[實用新型]多級、多向Y型射流撞擊混合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920106086.0
• 申請日: 2009-03-12
• 公開（公告）號: CN201394433Y
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅文德;周華堂;張莼;黃家祺;汪英枝;周英建
• 申請（專利權(quán)）人: 中國紡織工業(yè)設(shè)計院
• 主分類號: B01F5/02
• 分類號: B01F5/02;C08F2/04;C08G69/32;B01J14/00;B01J19/26
• 代理公司: 北京市卓華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳子英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及兩種或多種液體物料的撞擊式混合技術(shù)，適用于連續(xù)運行的混合過程，特別是要求瞬間能達(dá)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(fā)生相變的過程，例如芳綸(AramidFiber?s)1414聚合過程。

背景技術(shù)

芳綸1414又稱芳綸II或?qū)ξ环季](Para-aramid?Fibar)，學(xué)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(yù)先與溶劑混合形成預(yù)混合物，預(yù)混合物冷卻至5～10℃后與部分熔融TPC(約85～90℃)混合反應(yīng)，形成預(yù)聚合物溶液，該預(yù)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(xù)進(jìn)入縮聚反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。

混合時，進(jìn)入混合器中的預(yù)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(yīng)要求進(jìn)行混合的兩種單體化學(xué)配比計量精確、過程連續(xù)且瞬間混合均勻。采用傳統(tǒng)的靜態(tài)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(jìn)行混合時主要存在如下問題：

(1)傳統(tǒng)的靜態(tài)混合器利用其特殊的結(jié)構(gòu)使物料混合，其混合程度取決于特殊的流道設(shè)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(yù)聚合物溶液降低了混合腔的溫度，使得TPC入口以及器內(nèi)未混合的TPC產(chǎn)生凝固，導(dǎo)致TPC入口及器內(nèi)發(fā)生堵塞，無法保證混合過程連續(xù)進(jìn)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(xiàn)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(dá)到湍流狀態(tài)的部分不多，存在大量層流區(qū)，難以實現(xiàn)瞬時完全混合。

(3)T型射流混合器通過對撞方式實現(xiàn)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(dǎo)致混合過程不能連續(xù)進(jìn)行。雖然可以通過設(shè)置針型閥進(jìn)行TPC管疏通，但由于混合中斷使混合難以均勻，混合裝置結(jié)構(gòu)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(nèi)設(shè)置高速攪拌裝置，攪拌軸上開設(shè)出料螺紋以縮短物料的停留時間，達(dá)到實現(xiàn)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(dǎo)致TPC在入口處凝固，使混合過程中斷。

眾所周知，對于化學(xué)配比要求嚴(yán)格的聚合反應(yīng)，混合過程至關(guān)重要，混合器需滿足連續(xù)、均勻的要求。本實用新型人進(jìn)行了大量研究認(rèn)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(yīng)才可能在短時間內(nèi)得以完成，預(yù)聚物初始混合的均勻程度極大地影響反應(yīng)體系局部單體化學(xué)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(xù)縮聚反應(yīng)器中的停留時間；

(2)混合過程需要連續(xù)進(jìn)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(yīng)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(xué)配比的不穩(wěn)定，無法獲得預(yù)期的產(chǎn)物質(zhì)量；

(3)混合器體積應(yīng)盡量小。芳綸1414聚合反應(yīng)過程中，存在從液相到凝膠相再到固相的相轉(zhuǎn)變過程，為保證物料順利進(jìn)入縮聚反應(yīng)器，應(yīng)使物料在混合器出口仍處于液相狀態(tài)，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(xué)配比，容易造成單體聚合程度不均，從而導(dǎo)致最終產(chǎn)物分子量分布過寬。

為滿足上述要求，需要開發(fā)出新的混合裝置。

實用新型內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型提出一種新型的混合器，該混合器可以實現(xiàn)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(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行。

本實用新型所采用的技術(shù)方案是：