WZS高粘自清洁脱挥机在PDMS脱挥工艺中的成功应用

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一种高分子有机硅化合物，通常被称为有机硅；在聚二甲基硅氧烷脱挥工艺中，有涉及到蒸发和混合等多种复杂操作单元。选择合适的生产设备至关重要，对PDMS脱挥过程，传统的方法是在落条式脱挥器中进行处理。但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，实现脱挥越来越困难，超高粘物料甚至出现抱团无法混合或搅拌不均匀的情况出现，影响反应的传质，传热；因此整个过程通常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。研究发现增大熔体表面积和提高表面更新速率，能增加挥发组分在熔体中的扩散速率从而提高反应速率。

针对以上难点索孚公司开发和设计的WZS型自清洁脱挥器，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。

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。

● 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。

PDMS脱挥工艺成功应用设备参数如下表：

设备名称			设备主材料	电机功率(Kw)		转速(rpm)
WZS-0.2型自清洁脱挥反应器			SUS304	22		xx/xx
全容积0.5 m3	工作压力(MPa)		工作温度(℃)	传热面积(m2)		设备自重(Kg)
有效容积(m3)	设备内	夹套内	1-200	搅拌轴	夹套内	-4950
0.21	-0.08	0.3		3.7	4

2、设备外形尺寸如下表：

产品名称	进料口尺寸(mm)	出料口尺寸(mm)	进料口到主机中心高(mm)	最大外形尺寸(长X宽X高mm)
WZS-0.2型自清洁脱挥反应器	φ100	φ50	480	4320X1062X1500

构造

WZS型自清洁脱挥反应器结构主要由减速机、联轴器、轴承座、填料密封、卧式筒体、两根带刮板的传动轴、旋转接头、齿轮泵及机架等组成。

四、工作原理

WZS型自清洁脱挥器为连续式操作，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，分主轴和清洁轴(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PDMS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2. WZS型自清洁脱挥器
图1. WZS型自清洁脱挥器的工作原理	动态轮廓线与自清洁作用

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。

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。与螺杆挤压类设备不同，SCM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PDMS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	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。