具体实施方式

下面结合附图所阐述的详细描述旨在作为对本发明的当前优选实施例的描述，并不旨在代表其中可以实践本发明的唯一形式。应当理解，相同或等效的功能可以通过旨在包含在本发明的范围内的不同实施例来完成。

现在参考图1A至1C，示出了制造设施12的第一可互连模块10。可互连模块10包括壳体14和壳体14中的反应器16。壳体12具有至少一个进料入口18和至少一个排放出口20。反应器16具有联接到壳体14的至少一个进料入口18的至少一个反应器入口22，以及联接到壳体14的至少一个排放出口20的至少一个反应器出口24。

在本实施例中，第一可互连模块10用作主反应器模块。有利地，可互连模块10的使用为制造设施12提供模块化，并且这样做在管理制造设施12的生产能力中提供更大的灵活性，因为可以取决于是否需要扩大或缩小生产能力简单地添加或移除附加的可互连模块。

壳体14可以以联运容器的形式提供。有利地，在需要增加或减少生产能力的情况下，这有助于可互连模块10的移动。所采用的联运容器的尺寸可取决于例如生产要求和/或场地限制。可以采用的合适联运容器的示例包括标准化的10英尺、20英尺或40英尺长的高立方容器。

反应器16可以以化学容器的形式提供并且可以由不锈钢制成。在一个实施例中，反应器16可以是能够处理分批或半分批过程的混合容器。反应器16的容量可以定制以适应生产要求。例如，如果需要增加生产能力，则反应器16的尺寸可以在壳体14中的可用空间内最大化。在一个实施例中，反应器16可以具有至少10立方米(m³)的标称容积，但是这可以取决于生产要求而增加。类似地，反应器16的设计、操作温度和操作压力可取决于操作要求。在一个实施例中，反应器16可设计成承受约300摄氏度(℃)的温度以适应温度波动(特别是与放热反应相关的温度波动)，以及约600千帕(kPa)的最大压力。

在所示的实施例中，反应器16相对于壳体14的水平面倾斜地设置。倾斜可以在与壳体14的水平面成约0度(°)至约3°之间。在一个实施例中，反应器16可以以1:50的斜率或梯度倾斜。有利地，倾斜反应器16有利于反应器16内的流体由于重力而流动，并且这又在需要时有利于反应器16的排放。反应器16可以通过第一支撑结构26保持在适当位置。第一支撑结构26可以是鞍形支撑结构以在倾斜水平位置中维持反应器16的稳定性并支撑反应器负载和反应器内容物，以及由制造操作(例如反应物的搅拌、循环或转移操作)产生的振动力和压力积聚。反应器16可设置有人孔25以在需要时允许生产操作者进入反应器16进行维护工作或清洁目的。人孔25可具有约500毫米(20英寸)的直径。

壳体14中的至少一个进料入口18用作进入可互连模块10的材料输送入口，而壳体14中的至少一个排放出口20用作可互连模块10的成品或中间产品输送出口。

在本实施例中，将至少一个反应器入口22连接到壳体14的至少一个进料入口18的管道可以布置成沿着反应器16的内表面引导进入反应器16的反应物的流动，以减少当反应物从处于较高高度的至少一个反应器入口22流向处于较低高度的至少一个反应器出口24时由于高度的损失而导致的静态积聚。

在本实施例中，搅拌器28设置在反应器16中。有利地，搅拌器28在操作期间促进反应器16中的内容物的有效混合以实现均匀混合物。在一个实施例中，搅拌器28可以是容纳在反应器16内的多叶片搅拌器。搅拌器28可联接到位于反应器16外部的具有变频驱动的搅拌器马达30，搅拌器马达30由第二支撑结构32保持在适当位置。

为了便于清洁反应器16，可以在反应器16中提供至少一个清洁装置34。可以在反应器16的上表面或端部处以一个或多个喷射球的形式提供至少一个清洁装置34。

在所示的实施例中，伴热系统36联接到反应器16。有利地，在制造操作期间围绕反应器16延伸并封装反应器16的伴热系统36为反应器16提供加热。在一个实施例中，伴热系统36可用于将反应器16加热至约130摄氏度(℃)的最高温度。本实施例中的伴热系统36包括围绕反应器16延伸并在设置在壳体14中的蒸汽入口38和冷凝物出口40处连接到壳体14的蒸汽管线或伴热管。蒸汽疏水阀42和冷凝物回收系统44可附接在蒸汽管线的出口端。在一个实施例中，蒸汽管线或蒸汽伴热管可具有约19毫米(3/4英寸)的内直径。在替代实施例中，取决于操作要求，蒸汽管线或蒸汽伴热管可具有更大或更小的内直径。为了解决设计和安全方面的考虑，伴热系统36可以被设计成适应高达约350千帕(kPa)的最大压力的低压蒸汽。

在本实施例中，泄压系统联接到反应器16。泄压系统可以作为安全预防措施提供并且可以包括泄压阀48和爆破片管线50中的至少一个。泄压装置48可以设置在反应器16的顶部，并且具有爆破片52的爆破片管线50可以附接到反应器16作为在制造操作期间应对反应器16的任何意外超压的安全措施。

在本实施例中，洗涤器系统54联接到反应器16。洗涤器系统54可以是水基或酸/碱基系统并且可以包括附接到反应器16的洗涤器管线以用于去除有害颗粒。洗涤器管线的出口端可以连接到形成在壳体14中的洗涤器管线出口。

反应器16还可以设置有观察窗56、液位指示器58、温度指示器60、压力计62、采样点64和排料出口66中的一个或多个。

可以在反应器16的顶部设置观察窗56以允许生产操作员手动监测反应器16中的液体或泡沫水平，作为在反应器16中的液位指示器58发生故障时的冗余措施。观察窗56还允许人工检查反应器16、搅拌器28和至少一个清洁装置34，以确保已经进行彻底清洁。可以提供梯子68以向生产操作员提供安全且符合人体工程学的接近观察窗56的通道。

采样点64可设置在合适高度以方便生产操作者从反应器16中取回少量样品以进行质量检查。可以在采样点64的出口周围提供封闭高度至少为0.2米的采样盒69，作为预防性安全措施以遏制任何意外的飞溅或溢出。

排料出口66有利于从反应器16中释放材料，例如在体积过大时、当添加不正确的材料时、当制造不合格产品时、在原位清洁操作期间，或作为最后的手段在失控反应期间减轻反应器16中的压力。在所示的实施例中，反应器16的倾斜位置可以促进材料经由排料出口66从反应器16中释放。

反应器16可以另外联接到水管线70、惰性气体管线74、工厂空气管线76和仪表空气管线78中的一个或多个。可以提供水管线70以供应水用于清洁操作和/或作为制造部件。可以提供惰性气体管线74以供应惰性气体用于清洁操作、反应器加压、吹扫或排放操作和/或作为制造部件。可以提供工厂空气管线76以供应空气来支持反应器16的操作要求。可以提供仪表空气管线78以向支持反应器16的制造操作的设备供应空气。取决于操作要求，水管线70、惰性气体管线74、工厂空气管线76和仪表空气管线78的内直径可以在大约19毫米(mm)至大约26mm之间的范围内。管道的直径可以定制以满足处理流操作需要，例如更快的流体流动循环或降低的流体速度以获得更长的停留时间。

在所示的实施例中，循环泵80联接到反应器16。循环泵80可以布置成经由将反应器出口连接到反应器入口的循环管线81循环反应器内容物。取决于操作要求，循环管线81可设置有直列式(in-line)混合器。有利地，提供循环泵80有助于促进反应器16中反应物的均匀性。用作循环泵80的合适泵的示例包括离心泵、齿轮泵和气动双隔膜(AODD)泵。循环泵80可作为搅拌器28的补充或替代来提供。

在本实施例中，一个或多个输送泵82和84联接在反应器16与壳体14的进料入口18和排放出口20中的至少一个之间。更具体地，一个或多个进料泵82可以联接在反应器16与壳体14的进料入口18之间。用作原材料输入操作的进料泵82的合适泵的示例包括离心泵和AODD泵。在相同或不同的实施例中，一个或多个排放泵84可以联接在反应器16与壳体14的排放出口20之间。用作输出操作的排放泵84的合适泵的示例包括离心泵和AODD泵。

循环泵80和输送泵82和84可具有但不限于与采用的管道的管道直径相似的内直径。循环泵80、输送泵82和84的内直径和管道直径之间的差异可以例如通过使用一个或多个减少器(未示出)来解决。在一个实施例中，循环泵80、输送泵82和84可具有约50mm(2英寸)的内直径。

可提供控制阀(未显示)以使用循环泵80、输送泵82和84中的一个或多个来控制涉及反应器16的输入、输出和/或循环操作的流率和/或压力。

如本领域普通技术人员将理解的，本发明不受所采用的泵的数量或类型的限制。取决于操作需求，可以在可互连模块10中采用更少或更多的输送泵82和84。类似地，选择使用的泵的类型也取决于操作需求。

在本实施例中，容纳系统86设置在壳体14中。容纳系统86用作可互连模块10中发生的任何泄漏的容纳场地。在一个实施例中，容纳系统86可具有至少约0.2米(m)的高度。可以根据需要增加容纳系统86的容积。容纳系统86可以覆盖有钢格板(未示出)作为地板，旨在为生产操作员提供防滑环境并且还允许可互连模块10内的任何泄漏通过以进入容纳系统86。

容纳系统86可包括位于可互连模块10的一端的底部处的一个或多个容纳排放点88。容纳排放点88被设计成将可互连模块10外部的容纳系统86的内容物释放到例如在一个或多个容纳排放点88处联接到可互连模块10的指定废物储存罐。容纳系统86的底座可以倾斜设置，以便于经由一个或多个容纳排放点88将废物内容物排出可互连模块10。当可互连模块10连接到一个或多个其他可互连模块时，一个或多个容纳排放点88也可以联接到一个或多个其他可互连模块的对应容纳排放点。

在所示实施例中，过滤单元92联接在反应器出口24和壳体14的排放出口20之间。在一个实施例中，过滤单元92可包括多个过滤器壳体，每个过滤器壳体具有过滤袋。过滤袋可能有各种不同的孔径(例如1微米(μm)、5μm、10μm、25μm和50μm)，过滤袋的选择取决于产品质量规格。

壳体14可以设置有气体或烟雾探测器94、照明系统96、警报系统98、控制面板单元100和显示屏102中的一个或多个。

多个气体或烟雾探测器94可以放置在可互连模块10内以检测任何气体泄漏。气体和烟雾探测器94可用于检测可互连模块10内的可燃、易燃和/或有毒气体，并可与警报系统98一起工作以在检测到任何泄漏和/或即将发生的危险时提供警告或疏散警报。

照明系统96可设置在可互连模块10中以在可互连模块10的更密集区域中提供足够的光。有利地，这有利于可互连模块10中的维护工作，尤其是在可互连模块10的更深的区域中。提供照明系统96还允许在夜间有效且安全地执行制造操作或维护工作。

可在可互连模块10的外表面上提供对控制面板单元100的访问，以允许生产操作员手动调节反应器16而不必进入可互连模块10。

显示屏102可以显示制造操作的生产状态、作为制造过程参考的制造处理的阶段和制造操作的实时状态。显示屏102显示的实时数据可以包括例如反应器16的液位指示器、反应器温度和压力、输入温度、输出温度、压力和输送流率、循环泵80和输送泵82和84的打开和关闭、阀门、循环管线、排料出口66和采样点64。

在本实施例中，可互连模块10还配备有多个泡沫灭火器104，以备发生火灾时使用。

可互连模块10内的设备、管道和容器可由分布式控制系统(DCS)监控，使得来自现场装置(例如液位指示器58、温度指示器60和压力计62)的信息被传送回制造工厂内的中央控制室，以供生产操作员监督。在出现安全隐患的情况下，除了警报系统98提供的警告或疏散警报外，还可经由DCS触发警告警报以提醒中央控制室中的生产操作员。

现在参考图2A和2B，示出了第二可互连模块150。在本实施例中，第二可互连模块150设置有称量秤152、生产柜154、维护柜156、备用中型散货容器(IBC)158、货架系统160、灭火器162、容纳系统164和照明系统166中的一个或多个。

在本实施例中，第二可互连模块150作为辅助生产和维护模块，提供侧面增强以使制造操作更加方便。第二可互连模块150可以容纳在联运容器中。有利地，这有助于在需要时移动第二可互连模块150。所采用的联运容器的尺寸可取决于例如使用要求和/或场地限制。可以采用的合适联运容器的示例包括标准化的10英尺、20英尺或40英尺长的高立方容器。

尽管在图1A、1B、1C、2A和2B中示出为容纳在单独的可互连模块中，但在替代实施例中，称量秤152、生产柜154、维护柜156、备用中型散货容器(IBC)158，货架系统160和灭火器162中的一个或多个可以设置在与反应器16相同的可互连模块10中。

为了实现目标产品批量大小的预定批量，可以在批量操作期间使用多个桶来装填原材料。为了实现精确的批量，通常测量最终桶的质量以确保将精确量的原材料装入反应器16。因此，称量秤152可设置在第二可互连模块或辅助单元150中以促进原材料桶的测量。称量秤152可以包括称量秤读取器164。

生产柜154为生产操作员提供必要设备和配件的存储空间，以在生产操作期间方便地取用。可以存储在生产柜154中的物品的示例包括个人防护设备、呼吸面罩、手套、手电筒、化学安全护目镜、溢出套件和样品瓶。

维护柜156为生产操作员提供必要设备和配件的存储空间，以在维护工作期间方便地取用。可以存储在维护柜156中的物品的示例包括设备和工具，例如O形环、垫圈、备用阀、爆破片、过滤袋和隔膜密封件。

由第二可互连模块150提供的附加空间可用作一个或多个备用中型散货容器(IBC)158的存储区域，以方便存取。备用IBC可用于容纳来自反应器16和/或容纳系统86的排放物。备用IBC还可用作应急措施，为制造设施12提供附加容纳空间。

在原材料经由输入泵82从桶、IBC或ISO罐式容器装入反应器16中时的原材料输送操作期间，可能需要软管和喷枪以促进这些输送。在第二可互连模块150中提供货架系统160允许在需要时方便地存储和接近软管和喷枪。

设置在第二可互连模块150中的灭火器162在发生小火时用作应急响应的第一线，并且除第一可互连模块10中的泡沫灭火器104外还提供灭火器162。取决于操作要求，灭火器162可以是泡沫灭火器、二氧化碳灭火器或干式灭火器。

容纳系统164起到与第一可互连模块10相似的功能，并且当联接到第一可互连模块10的容纳系统86时，增加制造设施12的容纳能力。

当生产操作员需要进入第二可互连模块150时，照明系统166在第二可互连模块150中提供照明。

现在参考图3，示出了制造设施200。所示实施例中的制造设施200包括第一可互连模块10，第二可互连模块150联接到该第一可互连模块10。在本实施例中，第一和第二可互连模块10和150在第一和第二可互连模块10和150的拐角处设置有铸件202。铸件202用于将第一和第二可互连模块10和150彼此连接和固定。有利地，如果需要，铸件202提供将多个可互连模块固定在一起的选项，促进模块之间的容纳排放点的连接，并允许在船运或运输时将可互连模块固定在一起。

现在参考图4至图6，示出了具有不同可互连模块数量和布局的制造设施的各种构造。特别地，图4示出了具有以并排布置彼此连接的两(2)个第一可互连模块10和独立的第二可互连模块150的制造设施250，图5示出了具有以串行布置的两(2)个第一可互连模块10和第二可互连模块150的制造设施300，并且图6示出了具有三(3)个第一可互连模块10和单独第二可互连模块150的制造设施350，三(3)个第一可互连模块10中的两个以并排布置彼此连接。

如本领域普通技术人员将理解的，本发明不受所采用的可互连模块的数量或可互连模块的布局构造的限制。

从前面的讨论可以明显看出，本发明提供了模块化制造设施。有利地，这允许制造设施的生产能力的快速放大或缩小，从而在管理制造设施的生产能力中提供更大的灵活性。此外，通过可互连模块的轻松组装和拆卸，进一步增强了管理生产能力的灵活性，便于运输和在业务需求更大的区域快速建立制造设施。此外，由于所有制造部件都集成在单独的可互连模块内，因此可以流线化整个生产过程，生产操作员可以在单一位置访问制造设施，进行原材料卸载、输入操作、成品输出、过滤、取样、阀门开启和关闭以及就地清洁操作。更有利的是，将所有管道和设备集成到单独的可互连模块中还有助于更容易接近和更快维护，从而减少停机时间并增加可用于制造操作的生产时间。在可互连模块内，管道和设备可以容易地改装以修改可互连模块的技术规格和可互连模块内的布局。

虽然已经说明和描述了本发明的优选实施例，但是很明显，本发明不仅限于所描述的实施例。在不脱离权利要求中描述的本发明的范围的情况下，许多修改、改变、变化、替换和等效对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

此外，除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应被解释为包含性而非排他性或穷尽性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。