從氣室逸出，其后單獨處理揮發(fā)性物質(zhì)及添加劑，如液化和分離。
[0020]可在真空、大氣壓或過壓下進行整個過程。優(yōu)選地，將任意物理狀態(tài)的水用作添加劑。
[0021]特別適用于實施所述方法的裝置是具有一個或多個水平安裝軸的混合捏合機，這些軸以任意轉(zhuǎn)速同向或逆向旋轉(zhuǎn)并配有混合和/或捏合元件。例如，在第DE102009061077A1號文獻中公開了這類混合捏合機。但本發(fā)明并不限于這種混合捏合機，乃至混合捏合機。本發(fā)明可適于任何其中構(gòu)造氣室的混合設備應用中。
[0022]在當前情況下，添加劑的分布尤為重要。優(yōu)選地，為使添加劑在整個基質(zhì)均勻分布，設置相應的裝置，如噴嘴。
【權(quán)利要求】
1.一種用于由非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)熱分離出揮發(fā)性物質(zhì)的方法，所述非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)具有一朝向一氣室的相界，該氣室接收氣化和/或升華后的揮發(fā)性物質(zhì)，其特征在于:對由基質(zhì)向氣室的相界供給機械能，以提高揮發(fā)性物質(zhì)的物質(zhì)交換。
2.一種用于由非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)熱分離出揮發(fā)性物質(zhì)的方法，所述非揮發(fā)性或低揮發(fā)性物質(zhì)具有一朝向一氣室的相界，該氣室接收氣化和/或升華后的揮發(fā)性物質(zhì)，其特征在于:將一揮發(fā)性或部分揮發(fā)性(可氣化)的添加劑加入所述基質(zhì)并使由所述基質(zhì)的可氣化組分產(chǎn)生的氣泡破裂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:添加劑的添加量共計每小時在每千克粘塊中添加至少0.1千克/時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于:以形成滴液的形式將所述添加劑加入所述基質(zhì)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項所述的方法，其特征在于:所述添加劑在高粘性物質(zhì)塊中起泡(氣化)并由此在所述粘塊內(nèi)形成表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項所述的方法，其特征在于:所產(chǎn)生的氣泡內(nèi)的壓力達到大于I巴(絕對壓力)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于:所述揮發(fā)性物質(zhì)通過所述表面滲入起泡的添加劑中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所產(chǎn)生的具有所述添加劑及所述揮發(fā)性物質(zhì)的氣泡通過機械應力到達所述基質(zhì)的表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:所述氣泡在所述基質(zhì)的表面破裂，從而所包含的氣相物轉(zhuǎn)入所述氣室內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:所述添加劑使所述氣相物內(nèi)對所述基質(zhì)的分壓降低，從而使揮發(fā)性物質(zhì)與添加劑之間的濃度梯度大于1:10。
11.根據(jù)權(quán)利要求2-10中任一項所述的方法，其特征在于:揮發(fā)性物質(zhì)及添加劑共同從所述氣室逸出并單獨處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求2-11中任一項所述的方法，其特征在于:所述方法可在真空、大氣壓或過壓下進行。
13.根據(jù)權(quán)利要求2-12中任一項所述的方法，其特征在于:所述添加劑的沸點在所述基質(zhì)的溫度下處于IOK至100K之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的方法，其特征在于:將一揮發(fā)性或部分揮發(fā)性添加劑加至由基質(zhì)向氣室的相界上，所述添加劑特別通過氣化或升華為所述相界供給空穴能形式的機械能。
15.根據(jù)權(quán)利要求2-14中任一項所述的方法，其特征在于:所述添加劑是水。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項所述的方法，其特征在于:所述機械能的供給分布成使所述揮發(fā)性物質(zhì)的物質(zhì)傳輸最大化。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項所述的方法,其特征在于:在整個由基質(zhì)向氣室的相界大致均勻地進行所述機械能的供給。
18.根據(jù)權(quán)利要求2-17中任一項所述的方法，其特征在于:將所述添加劑加配至一旋轉(zhuǎn)軸上，在該旋轉(zhuǎn)軸上具有所述基質(zhì)，其中所述軸的旋轉(zhuǎn)有關(guān)所述添加劑在旋轉(zhuǎn)周圍的均勻分布。
19.根據(jù)權(quán)利要求2-18中任一項所述的方法，其特征在于:將所述添加劑加配至一旋轉(zhuǎn)的空心體內(nèi)的相界上，在該空心體上具有所述基質(zhì)，其中所述軸的旋轉(zhuǎn)有關(guān)所述添加劑在旋轉(zhuǎn)周圍的均勻分布。
20.根據(jù)權(quán)利要求2-19中至少一項所述的方法，其特征在于:加至由基質(zhì)向氣室的相界表面的添加劑的量確定為通過氣化或升華冷卻使基質(zhì)達到所需溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求2-20中任一項所述的方法，其特征在于:所述添加劑以固態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)形式添加。
22.根據(jù)權(quán)利要求2-21中任一項所述的方法，其特征在于:所述添加劑在大氣壓力下輸送至氣室內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在由基質(zhì)向氣室的相界上施加聲波，所述聲波為所述相界供給機械能。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于:將一聲波發(fā)射器指向一旋轉(zhuǎn)軸的表面，在該旋轉(zhuǎn)軸上具有所述基質(zhì)，其中所述軸的旋轉(zhuǎn)有關(guān)所述聲波在旋轉(zhuǎn)周圍的均勻分布。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于:將所述聲波發(fā)射器指向一旋轉(zhuǎn)的空心體內(nèi)的表面，在該空心體上具有所述基質(zhì)，其中所述軸的旋轉(zhuǎn)有關(guān)所述聲波在旋轉(zhuǎn)周圍的均勻分布。
26.用于實施根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項所述方法的裝置，其特征在于:一基質(zhì)室及所述氣室由一具有至少一水平安裝軸的混合捏合機構(gòu)成，所述軸上具有捏合元件，其中所述氣室和/或所述基質(zhì)室配置用于添加至少一揮發(fā)性或部分揮發(fā)性添加劑的設備。`
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于:所述設備均勻分布于所述氣室和/或所述基質(zhì)室。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的裝置，其特征在于:所述設備是噴嘴。
【文檔編號】C08F6/00GK103889526SQ201280048905
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月5日
【發(fā)明者】丹尼爾·維特, 安德里亞斯·迪奈爾, 皮埃爾·利希蒂 申請人:利斯特股份公司