用于流體的降壓的工藝及適于流體的降壓的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的裝置使得在不具有橫截面積減小或不具有運(yùn)動(dòng)部件的情況下降低某些流體的壓力。通過(guò)使待降壓的流體順次通過(guò)多對(duì)阻流件獲得壓力降低。在每對(duì)阻流件的第一阻流件中，流體的部分壓力能被轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；在第二阻流件中，重力勢(shì)能被轉(zhuǎn)化成熱能，從而防止重力勢(shì)能再被轉(zhuǎn)化為壓力能。
【專利說(shuō)明】用于流體的降壓的工藝及適于流體的降壓的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于流體的降壓工藝及適用于該目的的裝置。
[0002]具體地，本發(fā)明涉及一種用于流體(包括氣相的液體或液體混合物)的降壓的工藝，該流體能夠載送固定顆粒或聚結(jié)物。本發(fā)明還涉及裝置及其相關(guān)使用。
[0003]本發(fā)明的目的的工藝所用的裝置可以有利地用來(lái)降低包含固體部分或包含受到摩擦力或過(guò)大剪切應(yīng)力時(shí)將發(fā)生改變的材料的流體的壓力；或用來(lái)降低危險(xiǎn)流體或在維修介入與斷裂的可能性必須降低到最少的高可靠性工藝中運(yùn)行的流體的壓力；或用來(lái)降低由于工藝或產(chǎn)品原因以低速前進(jìn)的流體的壓力。
[0004]特別地，當(dāng)被輸送的流體包括可以偶然具有非常大的尺寸的固體(例如，尺寸可以與輸送管路的直徑相比的聚集體)時(shí)，本發(fā)明的目的的裝置是有效的。
[0005]例如，在切割熱塑性聚合物時(shí)可以形成這些聚集體。熔融狀態(tài)的聚合物典型地穿過(guò)位于模具中的多個(gè)孔。連續(xù)旋轉(zhuǎn)且具有與模具的表面對(duì)應(yīng)的刀片的一系列刀具保證聚合物的?；?。
[0006]將這樣獲得的顆粒通過(guò)熱調(diào)節(jié)流體冷卻與移除。不同?；ば蛞褳橐阎模?，如在以下專利與專利申請(qǐng)中所描述:W003/106544、W003/053650、W02007/08700UW02007/089497。更具體地，本發(fā)明中的裝置可以應(yīng)用到如專利W003/053650中描述的、水下水環(huán)或噴水切割設(shè)備。
[0007]在這些申請(qǐng)中，被輸送的流體由熱矢量流體(一般為水)與?；臒崴苄跃酆衔飿?gòu)成。
[0008]本發(fā)明可應(yīng)用到的熱塑性聚合物中，有任選地可膨脹的乙烯基與乙烯基芳香族聚合物。更具體地，本發(fā)明可應(yīng)用于由聚苯乙烯、可膨脹聚苯乙烯及其合金的?；a(chǎn)生的流體的降壓。
[0009]本發(fā)明裝置并不限于特定的壓力范圍。裝置的入口壓力通常是離開(kāi)制粒機(jī)的流體的壓力，但是出口的壓力為大氣壓力。事實(shí)上，在出口處典型地具有用于分離熱矢量流體的裝置，可能是用于產(chǎn)品篩析與尺寸分類(lèi)的裝置，或者干燥器。所有這些裝置通常在大氣壓力下操作。
[0010]甚至更具體地，入口的壓力的范圍通常是100相對(duì)kPa到2相對(duì)MPa (I和20相對(duì)巴)，但是出口處的壓力為大氣壓力或較入口稍高的壓力。在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)與下文的權(quán)利要求書(shū)中，參考?jí)毫橄鄬?duì)壓力(規(guī)格)。
[0011]雖然操作溫度并不限于特定值，其通常為被輸送的流體的溫度。對(duì)于上述應(yīng)用，溫度范圍通常在0°c至100°C范圍內(nèi)。
【背景技術(shù)】
[0012]降壓裝置典型地通過(guò)摩擦實(shí)現(xiàn)壓力降低，即，通過(guò)將流體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。例如EP410.081中所描述的層疊控制閥形成這一類(lèi)型的一部分。更一般地講，通過(guò)降低流體的橫截面積而增大了其速度和因此的摩擦的裝置屬于這一類(lèi)型(例如，W02010/080037);或者通過(guò)由待降壓的流體增大濕面(例如通過(guò)插入格子)而引起的摩擦所導(dǎo)致的壓力降低的裝置也屬于這一類(lèi)型(參見(jiàn)，例如，W02007/126863)。
[0013]當(dāng)流體中出現(xiàn)固體聚結(jié)物或其他橡膠或甚至粘性材料(以某種方式阻擋了靠近頸部的流體的橫截面)時(shí)，這些裝置并不適用。
[0014]第二類(lèi)降壓裝置設(shè)想了運(yùn)動(dòng)單元的使用，該運(yùn)動(dòng)單元將壓力能轉(zhuǎn)化成了單元自身的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。渦輪或反向泵形成這一類(lèi)型的一部分，其中流體作為推進(jìn)流體且這樣獲得的機(jī)械功被轉(zhuǎn)化成了電能，或被再次使用用于壓縮或抽吸另一種流體，或被簡(jiǎn)單消散成熱能(參見(jiàn)，例如，專利申請(qǐng)USA2009/108480)。使用能來(lái)對(duì)流體進(jìn)行降壓的裝置屬于這一類(lèi)型，例如，倒置離心泵，即，抽吸口在被降壓的一側(cè)，且排放口在待降壓的一側(cè)(參見(jiàn)，例如，W02007/131613)。
[0015]其他裝置使用運(yùn)動(dòng)的部件用于機(jī)械地將高壓區(qū)域與低壓區(qū)域分割開(kāi)來(lái)，同時(shí)將可包含固體部分的流體從一個(gè)區(qū)域輸送到另一個(gè)區(qū)域。這一類(lèi)型的例子以恒星閥和更通常的裝置(通過(guò)驅(qū)動(dòng)本體旋轉(zhuǎn)形成與低壓區(qū)域或高壓區(qū)域聯(lián)通的空間或渠道)(參見(jiàn)，例如，JP2007/268406)。
[0016]由于這些裝置具有運(yùn)動(dòng)部件，這些部件經(jīng)過(guò)磨損且具有差的可靠性。此外，所輸送固體的最大尺寸通常要小于管道的尺寸，且通常很高的剪切速率防止精密流體存在時(shí)裝置的使用。
[0017]上述裝置中，特別是基于流體摩擦力的裝置(例如調(diào)節(jié)閥)中，得到的壓力降低很大程度上取決于待降壓的流體的流量。這限制了應(yīng)用范圍并且可能導(dǎo)致入口處流量重大波動(dòng)之后的不穩(wěn)定性。
[0018]第三類(lèi)包括單一氣壓柱裝置，這種裝置使用豎直管道和用于勢(shì)能的隨后消散的工具，在豎直管中待降壓的流體(還可能包括氣相)向上通過(guò)從而將壓力能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，該用于勢(shì)能的消散的工具例如，例如使用其中建立了渠道運(yùn)動(dòng)的下降渠道。為了獲得后面的效果，使用具有足夠?qū)挼慕孛娴墓艿啦⒉僮髟诖髿鈮毫ο屡c下降槽道起始端相連接的虹吸管，以使下降管中的氣相(在大氣壓力下相當(dāng)多)形成連續(xù)的相。
[0019]即使這些裝置還可以應(yīng)用于包括固體微粒的流體的用途，當(dāng)需要顯著的降低壓力時(shí)，這些裝置通常不是特別有效。地球重力實(shí)際上被限制在9.8m/s2,并且該工藝的流體通常為水。因此，保證10巴(IMPa)的相對(duì)壓力所需的管道的高度超過(guò)了 100米。支撐結(jié)構(gòu)的需要將是極為重要的，且可證明為由于其他限制條件(例如地形與環(huán)境影響，而不可實(shí)行)的存在是不可行的。
[0020]此外，用于流體(包括液相與氣相)的降壓的裝置通常受限于不穩(wěn)定性的問(wèn)題，不穩(wěn)定性由裝置本身得到的壓力降低的短暫波動(dòng)所導(dǎo)致。這種不穩(wěn)定性對(duì)位于裝置本身上游的設(shè)備(比如，例如上述熱塑性聚合物的制粒機(jī))的運(yùn)行可能不利例如。
[0021]最后，這些裝置的使用不允許對(duì)壓力降低進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)閴毫档偷闹祪H實(shí)質(zhì)性與靜液高度相關(guān)連。因此，不可能動(dòng)態(tài)地改變壓力降低的值以將其調(diào)節(jié)到期望值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)一部分的所附權(quán)利要求中更好的描述的，在不降低橫截面積且不需要運(yùn)動(dòng)元件、且沒(méi)有前面所述的裝置的限制的情況下，本發(fā)明的裝置使得可能包括氣相與固體顆粒的某些流體(例如，水)的壓力降低。
[0023]通過(guò)使待降壓的流體順次通過(guò)多個(gè)阻流件(step)獲得壓力降低，所述多個(gè)阻流件相互串聯(lián)布置且通過(guò)第一連接器或下部接頭(例如U形接頭)相連接，每個(gè)阻流件包括一對(duì)豎直管，所述一對(duì)豎直管通過(guò)第二連接器或上部接頭(例如U形接頭)彼此相連，所述一對(duì)豎直管中的第一管上升而第二管下降。根據(jù)流體的運(yùn)動(dòng)，阻流件的下部連接器位于一對(duì)管中的下降管與后續(xù)相鄰的一對(duì)管中的上升管之間。
[0024]在每個(gè)阻流件的第一管中，流體的部分壓力能被轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能；在第二管內(nèi)重力勢(shì)能被轉(zhuǎn)化成熱能，從而防止重力勢(shì)能再次被轉(zhuǎn)化為壓力能。
[0025]與【背景技術(shù)】中的許多裝置不同，在本發(fā)明的裝置中，由于流體在裝置上的摩擦所導(dǎo)致的壓力降低本身可以忽略不計(jì)。
[0026]本發(fā)明的裝置中，上面指出的能量轉(zhuǎn)化典型地通過(guò)豎直定位且流體在其中由下向上通過(guò)的第一管以及相對(duì)于第一管具有更大直徑且流體在其中由上向下通過(guò)的第二管獲得。阻流件可以重復(fù)設(shè)置，直到達(dá)到所期望的壓力。每一阻流件的第一管與第二管之間可以調(diào)節(jié)氣體(如，空氣或氮?dú)?的引入或去除，從而穩(wěn)定地獲得所期望的氣壓。
[0027]特別地，如果待降壓流體不包括氣體，就必須引入氣體。引入可以在第一阻流件的第二管之前的任意點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。有利地，引入在第一阻流件的第一管與第二管之間進(jìn)行。引入通常調(diào)節(jié)為:在入口壓力下測(cè)得的氣體的體積流量相對(duì)于液體的體積流量的比小于2。
[0028]對(duì)于高于0.01的氣體與液體之間的體積比，從主流，或在任何情況下相對(duì)于主流中存在的氣體的量富含氣體的相中抽取一定量的氣體是有用的。在調(diào)節(jié)閥的幫助下，可以有利地控制被抽取的所述流的流量。
[0029]特別地，當(dāng)一定量的氣相存在于主流中，氣相相對(duì)于液相的體積比高于0.01時(shí)，在裝置產(chǎn)生的壓力降低中就可以觀測(cè)到強(qiáng)烈的短暫波動(dòng)。
[0030]在這些條件下，意外的是，富含來(lái)自主流的氣體的流的抽取消除了這些波動(dòng)，從而穩(wěn)定了裝置產(chǎn)生的壓力降低。
[0031]下降管的截面相對(duì)于上升管的截面的面積比通常小于30，更優(yōu)選小于10，甚至更優(yōu)選小于5。
[0032]每個(gè)管的截面可以具有任意形狀，例如，管可以具有圓形、橢圓形或多邊形的截面，例如方形或矩形截面。
[0033]管對(duì)的數(shù)目通常在2至500的范圍內(nèi)；優(yōu)選在2至50的范圍內(nèi)；甚至更優(yōu)選的在2至10的范圍內(nèi)。
[0034]因此，這樣獲得的降壓裝置可以有利地用于包含固體部分的液體流體或液-氣混合流體的壓力降低。某些情況下，這些固體部分可以達(dá)到相當(dāng)大的尺寸(例如，聚結(jié)物或聚集體)，即，這些固體部分由此阻塞了普遍用于流體降壓的裝置(例如閥門(mén)，或更常見(jiàn)的是具有減小了橫截面積的管)的橫截面。可選地，本發(fā)明裝置可以用于包含如果受到過(guò)大摩擦力或剪切應(yīng)力時(shí)將改變(典型是在層疊裝置中)的材料的流體；也可用于危險(xiǎn)流體和高可靠性工藝，這類(lèi)工藝中，維修介入與斷裂概率必須降低到最小。
[0035]更具體地，本發(fā)明裝置可以應(yīng)用到用于熱塑性聚合物的制粒機(jī)的下游，?；羟坏膲毫Ρ仨毦S持在高于大氣壓力的壓力。離開(kāi)制粒機(jī)的流體通常由液相(水)構(gòu)成的工藝流體，外加由聚合物顆粒構(gòu)成的固相與任選的氣相構(gòu)成。某些情況下，特別是在起始時(shí)，流體還包含聚合物的固體聚結(jié)物。
[0036]在熱塑性聚合物制粒機(jī)中，被浸沒(méi)的切割制粒機(jī)(例如水下制粒機(jī))尤其重要，其中在充滿工藝液體(典型為水)的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)聚合物的切割。另一類(lèi)特別適用于本申請(qǐng)的制粒機(jī)是水噴嘴制粒機(jī)，例如，在專利7，320，585中所描述的裝置。
[0037]在熱塑性聚合物中，芳族烯烴聚合物(例如聚苯乙烯)與其各種合金(例如苯乙烯-丙烯腈(SAN)、丙烯腈-亞丁烯基-苯乙烯(ABS)，聚苯乙烯-聚乙烯合金都特別重要。這些聚合物可任選地包含膨脹劑，例如，異戊烷與正戊烷的混合物，以便在適當(dāng)熱源出現(xiàn)的情況下可膨脹?？膳虻拿浘郾揭蚁?EPS)在可膨脹聚合物中尤其重要。
[0038]如果與之前所述類(lèi)似裝置相比較，例如單一氣壓柱裝置，意外的是利用本發(fā)明裝置，在沒(méi)有暫時(shí)波動(dòng)的情況下可以維持壓力損失。
[0039]此外，當(dāng)再次與上述的單一柱裝置相比較時(shí)，本發(fā)明的目的裝置使得壓力降低動(dòng)態(tài)改變。因此在不修改裝置本身或不中斷的情況下將，降壓設(shè)定為一個(gè)隨時(shí)間可能發(fā)生變化的期望值是可能的。
[0040]通過(guò)相對(duì)于流體本身，或優(yōu)選地相對(duì)于下降管道的上下端之間的壓差反饋地調(diào)節(jié)富含氣相的抽取閥的開(kāi)口來(lái)獲得控制。
[0041]通過(guò)這種方式，可以設(shè)定用于第一阻流件之后的壓力損失值，壓力損失值的范圍是在每一阻流件中可得到的靜壓高度的20%至80%。
[0042]此外，意外的是，本發(fā)明裝置大體上對(duì)入口處流體的流量的變化并不敏感。這與動(dòng)態(tài)改變壓力損失值的可能性一起，使得本發(fā)明裝置特別靈活，并因此適用于上述應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0043]本發(fā)明的工藝的裝置使得某些流體的壓力降低，并維持壓差大體穩(wěn)定且大體上與流體的流量無(wú)關(guān)。
[0044]通過(guò)使待降壓的流體順次通過(guò)多對(duì)阻流件獲得壓力降低。在每對(duì)阻流件的第一阻流件中，流體的部分壓力能被轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；在第二阻流件中，重力勢(shì)能被轉(zhuǎn)化為熱能，從而防止重力勢(shì)能被再轉(zhuǎn)化為壓力能。
[0045]參考附圖，現(xiàn)在描述本發(fā)明的一些實(shí)施例，這些實(shí)施例不能認(rèn)為限制了本發(fā)明的工藝/裝置的范圍，且不能認(rèn)為限制于參考附圖的技術(shù)方案，因?yàn)檫@些實(shí)施例可以應(yīng)用到任何通常的情形。
[0046]圖1示出了本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例(以下稱之為“Ml”)。當(dāng)待降壓的流體不包括氣相，或在入口壓力下測(cè)得的氣相與液體流量之間的體積比小于2、優(yōu)選小于0.5、甚至更優(yōu)選小于0.2時(shí)，可應(yīng)用第一實(shí)施例。參考圖1，本發(fā)明裝置包括高壓流體入口(31)，該高壓流體入口(31)與豎直定位且順次相連的多對(duì)管(12、13、14、15、16...17、18、19)相連。每一對(duì)管的第一管(12、14、16...18)中，流體由下向上通過(guò)，而在第二管(13、15、17"?19)中，流體由上向下通過(guò)。可以重復(fù)設(shè)置成對(duì)的管，直到達(dá)到所期望的壓力。任選地，氣態(tài)流體 (33)被引入到第一阻流件的第一管與第二管之間，該氣態(tài)流體的流量可以通過(guò)閥(23)調(diào)節(jié)。另外，在第一阻流件和/或第二阻流件和/或第二阻流件下游的另一阻流件中，在每個(gè)阻流件的管之間的中間位置，氣態(tài)流體(34)的一部分(如果存在的話)可以通過(guò)使用調(diào)節(jié)閥
(25)調(diào)節(jié)其流量而被減去。[0047]在第一模式的一個(gè)優(yōu)選變型中，上升管(12、14、16?"18)相對(duì)于下降管(13、15、17…19)，具有更小的流體橫截面積。通常，下降管的截面相對(duì)于上升管的截面之間的面積比小于30，更優(yōu)選小于10，甚至更優(yōu)選小于5。在特定的情況下，上升管可以具有與下降管相同的截面。相反，典型為圓錐形的連接元件(22、24)被插在每個(gè)管(上升或下降)的下游。
[0048]管道的母體可以具有任意形式。例如，管道可以是螺旋形纏繞的，或者相對(duì)于豎直方向傾斜的。管道優(yōu)選為豎直的。
[0049]沿著管可以有截面變化，例如，變窄或加寬。有利的是典型地在彎曲的部分保持更大截面，以便于可能的固體聚結(jié)物的通過(guò)。
[0050]在上升與下降管(26)之間以及下降與上升管(27)之間的連接可以是弧形管，優(yōu)選地，弧形管由具有寬半徑的曲線部分構(gòu)成，以避免可能的大尺寸的聚結(jié)物在曲線部分內(nèi)堵塞。
[0051]氣體(33)的引入可以使用例如由壓縮機(jī)供應(yīng)的高壓源實(shí)現(xiàn)。氣體的劑量例如通過(guò)旋轉(zhuǎn)式流量計(jì)或調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)式流量計(jì)或調(diào)節(jié)閥相對(duì)于氣體流量計(jì)的反作用被調(diào)節(jié)，例如，通過(guò)校準(zhǔn)嘴的質(zhì)量計(jì)或壓力降低計(jì)(“DP-Cell ”)。
[0052]被抽取的氣體(34)也可包括在入口(31)處的部分液相和可能的固相，被抽取的流(34)還可能具有與進(jìn)入的流體(31)具有同樣的成分，并且在液體物質(zhì)、氣體物質(zhì)和可能的固體物質(zhì)之間維持相同的比率。
[0053]管對(duì)(阻流件12-13、阻流件14-15等)的數(shù)目通常的范圍是2至500 ;優(yōu)選是2至50 ;更優(yōu)選地是2至10。
[0054]管對(duì)的數(shù)目也可以基于將得到的壓力降低來(lái)限定。更具體地，一對(duì)管的整體效率產(chǎn)量可以定義為上升柱的流體 靜壓頭(因此，等于重力加速度乘以液相或液相加上固相的密度與上升管的頂端與底端之間的限額差的乘積)。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，上升管的所需數(shù)目由將獲得的壓力降低與由效率整體效率產(chǎn)量之間的比率除以效率給出。效率典型的范圍為0.2至 1.1。
[0055]意外的是，例如通過(guò)調(diào)節(jié)抽取閥(25)或注射閥(23)的開(kāi)口改變被抽取的流體
(34)的流量可以改變效率。結(jié)果是，不同于由流體柱的重量大體給出其壓差的流體靜液柱，在本發(fā)明裝置中，這些控制允許對(duì)將獲得的壓力降低進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0056]如果供給的流體(31)包括氣相，對(duì)富含氣體(34)的相的抽取對(duì)于避免流不穩(wěn)定性是基本的，流不穩(wěn)定性使通過(guò)裝置獲得的壓差產(chǎn)生強(qiáng)烈波動(dòng)。
[0057]相對(duì)于壓力信號(hào)或壓力水平反作用地控制抽取閥(25)是有利的。例如，相對(duì)于緊隨氣體的抽取由下降管的首末端之間的流體所記錄的壓差來(lái)控制每個(gè)抽取閥(25)是可能的。
[0058]以抽取閥(25)的反作用的正確控制通常會(huì)使流更穩(wěn)定，防止上述不穩(wěn)定性，尤其是當(dāng)在入口(31)處的流發(fā)生流量或成分變化的時(shí)候。
[0059]上升管和下降管可以具有不同的長(zhǎng)度，特別是如果連接在進(jìn)入流體(31)的上游的裝置與連接在流出流體(32)的下游的裝置的高度的不同是方便的時(shí)候。
[0060]圖2示出了本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例(以下稱之為“M2”)。當(dāng)待降壓的流體包括氣相時(shí)可以應(yīng)用這種模式。而且，當(dāng)在入口壓力下所測(cè)的氣相流量與液相流量的體積比大于
0.05、優(yōu)選是大于0.15、甚至更優(yōu)選大于 0.3時(shí)，可以應(yīng)用此模式。[0061]模式“M2”與模式“Ml”的不同之處在于，還在上升和下降管之間的連接處的第一部分抽取氣體(34)。該抽取可與實(shí)施例Ml中已經(jīng)說(shuō)明的內(nèi)容類(lèi)似地實(shí)現(xiàn)。
[0062]模式“Ml”與模式“M2”可以結(jié)合，因?yàn)樵谕粋€(gè)裝置中既有氣體的抽取又有氣體的引入。以這種方式，在同一裝置中，可以降低包含或不包含氣相的流體的壓力。
[0063]為了防止包含在被抽取氣體中的固體材料堵塞抽取管路，特別是與可能的調(diào)節(jié)裝置(25)相關(guān)的，過(guò)濾元件可以插在抽取管的入口處，這防止大于一定尺寸的顆粒的通過(guò)。
[0064]為了防止過(guò)濾元件本身被堵塞，可以方便地將過(guò)濾元件安裝在管(26)內(nèi)部，從而工藝流體本身可以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾器的清潔；或?qū)崿F(xiàn)沖洗流體(優(yōu)選使用相同的工藝流體)，這將使過(guò)濾器保持清潔。沖洗可以連續(xù)也可以不連續(xù)，可以應(yīng)用在工藝，從而相對(duì)于過(guò)濾方向同向或反向。
[0065]過(guò)濾元件可以根據(jù)已知技術(shù)生產(chǎn)。有效的過(guò)濾元件例如由金屬網(wǎng)組成，金屬網(wǎng)的孔距足夠小，從而防止在過(guò)濾器下游的設(shè)備阻塞，例如孔距不大于最小橫截面積的一半。反之亦然，極小的網(wǎng)引起高的壓差以及被工藝流體中存在的部分顆粒阻塞過(guò)濾器本身的阻塞的可能性。
[0066]從抽取中收集的氣體可以與工藝流體分離，例如，用于再次使用或大氣凈化，或被再次插入工藝流體內(nèi)。
[0067]氣體的去除可以直接實(shí)現(xiàn)或通過(guò)在下降管的起始端之前插入相分離器實(shí)現(xiàn)。
[0068]相分離器為適于使液相與氣相至少部分分離的任意裝置。本領(lǐng)域已知的相分離器有的非限制性實(shí)例有:攪拌罐與非攪拌罐、水平管(即與重力方向垂直)或相對(duì)于垂直方向傾斜的管、旋風(fēng)器、離心機(jī)。
[0069]更通常地，其中在重力方向上流體流的速度低于在與重力方向相反的方向上氣相的上升速度(由流動(dòng)靜液推力確定)的裝置是適合于此目的的相分離器。
[0070]另一類(lèi)型的相分離器使用離心力，可選地或聯(lián)合地與重力結(jié)合，以將液體流體與氣相分離。離心力可以由流體本身產(chǎn)生，例如通過(guò)施加螺旋運(yùn)動(dòng)；這種裝置的一個(gè)例子是旋風(fēng)器。可選地，離心力也可以由外部源產(chǎn)生；這種裝置的一個(gè)例子以離心機(jī)為代表。
[0071]圖3示出的本發(fā)明的實(shí)施例“M3”，M3使用了所述分離裝置。參考圖3，本發(fā)明的裝置包括高壓流體進(jìn)口( 31)，如已經(jīng)描述的實(shí)施例，進(jìn)口( 31)與豎直定位的多對(duì)管連接且順次相連。在每對(duì)管的第一管中，流體由下向上通過(guò)，而在第二管中，流體由上向下通過(guò)?？梢灾貜?fù)設(shè)置成對(duì)的阻流件，直到達(dá)到所期望的壓力。任選地，在第一阻流件的第一管與第二管之間引入氣態(tài)流體(33)，氣態(tài)流體(33)的流量可能由閥(23)調(diào)節(jié)。所述相分離器裝置
(40)可以插在每對(duì)管的第一管與第二管之間。然后，可能由閥(25)調(diào)節(jié)的部分氣相被抽取
(34)，以如以上所描述地被后續(xù)處理。
[0072]本發(fā)明的裝置的效率還可以通過(guò)改變供給的氣相(31)的流量來(lái)調(diào)節(jié)。
[0073]沒(méi)有必要在所有成對(duì)的管中插入分離裝置。
[0074]提供一些本發(fā)明的非限制性示例以說(shuō)明上述實(shí)施例。
[0075]示例 Al
[0076]圖4與圖5說(shuō)明了上述實(shí)施例“M3”所用的相分離器的一個(gè)示例。
[0077]來(lái)自于連接器(26，圖3)的流通過(guò)將流體引入相分離器(65)的凸緣(61)而被輸送到伸縮管(66)。[0078]相分離器(65)由直徑(D2)比入口管道(66)的直徑(Dl)大得多的一段管道構(gòu)成。通常，D2與Dl之間的比至少為1.2。優(yōu)選D2與Dl之間的比在1.5至10的范圍內(nèi)；甚至更優(yōu)選地，D2與Dl之間的比在2至5的范圍內(nèi)。
[0079]流出物(H2)的高度典型低于相分離器(Hl)的圓柱形部分的高度，從而使氣相的分離最大化。由此除氣后的流體通過(guò)凸緣(62)進(jìn)入到下降管(13，圖3)。除氣器與伸縮管
(66)及下降管(62)的連接處的角度(Al)與(A2)可以是O至90°之間的任意值。更優(yōu)選地，Al與A2必須大于10°而小于80°。
[0080]富含更多氣相的流體從位于除氣器上部的嘴(63)處被收集。插入用于引入相分離器的清潔流體或用于引入預(yù)定氣體流量的另一個(gè)嘴(64)是任選可能的。嘴(64)例如對(duì)于在防止啟動(dòng)階段或工藝異常過(guò)程中防止除氣器的溢出是有用的。
[0081]清潔噴嘴可以任選地安裝在除氣器的內(nèi)部以清潔除氣器的內(nèi)壁。與從凸緣(61)供給的液相相同的液體可以有利地用作清潔液體。
[0082]伸縮管(66)可任選地終止于用于流體動(dòng)力性地改進(jìn)氣體分離的裝置，例如，安裝的曲線部分(67)，從而流出流體沿與相分離器(65)的壁相切的方向被導(dǎo)向，如圖5所示。
[0083]示例 A2
[0084]參考上述實(shí)施例，更加富含氣相(34)的流可以從上升管(12、14、16...)與下降管(13、15、17...)的上部區(qū)域或連接部分(26)抽取。可選地，該流可以從連接在兩個(gè)管之間的分離裝置(40)抽取，如上述實(shí)施例“M3”所示。
[0085]過(guò)濾對(duì)于防止更加富含氣相的所述流的非氣相組分產(chǎn)生堵塞或所述流下游的設(shè)備的故障是有用的，所述設(shè)備例如為安裝用于調(diào)節(jié)與控制流出流的閥(25)。
[0086]過(guò)濾元件可以有利地位于上述分離裝置或元件的內(nèi)部或壁上?？蛇x地，過(guò)濾元件也可以沿著富含氣相的流的流出管應(yīng)用。在后一種的情況下，該過(guò)濾元件優(yōu)選地與管的起始端相鄰定位，且因此與該流體被抽取其中的裝置相鄰定位。
[0087]圖6示出了所述過(guò)濾如何實(shí)現(xiàn)的示例。
[0088]富含氣相(63 )的流通過(guò)沿著管(78 )定位的過(guò)濾器(74 )，從裝置或管(65 )除去的所述流體流(63 )通過(guò)管(78 )。
[0089]過(guò)濾器可應(yīng)用為裝置或管(65)的嘴(72)與抽取管(78)之間的“夾層結(jié)構(gòu)”。這一模式中，通過(guò)凸緣(71)與相對(duì)凸緣(72)的關(guān)閉，過(guò)濾器保持堵塞。根據(jù)已知領(lǐng)域的實(shí)踐，可使用可能的墊圈以保證密封性。
[0090]為了防止聚結(jié)物或其它固相堵塞過(guò)濾器(74)，使用沖洗流體(69)可能是方便的。沖洗流體(69 )可以通過(guò)注射裝置(73 )來(lái)輸送，注射裝置(73 )通過(guò)合適的連接部件(75 )與沖洗管相連，并隨后通過(guò)合適的元件(76)與過(guò)濾元件(74)例如在與富含氣體(63)的流的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向上對(duì)齊。
[0091]有利地可使用將沖洗的壓力能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的噴嘴(77)。以這種方式，有利于過(guò)濾器的清洗。
[0092]元件(73)也可以?shī)A層地插入到凸緣(71)與凸緣(72)之間，且可以定位在過(guò)濾元件(74)之前或之后。
[0093]圖7是過(guò)濾元件的實(shí)施例的一個(gè)例子。過(guò)濾元件由環(huán)形鋼板(74)組成，環(huán)形鋼板
(74)上焊有4個(gè)臂，4個(gè)臂由適當(dāng)固定至環(huán)形板(例如通過(guò)焊接)的鋼桿(75)構(gòu)成。[0094]過(guò)濾器以?shī)A層方式應(yīng)用在兩個(gè)凸緣之間。當(dāng)凸緣上的螺釘被緊固時(shí)，應(yīng)用在環(huán)形板的兩側(cè)的墊圈形成密封。
[0095]現(xiàn)在提供上述實(shí)施例的一些實(shí)際的示意性示例。
[0096]示例 I
[0097]根據(jù)上述實(shí)施例M2構(gòu)建用于流體的降壓的裝置。
[0098]在降壓器入口的流體(31)由以每小時(shí)7噸的流量供給的水以及以每小時(shí)1，500標(biāo)
準(zhǔn)升的流量供給的空氣的混合物構(gòu)成。
[0099]以下描述第一對(duì)管。上升管(12)由標(biāo)稱直徑為3英寸(按照目錄，內(nèi)徑為77.83mm)、長(zhǎng)度為3，OOOmm的、豎直定位的鋼管道構(gòu)成。截面變化由從3英寸(7.62cm)到4英寸(10.16cm)(標(biāo)稱值)的商業(yè)減小構(gòu)成。彎曲段(26)由被200mm的直的水平段間隔開(kāi)的均為4英寸(10.16cm)的兩個(gè)90°的商業(yè)彎曲部構(gòu)成，在彎曲段(26)上插有與球閥相連的嘴。球閥的另一端朝大氣開(kāi)口。下降段(13)的標(biāo)稱直徑為4英寸(10.16cm)(按照目錄，內(nèi)徑為102.3mm)，且長(zhǎng)度為3，000mm。截面變化(24)也由從3英寸(7.62cm)到4英寸(10.16cm)的商業(yè)減少構(gòu)成。彎曲段(27)由200_的直的水平段間隔開(kāi)的標(biāo)稱直徑均為3英寸的兩個(gè)90°的彎曲部構(gòu)成。 [0100]該方案再重復(fù)另外的三次，因此獲得4對(duì)上升/下降管道。離開(kāi)最后的管道的流從上倒入到保持在大氣壓力下的罐。
[0101]在這個(gè)示例中，富含氣體(25)的相的抽取閥保持關(guān)閉。
[0102]由位于降壓裝置入口處的流體上的壓力計(jì)測(cè)得的壓力顯示為1.05相對(duì)巴(1.05barg等同于105相對(duì)kPa)。壓力證明為是穩(wěn)定的。在最后的管道的出口處的壓力計(jì)顯示大氣壓力。
[0103]對(duì)比例I
[0104]將與示例I相同的裝置旋轉(zhuǎn)90°，從而使管(12、13…)不再豎直(即與地球的重力軸線對(duì)齊)而為水平的(且因此正交于重力軸線)。
[0105]降壓器的入口的流體(31)包括水與空氣的混合物，混合物的比例及流量與示例I相同。
[0106]由位于降壓裝置(31)的入口處的流體上的壓力計(jì)測(cè)得的壓力平均數(shù)顯示為低于最小閾值，且因此低于0.15相對(duì)巴(0.15barg等同于15相對(duì)kPa)。位于最后的管道出口處的壓力計(jì)顯示大氣壓力。
[0107]示例 2
[0108]使用與示例I相同的裝置,采用入口流體(31)為流量為每小時(shí)19.5噸的水以及每小時(shí)10，500標(biāo)準(zhǔn)升的空氣。位于裝置的入口處的氣壓計(jì)測(cè)得的氣壓顯示為非恒定氣壓，該氣壓在少于I分鐘的時(shí)間段內(nèi)由0.5巴變?yōu)?.9巴。
[0109]富含氣體(25)的相的抽取閥被打開(kāi)。此刻，氣壓計(jì)測(cè)得的氣壓是恒定的且為0.8巴。
[0110]示例 3
[0111]根據(jù)上述實(shí)施例“M3”構(gòu)建用于流體的降壓的裝置。
[0112]使用3對(duì)管。第一上升管(12)直徑為150mm，且長(zhǎng)度為25米，豎直地安裝。彎曲段(26)由被300mm直的段間隔開(kāi)的4個(gè)45°的商業(yè)彎曲部構(gòu)成。通過(guò)在相分離器中應(yīng)用噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)注射氣體。
[0113]相分離器根據(jù)示例Al中描述的模式生產(chǎn)。使用根據(jù)示例A2的裝置來(lái)過(guò)濾流出氣流，使用加壓水作為沖洗流體。
[0114]第二根上升管高30米，且第三根上升管高35米。下降管由直徑為400mm的管道構(gòu)成。流出流體(32)的壓力為大氣壓力。
[0115]將來(lái)自熔融的可膨脹聚合物的粒化的水、加壓氮?dú)庖约翱膳蛎浀木郾揭蚁╊w粒所形成的流供給至降壓裝置，如專利US7，320，585所描述的。
[0116]所供給的水的流量范圍是10，000kg/h至150，000kg/h ;氮?dú)獾牧髁糠秶荗至200Nm3/h，可膨脹聚合物顆粒的流量范圍是1，000至10.000kg/h，平均粒徑范圍是0.7mm至
2.0mm,且聚結(jié)物的平均尺寸低于100mm。
[0117]示例 4
[0118]將60000kg/h的水與12Nm3/h的氮?dú)庑纬傻牧鞴┙o至根據(jù)示例3的降壓裝置。
[0119]氣體注射的調(diào)節(jié)閥(23)與抽取閥(25)保持關(guān)閉。
[0120]在裝置的入口處所測(cè)得的壓力穩(wěn)定在7.3bar (730kpa)。
[0121]示例5
[0122]將60，000kg/h的水與50Nm3/h的氮?dú)庑纬傻牧鞴┙o至根據(jù)示例3的降壓裝置。
[0123]氣體注射的調(diào)節(jié)閥(23)保持關(guān)閉。在第一阻流件與第二阻流件中，所抽取的富含氣體(25)的流的各個(gè)調(diào)節(jié)閥為相對(duì)于同一阻流件的分離器與隨后阻流件的分離器之間所記錄的壓差反作用地被控制。因此，第一阻流件的分離器(40)的抽取閥(25)相對(duì)于第一阻流件的相分離器與第二阻流件的分離器所記錄的壓差成反作用，而第二阻流件的分離器的抽取閥相對(duì)于第二阻流件的分離器與第三阻流件的相分離器所記錄的壓差成反作用。另一方面，位于第三阻流件的分離器的閥(25)為完全打開(kāi)的。
[0124]上述三個(gè)閥(25)全部與第三阻流件的下降管的下端相連。
[0125]在第一阻流件的調(diào)節(jié)閥設(shè)定的壓差等于2.2baK220kPa)，而在第二阻流件的調(diào)節(jié)閥建立的壓差等于2.6bar (260kPa)。在裝置入口處測(cè)得的壓力穩(wěn)定在6.8bar (680kPa)。
[0126]示例 6
[0127]重復(fù)示例5，不同之處在于在第一阻流件和第二阻流件的調(diào)節(jié)閥設(shè)定的壓差相同且等于0.7bar (70kPa)。在裝置的入口處測(cè)得的壓力穩(wěn)定在3.4bar (340kPa)。
[0128]示例7
[0129]根據(jù)上述實(shí)施例“M2”構(gòu)建用于流體的降壓的裝置，然而，其中沒(méi)有用于流體(34)的中間抽取的系統(tǒng)。
[0130]降壓器入口處的流體(31)由以每小時(shí)0.8kg的流量供給的液態(tài)戊烷以及以每小時(shí)0.04標(biāo)準(zhǔn)升的流量供給的氮?dú)獾幕旌衔飿?gòu)成。
[0131]上升管由內(nèi)徑為6mm、長(zhǎng)度為500mm、豎直安裝的管道構(gòu)成。下降管由內(nèi)徑為20mm、長(zhǎng)度為500mm的管道構(gòu)成。
[0132]上升管與下降管對(duì)的總數(shù)等于100。
[0133]所得的壓力降低等于1.8巴(180kPa)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于降低流體的壓力的工藝，所述流體包含至少一種液相，所述工藝包括:使待降壓的所述流體順次通過(guò)多個(gè)阻流件，多個(gè)所述阻流件通過(guò)第一下部連接器串聯(lián)，每個(gè)阻流件由上部通過(guò)第二上部連接器連接的一對(duì)豎直管構(gòu)成，其中所述流體從下向上通過(guò)每個(gè)阻流件的第一管，且從上向下通過(guò)每個(gè)阻流件的第二管，在每個(gè)阻流件的所述第一管中，所述流體的部分壓力能被轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，而在所述第二管中，部分重力勢(shì)能被轉(zhuǎn)化成熱倉(cāng)泛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中包含氣相的流體的引入或除去在每個(gè)阻流件的所述第一管與第二管之間被調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其中所述待降壓的流體還包含固相。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述待降壓的流體還包含氣相，在所述入口壓力下測(cè)得的氣相流量與液相流量之間的體積比大于0.01。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的工藝，其中在入口壓力下，所述氣相流量與所述液相流量之間的體積比在O至2的范圍內(nèi)，且在所述第一阻流件的所述第一管與所述第二管之間引入氣流。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的工藝，其中在至少一個(gè)阻流件的所述第一管與所述第二管之間抽取流，所述流的氣態(tài)組分的體積流量為被抽取的流量的至少50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其中所述流體抽取在位于所述阻流件的所述第一管與所述第二管之間的相分離器中實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的工藝，其中所述流抽取相對(duì)于壓差反饋地被調(diào)節(jié)，所述壓差是在實(shí)現(xiàn)所述抽取的同一阻流件的所述第二管的下端與上端之間測(cè)量的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工藝，其中所述流抽取相對(duì)于在實(shí)現(xiàn)所述抽取的同一阻流件的所述相分離器與后續(xù)阻流件的所述相分離器之間測(cè)量的壓差反饋地被調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的工藝，其中所供給流體來(lái)自于用于熱塑性聚合物的制粒機(jī)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述第二管相對(duì)于所述第一管具有更大的直徑。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述阻流件的數(shù)目在2至500的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的工藝，其中所述阻流件的數(shù)目在2至50的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的工藝，其中所述阻流件的數(shù)目在2至10的范圍內(nèi)。
15.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝的用于流體降壓的裝置，所述裝置包括通過(guò)第一下部連接器串聯(lián)連接的多個(gè)阻流件，每個(gè)阻流件由上部通過(guò)第二連接器相連的一對(duì)豎直管構(gòu)成，其中所述流體由下向上通過(guò)每個(gè)阻流件的所述第一管，且由上向下通過(guò)每個(gè)阻流件的所述第二管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)氣體的插入工具和/或一個(gè)或多個(gè)流體的抽取工具，所述插 入工具和/或抽取工具位于至少一個(gè)阻流件的兩個(gè)管之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述流體抽取在位于所述阻流件的第一管與第二管之間的相分離器中實(shí)現(xiàn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述相分離器由至少兩個(gè)相鄰本體和可能的中間本體構(gòu)成，所述至少兩個(gè)相鄰本體中的第一本體中，所述流體的橫截面積相對(duì)于所述阻流件的所述第一管的橫截面積增加至少50%，所述至少兩個(gè)相鄰本體中的第二本體中，所述流體的橫截面積恢復(fù)到所述阻流件的所述第二管的橫截面積，所述中間本體與所述第一本體和第二本體連接，其中所述流體抽取通過(guò)位于所述分離器的外壁上的噴嘴獲得。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述流體通過(guò)伸縮管供給到所述分離器，所述伸縮管將所述流體直接輸送到所述中間本體內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中離開(kāi)所述伸縮管的所述流體相對(duì)于所述分離器的內(nèi)壁沿切線方向供給到所述 分離器。
【文檔編號(hào)】B01D19/00GK103889531SQ201180062893
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月28日
【發(fā)明者】里卡爾多·菲利薩里, 亞歷山德羅·卡薩里尼 申請(qǐng)人:維爾薩利斯股份公司