用于混合粘度差别很大的流体的方法技术

提供了一种用于混合两种粘度具有很大差别的流体的方法，以便这两种粘度的比例至少为１００００∶１。随着低粘度流体流过导管，该低粘度流体注入到高粘度流体中，以便低粘度流体至少占低粘度流体和高粘度流体总重量的３０％。然后让这两种流体向前，进入包括第一套静态搅拌部件的第二导管中，以便提供超过０．５７秒↑［－１］的流体剪切速度。然后让这两种流体进一步向前，进入包括具有比第一套搅拌部件更大直径的第二套静态搅拌部件的第三导管中，提供超过０．２０秒↑［－１］的流体剪切速度。在第三导管中，这两种流体形成了均匀的混合物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在具有高浓度的低粘度成分条件下混合两种粘度相差很大的易混合的流体的方法，以便形成这两种流体的均匀混合物。
技术介绍
众所周知，混合诸如增塑剂和溶剂的低粘度添加剂与诸如聚合物熔融物的高粘度流体，是一件困难的事情。如果低粘度添加剂的添加量很大的话，低粘度添加剂在较高粘度流体中开出通道，通常会导致不完全混合。为了缓解这一问题，在该方法的早期阶段，通常需要使用具有一个或多个旋转轴的机械搅拌装置，以便将低粘度流体快速混入高粘度流体中。该机械混合步骤的缺陷是，由于机械能量的输入会提高该工艺的温度，并且如果要混合的成分之一是易燃的或对环境有害的话，在旋转轴周围需要防漏密封。由于存在因磨损而破裂的可能性，这种密封造成了潜在的安全或环境问题。静态搅拌器，又被称为静止搅拌器业已被用于阻止这种隧道效应的发生。所述静态搅拌部件将所述流体流动分成细的射流或束流，在束流之间产生较大的表面区域。通过采用较大的搅拌器长度，添加剂能够更精细地分配并且溶解。美国专利6179458(Albers等)披露了使用一种机械搅拌装置，其中该搅拌装置用于将高浓度的低粘度流体混入高粘度流体中的方法中，机械搅拌部件是由旋转轴驱动的。为了实现均匀混合，在每一个注入点之后通过旋转搅拌部件，沿所述处理束流的不同轴向位置上添加低粘度成分，以便保持高粘度流体作为该混合物的连续相。在通过机械搅拌部件混合以便形成均匀的溶液之后，该溶液向前通过一系列静态搅拌器。在所述每一个静态搅拌器之前，有一个额外的低粘度流体注入点，用于将该溶液稀释到需要的最终浓度。这种用于混合的系统通常具有较长的搅拌器长度，并且在该系统的搅拌部件上具有较大的压力降。业已将静态搅拌器用于混合具有明显不同的粘度的流体。欧洲专利号472491B(被转让给Sulzer Chemtech Ltd.)披露了一种搅拌装置，它包括一个用于混合低粘度流体或气体和高粘度流体的静态搅拌部件，以及用于在一个轴向位点上将低粘度流体或者气体添加剂导入高粘度流体中的搅拌装置。在所披露的一种实施方案中，该搅拌装置被划分成两个相邻的混合柱，一个预搅拌器和一个主搅拌器。所述搅拌装置包括一个开口和一个喷头，用于将低粘度流体或者气体导入高粘度流体中。所述用于混合流体流动的开口包括具有根据相对流速和允许的压力降的设计的一个汇合入口和一个分散的出口，。根据该专利的披露，使用所述装置可以将4-6％或更大量的低粘度添加剂溶解在高粘度流体中。美国专利5176448(King等)披露了用于将少量低粘度流体与大量高粘度流体混合在一起的静态搅拌装置，采用了一个安装在导管内的圆形注射头金属块，该金属块具有通过它的多个孔。这些孔具有用于引导所述流体流动的旋转角速度的搅拌部件。低粘度添加剂是通过该金属块的喷头泵入的。美国专利4753535(King)披露了一种用于混合或预先混合少量低粘度流体和大量高粘度流体的静态搅拌装置，它包括一个安装在导管内的大体上为管状的装置。该装置在它的上游末端，具有用于将一种流体添加到另一种流体中的形状为圆锥截锥体的入口，以及在它的下游末端的空心轴。在所述空心轴内，有用于混合两种流体的静态搅拌部件。可以在该装置的下游安装第二个搅拌装置。在所述混合物中，试图将低粘度流体添加剂的量提高到超过大约10％，通常会导致低粘度成分在高粘度成分中开出通道。当高粘度相在层流或紊流中是不连续的时候，要产生高到足以发生混合或搅拌的剪切张力是困难的。结果，有必要分阶段注入低粘度流体和/或必须在剪切张力下作用额外时间，以便所述流体成分能够均匀混合。需要一种改进的方法，通过该方法可以将较大量的低粘度流体以商业上有吸引力的速度和处理条件添加到诸如聚合物的高粘度流体中并与之混合。
技术实现思路
本专利技术是一种用于生产在粘度方面具有很大差异的两种流体成分的均匀混合物的方法，该方法包括 a)将高粘度流体成分泵入第一导管中，并且将所述高粘度流体成分保持在足以形成单一相的温度和压力下；b)将一种低粘度流体成分注入流过第一导管的高粘度流体成分中，其中，这两种流体成分的粘度比至少为10000∶1，并且所述低粘度流体成分，是以占低粘度流体成分和高粘度流体成分总重量的大约30-90％的量提供的；c)将所述低粘度和高粘度流体成分推进到与所述第一导管连接的、装有第一套静态搅拌部件的第二导管中，第一套静态搅拌部件的长度与直径的比例至少为18，以便所述高粘度和低粘度流体成分具有超过0.57秒-1的剪切速度；d)将所述低粘度和高粘度流体成分推进到与所述第二导管连接的、装有第二套静态搅拌部件的第三导管中，第二套搅拌部件的直径大于第一套搅拌部件的直径，并且长度与直径的比例至少为18，以便所述高粘度和低粘度流体成分具有超过0.20秒-1的剪切速度，从而形成均匀一致的混合物或溶液。附图的说明附图说明图1是现有技术中已知搅拌装置的侧剖视图；图2是适用于本专利技术方法中的搅拌装置的侧剖视图；和图3本专利技术注射装置的剖视图。具体实施例方式图1表示披露于欧洲专利472491B中的搅拌装置。图2表示用于本专利技术混合方法中的搅拌装置10。该搅拌装置与欧洲专利472491B中所披露的装置类似。该装置具有三个串联连接的部分，即注射装置11，强力搅拌器12和混合搅拌器13，它们彼此之间是流体连通的。图3示出了注射装置11的截面示意图。该注射装置构成了导管1的第一部分，它具有至少一个可通过流体的孔2。导管1的第一部分的直径和宽度在大、高容量单位方面具有设计用于与支撑所需要的注入管和孔板的厚度，和用于所述加工条件的最终孔的大小兼容。每一个孔2具有基于孔的数量的直径，总的处理能力，低粘度流体的大致数量，以及可获得的压力降。每一个孔2都与喷头形成流体连通。在图3所示的优选实施方案中，注射装置11在其截面上具有一个圆片状平板9，该平板9具有三个通孔2。这三个注射喷头在第一导管1周围是等距离分布的。在图2中，为了清楚起见，只示出了一个注射喷头。强力搅拌器2包括静态搅拌部件5的导管4的第二部分，它的长度与直径的比例至少为18，优选至少为25。所述强力搅拌器具有基于流速和压力降因素的直径，在这种考虑下获得了超过0.57秒-1的剪切速度。在本文中，剪切速度被定义为通过由流过流体的导管的直径划分的空导管的流体流动的速度。可以使用一个强力搅拌器导管，而与孔的数量无关。混合搅拌器13是包括静态搅拌部件8的导管7的第三部分，其直径大于强力搅拌器12内的第一套静态搅拌部件5的直径，其中，获得了超过0.20秒-1的剪切速度。混合搅拌器13的长度与直径的比例，优选大体上等于或大于强力搅拌器12的长度与直径的比例。用于所述强力搅拌器和混合搅拌器上的静态搅拌部件优选是SMX类型的，EP472491B专利的专利权人称之为“SMX”(可以从Sulzer ChemtechLtd.获得，Winterthur，瑞士)。该装置可以是垂直或水平取向的，优选垂直取向。当该装置是垂直取向的时候，流体流动方向可以是向上或向下的。下面将说明采用上述搅拌装置10均匀混合两种在粘度方面具有很大差异的可混合流体成分的方法。“在粘度方面具有很大差异”表示这两种流体成分的粘度比至少为10000∶1。具有更高粘度比例的流体也可以通过本专利技术的方法均匀混合或溶解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产在粘度方面具有很大差异的两种流体成分的均匀混合物的方法，该方法包括：ａ）将高粘度流体成分泵入第一导管中，并且将所述高粘度流体成分保持在足以形成单一相的温度和压力下；ｂ）将一种低粘度流体成分注入流过第一导管的高粘度 流体成分中，其中，这两种流体成分的粘度比至少为１００００∶１，并且所述低粘度流体成分，是以占低粘度流体成分和高粘度流体成分总重量的大约３０－９０％的量提供的；ｃ）将所述低粘度和高粘度流体成分推进到与所述第一导管连接的、装有第一套静态 搅拌部件的第二导管中，第一套静态搅拌部件的长度与直径的比例至少为１８，以便所述高粘度和低粘度流体成分具有超过０．５７秒↑［－１］的剪切速度；ｄ）将所述低粘度和高粘度流体成分推进到与所述第二导管连接的、装有第二套静态搅拌部件的第三导管 中，第二套搅拌部件的直径大于第一套搅拌部件的直径，并且长度与直径的比例至少为１８，以便所述高粘度和低粘度流体成分具有超过０．２０秒↑［－１］的剪切速度，从而形成均匀一致的混合物或溶液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AW埃切尔斯三世，CL亨德尔森，FA斯特雷夫，A瓦尔德，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]