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一、前言在脱挥工艺中,涉及到蒸发和混合等单元操作。为了满足工艺对设备的要求,索孚公司开发和设计了特殊的WZS型自清洁脱挥器,以保证设备在处理高粘度物料时能具有最佳的传热、传质、混合和机械性能。
对脱挥过程,传统的方法是在落条式脱挥器中进行处理。随着产品中挥发分的挥发以及剩余单体量的减少,产品的粘度逐渐增加,脱挥越来越困难,因此,整个过程是在高真空下进行的,以尽可能地降低挥发组份在气相中的分压。为了提高生产能力,增大熔体比表面积和提高表面更新速率,进而增加挥发组分在熔体中的扩散速率成为提高反应速率的关键。
WZS型自清洁脱挥器以其具备如下性能而成功应用于了该工艺过程:
●强力混合、捏合作用(双轴相互捏合,具有自清洁功能)。
●传热面积大(内有搅拌轴,桨叶换热层可通热油,外有夹套层),并具有自清洁能力,物料界面更新更快,动态换热面积大大增加,可以阻止物料在传热面上粘结。
●有效容积大,物料停留时间长。
二、WZS
型自清洁脱挥器的工作原理WZS型自清洁脱挥器为连续式操作,其由一个水平壳体和两个水平轴组成。在8字形截面的壳体内,两搅拌轴相互啮合,双轴同向旋转,同步转速比为xx:xx,分别为xx rpm(主轴)和xx rpm(清洁轴)两个转速(见图1)。双轴旋转过程中所产生的动态轮廓线确保了设备中无死角,即自清洁作用(见图2)。为了在提供强力混合的同时又推动物料(包括高粘度物料)逐渐前移,搅拌桨和U形捏合杆按螺旋状排列,这种排列方式为高粘度的物料的轴向前移提供了推动力,而且能阻止物料的反向流动,使物料在设备中的流动接近平推流,从而提高了物料的脱挥效果。
1.主搅拌轴 2.清理轴 3.搅拌桨 4.捏合杆
图1. WZS型自清洁脱挥器的工作原理
图2. WZS型自清洁脱挥器动态轮廓线与自除清洁作用
为了尽量增大单位设备容积的传热面积,WZS型自清洁脱挥器的壳体、搅拌轴和搅拌桨都通有导热介质。强力的混合和捏合作用能有效地使物料更快地表面更新,该作用与具有自清洁功能的传热面相结合,从而确保热、质传递所需的高表面更新速率。
WZS型自清洁脱挥器的装料系数通常范围是50~80%,为气-液分离和流动留出了足够的自由空间。设备内的平均装料高度取决于出料端的堰板,该堰板的几何形状和高度可调节。与螺杆挤压类设备不同,WZS型自清洁脱挥器内物料的轴向输送速度与搅拌轴转速无关,使之对进料量和组成的变化都具有极好的适应性,并可减少设备的磨损。
为了适应在真空状态下的操作,专门安装了适用于高粘度物料的齿轮泵式出料器。该出料器直接安装在主设备上,消除了设备内的死角。齿轮泵式出料器在稍微超负荷的条件下工作,以保证物料能连续地排出,并输入下一工段进行包装。
安装在反应器顶部的聚气室用于气体排放。聚气室可加热,以避免气体冷凝和回流。由于聚气室的口径较大,汽体在聚气室里的流速极低,即使在高真空的条件下,液滴的夹带量仍极小。
表1列出了WZS型自清洁脱挥器的一些特性。
表1. WZS型自清洁脱挥器的特性
强烈混合和捏合作用 | 强化传热和传质。能适应物料的各种状态变化。 |
加热、冷却面积大 | 保证能量输入、输出与扩散速率。 |
具有自清洁功能 | 防止物料抱团,无法混合,增加传热系数。 |
物料界面更新速率高 | 强化边界层的热、质传递。 |
有效容积大 | 处理量高,并使物料的停留时间延长。 |
轴向返混小 | 接近平推流,停留时间分布极窄。 |
截面积大 | 允许输入和分离气体,并且闪蒸过热液体。 |
封闭结构 | 可在真空状态下操作。 |
适用范围广 | 适用范围广,不论有机物、无机物、热敏性物料、湿含量高低、粉料、颗粒料或粘性料均可干燥。 |
结构紧凑 | 结构紧凑美观实用,低速安全,高效节能,噪音低。 |
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