由非挥发性或低挥发性物质热分离出挥发性物质的方法

摘要

在一种用于由非挥发性或低挥发性物质热分离出挥发性物质的方法中，非挥发性或低挥发性物质具有朝向气室的相界，气室接收气化和/或升华后的挥发性物质，可向由基质向气室的相界供给机械能，以提高挥发性物质的物质交换。在该方法中，通过向相变表面施加添加剂或机械能提高物质交换，从而所供给的机械能使含有挥发性物质的气泡破裂，由此可使挥发性物质散逸至气室。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由非挥发性或低挥发性物质热分离出挥发性物质 的方法，非挥发性或低挥发性物质具有朝向气室的相界，气室接收气化和/ 或升华后的挥发性物质。

背景技术

由液态或膏状非挥发性物质中热分离出挥发性物质是一种广泛应用的 工艺方法。在此，待处理基质在这种热力学条件下可导致挥发性物质的气 压高于该非挥发性物质在环绕待处理基质的

周围气相物中的分压。在原始基质中显然不会发生热分离，因而通过 升温或降低挥发性物质的分压经由施放第三物质或降低压力对基质进行处 理。

在这种工艺技术中，已知上述方法限于热传递、物质传输或二者相结 合。由于挥发性物质的气化是吸热过程，因此热传递具有限制性。为使气 化保持在恒定的分压，还需由外界向基质供给能量。然后，在物质传输极 快并由此耗尽的情况下，由热传递决定所述处理过程，物质逐渐接近气相 物与沸腾混合物之间的平衡点。对于本发明而言，可以不考虑这种限制途 径，而是考虑通过物质传输加以限制。

发明内容

本发明的目的在于提高物质传递，特别是提高并加速由基质中提取挥 发性物质。

为解决该目的，对由基质向气室的相界供给机械能，以提高挥发性物 质的物质交换。

显著性在于，尤其在处理室中，混合尤为均匀，质传限制通常具有对 流性。挥发性物质已在基质块中气化，但仍需传送至表面。倘若物质的粘 性较低，可通过气泡产生足够的升力，以将足够的气泡传送至到气室的相 界。但倘若物质是膏状或具有粘性，需将物质混合。在此，可利用渗透理 论模型很好地描绘气泡的传输率，该渗透模型在朝向气室的有效表面与混 合次数之间建立联系。

而最新研究已表明，不仅所形成气泡的传送会受到工艺限制，其在基 质朝向气室的表面上的破坏率亦会受到工艺限制。仅当气泡在表面破裂时， 气泡才能将其内容物传送至气室，否则气泡将重新混入基质中。在低粘性 基质中，这一情况明显变为泡沫。通过模拟计算，还可表明，在高粘性的 膏体中，破坏率也对物质传递起决定性作用。

根据本发明，为提高气泡在基质表面的破坏率，对该表面施加负荷， 以有效破坏这些气泡。根据本发明，例如利用加配部分挥发性添加剂来实 现这一点。这种挥发性添加剂可以是已存在于基质中且待分离的相同物质 或其他不同物质，借以实现额外的汽提效果。根据本发明，尽可能在相界 上均匀加配添加剂，从而实现基质的物质交换。通过模拟计算会发现通过 这种物质交换的方式可使物质交换提高100倍。

加配挥发性添加剂的方法可能由于其气化或升华而引起空穴效应，该 效应再为气泡的破裂提供能量。

根据本发明，有利地，例如将挥发性物质自上加配至旋转轴上，在该 轴上具有基质，其中轴位于处理室中，在处理室中进行热分离。在此，根 据本发明，需确保始终具有自由相界，可在该相界上加配添加剂，换言之， 处理室并非完全充满基质。根据本发明，例如通过使用捏合机轴即为该种 情况。通过轴的旋转，添加剂可在轴向上良好地分布于基质。

倘若轴构造为空心轴，根据本发明，在轴的自由中心进行添加剂的加 配。为确保添加剂在纵向的均匀分布，根据本发明，添加剂在处理室中的 加配位置沿着轴的纵轴线移动、相应移动轴或者沿着轴的纵轴线实现多个 添加剂进料点。

根据本发明，同样还可考虑通过引入机械能而在基质的相界上破坏气 泡的其它方法。例如，声波或电磁波可通过改善基质中的气泡迁移来提高 物质传输。根据本发明，不仅致力于通过破坏相界上的气泡而得以改进。

本发明特别要求保护另一种可能方案，但优选与第一种可能方案相结 合，将挥发性或部分挥发性（可气化）添加剂加入基质中并使由基质中的 可气化组分

产生的气泡破裂。此外，添加剂的添加量共计每小时在每千克粘块中 添加至少0.1千克/时。

优选地，以形成滴液的形式将添加剂加入基质中。举例而言，由于添 加剂发生气化并由此在高粘性物质块内形成表面，因而添加剂在粘块中起 泡。人们已知，如此产生的气泡内的压力达到大于1巴（绝对压力）。

挥发性物质通过添加剂的表面渗入起泡的添加剂中。然后，所产生的 具有添加剂及挥发性物质的气泡特别通过机械应力到达基质表面。在此， 优选如第一实施例所述，气泡再在基质表面上破裂，从而所含的气相物转 入气室中。

添加剂使气相物内对基质的分压降低，从而使挥发性物质与添加剂之 间的浓度梯度大于1:10。

挥发性物质及添加剂共同从气室逸出，其后单独处理挥发性物质及添 加剂，如液化和分离。

可在真空、大气压或过压下进行整个过程。优选地，将任意物理状态 的水用作添加剂。

特别适用于实施所述方法的装置是具有一个或多个水平安装轴的混合 捏合机，这些轴以任意转速同向或逆向旋转并配有混合和/或捏合元件。例 如，在第DE102009061077A1号文献中公开了这类混合捏合机。但本发明 并不限于这种混合捏合机，乃至混合捏合机。本发明可适于任何其中构造 气室的混合设备应用中。

在当前情况下，添加剂的分布尤为重要。优选地，为使添加剂在整个 基质均匀分布，设置相应的装置，如喷嘴。