用于运输制品的移动式真空蒸馏单元的制作方法

文档序号:21004973发布日期:2020-06-05 23:02阅读:185来源:国知局
用于运输制品的移动式真空蒸馏单元的制作方法



背景技术:

聚合物可见于日常遇到的许多不同产品中,包括例如宽泛范围的塑料、纤维、油漆、粘合剂、弹性体、橡胶、泡沫、密封剂和涂料。聚合物通过聚合反应形成,其中单体和/或预聚物经由反应性官能团化学地连接在一起。通常,有机溶剂、催化剂或引发剂可用作聚合助剂。另外,聚合物可与添加剂、改性剂、增塑剂、增强材料或填料组合,以针对给定应用定制聚合物的化学、机械、物理、美容和/或加工特性。因此,部分或全部由一种或多种聚合物组成的制造制品可含有可释放的挥发性有机化合物(voc)。可释放的voc可作为制造过程的副产物结合在聚合物内,或者它们可在某些环境条件下在聚合物内产生。随着时间的推移,从制造制品中可释放出voc排放物作为voc蒸气。仅举几个示例,voc排放物可包括残余的未反应单体、形成的二聚物、低聚物、添加剂、改性剂、水分、溶剂、残余催化剂、反应副产物和/或聚合物本身的分解产物。



技术实现要素:

根据本公开的一个实施方案的移动式真空蒸馏单元包括外壳、真空蒸馏容器、冷凝物储罐、冷凝器和真空泵系统。该外壳限定包封的内部空间并安装到可运输的支撑平台。该真空蒸馏容器被容纳在外壳的包封的内部空间内,并具有限定真空蒸馏室的壳体。该壳体还限定真空蒸馏容器的出口。该冷凝物储罐被容纳在外壳的包封的内部空间内,并具有限定内腔的罐壁。该冷凝器被容纳在外壳的包封的内部空间内,并且流体耦接到真空蒸馏容器的出口和冷凝物储罐的入口。此外,冷凝器被配置成将从真空蒸馏室接收的挥发性有机化合物(voc)蒸气排放物冷凝成液体冷凝物并将该液体冷凝物输送到冷凝物储罐的内腔中。真空泵系统与真空蒸馏容器的真空蒸馏室流体连通,并且可操作为在真空蒸馏室内产生部分真空并将voc蒸气排放物从真空蒸馏室抽吸到冷凝器中。

前述实施方案的移动式真空蒸馏单元可包括附加的特征部或可被进一步限定。冷凝物储罐的出口可流体耦接到包括排放阀的排放导管。又如,冷凝器可包括入口集管、出口集管、限定内部夹套空间的壳体以及延伸穿过入口集管和出口集管之间的内部夹套空间的多个金属管。此外,冷凝器的入口集管可流体耦接到真空蒸馏容器的出口。在又一个示例中,冷凝器的壳体可限定冷却剂入口和冷却剂出口。冷却剂入口和冷却剂出口可通过冷却剂导管流体耦接,并且制冷装置也可与冷却剂导管流体连通。又如,移动式真空蒸馏单元可包括用于加热真空蒸馏室的一个或多个加热器。在又一个示例中,移动式真空蒸馏单元可包括废气热交换器,该废气热交换器被配置成使热传递流体循环通过限定在真空蒸馏容器的壳体中的内部热传递通道。该废气热交换器可包括流体耦接到引擎排气导管的入口集管、流体耦接到排气管的出口集管、限定内部夹套空间的壳体以及延伸穿过入口集管和出口集管之间的内部夹套空间的多个金属管。该壳体还可限定热传递流体入口和热传递流体出口。热传递流体入口和热传递流体出口可分别通过流体回流导管和流体输送导管流体耦接到真空蒸馏容器的壳体的内部热传递通道。

根据本公开的另一个实施方案的移动式真空蒸馏单元包括外壳、真空蒸馏容器、冷凝物储罐、冷凝器、真空泵系统和废气热交换器。该外壳限定包封的内部空间并且安装到可运输的支撑平台,该支撑平台包括适于路面接合的多个轮子。该真空蒸馏容器被容纳在外壳的包封的内部空间内,并具有限定真空蒸馏室的壳体。该壳体还限定真空蒸馏容器的出口。该冷凝物储罐被容纳在外壳的包封的内部空间内,并具有限定内腔的罐壁。该冷凝器被容纳在外壳的包封的内部空间内,并且流体耦接到真空蒸馏容器的出口和冷凝物储罐的入口。此外,冷凝器被配置成将从真空蒸馏室接收的挥发性有机化合物(voc)蒸气排放物冷凝成液体冷凝物并将该液体冷凝物输送到冷凝物储罐的内腔中。真空泵系统与真空蒸馏容器的真空蒸馏室流体连通,并且可操作为在真空蒸馏室内产生部分真空并将voc蒸气排放物从真空蒸馏室抽吸到冷凝器中。废气热交换器流体耦接到引擎排气导管,并且还被配置成使热传递流体循环通过限定在真空蒸馏容器的壳体中的内部热传递通道。

前述实施方案的移动式真空蒸馏单元可包括附加的特征部或可被进一步限定。例如,冷凝器可包括入口集管、出口集管、限定内部夹套空间的壳体,以及延伸穿过入口集管和出口集管之间的内部夹套空间的多个金属管。冷凝器的入口集管可流体耦接到真空蒸馏容器的出口。此外,冷凝器的壳体可限定冷却剂入口和冷却剂出口。冷却剂入口和冷却剂出口可通过冷却剂导管流体耦接,并且制冷装置也可与冷却剂导管流体连通。在另一示例中,废气热交换器可包括流体耦接到引擎排气导管的入口集管、流体耦接到排气管的出口集管、限定内部夹套空间的壳体以及延伸穿过入口集管和出口集管之间的内部夹套空间的多个金属管。该壳体还可限定热传递流体入口和热传递流体出口。热传递流体入口和热传递流体出口可分别通过流体回流导管和流体输送导管流体耦接到真空蒸馏容器的壳体的内部热传递通道。在又一个示例中,真空蒸馏单元可包括一个或多个直接加热器,该直接加热器被配置成直接加热真空蒸馏容器的壳体。在另一个实施方案中,真空泵系统可包括低真空粗抽泵和高真空动量传输泵。

本公开还描述了从一种或多种含聚合物的制品中提取挥发性有机化合物(voc)蒸气排放物的方法,该一种或多种含聚合物的制品在该一种或多种含聚合物的制品在地理上分开的目的地之间的运输期间含有可释放的voc。该方法包括若干步骤。在一个步骤中,提供具有外壳的移动式真空蒸馏单元。该外壳包封真空蒸馏容器、冷凝器和冷凝物储罐,并被安装到可运输的支撑平台。在另一步骤中,将移动式真空蒸馏单元从一个目的地运输到另一个目的地。在另一个步骤中,在运输移动式真空单元的同时,在由真空蒸馏容器的壳体限定的真空蒸馏室内产生部分真空。该真空蒸馏室包括含有可释放的挥发性有机化合物(voc)的一种或多种含聚合物的制品。在另一个步骤,在运输移动式真空单元的同时,从真空蒸馏容器的真空蒸馏室内的一种或多种含聚合物的制品中提取voc蒸气排放物。在另一个步骤中,在运输移动式真空单元的同时,将voc蒸气排放物在流体耦接到真空蒸馏容器的冷凝器内冷凝。将voc蒸气排放物冷凝成包含一种或多种液体有机化合物的液体冷凝物。在另一个步骤中,在运输移动式真空单元的同时,将液体冷凝物储存在冷凝物储罐中。

前述方法可包括附加步骤或可被进一步限定。例如,该方法可包括在运输移动式真空单元的同时将真空蒸馏室加热到高于环境温度的高温。为此,运输真空蒸馏单元可包括将其上安装有真空蒸馏单元的可运输支撑平台拖运到由柴油引擎提供动力的牵引单元的后面,并且加热真空蒸馏室可涉及使由柴油引擎产生的废气穿过废气热交换器,以将热量从废气传递给在废气热交换器和真空蒸馏容器的壳体之间循环的热传递流体。在另一个实施方案,从一种或多种含聚合物的制品中提取的voc蒸气排放物可包括苯乙烯、甲醛、乙醛、苯、乙苯、甲苯、二甲苯、丙烯醛或邻苯二甲酸酯中的至少一者。在又一个示例中,在真空蒸馏室内产生部分真空的步骤可包括操作由移动式真空蒸馏单元的外壳包封的真空泵系统,以将真空蒸馏室的绝对压力降低至5mmhg和1×10-7mmhg之间。

附图说明

图1为根据本公开的一个实施方案的安装在可运输支撑平台上的移动式真空蒸馏单元的侧正视图和局部剖视图,其中在该图示中该可运输支撑平台为能够与挂车单元接合的挂车底盘;

图图2为根据本公开的一个实施方案的与可运输支撑平台分开的移动式真空蒸馏单元的剖视图;并且

图3为根据本公开的另选的实施方案的移动式真空蒸馏单元的冷凝物储罐的正剖视图。

具体实施方式

本公开涉及一种移动式真空蒸馏单元,其能够在含有可释放voc的一种或多种含聚合物的制品在两个地理上不同的目的地之间运输时从来自该一种或多种制品的气相中提取voc排放物(在本文中称为voc蒸气排放物)。例如,可将含聚合物的汽车部件装入移动式真空蒸馏单元中,以便从装运目的地(诸如供应商设施)运输到运送目的地(诸如汽车装配厂)。当一种或多种含聚合物的制品在运输时,可操作移动式真空蒸馏单元以从一种或多种制品中提取voc蒸气排放物。可将voc蒸气排放物冷凝并储存在移动式真空蒸馏单元上,直到所得的液体冷凝物可从单元中排空。因此,移动式真空蒸馏单元可组合两种操作,即voc提取和一种或多种含聚合物的制品的运输,传统上这两种操作在时间和位置上单独地执行。为此,使用移动式真空蒸馏单元可避免或至少基本上减少构建和/或操作容纳voc提取和回收操作的永久设施的需要,这继而可简化与总体制造和组装操作相关的物流,同时还提供经济效益。

现在参见图1至图2,根据本公开的一个实施方案描绘了移动式真空蒸馏单元10。移动式真空蒸馏单元10包括外壳12,该外壳包封真空蒸馏容器14、冷凝器16、冷凝物储罐18以及可与前述部件12、14、16、18中的任一者结合使用的辅助设备,该辅助设备例如包括泵、阀、导管、附加的热交换器、风扇和电源,如下文将进一步讨论的。可操作移动式真空蒸馏单元10以从一种或多种含聚合物的制品20(图2)中提取voc蒸气排放物200,同时拖运单元10以将一种或多种制品20运输到该一种或多种制品20将卸载的运送目的地。在一个具体实施方案中,该一种或多种含聚合物的制品20可以是最终将整合进完全组装的汽车中的多个含聚合物的汽车部件22。从一种或多种制品20中提取的voc蒸气排放物200可包括可以蒸气形式从一种或多种制品20中排出的任何有机化合物,包括具体排放物,诸如:苯乙烯、甲醛、乙醛、苯、乙苯、甲苯、二甲苯、丙烯醛和邻苯二甲酸酯。也可在气相中与voc蒸气排放物200一起提取无机和/或有机金属化合物。

外壳12包括限定包封的内部空间26的底壁24。真空蒸馏容器14、冷凝器16和冷凝物储罐18中的每一者与其它辅助设备一起容纳在包封的内部空间26内。另外,如图所示,外壳12可包括补充壁28,其围绕底壁24并从其移位从而限定在两个壁24、28之间的间隙30。间隙30可填充有温度调节物质,该温度调节物质帮助保持包封的内部空间26内的受控温度,尽管在任何给定时间下外壳12外部可能存在宽范围的环境条件。例如,温度调节物质可以是(1)气体,诸如空气或氮气,(2)液体,诸如水和乙二醇的混合物、水和丙二醇的混合物或乙二醇和丙二醇的混合物,或(3)固体绝缘体,诸如玻璃纤维、纤维素或聚氨酯泡沫。底壁24和补充壁28(如果存在)可由多种材料(包括不锈钢或高密度聚乙烯(hdpe))中的任何一种构成。外壳12的部分32可以是可打开的,以允许进入包封的内部空间26。

可将外壳12安装到包括多个轮子36的可运输支撑平台34。轮子36便于真空蒸馏单元10的移动。在一个具体实施中,如本文所示,可运输支撑平台34可以是挂车底盘,其中多个轮子36是具有用于路面接合的轮辋支撑的橡胶轮胎38的多个挂车轮子。挂车轮子安装在可旋转的死轴40上。挂车底盘可连接到柴油提供动力的牵引单元42,该牵引单元包括也具有轮辋支撑的橡胶轮胎38的多个轮子44。牵引单元42上的轮子44安装在至少一个可旋转的驱动轴46和至少一个可旋转的转向轴48上。牵引单元42上包括的第五个轮子耦接头50或一些其它机械连接特征部可与挂车底盘接合,以将牵引单元42和挂车底盘连接在一起。为此,移动式真空蒸馏单元10可被承载在挂车底盘上并且由牵引单元42沿互连的路面系统从一个目的地拖运到另一个目的地,其方式与油罐卡车拖运其货物的方式大致相同。另选地,在另一个具体实施中,可运输支撑平台34可以是包括多个轨道轮子的轨道车辆平台,所述多个轨道轮子被构造成接合轨道系统的导轨并沿其被拉动。

真空蒸馏容器14包括限定容纳的蒸馏室54的壳体52。蒸馏室54可通过一个或多个通道门56(图1)进入,该通道门被定位在外壳12的可打开部分32的后面并与其重叠,以允许通过外壳12向和从腔室54容易地装载和卸载一种或多种含聚合物的制品20。一个或多个支撑结构58可被定位在蒸馏室54内,例如用于固定一种或多种含聚合物的制品20的搁架和/或支架。如果要将大量制品20装入真空蒸馏容器14中并且如本文在图2中所示的与含聚合物的汽车部件22一起运输,则该一个或多个支撑结构58是特别有用的。真空蒸馏容器14的壳体52限定容器14的出口60,通过该出口蒸馏室54的压力可降低至部分真空(即,绝对压力低于760mmhg)并且通过该出口从一种或多种制品20中释放到蒸馏室54中的voc蒸气排放物200可从容器14中排出。可通过真空泵系统62在蒸馏室54内产生部分真空,如下文更详细描述的。

冷凝器16优选是带夹套的冷凝器,其包括限定内部夹套空间66的壳体64和延伸穿过入口集管70和出口集管72之间的内部夹套空间66的多个金属管68。入口集管70和出口集管72中的每一者由管板从内部夹套空间66密封。金属管68可单次穿过内部夹套空间66,在这种情况下,入口集管70和出口集管72位于冷凝器16的相对侧,或者它们可多次穿过内部夹套空间66,在这种情况下,入口集管70和出口集管72可位于冷凝器16的同一侧或相对侧。入口集管70通过可包括单向止回阀76的冷凝器入口导管74流体耦接到真空蒸馏容器14的出口60。另外,冷却剂入口78和冷却剂出口80中的每一者限定在壳体64中并且与内部夹套空间66流体连通。

冷凝器16的入口集管70接收来自蒸馏室54的释放voc蒸气排放物200并将这些排放物引导通过金属管68。释放的voc蒸气排放物200被真空泵系统62吸入并穿过多个金属管68。同时,液体冷却剂可流动穿过内部夹套空间66,以将穿过金属管68的voc蒸气排放物200冷凝成液相。液体冷却剂可以是任何热传递液体,诸如水,水和乙二醇的混合物,水和丙二醇的混合物或者水、乙二醇和丙二醇的混合物。液体冷却剂可通过冷却剂泵82从冷却剂出口80穿过冷却剂导管84回到冷却剂入口78进行循环,该冷却剂导管流体耦接入口78和出口80。制冷装置86可与冷却剂导管84流体连通,以在液体冷却剂再循环回到冷却剂入口78时从液体冷却剂中移除热量。制冷装置86可以是具有多个翅片管90的散热器88,液体冷却剂流动通过该翅片管以与由风扇94提供的空气流92外部热传递连通。

冷凝物储罐18包括限定内腔98的罐壁96,该内腔用于保持离开冷凝器16的液体冷凝物202。罐壁96限定进入内腔98的入口100和离开内腔98的出口102。入口100通过冷凝器出口导管104流体耦接到冷凝器16的出口集管72。出口102流体耦接到包括排放阀108的排放导管106。排放阀108可被致动以在流体静压力下控制液体冷凝物202通过排放导管106排出冷凝物储罐18的流动。并且,为了确保在排放时冷凝物储罐18被适当地隔离,在冷凝器出口导管104中可包括隔离阀110和空气断路112,其中空气断路112被定位在隔离阀110和储罐18的入口100之间。在另选的具体实施中,如图3所示,冷凝物储罐18可包括限定上部内腔98’的上部罐壁96’和限定下部内腔98”的下部罐壁96”。上部罐壁96'限定冷凝物储罐18的入口100,下部罐壁96'限定出口102。上部罐壁96'和下部罐壁96”通过第一连接导管114和第二连接导管116连接。第一连接导管和第二连接导管114、116中的每一者包括隔离阀118、120,并且另外,连接导管114、116中的一者或两者包括在阀114、116下游的空气断路122。

如上所述,真空泵系统62包括在移动式真空蒸馏单元10中,并且被配置成具有两个主要功能:(1)在蒸馏室54内产生局部真空,以及(2)从蒸馏室54抽吸voc蒸气排放物200并穿过冷凝器16。真空泵系统62可操作为在蒸馏室54中产生具有低至1×10-7mmhg的绝对压力的部分真空。真空泵系统62可被容纳在外壳12的内部空间26内,并且包括至少一个真空泵。优选地,在该具体实施方案中,并且如本文在图2中所示,真空泵系统62包括低真空粗抽泵122和高真空动量传输泵124。低真空粗抽泵122可以是两级旋转叶片泵,高真空动量传输泵124可以是在涡轮分子级下游具有或不具有holweck拖曳级的涡轮分子泵。两个泵122、124均与真空蒸馏容器14的出口60流体连通,并因此与真空蒸馏室54流体连通,并且当根据需要在蒸馏室54内产生部分真空时,它们的操作可实现宽范围的低于大气压的压力。

在本文所示的真空泵系统62的具体实施方案中,低真空粗抽泵122包括入口126和出口128。泵122的入口126通过粗抽导管132流体耦接到限定在冷凝物储罐18的罐壁96中的第一真空口130,并且出口128流体耦接到排气导管134。粗抽导管132包括低真空粗抽泵122上游的粗抽阀136。关于高真空动量传输泵124,其也包括入口138和出口140。泵124的入口138安装到限定在冷凝物储罐18的罐壁96中的第二真空口142,并且出口140通过前级导管144流体耦接到粗抽导管132。前级导管144在位于粗抽阀136和低真空粗抽泵122之间的导管接头146处与粗抽导管132合并。前级导管148包括在导管接头146上游的前级导管144中。如本文在图2所示,第一真空口和第二真空口130、142被定位成进入冷凝物储罐18的顶部空间,并因此使真空泵系统62能够通过冷凝器16与真空蒸馏室54流体连通。

除了本文所示的实施方案之外,可在真空泵系统62中实现具有相同操作能力的其它设计和泵布置。例如,虽然图2中仅示出了一个高真空动量传输泵124,但真空泵系统62可包括安装到第二真空口142的多个串联布置的高真空动量传输泵124。又如,低真空粗抽泵122可被定位于同一导管中的高真空动量传输泵124的下游,同时涡轮泵或牵引泵被定位于两个真空泵122、124之间,以通过高真空动量传输泵124帮助操作低真空粗抽泵122。并且,在又一个示例中,真空泵系统62可流体耦接到冷凝器16的出口集管72而不是冷凝物储罐18的罐壁96。还可采用本领域技术人员将理解的尚未提及的真空泵系统62的各种其它设计。

移动式真空蒸馏单元10还可包括用于向真空蒸馏容器14供热量并加热真空蒸馏室54的一个或多个加热器150。结合真空蒸馏室54减小的压力,加热真空蒸馏室54的能力可帮助从其中容纳的一种或多种含聚合物的制品20中提取voc蒸气排放物200,尤其是对于在标准温度和压力(stp、20℃和760mmhg绝对压力)下具有相对低的蒸气压并因此具有相对高的沸点的某些可释放voc。该一个或多个加热器150能够根据需要将真空蒸馏室54加热到325℃,并且通常加热到40℃至275℃之间的温度。该一个或多个加热器150可包括直接加热真空蒸馏容器14的壳体52的一个或多个直接加热器152。合适的直接加热器的示例包括电加热器、使用珀耳帖效应在暴露于dc电流时产生热量的热电发生器以及感应加热器。这些类型的直接加热器中的每一者都可容易地承载在移动式真空蒸馏单元10的外壳12内。当然本文未具体提及的其它类型的直接加热器也是允许的,前提条件是它们可由移动式真空蒸馏单元10承载。

该一个或多个加热器150还可包括间接加热真空蒸馏容器14的壳体52的间接加热器154。例如,在本文所示的实施方案中,其中移动式真空蒸馏单元10被托运在牵引单元42后面,间接加热器154可从牵引单元42的动力系156(图1)回收热量并通过热传递流体将该热量传递给壳体52。具体地,牵引单元42的动力系统156可包括在内部燃烧柴油燃料时产生热废气的柴油引擎158。在从柴油引擎158排出时可能具有40℃至600℃的温度的热废气可被引导穿过被包封的内部空间容纳在外壳12的26内的真空蒸馏容器14附近的废气热交换器160。同时,热传递流体也可被引导穿过废气热交换器160,以从热废气中聚积热量。然后,热传递流体可循环到真空蒸馏容器14的壳体52,在那里其加热真空蒸馏室54,然后返回到废气热交换器160。本文采用的热传递流体可以是水,水和乙二醇的混合物,水和丙二醇的混合物,或水、乙二醇和丙二醇的混合物。

废气热交换器160优选包括限定内部夹套空间164的壳体162和延伸穿过入口集管168和出口集管170之间的内部夹套空间164的多个金属管166。入口集管168和出口集管170中的每一者通过管板从内部夹套空间164密封。类似于上文讨论的冷凝器16的金属管,金属管166可单次通过或多次通过内部夹套空间164。入口集管168通过引擎排气导管174与柴油引擎158的排气歧管172流体耦接,并且出口集管170与排气管176流体耦接,该排气导管将废气排出外壳12的外部至周围的大气中。另外,热传递流体入口178和热传递流体出口180限定在外壳162中。热传递流体入口178和热传递流体出口180中的每一者分别通过流体回流导管184和流体输送导管186流体耦接到限定在真空蒸馏容器14的壳体52中的内部热传递通道182。就这一点而言,热传递流体可从废气热交换器160的内部夹套空间164流动并通过输送导管186进入真空蒸馏容器14的壳体52的热传递通道182,然后流出热传递通道182并通过流体回流导管184返回到内部夹套空间164中。热传递流体的循环可由热传递流体泵188驱动。

移动式真空蒸馏单元10包括至少一个电源190,以为单元10的各种部件提供动力。例如,至少以下部件中的每一者可能需要某种形式的电力来起作用:冷却剂泵82和与冷凝器16相关联的制冷装置(例如,用于散热器88的风扇94)、真空泵系统62(例如,低真空粗抽泵122和高真空动量传输泵124)以及与废气热交换器160相关联的一个或多个加热器150(例如,电发生器、热电发生器或感应加热器和/或热传递流体泵188)。该一个或多个电源190可包括内燃机、燃料电池、电池组或可承载或可不承载在移动式真空蒸馏单元10上的一些其它电源。在其中移动式真空蒸馏单元10被拖运在牵引单元42后面的那些实施方案中,甚至可从为牵引单元42提供动力的柴油引擎158转移电力。更进一步,如本文在图2中所示,太阳能电池板192或太阳能电池板192的阵列可从外部附接到移动式真空蒸馏单元12的外壳12上并被定向成吸收太阳光。太阳光被转换成电流,该电流可通过反相器,然后被单元10的各种部件中的任一者直接使用或存储在电池组中以供以后使用。

移动式真空蒸馏单元10还包括标准控制架构,以使用手动命令或编程操作规程来操作和控制移动式真空蒸馏单元10。控制架构包括各种类型的传感器,以测量整个单元10中的一个或多个位置处的参数,诸如压力、温度、流速和浓度。传感器连续地或以一些其它规则或不规则的计划表向一个或多个控制器提供其测量数据。控制器继而响应于手动命令或基于传感器提供的数据执行编程指令以操作阀(包括阀108、110、118、120、136、148)和其它部件(包括部件82、86、112、122、62[122、124]、150[152、154]、188、190),以便实现单元10关于释放的voc蒸气排放物200的提取、收集和存储的某些目标或性能结果。用于操作和控制移动式真空蒸馏单元10的许多不同的可行控制架构是本领域技术人员已知或易于设计的,因此,本文未示出或更详细地描述此类控制特征部。

移动式真空蒸馏单元10可在任何需要时操作,并且具有在任何时间和任何位置操作的灵活性。首先,可将一种或多种含聚合物的制品20装入真空蒸馏容器14的真空蒸馏室54中。这可能涉及打开外壳12的可打开部分32和真空蒸馏容器14的壳体52的向内设置但重叠的通道门56,以进入真空蒸馏室54。然后可将一种或多种含聚合物的制品20定位在真空蒸馏室54内并固定在适当位置以便运输。在本文所示的实施方案中,该一种或多种含聚合物的制品20是支撑在支撑结构58上的多个含聚合物的汽车部件22。含聚合物的汽车部件22可包括较大的车辆组件的任何组成部件,包括罩、侧板、地板、后甲板以及可被定位成将各种相中的voc排放物释放到汽车乘客室中的任何其它部件。

该一种或多种含聚合物的制品20(例如,多个含聚合物的汽车部件22)可完全由一种或多种聚合物形成,或者它们可由一种或多种聚合物和一种或多种非聚合物材料的组合形成。例如,仅举几个示例,该一种或多种含聚合物的制品20可由纤维增强热固性聚合物构成,诸如片状模塑料(smc)、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚氯乙烯(pvc)或聚氨酯。这些材料可通过压塑模制、注塑、热成型等形成其最终几何结构。又如,与一种或多种含聚合物的制品20成一体的粘合剂或密封剂可由聚合物配制。在上文所列出的实施方案中的每一者以及未列出的其它实施方案中,即使在聚合物已通过聚合和(如果适用)固化完全处理之后,可释放的voc可结合到或以其它方式掺入一种或多种含聚合物的制品20中。

尽管无意于受理论的束缚,据信在一种或多种含聚合物的制品20内存在可释放的voc可归因于用于制备这些制品20的聚合物组分的前体组合物。例如,一些聚合物有意地由包括理想配比过剩的一种或多种液体反应物单体或预聚物的聚合物前体组合物形成。此外,某些聚合物前体组合物可包括不参与聚合反应但仍为调节前体组合物的流变特性或触变特性目的而添加的液体添加剂或改性剂,特别是有机溶剂和/或增塑剂。因为这些前体组合物可含有一种或多种在聚合过程中不被消耗或以其它方式被移除的液体组分,所得的聚合物可含有残余的液体有机组分,其可在某些温度和压力条件下甚至在聚合完成后作为voc蒸气排放物从聚合物中排出。可从一种或多种含聚合物的制品20的聚合物组分中释放的voc蒸气排放物可包括未反应的单体、残余催化剂或引发剂、增塑剂、溶剂、形成的二聚物、低聚物、添加剂、改性剂、水分、反应副产物和/或聚合物自身的分解产物。

可存在于聚合物中的未反应单体的一些示例包括醇、醛、烯烃、酰胺、胺、酸酐、芳族烃、羧酸、二烯、酯、醚、亚胺、异氰酸酯、酮、腈和酚。可存在于聚合物中的残余催化剂或引发剂的一些示例包括有机金属化合物、自由基引发剂和离子引发剂。可存在于聚合物中的残余增塑剂的一些示例包括己二酸酯、壬二酸酯、苯甲酸酯、环氧树脂、酯、苯六甲酸酯、偏苯三酸酯、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、聚丁烯、癸二酸酯、磺酰胺、对苯二甲酸酯和邻苯二甲酸酯。增塑剂的一些具体示例包括:2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯(txib)和三-癸基苯-1,2,4-三羧酸酯或偏苯三酸三癸酯(tdtm)。可存在于聚合物中的残余有机溶剂的一些示例包括醇、乙酸酯、饱和烃、不饱和烃和芳族烃、醚和酯,其中一些具体示例包括:饱和烃,诸如丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十五烷和十六烷;不饱和烃,诸如丁烯、异丁烯、1,3-丁二烯、丙烯、乙烯和戊烯;芳族烃,诸如苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、萘、联苯和苯酚;卤代烃;甲酸;以及甲醇。

可从一种或多种含聚合物的制品20中释放的voc蒸气排放物200的一些更值得注意的成分(尤其是来自由smc、abs和聚苯乙烯制成的含聚合物的汽车部件22)包括苯乙烯、甲醛、乙醛、苯、乙苯、甲苯、二甲苯、丙烯醛和/或邻苯二甲酸酯。可被包含在一种或多种含聚合物的制品20内的这些和其它可释放的voc可在给定的压力和温度下表现出宽范围的蒸气压。特定温度和压力下给定voc的蒸气压可通过clausius-clapeyron方程或公布的参考数据以实验方式确定。该蒸气压信息对于允许最佳选择真空蒸馏容器14的压力和温度操作参数是有用的。尽管如此,为了帮助确保voc蒸气排放物200以可观的速率从真空蒸馏容器14内的一种或多种含聚合物的制品20中释放,在含有一种或多种含聚合物的物质20的真空蒸馏室54内产生的部分真空的绝对压力优选为1×10-7mmhg至5mmhg、1×10-5mmhg至1mmhg或1×10-4mmhg至0.1mmhg。并且如果部分真空不足以以令人满意的速率提取voc蒸气排放物200,则可将真空蒸馏室54加热到高于环境温度的高温,其可在50℃和300℃之间、100℃和200℃之间或在125℃和175℃之间的范围内。

一旦将一种或多种含聚合物的制品20装入真空蒸馏容器14中并且关闭一个或多个通道门56和外壳12的可打开部分32,移动式真空蒸馏单元10就准备好运输。在运输真空蒸馏单元10(无论是由牵引单元42在挂车底盘上托运、沿导轨轨道在轨道车上拉动还是以某种其它运输方式)时,可从一种或多种含聚合物的制品20中提取voc蒸气排放物200、冷凝并储存。为了提取voc蒸气排放物200,在包封一种或多种含聚合物的制品20的真空蒸馏室54内产生部分真空,并且如果需要,将真空蒸馏室54加热到高于环境温度的高温以进一步协助voc气相提取。相对于标准温度和压力(stp、20℃和760mmhg绝对压),在真空蒸馏室54内建立的部分真空和/或高温增加了从一种或多种含聚合物的制品20散发voc蒸气排放物200的速率,并且可通过手动命令、根据编程控制策略的自动命令或通过手动和自动命令的某种组合来启动和控制。

通过真空泵系统62在真空蒸馏室54内产生部分真空。这可能首先涉及操作低真空粗抽泵122,其中粗抽阀136打开并且前级阀148关闭以从真空蒸馏室54抽取气体气氛并最终穿过粗抽导管132并从排气导管134排出。低真空粗抽泵122在蒸馏室54内建立通常具有1mmhg至750mmhg的绝对压力的部分真空。一旦通过低真空粗抽泵122实现了部分真空,并且如果需要进一步降低压力,则一起操作高真空动量传输泵124与低真空粗抽泵122,其中前级阀148打开而粗抽泵136关闭。这有效地将低真空粗抽泵122转换成支持高真空动量传输泵124操作的前级泵。两个泵122、124的操作一起从真空蒸馏室54抽取更多的气体气氛,但现在气体气氛通过前级导管144抽取穿过粗抽阀136并最终排出排气导管134。高真空动量传输泵124和低真空粗抽泵122可在真空蒸馏室54内建立具有1×10-7mmhg至1mmhg的绝对压力的部分真空。

通过操作一个或多个加热器150,可将真空蒸馏室54加热到高于环境温度的高温。这可以多种方式完成。在本文所示的实施方案中,其中移动式真空蒸馏单元10被拖运在牵引单元42后面,可操作排气热交换器160以加热真空蒸馏室54。具体地,将由柴油引擎158产生的热废气从排气歧管172引导至引擎排气导管174,从入口集管168穿过多个金属管166到废气热交换器160的出口集管170,并离开排气管176。同时,热传递流体从热传递流体入口178穿过壳体162的内部夹套空间164到热传递流体出口180,穿过流体输送导管186并进入真空蒸馏容器14的壳体52的内部热传递通道182。热传递流体加热真空蒸馏室54,然后从内部热传递通道182流出到流体回流导管184中,并最终返回到废气热交换器160的壳体162的热传递流体入口178。因此,热传递流体在废气热交换器160和真空蒸馏容器14的壳体52之间循环,以加热真空蒸馏室54。

真空蒸馏室54也可由一个或多个直接加热器152加热,以代替废气热交换器160或与之结合。该一个或多个直接加热器152可在真空蒸馏室54的初始加热期间与废气热交换器160一起操作,以帮助加速整个加热过程。然后,一旦真空蒸馏室54被加热到高温或者一旦真空蒸馏室54被加热到高温的某个百分比,则可关闭一个或多个直接加热器152,从而允许废气热交换器160完成加热真空蒸馏室54和/或一旦达到高温就保持高温。另选地,并且尤其是在真空蒸馏单元10没有板载废气热交换器160的那些实施方案中,该一个或多个直接加热器可被充电以将真空蒸馏室54加热达到高温。当然,在一些实施方案中,该一个或多个直接加热器152可保持备用容量状态,以仅在运输移动式真空蒸馏单元10时另一个加热器(诸如废气热交换器160)经历故障或意外性能下降的情况下操作。

在真空蒸馏室54中获得的部分真空和任选的高温从一种或多种含聚合物的制品20中提取voc蒸气排放物200并将其引入蒸馏室54中。通过真空蒸馏容器14的出口60抽吸voc蒸气排放物200并穿过冷凝器入口导管74进入冷凝器16的入口集管70。从那里,voc蒸气排放物200流动通过金属管68,而同时液体冷却剂从冷却剂入口78穿过由冷凝器16的壳体64限定的内部夹套空间66到达冷却剂出口80并且围绕金属管68。内部夹套空间66中的液体冷却剂从voc蒸气排放物200中移除热量并将这些排放物中的一些或全部冷凝成液体冷凝物202。然后,液体冷凝物202进入冷凝器16的出口集管72,并被引导穿过冷凝器出口导管104至冷凝物储罐18的内腔98。液体冷凝物202积聚并保持在冷凝物储罐18的内腔98中。冷凝物储罐18内的液体冷凝物202的组成可包括单一有机液体化合物或若干有机液体化合物的混合物,这取决于随时间的推移从一种或多种含聚合物的制品20中提取的voc蒸气排放物200的数量和化学特性。液体冷凝物202主要由从voc蒸气排放物200获得的液体有机化合物组成(通常为至少90wt%或甚至至少95wt%),并且在一些情况下可包括少量的液体无机和/或有机金属化合物,诸如光反应全氟化二苯基二茂钛(光引发剂)的副产物。

只要需要有效地减少一种或多种制品20中可释放voc的量,来源于一种或多种含聚合物的制品20中含有的可释放voc的voc蒸气排放物200即被提取、冷凝并最终作为液体冷凝物202储存在冷凝物储罐18中。优选地,随时间的推移,一种或多种含聚合物的制品20中可释放voc的浓度降低到满足车辆内部空气质量(viaq)、车辆总排放和其它排放目标所需的程度。当移动式真空蒸馏单元10从装运目的地运输到运送目的地时,可从一种或多种含聚合物的制品20中提取部分或全部voc蒸气排放物200。实际上,在某些情况下,并且取决于在目的地之间移动所需的行进时间和一种或多种制品20中所含有的可释放voc的特性,可在移动式真空蒸馏单元10运输期间从一种或多种制品20中提取足够的voc蒸气排放物以满足低排放目标。就这一点而言,除了在一种或多种制品20在目的地之间的运输期间由移动式真空蒸馏单元10提供的程序,该一种或多种含聚合物的制品20可不必经受任何额外的voc移除程序。

一旦移动式真空蒸馏单元10到达其运送目的地,就将该一种或多种含聚合物的制品20从真空蒸馏容器14的真空蒸馏室54中卸载。然而,在卸载该一种或多种含聚合物的制品20之前,关闭真空泵系统62和一个或多个加热器150的操作以消除真空蒸馏室54中的部分真空,并且如果适用,降低室54的温度。作为移动式真空蒸馏单元10操作的结果,与将一种或多种制品20装入容器14中时相比,当从真空蒸馏容器14卸载该一种或多种制品20时,存在于该一种或多种含聚合物的制品20内的可释放voc的浓度较低,如通过冷凝物储罐18中的液体冷凝物202的体积增加所证明的。现在可排空由于提取和冷凝voc蒸气排放物200(可能还有少量无机和/或有机金属化合物蒸气)而积聚的液体冷凝物202。冷凝物储罐18可在废物设施、回收设施中排空,或者在某些情况下,移动式真空蒸馏单元10可被运输回到装运目的地,并且储罐18可在装运目的地被排空使得有机液体化合物可被处理、再利用或出售。

通过打开排放阀108并允许液体冷凝物202通过排放导管106流出罐18,可从冷凝物储罐18中排空液体冷凝物202。在打开排放阀108之前,并且具体参考图2所示的实施方案,可通过关闭冷凝器出口导管104中的隔离阀110、关闭粗抽前级导管132、144中的粗抽前级阀136、148以及打开冷凝器出口导管104中的空气断路112来隔离冷凝物储罐18。这隔离了冷凝物储罐18的内腔98,并使腔98内的压力与大气压力相等。然后可打开排放阀108以允许液体冷凝物202流动通过冷凝物储罐18的出口102并离开排放导管106。液体冷凝物202可流入收集容器中,或者其可流入软管或其它连接到排放导管106的一端的容纳通道中。在图3所示的冷凝物储罐18的实施方案中可采用类似的方法来排空罐18。具体地,各自关闭第一连接导管和第二连接导管114、116中的隔离阀118、120,并且打开空气断路122以隔离下部罐壁下部罐壁96”的下部内腔98”并使其中的压力与大气压平衡。然后可打开排放阀108。

因此,本发明所公开的移动式真空蒸馏单元10是一种实用且灵活的装置,其在该一种或多种制品20在地理上分开的目的地之间的运输期间以其它方式存放时允许从一种或多种含聚合物的制品20中提取voc蒸气排放物蒸气200。移动式真空蒸馏单元10输送低排放物的一种或多种含聚合物的制品20,而避免为实现相同的一种或多种低排放物制品而需要投入物理永久性voc处理结构的时间、费用和专用设施空间。当然,可实现上文在某些所公开的实施方案中描述的基本概念和特征的许多变化。因此,优选的示例性实施方案和具体示例的以上描述本质上仅是描述性的;其并非旨在限制随后的权利要求书的范围。除非在说明书中另外具体和明确地说明,否则所附权利要求中使用的每个术语应赋予其普通和惯用的含义。

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