Sản xuất thiết bị trộn

Trộn trùng hợp: Nhà máy trộn phản ứng trùng hợp
Đối với sản xuất trùng hợp công nghiệp, chất lượng polymer và chi phí sản xuất cao hay thấp không chỉ phụ thuộc vào quá trình phản ứng trùng hợp mà còn phụ thuộc vào loại cấu trúc của lò phản ứng trùng hợp. Là một thiết bị phản ứng tổng hợp quan trọng, lò phản ứng nồi hấp khuấy cần lựa chọn và thiết kế chuyên nghiệp để giải quyết các vấn đề về chất lượng và truyền năng lượng, làm cho hiệu suất sản phẩm đồng nhất và giảm chi phí sản xuất.

Thiết kế và khuếch đại kỹ thuật của lò phản ứng tổng hợp nồi hấp khuấy gần như tập trung tất cả các khó khăn của lò phản ứng khuấy, chủ yếu là:

(1) Yêu cầu chất lượng cao của sản phẩm. Ví dụ, trọng lượng phân tử của sản phẩm, phân bố trọng lượng phân tử, tính chất cơ học, khả năng chịu nhiệt, kích thước hạt trung bình, phân bố kích thước hạt, hình thái hạt và các yêu cầu khác rất cao;

(2) Đa biến phức tạp của hệ thống polymer. Ví dụ, hệ thống không đồng nhất, hệ thống không Newton có độ bám dính cao, hệ thống độ nhớt thay đổi, v.v.

(3) Sự phức tạp của dòng chảy trong nồi trộn. Ví dụ, sự ngẫu nhiên của dòng chảy ba chiều, hình dạng phức tạp của máy khuấy, điều kiện ranh giới khó xác định, v.v.

(4) quá trình trùng hợp có hiệu ứng nhiệt lớn, yêu cầu nhiệt độ phản ứng khắc nghiệt, các yếu tố truyền nhiệt và khuấy thường cần thiết kế đặc biệt.

đ) Thiết bị tổng hợp được quy mô lớn.

Trong nhiều năm hợp tác sản xuất và nghiên cứu với Đại học Chiết Giang, Công ty Yuanzheng đã rút ra nhiều kinh nghiệm quý giá và hướng dẫn lý thuyết về công nghệ phản ứng tổng hợp và thiết bị, liên tục phát triển một loạt các quá trình trộn thiết bị và ứng dụng thành công trong sản xuất công nghiệp.

◇Lò phản ứng trùng hợp dung dịch liên tục

Độ khó và dễ dàng của thiết kế lò phản ứng trùng hợp dung dịch liên tục phụ thuộc vào độ nhớt hệ thống cao và thấp trong giai đoạn sau của phản ứng trùng hợp. Nếu độ nhớt hệ thống không thay đổi nhiều trong quá trình trùng hợp, thiết kế khuấy tương đối đơn giản. Nhưng hầu hết các phản ứng trùng hợp dung dịch liên tục bắt đầu với độ nhớt monome rất thấp, với quá trình trùng hợp, độ nhớt tăng lên nhanh chóng, và máy khuấy nói chung rất khó thích ứng với một loạt các thay đổi về độ nhớt, một số quá trình trùng hợp bán liên tục trong quá trình phản ứng liên tục nhỏ giọt monome dẫn đến sự thay đổi bề mặt chất lỏng cũng rất lớn, nếu sử dụng cánh quạt nhiều lớp, đầu vào năng lượng có đột biến, và vật liệu bề mặt chất lỏng bắn tung tóe. Ngoài ra, một số phản ứng đến giai đoạn sau để tạo ra chất nhầy và hệ số truyền nhiệt giảm đáng kể.

Đối với loại tổng hợp này, kinh nghiệm thiết kế và sản xuất phong phú đã được tích lũy và các biện pháp hiệu quả có thể được thực hiện theo các quy trình khác nhau:

(1) Máy khuấy khu vực độ nhớt rộng - mái chèo cánh quạt SP304 lớn đã được phát triển, có thể phù hợp với quá trình thay đổi độ nhớt lớn của vật liệu. Trạng thái dính thấp trong giai đoạn đầu trùng hợp là mái chèo dòng chảy trục. Khi độ nhớt tăng lên, dòng chảy dần dần có xu hướng chảy, có lợi cho việc cải thiện hệ số truyền nhiệt của các yếu tố trao đổi nhiệt tích hợp và áo khoác.

(2) Với công nghệ trộn đồng trục, nó có thể thích ứng với miền độ nhớt rộng hơn. Lớp bên trong là mái chèo tuabin nhiều lớp tốc độ cao, thích hợp cho giai đoạn đầu trùng hợp. Khi độ nhớt tăng lên, hãy khởi động máy khuấy khung tốc độ thấp bên ngoài, thích hợp cho việc trộn hệ thống độ nhớt cao. Ngoài ra, trên máy khuấy khung có thể lắp đặt nhiều loại scraper để loại bỏ chất kết dính, tăng cường truyền nhiệt. Cấu trúc scraper cần được thiết kế đặc biệt theo tính chất vật chất và mức độ dính của nồi hấp.

(3) sử dụng máy khuấy trục vít, với sự phối hợp của xi lanh dẫn lưu, từ phạm vi độ nhớt 0,5~100000mPa.s có thể duy trì khả năng tuần hoàn cao và hiệu quả trộn, loại bỏ hiệu quả sự không đồng đều của nồng độ và nhiệt độ lên xuống trong lò phản ứng khuấy, tường của xi lanh dẫn lưu cũng có thể được thiết kế thành cấu trúc rỗng, thông qua môi trường làm mát bên trong, truyền nhiệt hai mặt có hiệu quả truyền nhiệt cao. Bởi vì các thùng dẫn hướng trục vít có ba đặc điểm là khả năng tuần hoàn mạnh mẽ, phạm vi độ nhớt thích ứng lớn và hiệu quả truyền nhiệt cao, làm cho nó trở thành máy khuấy điển hình để trùng hợp dung dịch không liên tục, các ứng dụng thành công bao gồm trùng hợp dung dịch acrylonitrile để sản xuất sợi carbon, trùng hợp vòng hở DMC để sản xuất cao su silicone, v.v.

(4) Một phần của máy khuấy có thể được thiết kế thành một cấu trúc rỗng. Cả hai máy khuấy và trục trộn đều rỗng. Môi trường làm mát chảy trong kênh rỗng. Vì máy khuấy ở trạng thái chuyển động, hệ số truyền nhiệt của nó lớn hơn 5 lần so với cuộn dây tích hợp. Máy khuấy rỗng cũng có thể được sử dụng trong quá trình gia nhiệt hoặc làm mát bùn cao hơn, và cũng phù hợp hơn trong các thiết bị tráng men thủy tinh khó thiết lập vách ngăn và cuộn dây.

(5) Đánh bóng gương của máy khuấy và tường bên trong của thùng chứa, có thể làm giảm việc sản xuất nồi hấp dính.

(6) Khi không có nồi hấp dính được tạo ra, việc lựa chọn máy khuấy loại tường gần có thể cải thiện hệ số truyền nhiệt;

(7) Đối với các lò phản ứng trùng hợp lớn, chỉ riêng bề mặt truyền nhiệt áo khoác là không đủ, hãy thêm bề mặt truyền nhiệt với các thành phần bên trong khác nhau, hoặc bổ sung bề mặt truyền nhiệt bằng trao đổi nhiệt tuần hoàn bên ngoài, hoặc loại bỏ nhiệt bằng dung môi điểm sôi thấp hoặc bay hơi monome.

Trộn trùng hợp: Nhà máy trộn phản ứng trùng hợp

◇Lò phản ứng trùng hợp dung dịch liên tục

Thiết kế lò phản ứng trùng hợp dung dịch liên tục Ngoài việc xem xét trộn và truyền nhiệt, cần đặc biệt xem xét phân phối thời gian lưu trú. Để có được phân phối thời gian lưu trú hẹp hơn, việc sử dụng nhiều chuỗi nồi hấp đầy đủ là một phương pháp. Lò phản ứng dòng đẩy phẳng cũng có thể được sử dụng để giảm số lượng lò phản ứng và giảm đầu tư thiết bị.

Khi sử dụng nhiều nồi trộn đầy đủ trong chuỗi, số lượng nồi thường thay đổi từ 3 đến 8, số lượng càng nhiều, phân phối thời gian dừng càng hẹp, đầu tư càng lớn, cần cân nhắc các yếu tố khác nhau khi thiết kế. Loại khuấy của mỗi lò phản ứng có thể khác nhau, nồi hấp đầu tiên trùng hợp là hệ thống dính thấp. Việc sử dụng máy khuấy tuabin hoặc lưỡi dao để phối hợp với vách ngăn trong trạng thái hỗn loạn có thể thu được sự pha trộn tốt, làm cho chất xúc tác trộn đầy đủ với monome. Độ nhớt tăng dần và khi đi vào hoạt động lưu vực chuyển tiếp, máy khuấy có thể sử dụng mái chèo dòng ngược nhiều phần, mái chèo dòng trục cong lá rộng, mái chèo tuabin bật, v.v. Độ nhớt của hệ thống sau phản ứng cao hơn, đi vào hoạt động lưu vực lớp. Máy khuấy áp dụng các loại như đai ốc, đai ốc gãy và các loại khác. Máy khuấy áp dụng thiết kế tường gần hoặc thiết kế với scraper theo tình trạng nồi hấp dính.

Để làm cho phân phối thời gian dừng hẹp hơn, dòng chảy gần với dòng đẩy phẳng hơn, ngăn chặn sự pha trộn trục, thiết bị có thể được thiết kế với đường kính phát triển tương đối lớn, máy khuấy được thiết kế để trộn xuyên tâm tốt và cấu trúc yếu của trục quay lại, ví dụ như máy khuấy khung hoặc máy khuấy khung một phần, nhưng nồi đầu tiên do độ nhớt thấp, nói chung vẫn được thiết kế để hoàn thành nồi hấp.

◇Lò phản ứng trùng hợp nhũ tương liên tục

Lò phản ứng trùng hợp nhũ tương chủ yếu là sản xuất liên tục. Do độ nhớt của hệ thống thấp, máy khuấy thường sử dụng bánh xe lá, loại quét ba lá, loại brumagin, v.v. Thiết kế và khuếch đại lò phản ứng khuấy chủ yếu xem xét ảnh hưởng của trộn trộn đối với quá trình trùng hợp:

a) Dịch dịch phân tán tới hạn. Để trùng hợp nhũ tương, thành phần chính của nó là monome (pha dầu) và pha liên tục (pha nước), cường độ khuấy trong nồi hấp trùng hợp phải đạt đến điểm tới hạn của sự phân tán chất lỏng, nếu cường độ khuấy quá thấp, nó sẽ làm cho monome và pha nước xảy ra tách ra, dẫn đến tốc độ phản ứng trùng hợp nhũ tương giảm.

(2) Phân phối nhiệt độ và nồng độ. Để ổn định chất lượng sản phẩm polymer, khuấy phải làm cho vật liệu trong nồi hấp trùng hợp có đủ số lần lật để nhiệt độ và nồng độ trong nồi hấp được phân phối đồng đều.

(3) Tốc độ cắt và phân phối tốc độ cắt có ảnh hưởng quan trọng đến sự ổn định của nhũ tương polymer và tính nhất quán của chất lượng sản phẩm.

(4) Sơ tán nhiệt trùng hợp. Khả năng truyền nhiệt của nồi hấp trùng hợp phải đáp ứng yêu cầu rút nhiệt ở đỉnh cao của phản ứng. Truyền nhiệt chủ yếu dựa vào áo khoác và ống làm mát bên trong. Việc thiết lập ống làm mát bên trong phải xem xét ảnh hưởng của hỗn hợp và truyền nhiệt của dòng chảy vật liệu trong nồi hấp. Loại dòng chảy của máy khuấy cũng nên cố gắng cải thiện mức độ nhiễu loạn của chất lỏng tường bên ngoài của ống làm mát bên trong và loại bỏ vùng chết hỗn hợp giữa các ống làm mát bên trong dày đặc.

Lò phản ứng trùng hợp PVDF

◇Lò phản ứng polymer polyester

Lò phản ứng trùng hợp polyester thường bao gồm một nồi hấp esterized, một nồi hấp tiền ngưng tụ, một nồi hấp ngưng tụ cuối cùng trong chuỗi, trong đó nồi hấp ngưng tụ cuối cùng là lò phản ứng dòng đẩy phẳng và phần còn lại là một nồi hấp hoàn toàn.

Nồi hấp ester hóa là một hệ thống không đồng nhất dính thấp. Nó có thể sử dụng sự kết hợp của mái chèo tuabin và mái chèo dòng trục. Tốc độ hòa tan của axit đa nguyên có liên quan đến lực cắt của mái chèo tuabin. Đầu vào nhiệt cũng liên quan đến khả năng lưu thông của máy khuấy và diện tích sưởi ấm.

Nồi hấp tiền ngưng tụ là hệ thống dính trung bình đồng nhất. Truyền nhiệt là mục đích chính của khuấy. Các mái chèo dòng trục cung cấp dịch chuyển lớn hơn với sự phối hợp của xi lanh dẫn lưu. Các ống sưởi diện tích lớn cũng là điều kiện cần thiết để truyền nhiệt.

Chìa khóa cho quá trình trùng hợp polyester là sự ngưng tụ ở giai đoạn sau, và việc truyền khối lượng trở thành yếu tố kiểm soát phản ứng. Để cải thiện độ trùng hợp, nồi hấp ngưng tụ liên tục được thiết kế không chỉ để tránh pha trộn, mà còn để cung cấp bề mặt truyền khối lượng lớn và đường dẫn khuếch tán ngắn. Lò phản ứng đĩa đơn trục ngang là thiết bị ngưng tụ điển hình, có khả năng làm mới bề mặt mạnh mẽ, được áp dụng trong nhiều thiết bị PET. Tuy nhiên, một số polyester có độ nhớt vượt xa PET, chẳng hạn như PBT, nếu lò phản ứng đĩa đơn trục ngang vẫn được sử dụng, vật liệu không thể tạo thành màng lỏng đồng nhất trên đĩa, vật liệu khối ngăn chặn sự khuếch tán của các phân tử nhỏ và cũng ảnh hưởng đến truyền nhiệt.

Theo đặc điểm kỹ thuật của polyester siêu dính, nồi hấp ngưng tụ cuối cùng sử dụng thiết bị đĩa đơn trục với máy cạo hoặc thiết bị trộn tự làm sạch hai trục, cung cấp khả năng làm mới bề mặt mạnh mẽ và khả năng truyền nhiệt, cung cấp thiết bị đáng tin cậy cho sản xuất polyester có độ trùng hợp cao và độ nhớt siêu cao. Hiện nay, thiết bị trộn tự làm sạch trục kép tích cực đã được sử dụng thành công trong PBS, PBAT và các thiết bị khác.

Nồi hấp PBS mô hình STC-6000

Phần Performance