混合密闭容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的方法 |
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| 申请号 | CN200780034728.4 | 申请日 | 2007-09-17 | 公开(公告)号 | CN101516487B | 公开(公告)日 | 2013-01-02 |
| 申请人 | 巴斯夫欧洲公司; | 发明人 | M·布莱希施米特; U·哈蒙; F-G·马丁; K·J·米勒-恩格尔; P·策纳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种混合存在于容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的方法。根据所述方法，相同的液体或相同的混合物通 过喷 射器以动 力 射流的形式供给至容器，其中，所述喷射器具有动力 喷嘴 和动量交换室。动力喷嘴与动量交换室之间的抽吸区域设置有一具有抽吸孔的 套管 ，该抽吸孔位于由动力喷嘴导入动量交换室中的中心射流下方。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种混合存在于基本密闭的容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的方法，其中限制条件是，该液体或混合物仅填充流体相可占用的容器内部体积的一部分，且该容器其余可占用的内部体积由气相填充，该方法包括将基本相同的液体或基本相同的混合物以喷射嘴的动力射流的形式供应至容器中，所述喷射嘴布置在容器的液体或混合物中，并具有动力喷嘴及该动力喷嘴的出口指向其中的动量交换室，其中，动力喷嘴与动量交换室之间的抽吸区域设有具有至少一个抽吸孔的套管，其中限制条件是，至少一个抽吸孔位于从动力喷嘴导入动量交换室中的中心射流下方，当从动力喷嘴流出的流进入动量交换室时，经由所述至少一个抽吸孔从环境吸入储存于容器中的液体或混合物。 |
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| 说明书全文 | 混合密闭容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种混合存在于基本密闭的容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的方法，其中限制条件是该液体或混合物仅填充流体相可占用的容器内部体积的一部分，且该容器其余可占用内部体积由气相填充，该方法包括将基本相同的液体或基本相同的混合物以喷射嘴的动力射流的形式供应至容器中，所述喷射嘴布置在容器的液体或混合物中，并具有动力喷嘴及该动力喷嘴的出口指向其中的动量交换室。 [0002] 背景技术 [0003] 液体或液体及细粒固体的混合物在基本密闭的容器中(例如用于储存的目的)的储存是公知的。通常，这些容器也称为罐。通常，这些容器并非完全密闭，而是通常具有例如至少一个抽出点，经由该抽出点借助例如泵可根据需要抽出储存于该容器中的内容物。相应地，该容器通常也具有至少一个供给点，要储存的内容物可经由该供给点供应至该容器。截止构件(例如阀栓或浮球阀)通常使液体或混合物能进入或放出，并同时确保当容器不运转(即不抽出其中的内容物也不向其中供给内容物)时防止泄漏。用于量测罐(容器)中温度、填充液位及压力的仪器可以以类似方式引入该容器中。 [0004] 通常，要储存于罐中的液体或液体及细粒固体的混合物并未完全填充流体(气体或液体)相可占用的内部体积。相反，出于多种不同原因，该内部体积的一部分由气相占用。当液体或混合物在常压下储存时，原则上基本密闭的容器可在气相侧上(例如经由引导穿过燃烧器的废气系统(或另一废气净化系统(例如气体洗涤系统)))向大气开放。开孔横截面通常是首先充分小，其次在容器填充及排空期间使气体以明显的压降保持平衡。3 3 通常，这种开孔横截面的平均直径≤25cm(在填充体积典型地≥100m、通常高至10000m时)。或者，在不允许高压或低压的情况下，针对可在常压或高于或低于常压下的响应压力紧密密封的用于压力释放的装置(例如截止阀)通常也安装在相关的储存容器中。通常，储存罐中的填充液位是在气相及液相中预定高度处通过计量少量量测气体(根据容器中气相体积，通常≤1体积％/小时)来连续测定。当内容物已知时，则各种情况下直接由此目的所需的计量压力差计算填充液位。 [0005] 在很多情况下，由于抽出和/或添加而随时间变化的这种储存罐的内容物需不时或连续地混合，以增加或确保其均匀性。其原因可基于多种理由。当容器的内容物是液体及细粒固体的混合物(例如浆液)时，通常存在细粒固体在该罐中储存期间在重力作用下沉淀出来、从而在该时间段内这些罐的内容物分层的风险。举例而言，在从储存罐抽取的情况下，则可能被抽取的不再是期望的混合物而仅仅是其中存在的液体。上述情况的实例包括聚合物的水性悬浮液。根据液相的比重，在其中分散分布的细粒固体也可成奶油状并在液相/气相界面中富集。其一个可能的实例是聚合物分散液(也就是聚合物的水性分散液)。 [0006] 当罐(容器)中仅储存液体时，其同样可为多相(例如乳液；实例包括水包油乳液及油包水乳液)且在长时间储存期间分层而未中间匀化，这通常是不想要的。 [0007] 然而，化学上均匀的液体在储存期间也可形成不期望的物理不均匀性。这些可包括例如不均匀的温度分布(例如由太阳辐照在罐的一侧上而引起)。这种不均匀性的结果可是例如所储存液体的不期望的结晶或不期望的分解。通常，出于保持所期望储存温度的目的，也可将一部分所储存液体连续抽出、引导穿过优选间接热交换器、且随后循环至储存罐中。在该情况下，储存容器操作者通常通过适当快速混合使仍存在于储存容器中的液体与经由热交换器循环至其中的液体间的温度更快平衡。 [0008] 为安全储存自由基可聚合化合物(或包括这些化合物的溶液)，例如丙烯醛、甲基丙烯醛、丙烯酸、甲基丙烯酸和/或其酯(尤其是C1-至C8-烷基酯)，不仅要小心控制液体罐内容物所需温度。事实上，须将所谓的抑制剂(自由基清除剂)添加至上述通常至少单烯不饱和的有机化合物(单体)中，以避免及阻止意外引发的不期望的自由基聚合的发生，在多数情况下，这些抑制剂仅在分子氧(其本身又可是抑制剂)存在的情况下才呈现其全部功效。出于该原因，这些单体通常在包括分子氧的气体气氛下储存(参见，例如WO2005/049543及US-A 6,910,511)，且应确保液体单体(或其溶液)不会耗尽溶于其中的分子氧。举例而言，当单体暂时局部结晶且随后恢复至溶液中时，可发生后一种情况。所造成的分子氧局部耗尽可通过适当混合同等地抵消。 [0009] 尽管采用上述预防性措施，但仍会触发罐内容物的不期望的自由基聚合，这可通过在极短时间内将用于立即终止自由基聚合的介质添加至这些罐内容物中并使其极快地分布在这些罐内容物中而抵消(参见，例如WO00/64947、WO 99/21893、WO 99/24161、WO99/59717)。也在该情况下，添加介质后需极均匀且快速地混合这些罐内容物。 [0010] 原则上，罐的液体内容物可通过例如在靠近罐底部的位置(例如经由“喷淋头”)将适宜的气体鼓泡或喷射至罐中而混合(参见图1)。在这些液体罐内容物中，上升的气泡通过夹带液体而完成所期望的混合。因此，无论液体液位的高度如何，全部(原则上，混合作用甚至自底部向上而增强)液体容器内容物通过此大体积的流动而被覆盖并有效地混合。然而，此过程的缺点是，在混合期间持续需要适宜的混合气体(在工业规模上，需较大气体体积流来混合这些罐内容物)。此外，必须将该气体持续引导到罐外。在鼓泡穿过要混合液体的罐内容物的情况下，所述气体通常又对于存在于罐中的液体达到饱和，且由于该负载(例如在所储存的有机液体的情况下)，所述气体通常不能以简单方式释放至环境中。 相反，在大多数情况下，需要相对复杂(昂贵)的废气处理(例如燃烧(在这些情况下，当该罐充满时不可避免地逸出的气体在燃烧器中燃烧)或洗涤)。原则上， 引导出该罐的混合气体也可循环返回至罐中，以鼓泡穿过罐的液体内容物。然而，不利的是，需要单独的循环气体压缩器来将废气再压缩至容器底部的压力。这些压缩机不仅昂贵而且造成高维护水平及相当大的能源需求。 [0011] 或者，罐内容物可借助于搅拌器混合。然而，这需要单独的驱动源及引导穿过容器壁的驱动轴。然而，通常发现引导穿过容器壁的旋转组件的密封尤其困难。此外，在罐3 3 为大填充体积的情况下(工业规模储存罐的填充体积通常是100m 至10000m，通常200至 3 3 3 1000m 或300至800m，特征性地为500m)，搅拌器的制造已相当昂贵。 [0012] 基于该背景，已发现可通过下列步骤适当混合液体罐内容物：借助适用于罐抽取的泵从罐中抽取储存于该罐(容器)中的液体或液体及细粒固体的混合物的一部分，并经由靠近该罐底部设置且向上导引的动力喷嘴(在最简单的情况下是沿流动方向横截面变窄的流动通道，其中流过液体的压能以低损失转化为额外的动能，由此使液体流加速)将至少一些所抽出部分作为(动力液体)液体射流(动力射流)循环至该罐中。 [0013] 在该过程中，根据自由射流定律，向上沿其路径穿过存在于罐中的液体的液体射流被液体吸入，并使液体介质混合。 [0014] 或者或另外，出于混合目的，可以通过由上述动力射流供应液体或混合物的方式实现用液体或混合物填充(再填充，第一次填充也如此)容器。 [0015] 然而，该混合方法的缺点是，自由射流的混合作用仅影响其周围相对有限的空间，因此所实现的混合作用通常不完全令人满意(图2)。 [0016] 另一缺点是，由于液体射流(尤其是罐中填充液位下降的情况下)相对高的平均动量密度(及速度)，因此其可相对容易地离开存在于罐中的液相(穿过液相与气相之间的相界面)，且该离开可能伴随气相内强烈的液滴形成(喷雾形成)。当罐内容物包括其气相在分子氧存在下可能爆炸的有机液体(例如丙烯醛、甲基丙烯醛、丙烯酸、甲基丙烯酸、这些酸的酯或其它有机单体)时，所述方法尤其不利(参见，例如DE-A 10 2004 034515)。首先，气相中细粒分布的液滴增加了气相中有机材料的含量，其结果使得原来不会爆炸的气相变为爆炸性气相，且所形成液滴在其飞过气相 时由于摩擦通常会使其表面带有电荷。 由此产生的火花放电能触发点火。当这些液滴是聚合物水性分散液的液滴时，这些也可例如不可逆地以非期望方式在其穿过气相的路径上形成薄膜并在后续使用中干扰该聚合物分散液。 [0017] 当罐内容物是细粒固体在液体中的浆液时，则通过穿过相界面的射流抛至容器内壁上的固体可能粘附在内壁上，这使该固体从储存于容器中的浆液分离出。 [0018] 然而，在另一液体的情况下，尤其由于小喷雾液滴具有高蒸汽压，所以如上所述建立的喷雾也不利。此可产生损害罐内容物的温度恒定性的非期望的蒸发冷却。 [0019] 为加强混合(参见Chemie-Ing.Techn.42，1970，第474至479页)，在本申请图3的现有技术中，(在入口及出口处敞开的)混合室(2)安置在动力喷嘴(1)外(标号总与本申请的图相对应)。结果，如同自由射流情况一样，存在于罐空间中的液体并未沿射流路径被吸入，而是根据动量定律所传送的量须穿过入口(或抽吸孔(3))进入混合室的入口横截面(在下文中也以简单的术语称为动量交换室或称为动量交换管；尽管横截面无需是圆形，然而，从应用观点看管状实施例是适宜的)。下文将动力喷嘴与混合室(举例而言，混合室连接在动力喷嘴下游作为具有较大横截面的短管)的这种排布称为喷射嘴。在该喷射嘴中，具有较高速度的动力射流进入与罐体积相比较小的动量交换室中(通常，动量交换室的体积仅是罐内部体积的约0.0001至1％)，且在进入时吸入循环量的存在于该罐中的液体。这些适宜的喷射嘴的制造商是例如D-76275 Ettlingen的GEAWiegand GmbH。 [0020] 流出动量交换管的混合物与动力射流相比，其组成部分的动量明显减弱(平均动量密度降低)，由此降低上述伴随液滴形成(喷雾形成)的离开的可能性(其将仅在相对低液位的相界面处且以减弱的平均离开动量密度进入；参见图4)。连同从下方作用的抽吸一起，向上流出动量交换管的流出物形成具有根据图5的连续场力线的大体积循环流动场，在喷射嘴 斜向上且优选在罐中安装成稍微抬高的情况下(参见，例如Acrylate Esters，A Summary Of Safety And Handling，第3版，2002，由Atofina，BASF，Celanese，Dow and Rohm & Haas编译)，所述流出物与动力喷嘴相比可产生改进的(尤其是更完全的)混合，然而，其仍有改进的空间。此外，当填充液位(相界面)降至抽吸液位以下时，动力射流也无阻挡地穿过动量交换管，并喷射形成具有上述风险的细粒液滴(图6)。一般而言，在动力射流液体进入喷射嘴之前须流经阀门，而当罐中填充液位低于预定液位时阀门关闭并阻止动力射流流经阀门。 发明内容[0021] 鉴于该现有技术，本发明的目的是提供一种混合液体罐内容物的经改良的方法，该方法可适用于所有上述问题情形且尤其也能更快混合。 具体实施方式[0022] 因此，本发明提供一种混合存在于基本密闭的容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的方法，其中限制条件是该液体或混合物仅填充由流体相可占用的容器内部体积的一部分，且该容器其余可占用内部体积由气相填充，该方法包括将基本相同的液体或基本相同的混合物以喷射嘴的动力射流的形式供应至容器中，该喷射嘴安置于容器的液体或混合物中，并具有动力喷嘴及该动力喷嘴出口指向其中的动量交换室，其中动力喷嘴与动量交换室之间的抽吸区域设置有具有至少一抽吸孔的套管，其中限制条件是，至少一个出口孔位于由动力喷嘴导入动量交换室中的中心射流下方(此处下方是指从中心射流向容器或罐底部的方向)。 [0023] 适当地根据本发明，本发明方法可以简单地按下列方式来实施：该方法包括从容器抽出一部分液体或混合物，并使至少一些所抽出部分作为本发明要使用的喷射嘴的动力射流的组成来循环。 [0024] 适当地根据本发明，本发明方法可以简单地按下列方式来实施：该方法包括从容器抽出一部分液体或混合物，并使至少一些所抽出部分作为本 发明要使用的喷射嘴的动力射流的组成来循环。原则上，在本发明的方法中，本发明要使用的喷射嘴的动力射流也可仅是预先从容器抽出的存在于容器中的液体或混合物的至少一些(或全部)。 [0025] 如果需要，未作为动力射流循环的所抽出部分的任何一部分均可传送至其它用途。 [0026] 可以认识到，本发明方法也可在作为动力射流供给至容器的液体或混合物不包括从容器抽出的液体或混合物的情况下实施。举例而言，这可借助将要导入容器中以再填充的液体或混合物作为抽吸装置的动力射流供应至该容器中来实现。可以认识到，本发明方法中抽吸装置的动力射流也可由出于再填充目的要导入容器中的液体或混合物与预先从容器中抽出的液体或混合物的混合物构成。 [0027] 根据本发明有利的是，输送动力射流的泵可与要用来抽出储存于容器中的液体/混合物的泵相同。 [0028] 在所储存的液体(或以液体形式储存的其它化学品)包括(甲基)丙烯酸单体的情况下，有用的这些输送泵是例如WO 2004/003389中所建议的具有双滑动环密封的输送泵。 [0029] 用于替代这些输送泵的输送泵是例如US-A 5,727,792、US-A4,168,936、EP-A 1092 874及US-A 4,865,333中所阐述的输送泵。 [0030] 根据本发明，有利地，至少一个抽吸孔构造为至少一个浸没管，如图7中所示，该浸没管从套管朝向容器底部开放且因此安置成靠近容器底部(由于从下方抽吸，这可产生极快的混合)。 [0031] 通常，浸没管以流经其的流动产生最小压降的方式构造。原则上，该至少一抽吸孔也可设计成沿浸没管长度分布于其壁中的孔和/或槽缝。该浸没管在其安置成靠近底部的端部也可如挂肉钩一样向上弯曲，从而抽吸孔不指向容器底部而是指向容器顶(盖)。弯曲部也可设计成如高尔夫球杆一样并与平行于容器底部的抽吸孔一起朝向外开放。此外，包括抽吸孔的浸没管可伸至一凹部中，该凹部在顶部开放并靠在容器底部上。也有利的是，浸没管的抽吸孔及离开动量交换室(管)的出口可在空间上相互独立 地定位(例如彼此相距最大距离)(在空间位置中不必相互关联)。 [0032] 作为本发明喷射嘴的变型，即使在其中液体容器内容物的液位相对较低的情况下仍可抽吸。 [0033] 此外，这在很大程度上降低了离开动力喷嘴的动力射流的速度。产生与图4中相当的流动状态而不会形成明显的喷雾。即使在储存容器中填充液位极低的情况下，本发明浸没管的变型尤其仍使得基本实质上不损害本发明方法的性能。在最坏情况下，当输送泵暂时切断时，会出现问题。在该情况下，浸没管不再向动力喷嘴填充所储存的液体或所储存的液体及细粒固体的混合物，而是填充气体(参见图8)。 [0034] 喷嘴开孔产生具有增强的湍流的液体射流的动力喷嘴对于该情况尤其有利，因为以增强的湍流离开的喷射嘴可产生增强的抽吸力，以在重新启动后使浸没管中的液体或混合物液位立即升高至所期望的程度，并能继续进行本发明的过程(以增强的湍流离开的动力射流尤其有效地从抽吸室带走气体，因为气相与液相间的接触面积增加)。 [0035] 在未升高的情况下，重新启动时动力射流同样无阻挡地碰撞容器壁，从而出现上述不利的效果。在前述意义上，当在动力射流经过动力喷嘴前使其轻微漩转运动时，可实现本发明的动力射流离开动力喷嘴后变宽的另一改进和优点。举例而言，这可通过恰好在动力喷嘴上游安装适宜的漩涡体(4)来实现(参见图9)。本发明有用的这些漩涡体有利地是例如叶片环，如vt＞＞verfahrenstechnik＜＜15(1981)No.10，p.739中图3中所示。然而，当使用给予液体射流过大的漩涡(即，过高的漩涡湍流动力射流)的漩涡体时，也可损害抽吸性能。原则上，漩涡也可通过供应至动力喷嘴的切向动力液体产生。 [0036] 代替和/或附加于动力射流的漩涡，举例而言，通过具有多个出口孔的动力射流的出口横截面(动力喷嘴的横截面设置有动力射流分流器)，动力射流可被分流(成多个单独的射流)。在最简单的方式中，这通过将具有多个通道孔(在最简单情况下为环状)的筛网(板)纳入动力射流的出口横截面中来实现，如例如论文“Mixing shocks and their influence on the design of liquid-gas ejectors”，J.H.Witte，Technical University，Delft(December 1962)第14页图2中所示。也可使用槽缝式喷嘴(例如同心环状间隙)代替孔(在该情况下参考筛网或多孔喷嘴)。 [0037] 在该文件中，将在不存在所储存液体介质的情况下离开(流出)(并导入动量交换室中)穿过动力喷嘴的最窄横截面积中心的射流称为从动力喷嘴导入动量交换室的中心射流(参见图12中的(5))。 [0038] 对于具体混合问题，要用于本发明的喷射嘴的设计可参考现有技术中针对常用喷射嘴所述的连接及其中所作的说明来实施(也参见，例如DE-A2404289、DE-A 1557018、Chemie-Ing.-Tech.61(1989)No.11，p.908-909、Chemie-Ing.-Techn.47，1975，No.5，p.209及Chemie-Ing.-Techn.MS201/75)。适于所储存液体/混合物的特性的有用制造材料包括不锈钢及塑料(例如，EP-A 245844中建议的经纤维强化的塑料基质)。当储存内容物是丙烯酸、甲基丙烯酸、其酯或溶液时，所建议的喷射嘴材料具体而言是DIN材料号为1.4541及1.4547的不锈钢。 [0039] 原则上，动量交换室及动力喷嘴可经由连接组件(优选经由三个连接组件(能完全令人满意地定中心)，在各种情况下皆两两围绕成120°度)彼此连接。然而，它们也可拧入彼此中。在这里，在最简单的情况下设置在朝向容器底部的套管中的槽缝或至少一个以无缝方式导入套管中的浸没管允许吸入周围液体。 [0040] 原则上，本发明使用本发明喷射嘴对于本发明方法而言已足够。适当地根据本发明，以稍微升高的方式将喷射嘴安置于储存容器中(动量交换室出口优选处于储存容器的最大填充高度的10至30％、优选15至25％高度处；在细长容器中喷射嘴的升高位置优选)。通常，本发明所使用喷射嘴并非安置于储存容器的中心处，而是靠近容器的壁。容器底部的水平线与离开动力喷嘴的液体中心射流(理论上)之间的角度在宽范围内变化，且可假定值为例如-90°至+90°，以及例如45°。在细长罐中较大角度优选，而扁平罐中较小角度优选。然而，可以认识到，根据本发明，在同一个容器中也可同时操作多个本发明的喷射嘴。适当地从应用观点出发，应 使用相同尺寸的喷射嘴。这些喷射嘴原则上可相对于彼此以任何位置安置于罐中。容器底部的垂线与离开喷射嘴的液体中心射流(理论上)之间的角度也可假定各种不同的值。此外，特定喷射嘴的特定动量交换室的特定出口也可安置在储存罐中不同高度处。然而，从应用观点出发，适当地调节前述与水平线的角度及特定出口高度，以便在很大程度上一致。 [0041] 根据本发明有利地，可使例如两个喷射嘴(每个均安装在靠近容器壁处)彼此对立安装，或者在等边三角形的角上安装三个喷射嘴，或者在正方形的角上安装四个喷射嘴。 [0042] 在一个喷射嘴的情况下，本发明也可将多个动力喷嘴与共用的动量交换室组合，在该情况下喷射嘴的进入孔的横截面应对应于在喷射嘴单独使用的情况下特定动力喷嘴所需的横截面的和。 [0043] 当实施本发明方法时，除了来自喷射嘴环境的动力射流，每单位时间内穿过至少一个喷射嘴而吸入动力喷嘴/动量交换管过渡区的套管(且因此进入该过渡区)的液体量是每单位时间泵送至动力喷嘴中的动力液体的数倍(通常是1或2至10倍(在多数情况下高至100倍)，通常为4至8倍)。 [0044] 本发明方法中，离开动量交换室的质量流通常具有103至105N/m2、优选5×103至4 2 4 2×10N/m 的动量密度。相反，本发明方法中动力射流的平均动量密度通常是2.5×10 至 7 2 5 6 2 10N/m，通常是10 至5×10N/m。 [0045] 此外，在本发明的方法中，动量交换室(其在入口及出口处是开放的)的体积与容器体积相比是非常小的。通常，动量交换室的体积是容器最大液体容量的百分之一至十万分之一或至百万分之一。 [0046] 原则上，本发明要使用的喷射嘴的动量交换室可构造成多种形状，该形状适当地调节成动力喷嘴的形状。 [0047] 动量交换室沿流动方向通常具有恒定的横截面，该横截面可以是圆形或有棱角(例如三角形、正方形或矩形)或椭圆形等等。原则上，动量交换室也可具有沿流动方向增加的横截面。通常，所用的动量交换室(混合室)是圆柱管和/或锥形段。 [0048] 动量交换室的进入孔的平均直径通常是动力喷嘴的平均直径的2至20倍、优选4至10倍，动量交换室的长度通常是其液压直径的3至30倍、优选3至10倍。 [0049] 可以认识到，平均直径是指与喷嘴或动量交换室的进入孔的所讨论横截面(其也可是多边形或椭圆形)具有相同面积的圆的直径，该喷嘴或进入孔的横截面均无需是圆形。 [0050] 当动量交换室构造成柱状管时，其长度通常是其直径的3至30倍、优选3至10倍，在该情况下其直径同时是其液压直径。 [0051] 当动量交换室不具有圆形横截面或在其长度上不具有恒定横截面时，其长度通常是其液压直径的3至30倍、优选3至10倍。可以认识到，液压直径是指在相同吞吐量及相同长度下，具有与所述动量交换室相同压降的圆柱形管的直径。 [0052] 在本发明方法中，至少一个抽吸孔可沿动力射流方向安置于动力喷嘴中最窄横截面上游或之外/下游的套管中。 [0053] 当动力液体离开动力喷嘴时，其速度通常是5至100米/秒、优选10至70或至30米/秒。 [0054] 本发明方法中，当从动力喷嘴流出的动力射流进入动量交换室时，经由至少一个抽吸孔从环境吸入储存于容器中的液体介质。该吸入的“第二”液体流在进入动量交换室时被加速。同时，两液体流在进入动量交换室后高度剧烈地混合并交换动量。由于动量交换室中的动量交换且由于其中动能转化为压能，所以当动力射流穿过动量交换室时，其动量密度降低。 [0055] 动力喷嘴与动量交换室之间的“抽吸区域”的套管中的所述至少一个抽吸孔的平均直径通常是进入动量交换室入口的横截面(入口横截面)的平均直径的1至10倍、优选2至5倍且更优选2至3倍。 [0056] 当上述抽吸孔构造为至少一个朝向容器底部开放的浸没管时，如图7中所示，则从浸没管的抽吸孔直至该浸没管进入套管中的进口所量测的直线距离可在宽范围内变化调节。 [0057] 应了解，浸没管的横截面原则上可以是所期望的，即，圆形、椭圆形 或多边形。通常，在本发明的方法中，浸没管的横截面在其长度上恒定。在本发明中，优选具有圆形横截面的浸没管。 [0058] 浸没管可无缝焊接至套管，或拧入套管中，或连接至存在于套管中的适宜连接部(例如用凸缘连接至连接短管上)。 [0059] 根据本发明，对于本发明方法有利的是，在该方法使用中，该方法在很大程度上与容器中气相在该容器总内部体积中的体积比无关。举例而言，在本发明方法中，容器中气相体积可是该容器体积的至少5体积％、或至少10体积％、或至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％。 [0060] 当实施本发明方法时，当每升储存容器的液体内容物每分钟有至少10-5或至少-210 升液体(包括引导穿过动力喷嘴的动力射流液体及穿过至少一个孔吸入的“第二”液体流)(但通常不超过1或不超过0.1升)流过动量交换室时，本发明也有利。 [0061] 容器本身优选具有柱形(例如具有圆形或正方形或矩形横截面)结构，该结构在顶部以圆锥形顶或半球形或拱形顶终止。 [0062] 本发明方法尤其适合有利地储存该文件开始时所述的所有液体或液体及细粒固体的混合物。这些液体通常覆盖着对于该液体蒸汽达饱和的气体(即，该气相通常不仅由所蒸发的液体组成)来运输。 [0063] 有用的这些气体包括例如惰性气体如N2、稀有气体如Ar和/或CO2。 [0064] 可以认识到，这些气体也可是空气或分子氧与惰性气体的其它混合物。罐中绝对压力可是例如常压至50巴；罐中温度可是例如0(或更低)至100(或更高)℃。 [0065] 在本发明方法中，上述两个参数皆不受任何限制。 [0066] 当所储存液体是至少一种单烯不饱和有机化合物(例如N-乙烯基甲酰胺、乙酸乙烯酯、马来酸的酯、苯乙烯和/或N被取代的丙烯酰胺)或包括至少一种该单烯不饱和有机化合物的溶液时，尤其当其为了抑制不期望的自由基聚合而包括附加聚合抑制剂时，本发明方法尤其有利。 [0067] 这些至少单烯不饱和有机化合物的其它实例包括丙烯醛、甲基丙烯醛、 丙烯酸、甲基丙烯酸及丙烯酸和/或甲基丙烯酸与单元或多元烷醇的酯。这些酯尤其包括其醇具有1至20个碳原子或1至12个碳原子或1至8个碳原子者的酯。这些酯的示例性代表包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁基酯、丙烯酸异丁基酯、丙烯酸第三丁基酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁基酯及甲基丙烯酸第三丁基酯。用于上述单体及其存于有机或含水溶剂中的溶液的自由基聚合的有用抑制剂是例如对苯二酚单甲醚(MEHQ)、对苯二酚、苯酚(例如，2，4-二甲基-6，6-丁基苯酚)、醌、丁基邻苯二酚、啡噻嗪、二苯胺、对苯二胺、硝酰基和/或亚硝基化合物如硝基苯酚(且也可是WO 00/64947中所述的所有其它聚合抑制剂)。以单体含量计，用于储存目的所添加的聚合抑制剂的量可是0.5至1000ppm(以重量计)(通常1至600ppm(以重量计)或2至500ppm(以重量计))。 [0068] 在冰丙烯酸(丙烯酸含量≥99.5重量％)情况下，通常添加200±20ppm(以重量计)的MEHQ作为储存抑制剂(储存温度建议：15至25℃)。在丙烯酸正丁基酯(丙烯酸正丁基酯含量≥99.5重量％)及其它(甲基)丙烯酸酯的情况下，通常添加15±5ppm(以重量计)的MEHQ作为储存稳定剂(储存温度建议：20至35℃)。对于所提及的其它(甲基)丙烯酸单体及其溶液而言，MEHQ也是优选的储存稳定剂。 [0069] 如上文已述，上述聚合抑制剂(尤其是MEHQ)通常仅在分子氧存在的情况下呈现其全部抑制作用。 [0070] 然而，尤其是(甲基)丙烯酸单体与分子氧能形成爆炸性混合物。 [0071] 为了即使在储存罐中喷雾(喷雾形成)的情况下排除相应的爆炸，如WO2005/049543和US-A 6,910,511的上下文中所建议，到目前为止，要么必须借助于从安全技术观点出发可广泛采用的液体液位控制来防止这种喷雾形成，要么必须相应地限制储存罐中气相的氧含量。 [0072] 相比而言，使用本发明的过程，即使容器中液体液位相对较低，也可防止喷雾形成，这允许利用对于罐中所储存液体达饱和的空气相对简单且 可靠地覆盖罐内容物。然而，当所储存丙烯酸是通过在丙烷存在下丙烯异相催化部分气相氧化、或通过丙烷自身异相催化部分气相氧化得到的丙烯酸时，在要储存的粗丙烯酸与产物气体混合物分离后，其通常以对于丙烷达饱和的形式得到。在该情况下，该气体混合物另外包括可燃丙烷。为安全储存，在该情况下可取的是，通过在根据WO 2005/049543的贫乏空气下储存在气相中，而在限制氧浓度时符合下限。 [0073] 原则上，随着储存容器中填充液位不断下降，在本发明方法中可降低形成动力射流的循环速率。 [0074] 因而，本发明申请具体而言包括下列发明实施例： [0075] 1.一种混合存在于基本密闭的容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的方法，其中限制条件是，该液体或混合物仅填充流体相可占用的容器内部体积的一部分，且该容器其余可占用的内部体积由气相填充，该方法包括将基本相同的液体或基本相同的混合物以喷射嘴的动力射流的形式供应至容器中，所述喷射嘴布置在容器的液体或混合物中，并具有动力喷嘴及该动力喷嘴的出口指向其中的动量交换室，其中，动力喷嘴与动量交换室之间的抽吸区域设有具有至少一个抽吸孔的套管，其中限制条件是，至少一个出口孔位于从动力喷嘴导入动量交换室中的中心射流下方。 [0076] 2.根据实施例1的方法，其中至少一个抽吸孔构造成至少一个从套管朝向容器底部开放的浸没管。 [0077] 3.根据实施例1及2中任一实施例的方法，其中在动力射流穿过动力喷嘴之前使其产生漩涡运动。 [0078] 4.根据实施例1至3中任一实施例的方法，其中用安置在动力喷嘴上游的漩涡体产生漩涡运动。 [0079] 5.根据实施例1至3中任一实施例的方法，其中通过将动力液体切向供应至动力喷嘴来产生漩涡运动。 [0080] 6.根据实施例1至5中任一实施例的方法，其中当动力射流穿过动力喷嘴时使其分流。 [0081] 7.根据实施例6的方法，其中动力喷嘴是筛网式喷嘴或槽缝式喷嘴。 [0082] 8.根据实施例1至7中任一实施例的方法，其中所述液体包括选自下列集合的至少一种有机化合物：丙烯醛、甲基丙烯醛、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。 [0083] 9.根据实施例1至7中任一实施例的方法，其中所述液体包括N-乙烯基甲酰胺。 [0084] 10.根据实施例8或9中任一实施例的方法，其中所述液体包括至少一种溶解的聚合抑制剂。 [0085] 11.根据实施例1至10中任一实施例的方法，其中所述气相包括分子氧。 [0086] 12.根据实施例1至11中任一实施例的方法，其中作为动力射流供给至容器中的液体或混合物包括存在于该容器中的已预先从该容器中抽出的一部分液体或混合物的一部分或全部。 [0087] 13.根据实施例1至11中任一实施例的方法，其中作为动力射流供给至容器中的液体或混合物不包括存在于容器中的已预先从该容器中抽出的一部分液体或混合物。 [0088] 14.根据实施例1至13中任一实施例的方法，其中作为动力射流供给至容器中的液体或混合物已预先传送通过热交换器。 [0089] 15.根据实施例1至14中任一实施例的方法，其中对于每升存在于容器中的液体，-5每分钟有至少10 升基本相同的液体流过动量交换室，该基本相同的液体包括引导穿过动力喷嘴的动力射流液体及经由至少一个抽吸孔吸入的液体流。 [0090] 16.根据实施例1至14中任一实施例的方法，其中对于每升存在于容器中的液体-5及细粒固体的混合物，每分钟有至少10 升基本相同的混合物流过动量交换室，该基本相同的混合物包括引导穿过动力喷嘴的动力射流混合物及经由至少一个抽吸孔吸入的混合物流。 [0091] 17.一种喷射嘴，具有动力喷嘴及该动力喷嘴的出口指向其中的动量交换室，其中动力喷嘴与动量交换室之间的抽吸区域设置有具有至少一个抽吸孔的套管，该抽吸孔朝向浸没管或用于此浸没管的至少一个连接开放。 [0092] 18.一种根据实施例17的用于混合存在于基本密闭的容器中的液体或液体及细粒固体的混合物的喷射嘴的用途，其中限制条件是，该液体或混合物仅填充流体相可占用的容器内部体积的一部分，且该容器其余可占用的内部体积由气相填充。 [0093] 本发明方法也适合将另一液体或另一混合物极快地混合至存在于基本密闭的容器中的液体或液体及细粒固体的混合物中，其中限制条件是，该液体或混合物仅填充流体相可占用的容器内部体积的一部分，且该容器的其余可占用内部体积由气相填充(且也不考虑容器中给定的填充液位)。在该情况下，以最简单方式实施的过程是，要作为本发明动力射流供应的混合物或液体完全是要混于其中的其它液体或其它混合物。适当地根据本申请，当其它液体或其它混合物供应完后，为进一步促进容器中形成均匀的混合物，随后借助于例如用于容器排液的泵将此时存在于容器中的液体或混合物总量的一部分从该容器中抽出，并使所抽出部分的至少一些(如果适当，在其被引导穿过热交换器后)作为存在于容器中的液体或混合物中并根据本发明使用的喷射嘴的动力射流再循环至该容器中。 [0094] 或者，所述过程也可先使用其它液体或其它混合物与存在于其中已预先抽出的一部分液体或混合物的混合物作为本发明要使用的喷射嘴的动力射流。适当地根据本申请，在要供应的其它液体或其它混合物的总量供应完后，为进一步促进容器中形成均匀的混合物，随后借助于例如用于容器排液的泵将此时存在于容器中的液体或混合物总量的一部分从该容器中抽出，并使所抽出部分的至少一些(如果适当，在其被引导穿过热交换器后)作为存在于容器中的液体或混合物中并根据本发明使用的喷射嘴的动力射流再循环至该容器中。 [0095] 如果适当，在所供应的其它液体或其它混合物的总量供应完后，也可通过供应基本相同的液体或混合物作为动力射流而不预先从容器中抽出液体或混合物，来进一步促进在容器中形成均匀的混合物。 [0096] 当存在于容器中的液体或存在于容器中的混合物液体是一种已包括至少一种具有至少一种烯是不饱和部分的化合物(例如丙烯醛、甲基丙烯醛、 丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯)的液体或混合物时(通常以通过添加聚合抑制剂而稳定的形式存在)，则会由于各种不同的原因而存在不期望的自由基聚合。为在该不期望的自由基聚合变得更明显之前使其极快地终止，现有技术中建议基本立即混合高浓度的自由基聚合抑制剂溶液(参见WO 00/64947、WO 99/21893、WO 99/24161、WO 99/59717)。 [0097] 这些溶液可以是例如如上文所述本发明中要混入的液体。具体而言，这些“短时间终止溶液”可以是包括至少10重量％啡噻嗪、5至10重量％对-甲氧基苯酚及至少50重量％N-甲基吡咯啶酮的抑制剂溶液。 [0100] 19.一种将另一液体或另一混合物混合至存在于基本密闭的容器中的液体或液体及细粒固体的混合物中的方法，其中限制条件是，该液体或混合物仅填充流体相可占用的容器内部体积的一部分，且该容器其余可占用的内部体积由气相填充，该方法包括将其它液体或其它混合物作为喷射嘴的动力射流供应至该容器中，该喷射嘴安置于容器的液体或混合物里，并具有动力喷嘴及该动力喷嘴的出口指向其中的动量交换室，其中动力喷嘴与动量交换室之间的抽吸区域设有具有至少一个抽吸孔的套管，其中限制条件是，至少一个出口孔位于从动力喷嘴导入动量交换室中的中心射流下方。 [0101] 20.根据实施例19的方法，其中存在于容器中的液体包括具有至少一种乙烯不饱和部分的化合物，且以动力射流形式供应的其它液体是抑制剂溶液，该抑制剂溶液包括至少10重量％的啡噻嗪、5至10重量％的对-甲氧基苯酚及至少50重量％的N-甲基吡咯啶酮。 [0102] 工作实例及比较实例 [0103] 根据图10(圆柱形底部，直径为8.5米，至圆锥形顶的起点的高度为10米)，在室外罐(壁厚：5毫米，制造材料：DIN 1.4541不锈钢)中，在所期望的内部温度20℃下、于常压下、及以最大填充高度储存用200ppm(以重量计)MEHQ稳定的冰丙烯酸(GAA)。储存罐中3 最大填充高度 是9米。在最大填充高度时剩余的气体体积是69m。 [0104] 从罐抽液是借助位于D-67227 Frankenthal的KSB Aktiengesellschaft生产的CPK 50-200离心泵来实施。 [0105] 存在于具有双滑动环密封的泵中的屏障流体是乙二醇与水的混合物。储存罐中的冰丙烯酸由空气覆盖。借助于经由燃烧器向大气敞开的废气系统(圆锥形顶中的孔横截面2 ＝20cm)，在填充期间可将气体由罐的气相释放至燃烧器，以释放压力。 [0106] 如图10中可见，为混合液体罐内容物，以稍微升高的方式相对于该罐底部安装D-76275 Ettlingen的GEA Wiegand GmbH生产的17.1型常用喷射嘴，其详细构造基本上按比例示于图11中(图11中数据是喷射嘴以毫米表示的随附尺寸；壁厚是4至20毫米；喷射嘴制造材料是不锈钢(例如DIN 1.4541不锈钢))。 [0107] 在1周的时段内使用离心泵以40m3/h的速度从罐中连续抽出冰丙烯酸，并经由图11中的热交换器使其作为动力射流循环至喷射器喷射嘴中。随后，保持循环速率，但抽出速 3 率增加20m/h。当填充液位达到喷射嘴的抽吸区域时，存在于动力液体至喷射嘴路径中的阀V关闭，以防止罐内动力射流喷雾。 [0108] 在储存罐未预先填充同时继续混合的情况下，不能从该储存罐进一步去除冰丙烯酸。 [0109] 现在由用相同材料制造的本发明喷射嘴替代常用喷射嘴，其中示于图12中的漩涡体同样安装于动力喷嘴上游，该动力喷嘴的详细构造示于图12中。如图13中所示将动力喷嘴安装在储存罐中。在阀V打开的情况下，可继续抽出冰丙烯酸而无需预先填充该储存罐。没有形成喷雾。即使罐中达到如图8中以定量方式示出的填充液位，在暂时关闭泵后，也可如图9中所示重新开始并继续抽出作业而不会形成喷雾。 [0110] 图14另外示出所用漩涡体的三维图。 [0111] 此外，图10及13中的缩写表示： [0112] TIA+“温度报警指示器”； [0115] FIS “流量安全指示器”； [0116] F “流量”(作为泵保护的小的安全流量)； [0117] Z “SIL3互锁”。 [0118] 此外，图10及13示出位于容器顶上的双向截止阀，及位于泵外但位于排液处的上游的单作用(仅向外开放)截止阀。 [0119] 于06年09月21日提交的美国临时专利申请No.60/846094被引用在本申请中作为参考。 |
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