經(jīng)典案例
SuoFu MachineryWZS高粘自清潔脫揮機在PDMS脫揮工藝中的成功應(yīng)用
聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)是一種高分子有機硅化合物,,通常被稱為有機硅,;在聚二甲基硅氧烷脫揮工藝中,有涉及到蒸發(fā)和混合等多種復(fù)雜操作單元,。選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備至關(guān)重要,,對PDMS脫揮過程,傳統(tǒng)的方法是在落條式脫揮器中進行處理,。但隨著產(chǎn)品中揮發(fā)分的揮發(fā),,以及剩余單體量的減少,產(chǎn)品的粘度逐漸增加,,實現(xiàn)脫揮越來越困難,,超高粘物料甚至出現(xiàn)抱團無法混合或攪拌不均勻的情況出現(xiàn),影響反應(yīng)的傳質(zhì),,傳熱,;因此整個過程通常是在高真空下進行的,以盡可能地降低揮發(fā)組份在氣相中的分壓。研究發(fā)現(xiàn)增大熔體表面積和提高表面更新速率,,能增加揮發(fā)組分在熔體中的擴散速率從而提高反應(yīng)速率,。
針對以上難點索孚公司開發(fā)和設(shè)計的WZS型自清潔脫揮器,保證設(shè)備在處理高粘度物料時能具有最佳的傳熱,、傳質(zhì),、混合和機械性能。
WZS型自清潔脫揮器以其具備如下性能而成功應(yīng)用于了該工藝過程:
● 強力混合,、捏合作用,。
● 傳熱面積大,并具有自清潔能力,,以阻止物料在傳熱面上粘結(jié),。
● 有效容積大,物料停留時間長,。
PDMS脫揮工藝成功應(yīng)用設(shè)備參數(shù)如下表:
設(shè)備名稱 | 設(shè)備主材料 | 電機功率(Kw) | 轉(zhuǎn)速(rpm) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
WZS-0.2型自清潔脫揮反應(yīng)器 | SUS304 | 22 | xx/xx | |||
全容積0.5 m3 | 工作壓力(MPa) | 工作溫度(℃) | 傳熱面積(m2) | 設(shè)備自重(Kg) | ||
有效容積(m3) | 設(shè)備內(nèi) | 夾套內(nèi) | 1-200 | 攪拌軸 | 夾套內(nèi) | -4950 |
0.21 | -0.08 | 0.3 | 3.7 | 4 |
2,、設(shè)備外形尺寸如下表:
產(chǎn)品名稱 | 進料口尺寸(mm) | 出料口尺寸(mm) | 進料口到主機中心高(mm) | 最大外形尺寸(長X寬X高mm) |
---|---|---|---|---|
WZS-0.2型自清潔脫揮反應(yīng)器 | φ100 | φ50 | 480 | 4320X1062X1500 |
構(gòu)造
WZS型自清潔脫揮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)主要由減速機、聯(lián)軸器,、軸承座,、填料密封、臥式筒體,、兩根帶刮板的傳動軸,、旋轉(zhuǎn)接頭、齒輪泵及機架等組成,。
四,、工作原理
WZS型自清潔脫揮器為連續(xù)式操作,由一個水平殼體和兩個水平軸組成,。在8字形截面的殼體內(nèi),,兩攪拌軸相互嚙合,雙軸同向旋轉(zhuǎn),,分主軸和清潔軸(見圖1),。雙軸旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的動態(tài)輪廓線確保了設(shè)備中無死角,即自清潔作用(見圖2),。為了在提供強力混合的同時又推動物料(包括高粘度物料)逐漸前移,,攪拌槳和U形捏合桿按螺旋狀排列,這種排列方式為高粘度的PDMS物料的軸向前移提供了推動力,,而且能阻止物料的反向流動,,使物料在設(shè)備中的流動接近平推流,從而提高了物料的脫揮效果,。
1.主攪拌軸 2.清理軸 3.攪拌槳 4.捏合桿 | 圖2. WZS型自清潔脫揮器 |
圖1. WZS型自清潔脫揮器的工作原理 | 動態(tài)輪廓線與自清潔作用 |
為了盡量增大單位設(shè)備容積的傳熱面積,,WZS型自清潔脫揮器的殼體、攪拌軸和攪拌槳都通有導(dǎo)熱介質(zhì)。強勁的混合和捏合作用能有效地使物料更快地表面更新,,該作用與具有自清潔功能的傳熱面相結(jié)合,,從而確保熱、質(zhì)傳遞所需的高表面更新速率,。
WZS型自清潔脫揮器的裝料系數(shù)通常范圍是50~80%,,為氣-液分離和流動留出了足夠的自由空間。與螺桿擠壓類設(shè)備不同,,SCM型自清潔脫揮器內(nèi)物料的軸向輸送速度與攪拌軸轉(zhuǎn)速無關(guān),,使之對進料量和組成的變化都具有極好的適應(yīng)性,并可減少設(shè)備的磨損,。
為了適應(yīng)在真空狀態(tài)下的操作,,專門安裝了適用于高粘度物料的齒輪泵式出料器。該出料器直接安裝在主設(shè)備上,,消除了設(shè)備內(nèi)的死角,。齒輪泵式出料器在稍微超負荷的條件下工作,以保證PDMS能連續(xù)地排出,,并輸入下一工段進行包裝,。
安裝在反應(yīng)器頂部的聚氣室用于氣體排放。聚氣室可加熱,,以避免氣體冷凝和回流,。由于聚氣室的口徑較大,汽體在聚氣室里的流速極低,,即使在高真空的條件下,液滴的夾帶量仍極小,。
表1列出了WZS型自清潔脫揮器的一些特性,。
表1.WZS型自清潔脫揮器的特性
強烈混合和捏合作用 | 強化傳熱和傳質(zhì)。能適應(yīng)物料的各種狀態(tài)變化,。 |
加熱,、冷卻面積大 | 保證能量輸入、輸出與擴散速率,。 |
具有自清潔功能 | 增加傳熱系數(shù),。 |
物料界面更新速率高 | 強化邊界層的熱、質(zhì)傳遞,。 |
有效容積大 | 處理量高,,并使物料的停留時間延長。 |
軸向返混小 | 接近平推流,,停留時間分布極窄,。 |
截面積大 | 允許輸入和分離氣體,并且閃蒸過熱液體。 |
封閉結(jié)構(gòu) | 可在真空狀態(tài)下操作,。 |