[發明專利]多級、多向Y型射流撞擊混合器

有效

• 申請號: 200910076704.6
• 申請日: 2009-01-15
• 公開（公告）號: CN101513595A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 羅文德;周華堂;張莼;黃家祺;汪英枝;周英建
• 申請（專利權）人: 中國紡織工業設計院
• 主分類號: B01F5/00
• 分類號: B01F5/00;B01F3/08;B01J14/00;C08G69/32
• 代理公司: 北京市卓華知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳子英

技術領域

本發明涉及兩種或多種液體物料的撞擊式混合技術，適用于連續運行的混 合過程，特別是要求瞬間能達到均勻混合的目的，尤其適用于待混合的兩種或 多種液體物料流量相差大、混合時易發生相變的過程，例如芳綸(Aramid Fibers)1414聚合過程。

背景技術

芳綸1414又稱芳綸II或對位芳綸(Para-aramid?Fibar)，學名聚對苯二 甲酰對苯二胺，由對苯二甲酰氯(TPC)和對苯二胺(PPDA)兩種單體采用低 溫溶液聚合工藝制得。該聚合過程如下：PPDA預先與溶劑混合形成預混合物， 預混合物冷卻至5～10℃后與部分熔融TPC(約85～90℃)混合反應，形成預 聚合物溶液，該預聚合物溶液冷卻至10～15℃，與其余的熔融TPC在混合器 中混合均勻后連續進入縮聚反應器進行反應。

混合時，進入混合器中的預聚合物溶液流量是熔融的TPC流量的十倍左 右，兩者溫度相差70～75℃，TPC的凝固點約為81～84℃，混合溫度一般控 制在30～35℃。所述的縮聚反應要求進行混合的兩種單體化學配比計量精確、 過程連續且瞬間混合均勻。采用傳統的靜態混合器、同心射流混合器、T型混 合器及專利CN?101195681A中提及的混合器進行混合時主要存在如下問題：

(1)傳統的靜態混合器利用其特殊的結構使物料混合，其混合程度取決 于特殊的流道設計及混合流動過程，但不能保證兩種單體瞬間混合均勻。同時 兩股物料充分接觸，大流量低溫的預聚合物溶液降低了混合腔的溫度，使得 TPC入口以及器內未混合的TPC產生凝固，導致TPC入口及器內發生堵塞，無 法保證混合過程連續進行。

(2)同心射流混合器是通過第一種物料射入第二種物料混合室的高速流 動，使物料實現混合，但是由于混合室中第二種物料的流速低，距離短，兩種 物料間能同時達到湍流狀態的部分不多，存在大量層流區，難以實現瞬時完全 混合。

(3)T型射流混合器通過對撞方式實現物料混合，可以滿足瞬時均勻混 合的要求，但是混合時如果兩股物料流量之比相差大(例如芳綸1414的聚合 過程為10～18∶1左右)，撞擊后物流偏向流量較小的TPC熔體一方，易流向 混合器的器壁，同時由于撞擊點偏向TPC噴射口，大流量低溫物流降低了TPC 出口附近的溫度，造成TPC在出口噴管處凝固，導致混合過程不能連續進行。 雖然可以通過設置針型閥進行TPC管疏通，但由于混合中斷使混合難以均勻， 混合裝置結構可靠性差。另外由于TPC熔體流量小，在高流速情況下，易于穿 透大流量的物料，也造成混合不均勻。

(4)專利CN?101195681A提及的混合器，在混合腔內設置高速攪拌裝置， 攪拌軸上開設出料螺紋以縮短物料的停留時間，達到實現瞬時混合的目的。由 于攪拌裝置使物料充滿整個混合腔，降低了混合腔的溫度，容易導致TPC在入 口處凝固，使混合過程中斷。

眾所周知，對于化學配比要求嚴格的聚合反應，混合過程至關重要，混合 器需滿足連續、均勻的要求。本發明人進行了大量研究認為，芳綸1414聚合 過程的物料混合器需滿足以下要求：

(1)兩股物料需在瞬間混合均勻。只有混合均勻聚合反應才可能在短時 間內得以完成，預聚物初始混合的均勻程度極大地影響反應體系局部單體化學 配比，并決定最終聚合物的分子量分布，同時初始混合效果直接影響物料在后 續縮聚反應器中的停留時間；

(2)混合過程需要連續進行。兩股物料混合時流量相差大，受低溫大流 量物料的影響，混合腔的溫度低于TPC的熔點，混合器應避免由于TPC凝固堵 塞管口而造成的混合中斷，造成單體化學配比的不穩定，無法獲得預期的產物 質量；

(3)混合器體積應盡量小。芳綸1414聚合反應過程中，存在從液相到凝 膠相再到固相的相轉變過程，為保證物料順利進入縮聚反應器，應使物料在混 合器出口仍處于液相狀態，因此混合器體積需要盡量小，以縮短物料在其中的 停留時間；

(4)物料混合時避免返流。返流的存在影響兩種單體的化學配比，容易 造成單體聚合程度不均，從而導致最終產物分子量分布過寬。

為滿足上述要求，需要開發出新的混合裝置。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷，本發明提出一種新型的混合器，該混合器 可以實現不同流量、不同溫度的不同物料的瞬間充分混合，并且混合過程可以 連續、穩定地進行。