高粘流体处理技术与装备

对于流体一般粘度小于5000厘泊的流体为低粘流体，5000~50000厘泊的流体为中粘流体，50000~500000厘泊的流体为高粘流体，大于500000厘泊的流体为超高粘流体。传统混合设备的搅拌叶轮根据所处理的流体分成两大类，一类适用于低粘流体，如桨式、涡轮式等；另一类适用于高粘流体，如偏框式、螺带式等。另外，挤出机、捏和机、混炼机以及密炼机等传统的橡塑机械，是处理超高粘液体典型混合装置。

在制备超强力、高弹性工程塑料等高性能聚合物复合材料时，需要在较短时间内，使超高粘流体与低粘流体相混炼；或者是有些高性能聚合物必须在高温和高真空条件下处理超高粘流体才能制得；更有一些高材料在制造过程中还须经历从液相变成固相的过程，目前国内能适应以上工艺要求的生产设备较少。于是，索孚机械公司开发了一些处理高粘流体的混合设备和既能处理粘性液体又能处理粉体的全相型搅拌设备。

高粘流体工艺流程简图

刮板式蒸发浓缩设备

针对从低粘到中等粘度的流体进行浓缩过程，索孚机械公司开发了刮板式蒸发浓缩设备。这种设备有一个加热的圆筒，内部装有一个搅拌设备，通过搅拌的作用使产品沿圆筒壁形成薄膜，提高了气液相接触面积，缩短了气相通道，同时解决了物料的粘壁问题，以及普通的薄膜蒸发器难以实现的粘性流体处理过程。

刮板式蒸发浓缩设备示意图

典型应用过程：

(1)某有机硅液相本体聚合产品中残余单体的预脱除；

(2)TDI残液浓缩以进行下一步脱挥至残渣。

高粘流体反应设备

针对高粘流体的反应过程和高粘与低粘流体的混炼过程，索孚机械公司开发了高粘流体反应设备，这种设备采用了强有力的混合与啮合元件，具有大的有效反应容积，对反应时间较长的过程也有很高的经济性。

高粘流体反应设备示意图

典型应用过程：

(1)PPC聚合，反应后期粘度很大，釜式设备无法处理。

(2)某本体聚合，反应周期很长，后期粘度大，最后有相变，釜式设备无法处理。

高粘流体挥发分脱除设备

有些本体聚合和溶液聚合高粘流体对产品中原料单体或者溶剂的残留量要求很低，索孚机械公司开发了高粘流体挥发分脱除设备。该设备提供了最大的气液相接触面积，并通过啮合元件的作用增强了高粘流体的表面更新速率，使挥发分的残留量达到最低，挥发分的脱除时间也大大缩短。

双轴卧式自清洁脱辉机

高粘流体挥发分脱除设备示意图

典型应用过程：

(1)某高性能纤维原液，脱除掉原液中残余的单体和部分溶剂；

(2)某PPC塑料，脱除掉聚合物中的单体，去螺杆挤出机造粒。

高粘流体气泡脱除设备

有些高性能聚合物高粘流体中，气泡太多或气泡直径太大会大大影响产品质量，针对该工艺过程，索孚机械公司开发了高粘流体气泡脱除设备。该设备在增强高粘流体表面更新速率、提供大的相接触面积的同时，通过对啮合元件的特殊设计，解决了气泡带入高粘流体中的问题，大大提高了产品品质。

单轴卧式自清洁脱泡

高粘流体气泡脱除设备示意图

典型应用过程：

聚丙烯腈纺丝原液，某高性能纤维纺丝原液。

液固相变处理设备

在有液固相变的工艺过程中，会有一个粘度很大的相变点，单纯的液相处理设备如釜式反应器，或者粉体处理设备，或空心桨叶干燥机都不能很好的处理，为此，索孚机械公司开发了全相型搅拌设备。

液固相变处理设备示意图

典型应用过程：

(1)残液中挥发分的脱除。残液变成残渣，液相全部回用，残渣中湿含量越低越好，比如MDI脱挥、氯化钠残液中的某有机硅组分。

(2)物料中挥发分的脱除。把物料中的液相全部脱除，固体相全部回用，残渣中湿含量越低越好，比如某物料中的保护性液体脱除后又加入其它原料的反应。