一、前言
在高粘流体脱泡高分子材料碳纤维工艺中,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WZD型自清洁搅拌脱泡机,以保证设备在处理高粘度物料时能具有最佳的传热、传质、混合的机械性能。
对脱泡过程,传统的方法是在落条式设备及釜式设备中进行处理。随着产品中挥发组分的挥发以及剩余单体量的减少,产品的粘度逐渐增加,脱泡越来越困难。因此,该设备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。
WZD型自清洁脱泡器以其具备如下性能而成功应用于该工艺过程:
● 强力混合、捏合作用;
● 传热面积大;
●并具有自清洁能力,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、构造
WZD型自清洁脱泡器结构主要由电机、减速机、链轮、机架、密封、卧式筒体、一根带刮板的传动轴、与刮板相啮合的勾爪、旋转接头、支座等组成。
WZD型自清洁脱泡机外形图
三、工作原理
图1. WZD型自清洁脱泡器的工作原理 1.轴 2.搅拌桨 3.刮板 4.勾爪
WZD型自清洁脱挥器为连续式操作,用于对混合(或啮合)要求很高的高粘物料的反应、脱泡等工艺过程。其由一套传动装置、一个水平壳体和与其同轴心的水平轴组成。水平轴上安装有与轴垂直的搅拌桨,搅拌桨上带刮板,壳体上安装有对应的勾爪。搅拌桨既清洁筒体两个端面,又带动刮板清洁筒体内壁,勾爪是静止的,它能清洁运转的轴及搅拌桨。所有部件均可被用来进行热传递。如图1所示。
为了尽量增大单位设备容积的传热面积,WZD型自清洁脱泡器的壳体、搅拌轴和搅拌桨都通有导热介质。强劲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。
WZD型自清洁脱泡器的装料系数通常范围是50%左右,为气-液分离和流动留出了足够的自由空间。与螺杆挤压类设备不同WZD型自清洁脱泡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(客户自配齿轮泵)。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。
安装在反应器顶部的聚气室用于气体排放。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. WZD型自清洁脱泡器的特性
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 | 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。 |
本项目设备技术参数,设备参数如下表:
设备名称 | 设备主材料 | 变频电机功率(Kw) | 转速(rpm) |
WZD-4型自清洁脱泡机 | SUS316L | 15 | ≤xx |
有效全容积 (m3) | 工作压力 (MPa) | 工作温度(°C) | 传热面积 (m2) | 设备自重 (Kg) |
0.3 | 设备内 | 夹套内 | 1-150 | 设备内 | 夹套内 | -3800 |
-0.1 | 0.3 | 1.7 | 2.3 |
进料口尺寸 (mm) | 出料口尺寸 (mm) | 最大外形尺寸 (长X宽X高mm) |
φ80 | φ65 | 4200X1200X2200 |