(57)【要約】  容器ヘッダーは平行構成で配置された側方流管を含む。側方流管は複数の交互する容器ヘッダー貫通部を介して容器ヘッダーに入り、側方流管ごとに単一の容器ヘッダー貫通部を有する。各側方流管は容器ヘッダー内に穿孔セクションを有し、穿孔セクションは非円形断面を有し、該非円形断面は、円の扇形、楕円の扇形、又は不規則四辺形の形状を有する。方法は、溶融ポリマーを容器ヘッダーの側方流管に通すステップを含む。溶融ポリマーは、容器ヘッダー内の側方流管の穿孔を介してストランドとして側方流管から排出される。方法は、脱揮されたポリマーを取得するステップを含む。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互する複数の容器ヘッダー貫通部を含む容器ヘッダーと、
平行構成で配置された複数の側方流管とを含む、脱揮容器であって、
各側方流管は、側方流管ごとに単一の容器ヘッダー貫通部を有するように、前記交互する容器ヘッダー貫通部のうちの１つを介して前記容器ヘッダーに入り、各側方流管は、前記容器ヘッダー内に位置する穿孔セクションを含み、該穿孔セクションは非円形断面を有し、該非円形断面は、円の扇形、楕円の扇形、又は不規則四辺形の形状を有する、脱揮容器。
【請求項２】
前記非円形断面は円の扇形又は楕円の扇形の形状を有し、前記非円形断面は２つの直線辺を有し、前記非円形断面の第３の辺は弧であり、前記２つの直線辺は、７０〜７６度以上の角度で互いに接続し、各直線辺は、前記弧と９０度より大きな角度で接続する、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項３】
前記穿孔セクションの前記穿孔は前記非円形断面の前記２つの直線辺の一部にわたってのみ延びる、請求項２に記載の脱揮容器。
【請求項４】
前記側方流管の穿孔の大部分が６５度以下の最大ストランド角を有する、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項５】
前記側方流管の前記穿孔はテーパ付き孔である、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項６】
前記テーパ付き孔の全て又は一部は線形テーパを有する、請求項５に記載の脱揮容器。
【請求項７】
前記テーパ付き孔の全て又は一部はマルチ内部テーパ付き孔である、請求項５に記載の脱揮容器。
【請求項８】
前記側方流管は外部分配マニホールドと流体連通している、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項９】
前記側方流管は、３０４ステンレス鋼か、ＡＬ−６ＸＮステンレス鋼か、ＬＤＸ２１０１ステンレス鋼かで形成される、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項１０】
前記側方流管は前記容器ヘッダー貫通部に溶接されるか、又は前記側方流管は前記容器ヘッダー貫通部に内側でフランジ付けされるか、又は前記側方流管は前記容器ヘッダー貫通部に外側でフランジ付けされる、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項１１】
前記側方流管は前記容器ヘッダー貫通部に外側でフランジ付けされており、前記外部フランジは互い違いの構成で配置されている、請求項１０に記載の脱揮容器。
【請求項１２】
前記容器ヘッダー内の各側方流管を支持する内部支持構造をさらに含み、該内部支持構造は対応する前記容器ヘッダー貫通部と対向する、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項１３】
前記内部支持構造は前記側方流管の水平方向の拡張又は収縮を許容する、請求項１２に記載の脱揮容器。
【請求項１４】
前記内部支持構造は、前記容器ヘッダー貫通部の反対側に位置し、かつ、前記側方流管の上方に位置する支持レールと、前記支持レール及び前記側方流管を接続するスライドハンガーとを含むスライド式クレードルである、請求項１２に記載の脱揮容器。
【請求項１５】
前記内部支持構造は、対応する前記容器ヘッダー貫通部の反対側に位置し、前記側方流管が載置される支持クレードルを含む、請求項１２に記載の脱揮容器。
【請求項１６】
前記支持クレードルは前記容器ヘッダー壁の内側にあるか、又は前記支持クレードルは前記容器ヘッダー壁の外側にある、請求項１５に記載の脱揮容器。
【請求項１７】
前記支持クレードルは前記容器の内側に溶接される、請求項１５に記載の脱揮容器。
【請求項１８】
前記支持クレードルは前記支持クレードルの内部に位置する１つ又は複数の溶接アークに沿って前記容器の内側に溶接される、請求項１７に記載の脱揮容器。
【請求項１９】
前記支持クレードルは、前記支持クレードルの内部に位置する１つ又は複数の溶接アークに沿って前記容器の内側に、前記溶接アークと前記容器ヘッダー貫通部溶接部との間の溶接ルート間隔が最小になるように溶接される、請求項１７に記載の脱揮容器。
【請求項２０】
前記側方流管は前記容器ヘッダー貫通部内に溶接され、また、前記側方流管は、外部配管マニホールドに外側でフランジ付けされるか、又は前記外部配管マニホールドに内側でフランジ付けされる、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項２１】
前記側方流管は、前記容器ヘッダー貫通部及び外部配管マニホールドに外側でフランジ付けされる、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項２２】
前記容器ヘッダー内の前記側方流管を支持する内部支持構造をさらに備え、該内部支持構造は前記容器ヘッダー貫通部の反対側に位置し、前記側方流管は、前記容器ヘッダー貫通部内に溶接され、また、外部分配マニホールドに外側でフランジ付けされ、前記側方流管の前記穿孔セクションは実質的に前記容器ヘッダー貫通部から前記内部支持構造までの前記側方流管の全長にわたって延びる、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項２３】
前記容器ヘッダー貫通部の反対側に位置する、前記容器ヘッダー内の前記側方流管を支持する内部支持構造をさらに備え、前記側方流管は、前記容器ヘッダー貫通部及び外部分配マニホールドに外側でフランジ付けされ、前記側方流管の前記穿孔セクションは実質的に、前記容器ヘッダー貫通部から前記内部支持構造までの前記側方流管の全長にわたって延びる、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項２４】
前記非円形断面は不規則四辺形の形状を有する、請求項１に記載の脱揮容器。
【請求項２５】
脱揮容器の容器ヘッダーの複数の側方流管に溶融ポリマーを通すステップと、
前記脱揮容器から脱揮されたポリマーを取得するステップとを含む方法であって、
前記側方流管は、平行構成で配置され、側方流管ごとに単一の容器ヘッダー貫通部を有するように、複数の交互する容器ヘッダー貫通部を介して前記容器ヘッダーに入り、
前記溶融ポリマーは前記容器ヘッダー内の前記側方流管の穿孔を介してストランドとして前記側方流管から排出され、前記側方流管は非円形断面を有し、前記非円形断面は、円の扇形、楕円の扇形、又は不規則四辺形の形状を有する、方法。
【請求項２６】
前記ストランドの大部分が５２．５度以下の最大ストランド角で前記穿孔から出る、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記脱揮されたポリマーは約１０００ｐｐｍ以下のスチレンモノマーを含むポリスチレンである、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般的には、流体交換容器に関する。より具体的には、本開示の実施形態は脱揮ノズルに関し、また、流体交換容器内の流体の分配方法に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年３月３０日に出願された米国特許出願第１５／０８５，４６４号に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
ポリマーは、重合反応器から回収され、脱揮装置（ｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚｅｒ）に供給される場合があり、未反応モノマー又は溶剤などの成分がポリマーから除去される場合がある。例えば揮発性物質は、減圧蒸留、フラッシュ脱揮、ストリッピング、ポリマー表面積の増加、又はこれらの組み合わせによって除去する場合がある。ポリマーの表面積は、ポリマーを脱揮ノズルを通過させることによって増加できる。脱揮ノズルは、容器内で下方に向けられた小さな穿孔又は穴を有する１つ又は複数の管からなり、溶融ポリマーを、連続した垂直ストランドとして穴から下方に排出するための構成である。ポリマーストランドは、ポリマーの脱揮のために増加した表面積を提供する。ポリマーストランドが脱揮容器内に落ちるにつれ、未反応モノマー及び溶剤が放出され、ポリマーストランドは容器の底部に集められる。次いで、脱揮されたポリマーは、後段のポリマー処理工程に送られる場合がある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は脱揮容器を提供する。脱揮容器は、交互する複数の容器ヘッダー貫通部を有する容器ヘッダーを含む。複数の側方流管が、平行構成で配置される。各側方流管は複数の交互する容器ヘッダー貫通部を介して容器ヘッダーに入り、側方流管ごとに単一の容器ヘッダー貫通部を有する。各側方流管は、容器ヘッダー内に位置する穿孔セクションを有する。穿孔セクションは非円形断面を有する。非円形断面は、円形の扇形、楕円形の扇形、又は不規則な四辺形の形状を有する。
【０００５】
本開示は方法を提供する。該方法は、溶融ポリマーを脱揮容器の容器ヘッダーの側方流管に通すステップを含む。側方流管は平行構成で配置され、交互する複数の容器ヘッダー貫通部を介して容器ヘッダーに入り、側方流管ごとに単一の容器ヘッダー貫通部を有する。溶融ポリマーは、容器ヘッダー内の側方流管の穿孔を介してストランドとして側方流管から排出される。側方流管は非円形断面を有する。非円形断面は、円形の扇形、楕円形の扇形、又は不規則な四辺形の形状を有する。前記方法は、脱揮されたポリマーを取得するステップを含む。
【０００６】
添付図面と併せて以下の詳細な説明を読むことにより、本開示が理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本開示の特定の実施形態に係るポリマー溶融物分配容器ヘッダー設計の平面図。
【図１Ｂ】本開示の特定の実施形態に係るポリマー溶融物分配容器設計の部分側面図。
【図２Ａ】本開示の特定の実施形態に係る容器ヘッダーの内壁に沿う内部支持構造の部分断面図。
【図２Ｂ】本開示の特定の実施形態に係る容器ヘッダーの内壁に沿う別の内部支持構造の部分断面図。
【図３Ａ】本開示の特定の実施形態に係る内部支持構造の側方断面図。
【図３Ｂ】本開示の特定の実施形態に係る内部支持構造の側方断面図。
【図３Ｃ】本開示の特定の実施形態に係る内部支持構造の側方断面図。
【図４】本開示の特定の実施形態に係る溶接側方流管接続部の側方断面図。
【図５】本開示の特定の実施形態に係る外部フランジ側方流管接続部の側方断面図。
【図６Ａ】本開示の特定の実施形態に係る内部フランジ側方流管接続部の断面図。
【図６Ｂ】本開示の特定の実施形態に係る内部フランジ側方流管接続部の断面図。
【図７】本開示の特定の実施形態に係るストランド角を示すノズル孔の拡大断面図。
【図８】本開示の特定の実施形態に係るノズル孔パターンの概略図。
【図９】本開示の特定の実施形態に係るテーパ付きノズル孔の拡大断面図。
【図１０】本開示の特定の実施形態に係るテーパ付きノズル孔の拡大断面図。
【図１１】本開示の特定の実施形態に係る楕円の扇形の形状の断面を有する脱揮ノズルの断面図。
【図１２】本開示の特定の実施形態に係る円の扇形の形状の断面を有する脱揮ノズルの断面図。
【図１３】本開示の特定の実施形態に係る不規則四辺形の形状の断面を有する脱揮ノズルの断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、詳細な説明を行う。以下の開示は、特定の実施形態、バージョン、及び実施例を含むが、本開示はこれらの実施形態、バージョン、又は実施例に限定されず、これらは単に、本願に含まれる情報を、入手可能な情報及び技術と組み合わせるとき、当業者が本開示を作成及び使用することを可能にするために含まれるにすぎない。
【０００９】
本明細書で使用する様々な用語を以下に示す。特許請求の範囲で使用されている用語が以下に定義されていない場合、刊行物及び発行された特許に反映されているような、当業者が与えた最も広い定義を与えられるべきである。さらに、特に明記しない限り、本明細書に記載の全ての化合物は、置換又は非置換の場合があり、化合物のリストは、それらの誘導体を含む。
【００１０】
さらに、様々な範囲及び／又は数値限定を以下に明示的に述べる可能性がある。特に明記しない限り、端点は交換可能であることが意図されていると認識されたい。数値範囲又は限界が明示的に述べられている場合、そのような明示的範囲又は限界は、明示的に記載された範囲又は限界内にある同様の大きさの反復的範囲又は限界を含むと理解されるべきである（例えば、約１〜約１０は２、３、４等を含み、０．１０より大きいは、０．１１、０．１２、０．１３等を含む）。
【００１１】
本開示の特定の実施形態は、複数の側方流管（「流管（ｆｌｏｗ  ｔｕｂｅ）」）を有する容器ヘッダーに関する。流管は平行な構成で配置され、交互する複数のヘッダー貫通部を通過して容器ヘッダーに入り、側方流管ごとに単一のヘッダー貫通部を有する。容器内において、流管は、非円形断面を有する穿孔セクション（ノズル又は脱揮ノズルとも呼ばれる）を有する。非円形断面は、円形の扇形、楕円形の扇形、又は不規則な四辺形の形状を有する。流管内の穿孔の大部分は、４５度、５２度、又は５２．５度、又は６５度以下の最大ストランド角を有する。
【００１２】
ヘッダー設計
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、流体分配システムは、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８を有する脱揮容器１００を含む場合がある。脱揮容器１００は、ペレット化及び成形などのさらなるポリマー製造プロセスの前にポリマーから揮発性成分を除去するために使用される場合がある。
【００１３】
容器ヘッダー１０１は、容器本体１２８の上に隣接して配置する場合がある。容器ヘッダー１０１は、フランジ付き接続部１３３、溶接接続部、又は容器ヘッダー１０１と容器本体１２８との間の漏れを防ぐ場合がある、当業者に知られている任意の他の接続方法を使用して容器本体１２８に接続する場合がある。容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８は、流体処理のための実質的に密閉された環境を提供する場合がある。一部の実施形態では、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８は円形である。一部の実施形態では、容器本体１２８は円筒形、円錐形、又は円錐台形状であり、容器ヘッダー１０１はドーム状の形状である。一部の実施形態では、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８は非円形である。容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８は、容器の内部と容器の外部との間の差圧、及び高い作動温度に耐える材料で形成する場合がある。例えば、限定するものではないが、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８は、スチールで形成する場合がある。一部の実施形態では、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８は、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８を取り囲む断熱及び／又は補強めっきを含む。
【００１４】
容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８のサイズは、当業者に知られているような様々な基準、例えばポリマー脱揮スループット要件、生産速度、材料強度、圧力定格、及び他のファクタに従って決定する場合がある。一部の実施形態では、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８の直径は、３５〜２４０インチ、５０〜２１０インチ、又は７０〜１９５インチの場合がある。
【００１５】
流管１０２は、容器本体１２８内の流体の分配のために、容器本体１２８と容器ヘッダー１０１との境界の近くに配置する場合がある。流管１０２は、容器ヘッダー１０１と容器本体１２８との間の境界の平面に実質的に平行に配置される場合があり、さらに、容器本体１２８の側壁に対して実質的に垂直に配置される場合がある。
【００１６】
実施形態では、容器ヘッダー１０１は、２〜１００、２〜９０、２〜８０、２〜７０、２〜６０、又は２〜５０個の流管１０２を含む場合がある。流管１０２の数は、容器のサイズ、流管のサイズ、流管の形状、生産速度、スループット要件、材料の強度、及び圧力定格要件に依存する場合がある。流管１０２は、流体の搬送のためのパイプ又は導管の場合がある。
【００１７】
取外し及びメンテナンスを容易にするために、流管１０２はほぼ真っ直ぐの場合があり、また任意選択的に、取外し可能な端部キャップ１３０を有している場合がある。端部キャップ１３０はまた、容器ヘッダー１０１内での流管１０２の支持部を提供するために使用される場合があり、さらに、容器ヘッダー１０１の任意の内部曲率を考慮に入れるような形状にする場合がある。
【００１８】
各流管１０２は、単一の容器ヘッダー貫通部１０９を通って容器ヘッダー１０１に入り、内部支持構造１０３によって容器ヘッダー１０１内に支持される場合がある。内部支持構造１０３は、溶接部１０５を介して容器ヘッダー１０１の内面に溶接される場合がある。内部支持構造１０３は、容器ヘッダー１０１内の流管１０２の端部１０４を支持する場合がある。本明細書で使用される場合、容器ヘッダー貫通部１０９は、流管１０２を容器ヘッダー１０１の内部に通すための、容器ヘッダー１０１に形成された任意の開口部を含む。内部支持構造１０３は、容器ヘッダー１０１内において、容器ヘッダー貫通部１０９と反対の流管１０２の端部に機械的支持を提供するための装置である。隣接する流管１０２の容器ヘッダー貫通部１０９は、容器ヘッダー貫通部１０９が交互のパターンを形成するように、互いに容器ヘッダー１０１の反対側に配置される場合がある。流管１０２間の間隔は、交互の容器ヘッダー貫通部１０９を使用することによって最小化される。低減された間隔は、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８内の使用可能な流管表面積の増加をもたらし得る。使用可能な表面積の増加の結果として、脱揮容器１００の処理能力が増加する可能性がある。
【００１９】
また、内部支持構造１０３も、容器ヘッダー１０１の内部に沿って交互のパターンを形成する場合がある。流管１０２は、容器ヘッダー貫通部１０９において流管１０２を密閉する場合がある任意の方法によって、容器ヘッダー１０１に接続する場合がある。例えば、流管１０２は、容器ヘッダー貫通部１０９に溶接される場合があり、容器ヘッダー貫通部１０９に対して外側でフランジ付けされる場合があり、容器ヘッダー貫通部１０９に対して内側でフランジ付けされる場合があり、又はこれらの組み合わせの場合がある。
【００２０】
内部支持構造１０３の設計は、流管１０２に対する機械的応力を緩和し、及び流管１０２に関連する容器ヘッダー１０１の熱膨張及び収縮を許容する能力を考慮することを含む場合がある。実施形態では、内部支持構造１０３の設計は、容器のサイズ、容器の動作条件、及び流管１０２の数や種類に依存する可能性がある。
【００２１】
流管１０２は、容器ヘッダー１０１の内部への流体の搬送のための外部分配マニホールド１０７に密封接続するためのフランジ接続部１１１を有する場合がある。外部分配マニホールド１０７は、流体を流管１０２に供給する場合がある。一部の実施形態では、流体を流管１０２に供給するために、２つ以上の外部分配マニホールド１０７を使用する場合がある。一部の実施形態では、偶数で存在する可能性がある流管１０２は、２つの外部分配マニホールド１０７によって流体を供給される場合がある。そのような実施形態は、各外部分配マニホールド１０７が同数の流管１０２に供給を行うことをもたらし、外部分配マニホールド１０７の設計を単純化し、均等な流体分配を容易にする場合がある。別の実施形態では、脱揮容器１００は、奇数個の流管１０２を含む場合がある。
【００２２】
フランジ接続部１１１と、端部キャップ１３０のような取外し可能部品と、内部支持構造１０３とは、検査、清掃、及びメンテナンスのためにそれぞれの構成要素にアクセスすることを可能にする。さらに、フランジ接続部１１１は、流管１０２を個別に変更又は交換することを可能にし、修理及び改造を可能にする。また、フランジ接続１１１は、個々の流管１０２を閉止して脱揮容器１００の容量を減少させる能力と、容器ヘッダー１０１において最適な流速及びパターンを維持する能力と、損傷又は詰まりに起因して個々の流管１０２を分離する能力とを提供する。フランジ接続部１１１はまた、容器ヘッダー１０１及び容器本体１２８におけるポリマー分配管理のためのオリフィスプレート又は制限プレートを導入することを可能にする場合がある。
【００２３】
一部の実施形態では、フランジ接続部１１１の直径は、隣接するフランジが整列したならば互いに接触又は重なり合うように十分に大きい場合がある。このような実施形態では、フランジ接続部１１１は、隣接するフランジ接続部１１１と並ばないように、又は直接的に並ばないように互い違いに配置される場合がある（１１０）。互い違いのフランジ接続部１１１は、流管間隔１１２を減少させ、流管ヘッダー１０１内の流管１０２の数を増加させることを可能にする。本明細書で使用される場合、互い違いの配列とは、フランジ接続部１１１の長軸に対して垂直な方向における容器ヘッダー１０１の外側のフランジ接続部１１１の配置であって、隣接するフランジ接続部１１１同士がほぼ水平面内に存在しないよう配置を指す。このような互い違いの並び、構成、又はパターンは、容器ヘッダー１０１から隣接するフランジ接続部１１１までの距離を変化させることによって達成する場合がある。流管間隔１１２の減少は、最小溶接ルート間隔要件（図２Ａ〜図３Ｃを参照して以下に説明する）によって制限される可能性がある。互い違い１１０のフランジ接続部１１１を有する実施形態は、より多くの数の流管１０２を容器ヘッダー１０１内に配置することを可能にし、穿孔セクション１３２及び流体分配システム容量を増加させる可能性がある。
【００２４】
流管１０２は、穿孔セクション１３２に結合されたフローセクション１３４を含む。フローセクション１３４は、溶融ポリマーを外部ポリマー源から容器ヘッダー１０１内の穿孔セクション１３２に導く。穿孔セクション１３２は、ノズル又は脱揮ノズルとも呼ばれ、溶融ポリマーが排出されストランド１２７を形成する１つ又は複数の穿孔又は穴を含む場合がある。穿孔セクション１３２は、容器ヘッダー１０１内に配置する場合がある。流管１０２は、流管１０２の数及び使用可能なフローチューブ表面積（例えば、容器ヘッダー１０１内の穿孔セクション１３２に適した面）を増加させるために、平行かつ交互の容器ヘッダー貫通部１０９を用いて配置される場合がある。一部の実施形態では、流管間隔１１２を減少させ、容器ヘッダー１０１内に配置する場合がある流管１０２の数を増やすために、流管１０２は互いに平行に配置される場合がある。流管間隔１１２とは、流管１０２の表面に対して垂直に測定されたときの、容器ヘッダー１０１内の隣接する流管１０２の外表面の間の最も近い距離を指す。交互の容器ヘッダー貫通部１０９を有する平行流管１０２構成を利用する実施形態は、脱揮容器１００を通過するポリマーの処理能力を増加させる場合がある。一部の実施形態では、流管間隔１１２は、１〜１０インチ、１〜８インチ、又は１．５〜６インチの場合がある。
【００２５】
容器ヘッダー貫通部１０９は、容器ヘッダー１０１の両側面間で交互に配置する場合がある。内部支持構造１０３は、容器ヘッダー１０１の内面に沿って、容器ヘッダー貫通部１０９の反対側に配置される場合がある。交互パターンは、内部支持構造１０３に隣接して配置された容器ヘッダー貫通部１０９を含む場合がある。例えば、容器ヘッダー１０１の内面に沿って内部クレードルが繰り返し形成される場合がある。流管１０２の交互パターンは、実質的に容器ヘッダー１０１の断面全体に広がっている場合がある。
【００２６】
一部の実施形態では、流管１０２は、容器ヘッダー貫通部１０９において溶接接続部１０６を介して容器ヘッダー１０１に直接接続される場合がある。溶接接続部１０６は、容器ヘッダー１０１の構造的完全性を維持しながら、流管１０２を容器ヘッダー１０１に構造的かつ密封的に接続する場合がある。
【００２７】
脱揮容器１００は、脱揮されたポリマー出口１２０及び揮発性蒸気出口１２６を有する場合がある。脱揮されたポリマー出口１２０は、脱揮容器１００の底部又はその近くに接続され、脱揮されたポリマーを下流処理ユニットに搬送するために使用され得る。脱揮されたポリマー出口１２０は、ポリマー収集を容易にするか、又は要求されるポンプサイズを縮小するために、１つ又は複数のパイプ及び／又は接続部を含む場合がある。揮発性蒸気出口１２６は、容器本体１２８及び／又は容器ヘッダー１０１の頂部又はその近くに接続され、脱揮容器１００内のポリマーから出る揮発性物質を除去するために使用され得る。揮発性蒸気出口１２６は、蒸気流のバランスを取るために、１つ又は複数のパイプ及び／又は接続部を含む場合がある。図１Ａは、流管１０２を通るフロー１０８の方向を示し、図１Ｂは、脱揮容器１００内へのポリマーフロー１２４の方向を示す。
【００２８】
実施形態では、溶融ポリマーは流管１０２を介して脱揮容器１００に供給される。例えば、溶融ポリマーは、フラッシュ脱揮装置のような１つ以上の上流脱揮装置から脱揮装置１００に供給される場合がある。溶融ポリマーは、流管１０２に流入し、流管１０２を通り、ストランド１２７の形で穿孔セクション１３２を出て、溶融塊１２２として底部容器本体１２８内に回収及びプールされる。揮発性物質がポリマーストランド１２７から出る。実施形態では、脱揮容器１００は、ポリスチレンからスチレンモノマーなどの揮発性物質を除去するために使用される。実施形態では、脱揮されたポリマーは、約１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００又は５０ｐｐｍ以下のスチレンモノマーを含むポリスチレンである。揮発性物質はストランド１２７を出て、揮発性蒸気出口１２６を介して容器本体１２８から出る。脱揮されたポリマーは、脱揮されたポリマー出口１２０を介して容器本体１２８から出て、ペレタイザーなどの仕上げ操作のために送られる場合がある。
【００２９】
図２Ａを参照して、流管間隔１１２は、溶接ルート間隔２０１によって制限される可能性がある。溶接ルート２０４とは、溶接の裏側が１つ又は複数のベース金属表面と交差する１つ又は複数の点を指す。実施形態では、ベース金属は容器ヘッダー１０１の壁である。一部の実施形態は、溶接から熱影響を受けるゾーンに基づいて、溶接ルート２０４間の最小間隔を１インチとする。１インチの間隔は、溶接の熱影響ゾーンに存在する応力による潜在的溶接問題を回避する場合がある。熱影響ゾーンを回避することにより、応力緩和が回避され、製造コスト及び時間が低減され得る。実施形態では、典型的な流管間隔１１２は４インチ以下、３インチ以下、又は２インチ以下の場合がある。容器ヘッダー貫通部１０９及び内部支持構造１０３を交互にすることによって、最小溶接間隔要件が依然として満たされる場合があり、また、補強容器要件がより容易に満たされる場合がある。本明細書で使用される「補強容器要件」とは、ＡＳＭＥ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ＶＩＩＩ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  １に説明されているような容器構築のための工学的要件を指す。交互の構成の結果として、流管間隔１１２を減少させることができ、これにより、より多くの流管１０２を容器ヘッダー１０１内に配置することができ、よって穿孔セクション１３２を増加させることができる。
【００３０】
実施形態では、支持クレードル２０５は溶接又は他の方法で容器ヘッダー１０１の内面に接続される場合がある。溶接部１０５は、支持クレードル２０５の底部、上部、又はその両方に沿って溶接アーク２０２を形成するように、支持クレードル２０５内部の１つ又は複数の部分に沿って配置される場合がある。本明細書で使用される場合、溶接アーク２０２とは、支持クレードル２０５の内周に沿って円弧状に延びているが、支持クレードル２０５の周囲全体にわたっては連続していない１つ又は複数の溶接部からなるセクションを指す。実施形態では、支持クレードル２０５を容器ヘッダー内面に接続するために溶接アーク２０２、特に支持クレードル２０５に対して内側の溶接アークを使用することは、溶接ルート間の最小間隔を含む溶接ルート間隔２０１の要件に影響を及ぼす可能性がある。溶接アーク２０２は、溶接アーク２０２が隣接する溶接接続部１０６への最小溶接ルート間隔２０１よりも近くにならない限りにおいて、支持クレードル２０５の底部、上部、又は底部及び上部の周りに連続している場合がある。支持クレードル２０５が流管１０２よりも大きな直径のパイプ又は導管のセクションを含む実施形態では、支持クレードル２０５の上部、底部、又は両方の内周に沿って配置された溶接アーク２０２を使用して、支持クレードル２０５が容器ヘッダー内面に接続される場合がある。外側ではなく内側の支持クレードルジョイント沿いに溶接アーク２０２を配置することは、溶接ルート２０４間の１インチの間隔に違反することなく、溶接アーク２０２を支持クレードル２０５の内側の周りにさらに延ばすことを可能にする。実施形態では、支持クレードル２０５はパイプの半分を含み、溶接アーク２０２は、溶接部の熱影響ゾーンに存在する応力に起因する潜在的溶接問題を回避可能な必要最小溶接ルート間隔２０１よりも近くに溶接アーク２０２が配置されない限りにおいて、支持クレードル２０５の下側の内周に沿って配置される。熱影響ゾーンを回避することにより、応力緩和が要求されず、製造コスト及び時間が低減される場合がある。
【００３１】
図２Ａ及び図３Ａを参照して、内部支持構造は、端部１０４が直接載置される支持クレードル２０５の場合がある。あるいは、端部１０４は、スライド可能なスリーブ又はベアリングのような可動デバイス装置が、移動を可能にするために支持クレードル２０５と端部１０４との間に配置される結果、間接的に支持クレードル２０５に載置される場合がある。本明細書で使用される支持クレードル２０５とは、端部１０４を支持する場合がある任意の構造を指し、その内部に配置されたときに端部１０４が安定した位置に載るような向きを有する、端部１０４より大きい直径のパイプの一部又はパイプの半分を含むがこれに限られない。支持クレードル２０５は、非円形流管１０２の形状と、容器ヘッダー内面の曲率に起因して生じる可能性がある角度とを含むが、これらに限られない、考慮事項に基づいて端部１０４を支持するのに必要な形状にする場合がある。実施形態では、支持クレードル２０５は、溶接部１０５を介して容器ヘッダー１０１の内面に溶接される場合がある。端部１０４は、支持クレードル２０５内に配置することによって支持される場合がある。支持クレードル２０５は、動作中及び保守中に端部１０４を支持するのに十分な任意の長さ３１０を有する場合がある。いくつかの要因、例えば熱膨張及び収縮に関する要件、容器のサイズ、流管の長さ及び直径、及び動作温度を含む容器の動作条件等が、支持クレードル２０５の長さ３１０に影響を及ぼし得る。端部１０４を支持するために必要な長さを越える長さ３１０は、さもなければ穿孔セクション１３２のために使用できる領域を覆うことによって、容器ヘッダー１０１内での使用のための流管１０２の表面積を減少させる可能性がある。
【００３２】
図２Ｂ及び図３Ｂに示す実施形態では、内部支持構造はスライド式クレードル３００である。本明細書で使用される場合、スライド式クレードル３００は、支持ヘッダー１０１内の関連づけられた流管１０２の上方に位置する支持構造２０９、例えば支持ビーム又はレールを含み、支持構造２０９と流管１０２とを接続するハンガー２０７によって支持が提供される。ハンガー２０７は支持構造２０９に対して移動可能の場合があり、これは、熱膨張又は収縮力に応じて移動することを可能にする。結果としての移動は、容器のヘッダーの壁及び流管１０２に対する応力を低減する。実施形態では、スライド式クレードル３００は、動作中の容器ヘッダー１０１の熱膨張を許容するために、及び、メンテナンス又は洗浄のために流管１０２を取り外すことを可能にするために、１２インチ以下、又は３インチ以下、又は１インチ以下の流管１０２の移動を可能にする場合がある。実施形態では、支持構造２０９は、容器ヘッダー１０１の内側に溶接されたＩ字型ビームの一部の場合がある。支持構造２０９は、パイプ又は導管の一部の場合がある。支持構造２０９は、流管１０２の上方でほぼ水平に、容器ヘッダー１０１の内面から１２インチ未満、６インチ未満、又は２インチ未満の長さ３１０だけ延びる場合がある。実施形態では、図２Ａ及び図３Ａに示される支持クレードル２０５は、スライド式クレードル３００と同じ長さ３１０だけ、容器ヘッダー１０１の内面から延びる場合がある。
【００３３】
ハンガー２０７は、ビームクランプ又はビームローラー２０８と、支持ロッド２１０と、パイプクランプ、ローラー、又は支持体２０６とを含む場合がある。ビームクランプ又はビームローラー２０８は、支持構造２０９に接続する場合がある。例えば、ビームクランプ又はビームローラー２０８は、クランプ又は他の方法で支持構造２０９に対して移動可能に接続される場合がある。支持体２０６は流管１０２を支持する。支持体２０６がパイプクランプである実施形態では、支持体２０６は流管１０２に対して固定される場合がある。支持体２０６としてのローラーの使用は、流管１０２に対する移動を可能にする場合がある。支持ロッド２１０は、ビームクランプ又はビームローラー２０８と支持体２０６との間の機械的接続部の場合がある。例えば、支持ロッド２１０は、ねじ付きナットによって固定されるねじ付き端部を有する場合がある。実施形態では、ビームローラー２０８及び支持ロッド２１０は、例えば流管１０２の上部への溶接接続を介して流管１０２に直接接続され得る単一のデバイスである。
【００３４】
実施形態では、ハンガー２０７は、流管１０２の上部への溶接か、端部キャップ１３０を介してアクセス可能な流管１０２の内側に延びるネジ付き接続かなどを用いて、端部１０４又は端部キャップ１３０において又はその付近において、流管１０２に接続される場合がある。このような構成は、流動管１０２の底面表面積を阻害せず、容器ヘッダー１０１内の穿孔セクション１３２の増加及び容量の増加を可能にする。
【００３５】
実施形態では、スライド式クレードル３００は溶接又は他の方法で容器ヘッダー１０１の内側に接続される場合がある。図２Ｂにおいて、支持構造溶接部２０３は溶接接続部１０６の水平面の上に示されているので、支持構造溶接部２０３は、溶接接続部１０６とほぼ水平には整列していない。図２Ｂに示される支持構造溶接部２０３は、説明の目的で複数の個々のドットとして示されている。実施形態では、支持構造溶接部２０３は、当業者に知られているように、スポット溶接、スティッチ溶接、又はシール溶接を含むが、これらに限られない、任意のタイプの溶接の場合がある。結果として得られる溶接構成は、ＡＳＭＥ溶接要件を満たすよう、あらゆる複雑性を低減又は排除し、これは設置の困難性を低減する可能性がある。さらに、この溶接構成は、溶接ルート２０４間の最小１インチ間隔を維持する上での複雑性を低減し、流管間隔１１２を減少させる場合がある。実施形態では、流管間隔１１２を減少させるためにスライド式クレードル３００を使用することにより、容器ヘッダー１０１内の流管１０２の数を増加させたり、容器ヘッダー１０１内の穿孔セクション１３２を増加させたり、脱揮容器１００の関連する処理能力を高められたりする場合がある可能性がある。
【００３６】
図３Ｃを参照して、容器ヘッダー貫通部１０９の反対側の端部１０４は、容器ヘッダー１０１が支持凹部３０４を形成する設計を用いて容器ヘッダー１０１によって支持される場合がある。容器ヘッダー１０１は、容器ヘッダー１０１の小部分が容器の内側から外側にくぼんで、端部１０４が支持凹部３０４に通されて支持されることが可能なように設計される場合がある。熱膨張力に応じて移動することを可能にするために、端部１０４は支持凹部３０４に対してスライドするように挿入される場合がある。流管端部１０４は支持凹部３０４に直接載置される場合があるし、あるいは、スライド式スリーブ又はベアリングのような可動デバイス装置が、移動を可能にするために支持凹部の上面３０４と端部１０４との間に配置される結果、間接的に支持凹部３０４に載置される場合がある。支持凹部３０４は、容器ヘッダー１０１と同時に形成されることにより、容器ヘッダー１０１に溶接されることにより、又は当業者に知られている、容器ヘッダー１０１への実質的に密封された接続を形成する場合がある任意の他の方法により形成させることで、容器ヘッダー１０１に対して密封接続される場合がある。実施形態では、容器ヘッダー１０１の支持凹部３０４は、容器ヘッダー１０１の外面から１２インチ以下、又は６インチ以下、又は３インチ以下だけ延びる場合がある。穿孔セクション１３２は実質的に、容器ヘッダー１０１の内面間の全長に延びて、それにより穿孔セクション１３２に利用可能な表面積を最大化する場合がある。
【００３７】
図４を参照して、溶接流管４００が、容器ヘッダー貫通部１０９において溶接接続部１０６を介して容器ヘッダー１０１に直接接続される場合がある。溶接接続部１０６は、容器ヘッダー１０１の構造的完全性を維持しながら、溶接流管４００を容器ヘッダー１０１に構造的かつ密封的に接続する場合がある。溶接流管４００が容器ヘッダー貫通部１０９において容器ヘッダー１０１に溶接される場合、溶接流管４００は固定され、取り外すことができない。溶接流管４００は、外部マニホールドフランジ４０５、溶接流管４００上のフランジ接続部１１１、及び接続デバイス４０６を使用して、外部分配マニホールド１０７に接続される場合がある。実施形態では、接続デバイス４０６は、フランジ接続部１１１から容器ヘッダー１０１の内外への漏れを防止する場合がある密封機構と、ボルトのセットとの場合がある。密封機構は、パッキン、溶接、ワッシャー、スタッドフランジ、又は当業者に知られている任意の他の手段又は方法とする場合がある。実施形態では、溶接流管４００の穿孔セクション１３２は容器ヘッダー１０１内に完全に収容される場合があり、フローセクション１３４は、外部マニホールドフランジ４０５を介して外部分配マニホールド１０７に接続されるために、容器ヘッダー１０１の内側から容器ヘッダーの壁を通過して延びる。溶接流管４００は、４８インチ〜１インチ、又は１８インチ〜３インチ、又は１２インチ〜６インチの範囲の、容器ヘッダー外面からの距離４１０まで延びる場合がある。
【００３８】
図５を参照して、流管５００は、容器ヘッダー貫通部１０９に外側でフランジ付けされる場合がある。外側フランジ流管５００とは、流管５００よりも直径が大きいパイプ又は導管４０２の短いセクションを使用して、容器ヘッダー１０１に密封接続される流管５００を指す。導管４０２のセクションは、容器ヘッダー１０１の外側に溶接部４０７を介して溶接されるか、又は他の方法で接続され、そこから短距離だけ延びる。実施形態では、外側フランジ流管接続部は、２インチ〜３６インチ、又は８インチ〜２４インチ、又は１０インチ〜２０インチの範囲の直径を有する場合がある。パイプ又は導管４０２の延長端部は、流管５００のフランジ接続部１１１を受け入れるためのフランジ４０３、及び外部配管マニホールド１０７を受け入れるための外部マニホールドフランジ４０５を有する場合がある。より小さい直径を有する外側フランジ流管５００は、導管４０２のセクションを通って容器ヘッダー１０１に入る。外部マニホールドフランジ４０５は、ボルトのセット及び密封機構などの接続デバイス４０６によって、フランジ接続部１１１及びフランジ４０３に接続される場合がある。密封機構の例には、パッキン、ワッシャー、溶接、スタッドフランジなどが含まれる。外側フランジ流管５００は、接続デバイス４０６を取り外すことによって、洗浄又はメンテナンスのために取り外す場合がある。実施形態では、フローセクション１３４は、フランジ接続部１１１から容器ヘッダー１０１の内壁付近まで延びている場合があり、穿孔セクション１３２は、容器１０１の内部を横断するように延びている場合がある。このような実施形態は、ほぼ壁から壁までの穿孔セクション１３２、又は、支持凹部３０４と組み合わせて使用される場合には完全に壁から壁までの穿孔セクション１３２と、洗浄及びメンテナンスのための流管５００を取り外し可能性を兼ね備える。
【００３９】
図６Ａを参照して、内側フランジ流管６００は、容器ヘッダー貫通部１０９に内側でフランジ付けされる場合がある。内側フランジ流管６００とは、容器ヘッダー１０１が容器ヘッダー壁５０３内にフランジ接続部を有し、内側フランジ流管６００が、容器ヘッダー壁５０３内の接続部に結合されるフランジ接続部１１１を有する接続部を指す場合がある。流体は、外部マニホールドフランジ４０５によって容器ヘッダー壁５０３の外面に接続された外部分配マニホールド１０７によって供給される。外部分配マニホールド１０７、容器ヘッダー壁５０３、及びフランジ接続部１１１は、ボルトのセット及び密封機構などの接続デバイス４０６によって接続される場合がある。実施形態では、流管６００の穿孔セクション１３２は、流管４００及び流管５００と比較して減少される場合がある。なぜなら、血管ヘッダー１０１の内側上のフランジ接続部１１１の近くの流管６００の部分は、穿孔することができないからである。内側フランジノズル６００は、接続デバイス４０６を取り外すことによって、洗浄のために取り外す場合がある。内側フランジノズル６００の設計は、内側フランジノズル６００の穿孔セクション１３２の減少に起因して、外側フランジ流管４００及び５００と比較して、流体分配システムの処理能力が低下する可能性がある。
【００４０】
図６Ｂを参照して、内側フランジ流管６００は、容器ヘッダー１０１の内部でフランジ付けされる場合がある。外部マニホールドフランジ４０５は、溶接接続部１０６によって容器ヘッダー貫通部１０９に溶接される場合がある。外部マニホールドフランジ４０５は、１２インチ〜３インチの距離６０１だけ、容器ヘッダー１０１内に延びる場合がある。外部マニホールドフランジ４０５は、容器ヘッダー１０１内で、内側フランジ流管６００にフランジ接続される場合がある。外部マニホールドフランジ４０５及びフランジ接続部１１１は、ボルトのセット及び密封機構などの接続デバイス４０６によって接続される場合がある。実施形態では、容器ヘッダー１０１内の外部マニホールドフランジ４０５の延長に起因して、外側フランジ流管４００及び５００と比較して、穿孔セクション１３２が減少する場合がある。このような実施形態は、接続デバイス４０６を取り外すことによって、洗浄又はメンテナンスのために内側フランジ流管６００を取り外すことを可能にする。図４〜図６はそれぞれ、支持クレードルを介して支持される流管の端部を示しているが、スライド式クレードル又は支持凹部等の他の支持体が、本明細書に説明される実施形態のいずれかと組み合わせて使用され得るものと理解されたい。
【００４１】
ノズル設計
脱揮ノズルにおける各穿孔（すなわち、流管の穿孔セクション）は、最大ストランド角を有する場合がある。一部の実施形態では、脱揮ノズルの穿孔の大部分が、４５度、５２度、又は５２．５度、又は６５度以下の最大ストランド角を有する。図７に示すように、ポリマーの脱揮を調整するためにストランド角を使用する場合がある。本明細書で使用される場合、ストランド角とは、ポリマーストランドが流管の内部１１６から流管の穿孔セクション１３２の外部１１７に流れ、穿孔１１５から出る際の垂直軸に対する角度を指す。より具体的には、ストランド角とは、（ｉ）穿孔１１５の平面１６５の中心点１６０から外側に９０度（符号１５５で示す）で延びるストランド線１５０と、（ｉｉ）穿孔１１５の平面１６５の中心点１６０から延びる測鉛線１７０との間の角度θを指す。測鉛線１７０は、穿孔１１５を出るポリマーストランドの落下方向とほぼ平行である可能性がある。脱揮効率は、垂直軸におけるストランド間隔に依存する可能性がある。本明細書で使用される場合、ストランド間隔とは、測鉛線１７０に平行な線に沿う、ストランドの中心間の間隔を指す。最適ストランド角は、ストランド間隔及び穿孔１１５出口直径の影響を受ける可能性がある。一般的に、より大きなストランド角は、脱揮効率を維持するために、より大きなストランド間隔又はより小さい孔径の一方又は両方を必要とすることがある。
【００４２】
穿孔１１５の全て又は一部が、一定の直径の穴、テーパ付きの直径の穴、又はそれらの組み合わせの場合がある。一定の直径の穴とは、例えば、直線状の一定の直径のドリルビットによって一般的に製造される、平行な側壁１６２及び１６３によって示されるような、穴の長さにわたってほぼ同じ直径を有する穴をいう。テーパ付きの直径の穴とは、ノズルの内側及び外側で異なる直径を有する穴を指し、側壁１６２及び１６３はそれらの全長にわたって平行ではない。
【００４３】
理論に縛られることはないが、脱揮効率は、０〜６５度の範囲のストランド角についてほぼ一定であると考えられている。また、脱揮効率は、６５度を超えるストランド角について大きく減少すると考えられている。一部の実施形態では、流管の穿孔セクション１３２又は流管の全体が、最大ストランド角が約０〜４５度、又は５２度、又は５２．５度、又は６５度の範囲であるような断面を有する。実施形態では、流管の穿孔セクション１３２の大部分の穿孔１１５又は穴、あるいは穿孔セクション１３２の穿孔１１５又は穴の実質的にすべてが、４５度、又は５２度、又は５２．５度、又は６５度以下の最大ストランド角を有する。一部の実施形態では、ポリマーストランドの５０、６０、７０、８０、９０、９５、９９重量パーセント以上が、４５度、５２度、又は５２．５度、又は６５度以下の最大ストランド角で流管から出る。最大ストランド角は、ストランド間隔、ストランド直径、ストランドのテーパ、脱揮される材料、及び特定の設計に使用される穿孔１１５の直径に依存して変化する可能性がある。
【００４４】
穿孔セクション１３２の穿孔可能な長さ又は領域は、ポリマーの脱揮を制御するために調節される場合がある。穿孔可能な長さとは、流管に穿孔された穴が脱揮に適してストランド角をもたらす穿孔セクション断面の周囲に沿った直線距離を指す。所与の流管の穿孔可能な領域は、穿孔可能な長さに、流管の閉塞していない（ｕｎｏｂｓｔｒｕｃｔｅｄ）長さを掛けたものである。流管の長さ及び流管の他の物理的寸法は、全体的なプロセス設計の考慮事項、例えば容器本体内の流管の配置及び支持によって制限される場合がある。総穿孔可能領域は、全ての流管についての穿孔可能な領域の合計である。孔の大きさ、密度、又はその両方が、脱揮効率に影響を与える可能性がある。孔の密度とは、平方インチなどの単位面積あたりの孔の数をいう。孔の大きさとは、流管内の穿孔１１５の平均直径を指す。実施形態では、孔の直径は、約１／３２インチ〜約７／６４インチ、約２／６４インチ〜約７／６４インチ、又は約３／６４インチ〜約７／６４インチである。実施形態では、孔の密度は、約１０〜約４００個／ｉｎ２、又は約５０〜約５５個／ｉｎ２、又は約５２個／ｉｎ２である。一実施形態では、孔は、例えば、図８に示すように６０度の三角形のピッチパターンで、穿孔可能領域内でほぼ均等に離間されている場合がある。実施形態では、孔の中心間間隔は約５／３２インチである。実施形態では、孔のサイズは、特定のポリマー又はプロセス流体のファウリング特性を回避しつつ、可能な限り小さく選択される。孔の間隔は複数のファクタ、例えば強度要件（より大きな間隔が望ましい場合がある）、脱揮／孔の密度要件（より小さい間隔が望ましい場合がある）、及び互いに近接し過ぎた場合にストランドが凝集する傾向等のバランスを取ることによって選択する場合がある。限定するものではないが、例えば、鋼板における孔密度は約０．７以上の場合がある。
【００４５】
図９は、内側ノズル壁４２５０上に内径４０５０を有し、外側ノズル壁４３００上に外径４１００を有するテーパ付き孔４０００の実施形態を示す。溶融ポリマーは、参照フロー矢印４１５０によって示されるように、テーパ付き孔４０００の内径からテーパ付き孔４０００の外径に流れてストランドを形成する場合がある。孔４２００の長さは、穿孔セクション１３２の壁の厚さに等しい。実施形態では、内径４０５０は外径４１００より小さい場合がある。あるいは、内径４０５０は外径４１００より大きい場合がある。テーパは、内径と外径との間のほぼ一定の変化率又は傾きを意味する線形テーパの場合がある。一部の実施形態は、約７／６４インチの内径、約３／６４インチの外径、及び約０．３７５インチの長さを有する線形テーパ付き孔を含む。実際の孔の長さ及び直径は、ノズルの圧力定格要件、ポリマーフロー、ポリマーの特性、及び脱揮の目的によって変わる場合がある。
【００４６】
図１０は、内側ノズル壁５２５０上に内径５０５０を有し、外側ノズル壁５３００上に外径５１００を有し、また長さ５２００を有するテーパ付き孔５０００の代替的な実施形態を示す。溶融ポリマーは、参照フロー矢印５１５０によって示されるように、孔の内径から孔の外径に流れてストランドを形成する。図５に示されるテーパ付きプロファイルは、直径がほぼ一定の部分５３５０と、直径が一定ではない部分５４００とを有する漏斗テーパ又はマルチ内側テーパ付き孔を指す場合がある。直径が一定ではない部分５４００は、線形プロファイル、非線形プロファイル、又はそれらの組み合わせをさらに含む場合がある。一定直径部分５３５０の長さは、直径が一定ではない部分５４００の長さよりもおおまかに小さいか、等しいか、又はそれより長くする場合がある。実施形態では、一定直径部分５３５０の長さは、直径が一定ではない部分５４００の長さよりも長く、例えば、直径が一定ではない部分５４００の長さの約２倍である。
【００４７】
テーパは、ポリマーをより大きな内径５０５０からより小さい外径５１００に漏斗のように注ぐ場合がある。あるいは、テーパは、反転漏斗（又はホーン）を形成し、ポリマーをより小さい内径５０５０からより大きな外径５１００に流す場合がある。直径が一定ではない部分５４００は、内径５０５０と肩直径５５７０との間のわずかに湾曲した直径、及び肩高さ５５８０有する肩部分５５００を含む場合がある。直径が一定ではない部分５４００は、ほぼ一定直径部分５３５０に隣接して供給されるわずかに湾曲したスロート部分５６００を含む場合がある。直径が一定ではない部分５４００は、肩部分５５００とスロート部分５６００との間にほぼ直線部分５５５０を含む場合がある。実施形態では、漏斗テーパ付き孔（マルチ内部テーパ付き孔）は、約０．１２５インチの内径、約０．１インチの肩直径、約０．０３の肩高さ、約０．０４９の外径、約０．２５インチのほぼ一定直径部分の長さ、及び約０．１２５の直径が一定ではない部分の長さを有する。図１０に示される入口端部は鋭角や平坦ではなく、０．０３の初期曲率半径（Ｒ０．０３）を有し、第２に、半径３．０インチ（Ｒ３．０）の内部テーパである。テーパ状又は丸みを帯びた端部及び移行部は、圧力降下を減少させる傾向がある。
【００４８】
一部の実施形態では、ノズル構造の強度要件を低減するために、脱揮ノズルにテーパ付き孔を使用する場合がある。このようなテーパ付き孔は、ノズルの内側から外側への圧力降下を減少させることによって強度要件を低減する。テーパ付き孔を組み込むことにより、揮発性成分を減少させるための他の強化策が導入されるにつれて生じる可能性のある高められた強度要件を低減する場合がある。例えば、テーパ付き孔の使用は、製造可能性を複雑にし、かつ、より高価であるより強固な材料の必要性を緩和し得る。さらに、テーパ付き孔は、特定のノズル断面に伴う応力及び歪みの増加を相殺するのに役立つことがある。実施形態では、テーパ付き孔は、一定の直径の孔を有する他の構成は同一の脱揮ノズルと比較して、約５０、６０、７０、８０、又は８５％以上、脱揮ノズル間の圧力降下を低減する場合がある。実施形態では、テーパ付き孔による鋼板の応力集中は、約２．４１である。理論に縛られることはないが、漏斗テーパは以下の二重の利点をもたらすと考えられている。（ａ）より大きな内径は、著しい圧力降下の減少をもたらし、（ｂ）直径がほぼ一定の部分は、ポリマーストランドを膨潤させにくくする場合がある。同様に理論に縛られることないが、ほぼ一定の直径の部分は、物理的な型（ｍｏｌｄ）、及びポリマー鎖がフロー又はストランド方向に配向する滞留時間を提供することによって、ポリマーストランドの膨潤を抑える場合がある。
【００４９】
ノズルの穿孔は、穿孔、ウォータージェット技術、レーザー穿孔その他の機械加工方法によって作成される場合がある。一定直径の孔は、直線のドリルビットで作成される場合がある。例えば、直線状のテーパ付き孔は、テーパ付き（例えば、円錐形）のドリルビットで形成される場合があり、又は直線状のビットでリーマ加工される場合がある。漏斗テーパ付き孔（マルチ内部テーパ付き孔）は、ウォータージェットによって、又は直線状の孔の後にテーパ付きのドリルビットを使用することによって、又は孔の一部をリーマ加工することによって作成する場合がある。孔は、最終製造の前又は後のいずれで作成される場合がある。例えば、鋼板のような金属シートを穿孔することによって孔を形成して、その後、最終的ノズルアセンブリを形成するために切断、曲げ、溶接などが行われる場合がある。あるいは、製造後に流管が穿孔される場合がある。
【００５０】
脱揮ノズルの強度は、ノズルの穿孔からポリマーを押し出す圧力に関連する応力及び歪みに耐えるのに十分な場合がある。適切なノズル強度の決定に寄与する要因は、孔の直径及び密度、ノズル壁の厚さ及び形状、構築材料、及びノズルを通るポリマーの質量流量及び関連する圧力を含む。所与のノズル設計の応力及び歪みは、例えば、Ａｂａｑｕｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＡＢＡＱＵＳ（登録商標）ソフトウェアなどの市販のモデリングソフトウェアを使用することによって、有限要素解析を用いて解析される場合がある。実施形態では、有限要素解析は、ＡＢＡＱＵＳ（登録商標）Ｓｔａｎｄａｒｄソフトフェアにより、２及び３次元シェルを使用し、線形弾性材料の挙動を仮定し、２９×１０６ｐｓｉの鋼の弾性率及び０．２９の鋼のポアソン比を使用して実行される場合がある。一般的に、材料応力、特にノズル内の屈曲部又は角部のような点応力又は集中応力を低下させると、ノズル材料の全体的な強度要件が低下し、それにより、より低コストの材料を使用することが可能になる。
【００５１】
本明細書で提供される脱揮ノズルは、鋼板などの金属プレートから形成される場合がある。鋼板は、切削、スタンピング、フライス加工、溶接などの公知の金属加工技術によって、本明細書に説明のパラメータに従って処理、成形、及び組み立てる場合がある。選択される鋼の種類は、焼戻しの前に、プレートを穿孔してノズルの形状に成形する工程中の製造上の困難を最小に抑えるのに十分な延性を有するようなものの場合がある。鋼板が十分に延性でないか、又は過度に硬いと、製造上の困難がコストを上昇させる可能性がある。硬い鋼はまた、脆性破壊を起こしやすい。強度を高める必要性と製造可能性の必要性との間のバランスを取る場合がある。一部の実施形態では、ノズルを穿孔して形成する前に延性を高めるために、鋼板がアニールされる。しかし、脱揮ノズルは、当業者に知られている任意の適切な材料から製造する場合がある。
【００５２】
鋼のタイプは、十分な延性を有することに加えて、焼き戻しによって最終的な脱揮ノズルが本明細書に説明の応力及び歪みに抵抗できるようなものの場合がある。実施形態では、脱揮ノズル、又は脱揮ノズルを形成するために使用されるプレートは、適切な応力及び／又は歪み耐性を達成するために、熱処理又はアニーリングのような処理を受ける場合がある。特定の実施形態では、鋼はステンレス鋼、任意のＡＩＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）４００シリーズステンレス鋼、処理されたＡＩＳＩ  ４００シリーズステンレス鋼、熱処理された３０４ステンレス鋼、４２０ステンレス鋼、４２０Ｆステンレス鋼、４４０Ａステンレス鋼、ＡＬ−６ＸＮステンレス鋼、又はＬＤＸ２１０１ステンレス鋼を含む。実施形態では、ノズルは、厚さ０．３７５インチの鋼板で構成される。
【００５３】
ノズルを通るポリマーの流量は、とりわけ、粘度などのポリマー特性、ノズルの穿孔可能な長さ及び面積、ノズル孔密度、及びノズル圧力によって影響される場合がある。ノズルを通るポリマーの総流量は、ｌｂ／ｈｒで表すことができ、また、これをノズル孔の総数でさらに除算して、１孔当たりの流量をｌｂ／ｈｒ／孔で表す場合がある。実施形態では、脱揮ノズルは、約８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、又は５０ｐｓｉｇ以下のポリマー圧力で動作される場合がある。ストランドは、典型的には、脱揮効率を最大にするために、約３０、２０、１０、５、１、又は０．２ｔｏｒｒ以下の蒸気空間圧に曝される。
【００５４】
流管の穿孔セクション（すなわち、脱揮ノズル）は、非円形の断面を有する場合がある。非円形の断面は、３以上の辺を有する場合がある。例として、非円形断面は円形の扇形、楕円形の扇形、又は不規則四辺形の形状を有する場合があるがこれらに限られない（本明細書では「アイスクリームコーン」又は「パラシュート」の形状を有するとも記される）。円形の扇形は、円の２つの半径と円の弧の一部（すなわち、円周の一部）によって囲まれた円の一部である。楕円形の扇形は、楕円の２つの半径と楕円の弧の一部（すなわち、楕円の円周の一部）によって囲まれた楕円の一部である。不規則四辺形は、全ての辺及び全ての角度が一致するものではない、４つの辺を有する多角形である。図１１は、このような非円形断面１１００を有する脱揮ノズルの実施形態を示す。非円形断面１１００は、楕円形の扇形の形状を有する。非円形断面１１００は、３つの辺１１１０ａ、１１１０ｂ、１１２０を有する。辺１１００ａ及び１１１０ｂは直線の辺の場合があり、いくつかの実施形態では同じ長さを有する場合がある。辺１１２０は円弧の場合があり、辺１１１０ａ及び辺１１１０ｂと、９０度を超える可能性のある夾角１１１５ａ及び１１１５ｂでつながる場合がある。辺１１１０ａと辺１１１０ｂが接する夾角１１３０は、７０度又は７６度以上の場合がある。いくつかの実施形態では、夾角１１３０は９０度以下である。この開示の利益を享受する当業者は、円弧１１２０が連続的な曲線である必要はなく、本開示の範囲内の１つ又は複数の円弧セグメントから形成され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の利益を享受する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の角部を丸める場合があることを理解するであろう。辺１１１０ａ及び辺１１１０ｂは、非円形断面１１００の穿孔可能な長さ１１５０を含む場合がある。穿孔可能な長さ１１５０は、ストランド角１１４０が一定で、最大で４５度、５２度、５２．５度、又は６５度である辺１１１０ａ及び１１１０ｂのそれぞれに沿った長さである。両辺は角部に近づくにつれて湾曲し始めるので、穿孔可能な長さ１１５０は辺１１１０ａ及び１１１０ｂの長さよりも小さく、最大で４５度、５２度、５２．５度、又は６５度の一定のストランド角が減少又は増加する。穿孔は、非円形断面１１００の穿孔可能な長さ１１５０にわたってのみ存在する。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４、図５、図６Ａ、及び図６Ｂに示す各流管１０９及び穿孔セクション１３２は、図１１に示される非円形断面を有する場合がある。
【００５５】
図１２は、このような非円形断面１２００を有する脱揮ノズルの実施形態を示す。非円形断面１２００は、円形の扇形の形状を有する。非円形断面１２００は、３つの辺１２１０ａ、１２１０ｂ、１２２０を有する。辺１２００ａ及び１２１０ｂは直線の辺の場合があり、いくつかの実施形態では同じ長さを有する場合がある。辺１２２０は円弧の場合があり、辺１２１０ａ及び辺１２１０ｂと、９０度を超える可能性のある夾角１２１５ａ及び１２１５ｂでつながる場合がある。辺１２１０ａと辺１２１０ｂが接する夾角１２３０は、７０度又は７６度以上の場合がある。いくつかの実施形態では、夾角１２３０は９０度以下である。この開示の利益を享受する当業者は、円弧１２２０が連続的な曲線である必要はなく、本開示の範囲内の１つ又は複数の円弧セグメントから形成され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の利益を享受する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の角部を丸める場合があることを理解するであろう。辺１２１０ａ及び辺１２１０ｂは、非円形断面１２００の穿孔可能な長さ１２５０を含む場合がある。穿孔可能な長さ１２５０は、ストランド角１２４０が一定で、最大で４５度、５２度、５２．５度、又は６５度である辺１２１０ａ及び１２１０ｂのそれぞれに沿った長さである。両辺は角部に近づくにつれて湾曲し始めるので、穿孔可能な長さ１２５０は辺１２１０ａ及び１２１０ｂの長さよりも小さく、最大で４５度、５２度、５２．５度、又は６５度の一定のストランド角が減少又は増加する。穿孔は、非円形断面１２００の穿孔可能な長さ１２５０にわたってのみ存在する。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４、図５、図６Ａ、及び図６Ｂに示す各流管１０９及び穿孔セクション１３２は、図１２に示される非円形断面を有する場合がある。
【００５６】
図１３は、このような非円形断面１３００を有する脱揮ノズルの実施形態を示す。非円形断面１３００は、非規則四辺形の形状を有する。非円形断面１３００は、４つの辺１３１０ａ、１３１０ｂ、１３２０ａ、１３２０ｂを有する。辺１３００ａ及び１３１０ｂは直線の辺の場合があり、いくつかの実施形態では同じ長さを有する場合がある。辺１３２０ａ及び１３２０ｂは、角度１３１６で互いに接続し、また、９０度を超える可能性のある夾角１３１５ａ及び１３１５ｂで辺１３１０ａ及び辺１３１０ｂと接続する直線の辺の場合がある。辺１３１０ａと辺１３１０ｂが接する夾角１３３０は、７０度又は７６度以上の場合がある。いくつかの実施形態では、夾角１３３０は９０度以下である。この開示の利益を享受する当業者は、辺１３２０ａ及び１３２０ｂが２つの連続的な直線である必要はなく、本開示の範囲内のより多くの直線セグメントから形成され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の利益を享受する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の角部を丸める場合があることを理解するであろう。辺１３１０ａ及び辺１３１０ｂは、非円形断面１３００の穿孔可能な長さ１３５０を含む場合がある。穿孔可能な長さ１３５０は、ストランド角１３４０が一定で、最大で４５度、５２度、５２．５度、又は６５度である辺１３１０ａ及び１３１０ｂのそれぞれに沿った長さである。両辺は角部に近づくにつれて湾曲し始めるので、穿孔可能な長さ１３５０は辺１３１０ａ及び１３１０ｂの長さよりも小さく、最大で４５度、５２度、５２．５度、又は６５度の一定のストランド角が減少又は増加する。穿孔は、非円形断面１３００の穿孔可能な長さ１３５０にわたってのみ存在する。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４、図５、図６Ａ、及び図６Ｂに示す各流管１０９及び穿孔セクション１３２は、図１３に示される非円形断面を有する場合がある。
【００５７】
一般的に、断面の穿孔可能な長さは、ポリマーストランドが、脱揮容器内で重力を介して穿孔から下方に、妨げられることなく延びる場合があるように、断面の下部に配置される。一部の実施形態では、図１１〜図１３に示される断面は、約７５４ｉｎ２（直径１５．５インチと等価）のほぼ等しい断面積を有するが、全体的プロセス及び設計上の考慮事項に従って、任意の適切な断面積が選択され得ることを理解されたい。同じ断面積では、ノズル断面形状の変化が、とりわけ、穿孔可能な領域及び穿孔の数、ストランド角、応力、歪み、及び脱揮ポリマー内の揮発性成分における多様性を引き起こす場合がある。
【００５８】
断面積は、圧力降下及び均一なフロー分布の設計に関係する場合がある。断面形状は、流管のサイズを最適化し、所与の容器サイズについての総孔数を最大にするために、一定の幅−穿孔可能面積に基づいて比較される場合がある。上記したように、脱揮効率は、６５度を超えるストランド角について大きく減少すると考えられている。
【００５９】
図１１〜図１３に示される非円形断面形状は、角部又は屈曲部を有する。応力及びひずみを最小限に抑えるために、角部は曲げ半径を有するよう加工される場合がある。大きな曲げ半径は応力を低減するが、穿孔可能領域の損失を招く。理想的な曲げ半径は、圧力定格要件、鋼の厚さ、鋼又は構築材料の種類、及び製造方法に依存する。曲げ半径は、４、３、２、１．５、１、０．７５、又は０．５インチ以下の場合がある。
【００６０】
以下の式を使用して、約０．００３〜約１ｌｂ／ｈｒ／孔、又は約０．３〜１ｌｂ／ｈｒ／孔、又は約０．０４９ｌｂ／ｈｒ／孔のポリマー流速、４６９°Ｆにおける、非円形断面を有するノズルで脱揮されたポリスチレン中のスチレンモノマーレベルを予測する場合がある。
【数１】
2019513178.tif 000003
【００６１】
上記の式で、Ｖはスチレン揮発性物質レベルをｐｐｍ単位で表し、ρはノズルの動作圧力をｔｏｒｒ単位で表し（上流のフラッシュ脱揮装置からの出口圧力でもある可能性がある）、α０はストランド角θが０度である孔の割合であり、αθはストランド角が、０より大きく、４５度以下、５２度、５２．５度、又は６５度以下である孔の割合である。実施形態では、本明細書に開示される非円形断面を有する脱揮ノズルは、３０ｔｏｒｒ以下の動作圧力で、１００ｐｐｍ未満のポリスチレンを生成する場合がある。
【００６２】
実施形態では、図１１〜図１３の非円形断面１１００、１２００、及び１３００を有するノズルは、ノズルにかかる応力及び／又は歪みをさらに低減するためにテーパ付き孔を含み、このようなノズルは、例えば、３０４ステンレス鋼か、ＡＬ−６ＸＮステンレス鋼か、ＬＤＸ２１０１ステンレス鋼かから形成される場合がある。実施形態では、図１１又は図１２又は図１３の断面を有するノズルは、約１００ｐｐｍ以下、又は約５０ｐｐｍ以下の揮発性物質（例えば、スチレンモノマー）を有する脱揮されたポリマー（例えば、ポリスチレン）を提供する場合がある。
【００６３】
容器ヘッダー設計及びノズル設計
本明細書に説明される容器ヘッダー設計（図１Ａ〜図６Ｂにその実施形態が示されている）は、本明細書に説明される脱揮ノズル設計（図７〜図１３にその実施形態が示されている）と組み合わせて使用される。例えば、図１Ａ〜図６Ｂに示す容器ヘッダー設計の流管又は少なくとも、流管の穿孔セクションは、（１）図７に示すストランド角、（２）図８に示す穿孔配置、（３）図７、図９又は図１０に示す１つ又は複数の穿孔形状、（４）図１１、図１２、又は図１３に示す非円形断面、（５）又はこれらの組み合わせを含む場合がある。
【００６４】
本明細書は、ポリマーの脱揮方法も開示する。該方法は、本明細書に説明される容器ヘッダーを介して、溶融ポリマーを本明細書に説明される脱揮ノズルに通すことを含む。脱揮ノズルから流出するトランドの大部分は、４５度、５２度、又は５２．５度、又は６５度以下の最大ストランド角を有する場合がある。脱揮されたポリマーは、約１０００ｐｐｍ以下のスチレンモノマーを含有するポリスチレンの場合がある。
【００６５】
文脈に応じて、本明細書の「開示」に対するあらゆる言及は、場合によっては、特定の具体的実施形態のみを指す。他の場合では、特許請求の範囲の１つ又は複数（ただし、必ずしもすべてではない）に説明されている主題に言及する場合がある。上記は、本特許の情報が利用可能な情報及び技術と組み合わされた場合に、当業者が開示内容を作成及び使用することを可能にするために説明されている本開示の実施形態、バージョン、及び実施例を対象とするが、開示内容は、これらの特定の実施形態、バージョン、及び実施例のみに限定されない。本開示の他のさらなる実施形態、バージョン、及び実施例が、本開示の基本的範囲から逸脱することなく考案される場合があり、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
2019513178.tif 000004
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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