WZS高粘自清潔脫揮機在PDMS脫揮工藝中的成功應用

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一種高分子有機硅化合物，通常被稱為有機硅；在聚二甲基硅氧烷脫揮工藝中，有涉及到蒸發(fā)和混合等多種復雜操作單元。選擇合適的生產(chǎn)設備至關重要，對PDMS脫揮過程，傳統(tǒng)的方法是在落條式脫揮器中進行處理。但隨著產(chǎn)品中揮發(fā)分的揮發(fā)，以及剩余單體量的減少，產(chǎn)品的粘度逐漸增加，實現(xiàn)脫揮越來越困難，超高粘物料甚至出現(xiàn)抱團無法混合或攪拌不均勻的情況出現(xiàn)，影響反應的傳質(zhì)，傳熱；因此整個過程通常是在高真空下進行的，以盡可能地降低揮發(fā)組份在氣相中的分壓。研究發(fā)現(xiàn)增大熔體表面積和提高表面更新速率，能增加揮發(fā)組分在熔體中的擴散速率從而提高反應速率。

針對以上難點索孚公司開發(fā)和設計的WZS型自清潔脫揮器，保證設備在處理高粘度物料時能具有最佳的傳熱、傳質(zhì)、混合和機械性能。

WZS型自清潔脫揮器以其具備如下性能而成功應用于了該工藝過程：

● 強力混合、捏合作用。

● 傳熱面積大，并具有自清潔能力，以阻止物料在傳熱面上粘結。

● 有效容積大，物料停留時間長。

PDMS脫揮工藝成功應用設備參數(shù)如下表：

設備名稱			設備主材料	電機功率(Kw)		轉(zhuǎn)速(rpm)
WZS-0.2型自清潔脫揮反應器			SUS304	22		xx/xx
全容積0.5 m3	工作壓力(MPa)		工作溫度(℃)	傳熱面積(m2)		設備自重(Kg)
有效容積(m3)	設備內(nèi)	夾套內(nèi)	1-200	攪拌軸	夾套內(nèi)	-4950
0.21	-0.08	0.3		3.7	4

2、設備外形尺寸如下表：

產(chǎn)品名稱	進料口尺寸(mm)	出料口尺寸(mm)	進料口到主機中心高(mm)	最大外形尺寸(長X寬X高mm)
WZS-0.2型自清潔脫揮反應器	φ100	φ50	480	4320X1062X1500

構造

WZS型自清潔脫揮反應器結構主要由減速機、聯(lián)軸器、軸承座、填料密封、臥式筒體、兩根帶刮板的傳動軸、旋轉(zhuǎn)接頭、齒輪泵及機架等組成。

四、工作原理

WZS型自清潔脫揮器為連續(xù)式操作，由一個水平殼體和兩個水平軸組成。在8字形截面的殼體內(nèi)，兩攪拌軸相互嚙合，雙軸同向旋轉(zhuǎn)，分主軸和清潔軸(見圖1)。雙軸旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的動態(tài)輪廓線確保了設備中無死角，即自清潔作用(見圖2)。為了在提供強力混合的同時又推動物料(包括高粘度物料)逐漸前移，攪拌槳和U形捏合桿按螺旋狀排列，這種排列方式為高粘度的PDMS物料的軸向前移提供了推動力，而且能阻止物料的反向流動，使物料在設備中的流動接近平推流，從而提高了物料的脫揮效果。

1.主攪拌軸  2．清理軸  3．攪拌槳  4．捏合桿	圖2. WZS型自清潔脫揮器
圖1. WZS型自清潔脫揮器的工作原理	動態(tài)輪廓線與自清潔作用

為了盡量增大單位設備容積的傳熱面積，WZS型自清潔脫揮器的殼體、攪拌軸和攪拌槳都通有導熱介質(zhì)。強勁的混合和捏合作用能有效地使物料更快地表面更新，該作用與具有自清潔功能的傳熱面相結合，從而確保熱、質(zhì)傳遞所需的高表面更新速率。

WZS型自清潔脫揮器的裝料系數(shù)通常范圍是50~80%，為氣－液分離和流動留出了足夠的自由空間。與螺桿擠壓類設備不同，SCM型自清潔脫揮器內(nèi)物料的軸向輸送速度與攪拌軸轉(zhuǎn)速無關，使之對進料量和組成的變化都具有極好的適應性，并可減少設備的磨損。

為了適應在真空狀態(tài)下的操作，專門安裝了適用于高粘度物料的齒輪泵式出料器。該出料器直接安裝在主設備上，消除了設備內(nèi)的死角。齒輪泵式出料器在稍微超負荷的條件下工作，以保證PDMS能連續(xù)地排出，并輸入下一工段進行包裝。

安裝在反應器頂部的聚氣室用于氣體排放。聚氣室可加熱，以避免氣體冷凝和回流。由于聚氣室的口徑較大，汽體在聚氣室里的流速極低，即使在高真空的條件下，液滴的夾帶量仍極小。

表1列出了WZS型自清潔脫揮器的一些特性。

表1.WZS型自清潔脫揮器的特性

強烈混合和捏合作用	強化傳熱和傳質(zhì)。能適應物料的各種狀態(tài)變化。
加熱、冷卻面積大	保證能量輸入、輸出與擴散速率。
具有自清潔功能	增加傳熱系數(shù)。
物料界面更新速率高	強化邊界層的熱、質(zhì)傳遞。
有效容積大	處理量高，并使物料的停留時間延長。
軸向返混小	接近平推流，停留時間分布極窄。
截面積大	允許輸入和分離氣體，并且閃蒸過熱液體。
封閉結構	可在真空狀態(tài)下操作。