CN107029637A - 一种高黏流体布膜器 - Google Patents

一种高黏流体布膜器 Download PDF

Info

Publication number
CN107029637A
CN107029637A CN201710328344.9A CN201710328344A CN107029637A CN 107029637 A CN107029637 A CN 107029637A CN 201710328344 A CN201710328344 A CN 201710328344A CN 107029637 A CN107029637 A CN 107029637A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid film
falling liquid
support component
film support
cloth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710328344.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107029637B (zh
Inventor
陈文兴
陈世昌
张先明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Original Assignee
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Sci Tech University ZSTU filed Critical Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority to CN201710328344.9A priority Critical patent/CN107029637B/zh
Publication of CN107029637A publication Critical patent/CN107029637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107029637B publication Critical patent/CN107029637B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/04—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices using osmotic pressure using membranes, porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0021—Degasification of liquids by bringing the liquid in a thin layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/02—Foam dispersion or prevention
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

一种高黏流体布膜器，包括高黏流体进料口和物料室，所述高黏流体进料口连接有分流管，分流管与物料室相通；所述物料室的底部为布膜板，布膜板上有成排排列的降膜支撑元件穿过，同排相邻两根降膜支撑元件内侧之间的壁面距离为5~60 mm；布膜板上开有布膜孔分布于相邻降膜支撑元件的内侧并紧贴其外壁，每根降膜支撑元件所属单侧布膜孔的总有效成膜横截面积为1~100 mm2。通过布膜器的合理设计及其与降膜支撑元件的巧妙契合，可实现高黏流体降膜停留时间均匀可控的降膜支撑元件间降膜流动。

Description

一种高黏流体布膜器
技术领域
本发明涉及一种高黏流体的布膜器，具体地说是一种降膜熔融缩聚反应器中的高黏流体布膜器，也可以作为与熔融缩聚反应脱挥原理类似的降膜脱泡装置中高黏纺丝液的布膜器、高聚物降膜脱单装置中高黏流体的布膜器等。
背景技术
高黏流体进行管外降膜熔融缩聚反应时，反应效率和产品品质是极其重要的指标，而布膜器的设计对此具有决定性的影响。
为了实现降膜熔融缩聚的高反应效率和产品品质均匀，布膜器的设计一般是使流体在降膜管外壁周向上形成完全包覆且膜厚均一的液膜，如同心圆环缝和铣齿状等布膜器结构，然而这类布膜器结构在实际应用中受制件加工精度和安装精度无法达到要求以及物料流体动力学行为不受控等多方面限制，往往难以达到设计要求的降膜管外完全包覆和膜厚均匀等理想布膜状态，管外降膜流动不可避免的只有局部包覆和膜厚不均匀，甚至产生干壁和结焦等现象，造成物料停留时间分布宽，最终影响产品质量和品质均匀性。因此，布膜结构与降膜结构的设计与排布及其两者的契合对高黏流体的成膜流动性能至关重要，以致影响设备使用效果，并最终影响产品质量。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术之不足，提供一种高黏流体布膜器，适用于预聚物降膜熔融缩聚、高黏纺丝液降膜脱泡和高聚物降膜脱单等领域，可高效高质布膜，明显改善降膜流动性能，合理控制流体降膜停留时间，提高设备生产效率和产品品质。为此，本发明采用以下技术方案：
一种高黏流体布膜器，包括高黏流体进料口和物料室，所述高黏流体进料口连接有分流管，分流管与物料室相通，其特征在于：
所述物料室的底部为布膜板，布膜板上有成排排列的降膜支撑元件穿过；
同排相邻两根降膜支撑元件内侧之间的壁面距离(L)为5～60mm；
布膜板开设布膜孔，布膜孔配置在同排相邻两根降膜支撑元件各自的内侧，每根降膜支撑元件所配置的单侧布膜孔的总有效横截面积为1～100mm2；
第一降膜支撑元件所配置的布膜孔位于第一降膜支撑元件外两对平行线构成的矩形区域内，其中一对平行线为分别通过第一降膜支撑元件与其同排一侧相邻的第二降膜支撑元件的轴心连线的中间点和第一降膜支撑元件与其同排另一侧相邻的第三降膜支撑元件的轴心连线的中间点且与轴心连线垂直的两条平行线；另一对平行线为平行于所述轴心连线且与第一降膜支撑元件两外壁相切的切线；
所述物料室除有高黏流体从分流管流入和从布膜孔流出的通道外，为密闭室。
总有效横截面积是指每根降膜支撑元件所属单侧所有布膜孔有效横截面积的总和，每个布膜孔的有效横截面积是指在布膜板厚度方向可供高黏流体流动的最小横截面积。
在采用上述技术方案的基础上，还可以采用以下进一步的技术方案：
所述布膜孔的边界中有一部分是降膜支撑元件的壁。
作为本发明的改进，第一降膜支撑元件所配置的布膜孔位于第一降膜支撑元件外壁与其四条切线以及通过第一降膜支撑元件分别与其同排相邻的第二降膜支撑元件和第三降膜支撑元件轴心连线的中间点且与轴心连线垂直的两条平行线所围合的区域内，所述四条切线是第二降膜支撑元件与第三降膜支撑元件的轴心分别对第一降膜支撑元件外壁所作相切的四条线。
作为本发明的改进，第一降膜支撑元件所配置的布膜孔位于第一降膜支撑元件外壁与其四条切线所围合的区域内，这四条切线是以第一降膜支撑元件分别与其同排相邻的第二降膜支撑元件和第三降膜支撑元件的轴心连线的两个中间点分别对降膜支撑元件外壁所作的四条切线。每根降膜支撑元件所配置的单侧布膜孔的孔数可为一个或多个，孔数为多个时，孔数上限并无特别限定，一般可为10个。孔数为一个时，降膜支撑元件位于同排相邻降膜支撑元件的轴心连线上；孔数为多个时布膜孔以同排相邻降膜支撑元件的轴心连线为中心线对称分布。
在所述的布膜孔分布区域内，高黏流体在同排相邻降膜支撑元件间流动，对布膜孔分布区域进行上述改进优化后，布膜孔分布于同排相邻降膜支撑元件的内侧成排降膜支撑元件轴心连线附近，使高黏熔体从布膜孔流出后在降膜支撑元件间相连而成的降膜支撑元件间降膜流动更稳定，且降膜流动形态容易受控。
作为本发明的改进，位于同排相邻的两根降膜支撑元件内侧分属于两降膜支撑元件的布膜孔不相连通，且两者布膜孔之间孔壁的最小距离为1～50mm，优选为2～30mm。所述两者布膜孔之间孔壁的最小距离是指位于同排相邻两根降膜支撑元件内侧分属于两根降膜支撑元件的布膜孔在布膜板下方流体出口处的孔壁之间的最近距离。例如，同排相邻的两根降膜支撑元件内侧各配置有一个圆形布膜孔，布膜孔在布膜板的厚度方向上从上至下逐渐变小，为上大下小的圆台，孔壁光滑，圆台直径小的一端半径为R，两个布膜孔圆心之间的距离为D，则两布膜孔之间孔壁的最近距离为D-2R。为了便于理解，特举例说明，但并不限定于此例。
在本发明中，每根降膜支撑元件均配置有布膜孔，位于同排相邻两根降膜支撑元件内侧。位于同排相邻两根降膜支撑元件内侧分属于两根降膜支撑元件的布膜孔不相连通，只要保证分属于两根降膜支撑元件的两组布膜孔的孔壁的最小距离在1～50mm范围内，高黏流体受压分别从同排相邻的两根降膜支撑元件所属的布膜孔流出后，高黏流体膜容易在降膜流动过程中于两根降膜支撑元件中间相连成片，以此可更好的达到本发明所追求的高黏流体受压从布膜孔流出后由于形成一定厚度的液膜而在降膜支撑元件间形成连续的降膜支撑元件间降膜流动的良好布膜效果。
更有意义的是，发明人还发现当保持降膜支撑元件所配置的单侧布膜孔的总有效横截面积维持不变，相比于同排相邻两降膜管之间布膜孔相连通如狭缝布膜方式，布膜孔不相连通时，能够使降膜流动更稳定可控而形成连续的降膜支撑元件间降膜流动，可避免或减轻狭缝布膜中降膜流动时发生流体偏斜向一侧降膜管而成管外局部包覆流动或流体脱离管壁而聚集成团在两降膜管中间形成自由落体运动，可使降膜流动在受控的轨道上运行，进而可更合理的控制流体降膜停留时间，实现更高效高质的降膜流动，提高设备生产效率和产品品质。
作为本发明的优选，降膜支撑元件为圆形棒状，外径优选为2～60mm。布膜板上穿过的降膜支撑元件有多排，排数的上限并无特别限定，通常为50排。每一排至少有三根降膜支撑元件，降膜支撑元件的根数上限并无特别限定，通常为100根；作为一种较优选择，降膜支撑元件可采用圆管。
高黏流体进料口上连接有多个分流管，多个分流管与物料室的通道在物料室上分布均匀，可快速调节物料室内压力。
每根降膜支撑元件所属的单侧布膜孔总有效成膜横截面积为1～100mm2，优选为5～50mm2，进一步优选为10～40mm2，有效成膜横截面积在此范围内，物料室在工作时充满流体，物料室内可建立起压力，实现高效高质布膜，容易控制流体降膜停留时间，进而提高设备生产效率和产品品质。而布膜孔有效成膜横截面积过小或过大时，流体很难在降膜支撑元件间相连形成降膜支撑元件间降膜流动，如布膜孔有效成膜横截面积过小时会使物料室压力过大并且降膜流量偏小，而布膜孔有效成膜横截面积过大时会使物料室无法建立起压力或者造成流体成团掉落等。
如背景技术所述，传统的管外降膜熔融缩聚反应装置中，为尽可能地使液膜在降膜管外四周完全包覆且膜厚均匀，除了对布膜器与降膜管结构本身的设计和安装进行高要求外，还需结合流体的流动特性，合理设计布膜器进行完全包覆和均匀布膜。因此，传统的高黏流体的布膜装置设计在于努力提高布膜均匀程度以实现降膜管外完全包覆和膜厚均匀的理想降膜流动状况。
本发明所提供的高黏流体布膜器，采用局部布膜方式，能够使得流体从同排相邻两根降膜支撑元件之间的布膜孔流出后连成一体，形成降膜支撑元件间降膜流动。
在本发明的发明人前，一般技术人员无法想象可以像本发明这样完全抛弃降膜管周向完全包覆且膜厚均匀的降膜流动方式来实现降膜熔融缩聚反应。
对于本发明的降膜支撑元件间降膜流动，其目的是使流体在降膜支撑元件间连成一体，形成类似连续瀑布状也即膜的正面和背面均不依靠于降膜支撑元件壁的降膜下落。本发明是在对高黏流体降膜流体动力学行为、管外降膜流动特性新认识的基础上，提出布膜孔与降膜支撑元件联动耦合的方案。通过控制布膜孔与降膜支撑元件的排布以及布膜孔与降膜支撑元件的结合等要素作为技术解决方案的设计思路，来控制布膜形式，改进布膜与降膜流动方式，实现物料室、布膜孔与降膜支撑元件的契合联动的整体结构，使得流体从同排相邻两根降膜支撑元件各自的内侧布膜孔流出后在降膜过程中可以连成一体，形成降膜支撑元件间降膜流动，与管外液膜完全包覆和膜厚均匀无关，可以实现高效高质布膜。
综上，本发明的有益效果：
1、通过布膜结构的巧妙设计以及布膜孔与降膜支撑元件的合理布局，以布膜孔的分布、布膜孔的有效成膜面积优化、降膜支撑元件的排布和布膜孔与降膜支撑元件的契合等多重因素的耦合联动设计很好地实现了同排相邻两降膜支撑元件之间高黏流体的相连成膜流动，流体的成膜流动性能受布膜孔结构和布膜均匀程度影响小，而流体在降膜支撑元件间降膜流动的停留时间容易调控。以生产高分子量聚对苯二甲酸乙二醇酯为例，采用本发明的布膜器，与常规的同心圆环缝结构或铣齿状结构的布膜器相比，得到的产品分子量更高；此外，通过形成降膜支撑元件间降膜流动改善了流体膜在管外降膜流动过程中管外局部包覆和膜厚不均等情况，提高了降膜流动的均匀性，流体成膜流动的停留时间分布更加均匀，产品分子量分布更窄。
2、本发明中物料室在工作时充满流体，物料室内可建立起压力，物料室中的流体受到压力而从布膜孔流出，通过生产工艺可调节与控制压力，在本发明的这种布膜孔设计与排布和布膜孔有效成膜横截面积范围内，物料室压力反馈灵敏，降膜流量的调节简单可控，避免布膜孔有效成膜横截面积过小或过大时流体无法在降膜支撑元件间相连形成降膜支撑元件间降膜流动；与同心圆环缝或狭缝降膜流动相比，本发明的布膜方式可方便地控制物料室内流体压力，有效调控降膜流量，从而使得降膜流动的生产效率明显提高。
本发明克服了布膜结构复杂、制造成本高以及降膜支撑元件垂直度要求高等缺点，且布膜孔并无特别结构限制，布膜器结构简单易制，安装要求精度相对较低，降膜流动可控。
本发明可用于聚合物合成如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚乳酸(PLA)等的预聚物布膜，以及与熔融缩聚反应脱挥原理类似的降膜脱泡装置中高黏纺丝液脱泡、高聚物降膜脱单装置中聚丙烯腈脱单等。
附图说明
图1为本发明实施例的布膜器结构示意图。
图2为图1中211a区域放大的降膜支撑元件两侧布膜孔位置示意图。
图3为图1中211a区域放大的降膜支撑元件两侧布膜孔分布区域优化示意图。
图4为图1中211a区域放大的降膜支撑元件两侧布膜孔分布区域优化示意图
图5a为图1中211b区域降膜支撑元件单侧有一个布膜孔的分布示意图。
图5b为图1中211b区域降膜支撑元件单侧有两个布膜孔的分布示意图。
图5c为图1中211b区域降膜支撑元件单侧有三个布膜孔的分布示意图。
图6为图1中布膜板上降膜支撑元件与布膜孔排布示意图。
图7为对照例5的同心圆环缝式布膜孔结构示意图。
图8为对照例6和对照例7的管间狭缝布膜孔结构示意图。
图9为实施例3的管间间断的狭缝布膜孔结构示意图。
附图标记说明：1—高黏流体进料口、11—分流管、2—物料室、21—布膜板、211—布膜孔、3—降膜支撑元件、31—成排排列降膜支撑元件中的第一降膜支撑元件、32—与第一降膜支撑元件同排相邻第二降膜支撑元件、33—与第一降膜支撑元件同排相邻第三降膜支撑元件。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施方式。
本发明所提供的一种高黏流体布膜器，如图1所示，它包括：高黏流体进料口1和物料室2，所述高黏流体进料口1连接有分流管11，分流管11与物料室2相通；所述物料室2的底部为布膜板21，布膜板21上有成排排列的降膜支撑元件3穿过，至少有一排。
为了便于描述，将每三根连续的降膜支撑元件3中处于中间的标记为31，并命名为第一降膜支撑元件，其两侧的降膜支撑元件3分别再标记和命名为第二降膜支撑元件32、第三降膜支撑元件33。
第一降膜支撑元件31与其同排相邻的第二降膜支撑元件32、第二降膜支撑元件33内侧之间的壁面距离(L)为5～60mm；布膜板21上开有布膜孔211，每根第一降膜支撑元件31所属的布膜孔211分布于其左右两侧并紧贴其外壁对称分布，每一排降膜支撑元件3两端的降膜支撑元件3外侧可以没有布膜孔211；所述物料室2除有高黏流体从分流管11流入和从布膜孔211流出的通道外，为一密闭室。
如图2所示，每根第一降膜支撑元件31所属的布膜孔211位于两对平行线构成的矩形区域内，一对平行线为通过第一降膜支撑元件31与其同排相邻的第二降膜支撑元件32和第三降膜支撑元件33的轴心连线的两个中间点且与该轴心连线垂直的平行线，另一对平行线为平行于该轴心连线且与第一降膜支撑元件31两外壁相切的切线。
每根降膜支撑元件所属单侧布膜孔的总有效横截面积为1～100mm2。
作为优选，如图3所示，布膜孔211位于第一降膜支撑元件31外壁与其四条切线以及通过第一降膜支撑元件31分别与其同排相邻的第二降膜支撑元件32和第三降膜支撑元件33轴心连线的中间点且与轴心连线垂直的两条平行线所围合的区域内，所述四条切线是第二降膜支撑元件32与第三降膜支撑元件33的轴心分别对第一降膜支撑元件31外壁所作相切的四条线。
作为优选，如图4所示，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211位于第一降膜支撑元件31外壁与其四条切线所围合的区域内，这四条切线是以第一降膜支撑元件31分别与其同排相邻的第二降膜支撑元件32和第三降膜支撑元件33的轴心连线的两个中间点分别对第一降膜支撑元件31外壁所作的四条切线。
对于本发明来说，在成排排列的降膜支撑元件3中(至少是三根)，同排非端部的降膜支撑元件(也即所有的第一降膜支撑元件31)，其两侧均具有属于该降膜支撑元件的布膜孔211，而这两侧的布膜孔之间不连通。
作为优选，同排相邻的第一降膜支撑元件31和第二降膜支撑元件32的内侧的布膜孔211不连通，且第一降膜支撑元件31的布膜孔和第二降膜支撑元件32的布膜孔211两者之间孔壁的最小距离为1～50mm，进一步优选为2～30mm。流体从同排相邻的第一降膜支撑元件31和第二降膜支撑元件32内侧的布膜孔211中流出后在降膜过程中相连成片，形成降膜支撑元件间降膜流动。
作为优选，布膜板21上紧贴于降膜支撑元件3外壁的布膜孔211的一部分孔壁可以与降膜支撑元件3外壁重合，或布膜孔211与降膜支撑元件3外壁相切，或布膜孔211的其中一个顶点落在降膜支撑元件3外壁上。
布膜板21上的布膜孔211的形状不做具体限制，可以是圆形，圆形一部分，椭圆形，沟槽形，月牙形，三角形，平行四边形和正多边形中的一种或多种。从高效高质布膜效果和布膜孔加工容易性的角度考虑，布膜孔211的形状，优选沟槽形，圆形，圆形一部分，椭圆形和月牙形中的一种。
作为优选，如图5a所示，每根降膜支撑元件3所属的布膜孔21单侧的孔数可为一个，布膜孔211位于同排降膜支撑元件3轴心的连线上。
作为优选，如图5b所示，每根降膜支撑元件3所属的布膜孔21单侧的孔数可以为两个，布膜孔211以同排降膜支撑元件3轴心的连线为中心线上下对称分布。
作为优选，如图5c所示，每根降膜支撑元件3所属的布膜孔21单侧的孔数可以为三个，布膜孔211以同排降膜支撑元件3轴心的连线为中心线上下对称分布。
布膜孔211在布膜板21的厚度方向上从上至下形状大小可以一致，孔壁光滑；布膜孔211还可以成上大下小的锥形孔形状，每个布膜孔211的有效横截面积为锥形孔在布膜板厚度方向上的可供高黏流体流动的横截面面积最小值。
如图6所示，布膜板21上穿过的降膜支撑元件3有多排，每排降膜支撑元件3成排排列。每一排降膜支撑元件3的管数至少有三根。
作为较优选择，降膜支撑元件3为圆形棒状，比如圆管，降膜支撑元件3的外径为2～60mm。
每根降膜支撑元件所属单侧布膜孔的总有效成膜横截面积优选为5～50mm2，进一步优选10～40mm2。
高黏流体进料口1上连接有多个分流管11，多个分流管11与物料室2的通道在物料室2上分布均匀，可快速调节物料室2内压力。
物料室2在工作时充满流体，物料室2内可建立起压力，可通过生产工艺进行调节控制压力，在合理的布膜孔211有效面积范围内，物料室2压力反馈灵敏，降膜流量的调节简单可控，避免布膜孔211有效面积过小或过大时流体无法在降膜支撑元件3间相连形成降膜支撑元件间降膜流动。
下面，通过以下实施例更具体地描述本发明。
实施例1
以特性黏度为0.65dL/g分子量分布指数为1.65的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔体为原料生产高分子量PET，布膜板21上有5排排列的降膜支撑元件3穿过，每排有5～7根降膜支撑元件3，降膜支撑元件3为圆形棒状，比如圆管，其外径为30mm；第一降膜支撑元件31与其同排相邻的第二降膜支撑元件32内侧之间的壁面距离(L)为20mm；每根降膜支撑元件3单侧开有1个布膜孔211，为沟槽形，布膜孔形状及分布如示意图5a所示；每根降膜支撑元件3所属的单侧布膜孔211有效成膜横截面积为10mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为14mm；布膜板21上每根降膜支撑元件所属的布膜孔211分布于其左右两侧并紧贴其外壁对称分布，每一排两端的降膜支撑元件外侧没有布膜孔211，如示意图6所示；采用以上所述的布膜器进行管间降膜熔融缩聚反应，可获得产物特性黏度为1.08dL/g，分子量分布指数为1.52。
实施例2
每根降膜支撑元件3所属的单侧布膜孔211有效成膜横截面积变更为40mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为10mm，其余同实施例1。
对照例1
每根降膜支撑元件3所属的单侧布膜孔211有效成膜横截面积变更为0.01mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为19.5mm，其余同实施例1。
对照例2
每根降膜支撑元件3所属的单侧布膜孔211有效成膜横截面积变更为0.1mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为18mm，其余同实施例1。
对照例3
每根降膜支撑元件3所属的单侧布膜孔211有效成膜横截面积变更为200mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为4mm，其余同实施例1。
对照例4
每根降膜支撑元件3所属的单侧布膜孔211有效成膜横截面积变更为500mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为1mm，其余同实施例1。
对照例5
采用同心圆环缝结构布膜器进行管外降膜流动，每根降膜支撑元件3所属的布膜孔缝211有效成膜横截面积为40mm2，布膜环缝211结构如示意图7所示，其余同实施例1。
对照例6
采用管间狭缝布膜方式进行管间降膜流动，布膜孔211狭缝长度约为20mm，宽度约为1mm，每根降膜支撑元件3单侧所属的布膜孔211的有效成膜横截面积为10mm2，布膜孔211狭缝结构如示意图8所示，其余同实施例1。
对照例7
采用管间狭缝布膜方式进行管间降膜流动，布膜孔211狭缝长度约为20mm，宽度约为4mm，每根降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211的有效成膜横截面积为40mm2，布膜孔211狭缝结构如示意图8所示，其余同实施例1。
实施例3
采用类似对照例7的管间狭缝布膜方式进行管间降膜流动，然而狭缝状布膜孔211不相连通，且管间两个狭缝状布膜孔211孔壁的最小距离为10mm，布膜孔211狭缝长度约为5mm，宽度约为8mm每根降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211的有效成膜横截面积为40mm2，布膜孔211狭缝结构如示意图9所示，其余同对照例7。
实施例和对照例所得的聚对苯二甲酸乙二醇酯产物分子量和分子量分布结果以及实验现象如表1所示。
实施例1，采用局部布膜方式，每根降膜支撑元件3所属的单侧布膜孔211有效成膜横截面积为10mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211孔壁的最小距离为14mm，熔体从布膜孔流出即开始增黏反应，流动一段距离后由于膜厚的增长使得同排相邻两根降膜支撑元件内侧的熔体开始相连成片形成连续的降膜支撑元件间降膜流动，在优化工艺条件下可获得高特性黏度和窄分子量分布的聚合产物。
实施例2，将降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211有效面积变为40mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211孔壁的最小距离为10mm，其他同实施例1，实验表明这种布膜方式很容易形成有效连续的管间降膜流动，获得的产物特性黏度也较高，且分子量分布进一步变窄。
对照例1，降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211有效面积减小变为0.01mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为19.5mm，其他同实施例1，在实施过程中发现无流体在降膜支撑元件3外四周流动，且物料室2前的供料设备压力明显偏大，说明无流体从布膜孔211中流出，布膜孔211有效面积过小。
对照例2，将降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211有效面积变为0.1mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为18mm，其他同实施例1，发现少量流体在降膜支撑元件3外降膜流动，物料在管壁明显结焦泛黄，表明布膜孔211有效面积偏小，流体降膜流动性能差，停留时间长，热降解严重。
对照例3，将降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211有效面积变为200mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为4mm，其他同实施例1，发现流体在降膜支撑元件3外壁和降膜支撑元件间降膜，降膜速度过快，获得的产物特性黏度明显降低，说明布膜孔211有效面积偏大。
对照例4，将降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211有效面积变为500mm2，第一降膜支撑元件31所配置的布膜孔211与其同排相邻的第二降膜支撑元件32所配置的布膜孔211不相连通，且两布膜孔211之间孔壁的最小距离为1mm，其他同实施例1，发现流体主要在相邻降膜支撑元件3间成团快速掉落，无法形成连续有效的降膜支撑元件间降膜流动，调节进料流量，降膜流量无明显变化，且产物特性黏度过低，说明布膜孔211有效面积过大。
对照例5，采用同心圆环孔缝211结构布膜器进行降膜流动，其余同实施例1，发现流体在管外降膜流动过程中只有局部包覆且膜厚不均，与实施例1和实施例2结果相比，得到的产物特性黏度偏低，且分子量分布宽。
对照例6，采用管间狭缝布膜孔211的布膜方式进行降膜流动，布膜孔211狭缝长度约为20mm，宽度约为1mm，每根降膜管所配置的单侧狭缝布膜孔有效面积为10mm2，其余同实施例1，实验表明管间窄而长的狭缝布膜孔的布膜方式很难顺利形成管间降膜流动，由于流体流动时本身具有表面积最小化的趋势，熔体从窄而长的管间狭缝流出后容易向一侧聚集而很难在管间形成连续有效的管间降膜，而是变成局部包覆的管外降膜流动，最终所得的聚酯熔体黏度较低，分子量分布也较宽。
对照例7，采用管间狭缝布膜方式进行管间降膜流动，布膜孔211狭缝长度约为20mm，宽度约为4mm，每根降膜管所配置的单侧狭缝布膜孔有效面积为40mm2，其余同实施例1，实验表明在合理的布膜孔有效面积条件下采用狭缝布膜也可以实现管间降膜流动，但此时可供调节流量的范围有限，且得到的产物特性黏度较低，分子量分布也偏宽，这种布膜方式较适用于制备普通高强型涤纶工业丝用聚酯熔体，但不适用于性能更优良的涤纶工业丝的聚酯熔体生产。
实施例3，采用类似对照例7的管间狭缝布膜方式进行管间降膜流动，然而狭缝状布膜孔211不相连通，且管间两个狭缝状布膜孔211之间孔壁的最小距离为10mm，布膜孔211狭缝长度约为5mm，宽度约为8mm，每根降膜支撑元件3所属单侧布膜孔211的有效成膜横截面积为40mm2，布膜孔211狭缝结构如示意图9所示，其余同对照例7，实验表明间断狭缝布膜时流体从布膜孔流出后形成一定厚度的膜厚而相连，从而实现良好可控的管间降膜流动。与具有相同的布膜有效面积的对照例7相比，其聚合产物特性黏度明显提高，且分子量分布变窄，更值得注意的是当同排相邻两降膜管间的狭缝完全相通，布膜板上成排排列的降膜管数量较多时会造成布膜板强度的损失，影响布膜器的使用寿命，因而在两根降膜支撑元件3内侧而分属不同降膜支撑元件3的布膜孔设计为不相连通结构。
表1结果比较：
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种高黏流体布膜器，包括高黏流体进料口(1)和物料室(2)，所述高黏流体进料口(1)连接有分流管(11)，分流管(11)与物料室(2)相通，其特征在于：
所述物料室(2)的底部为布膜板(21)，布膜板(21)上有成排排列的降膜支撑元件穿过；
同排相邻两根降膜支撑元件内侧之间的壁面距离(L)为5～60mm；
布膜板(21)开设布膜孔，布膜孔(211)配置在同排相邻两根降膜支撑元件各自的内侧，每根降膜支撑元件所配置的单侧布膜孔(211)的总有效横截面积为1～100mm2；
第一降膜支撑元件(31)所配置的布膜孔(211)位于第一降膜支撑元件(31)外两对平行线构成的矩形区域内，其中一对平行线为分别通过第一降膜支撑元件(31)与其同排一侧相邻的第二降膜支撑元件(32)的轴心连线的中间点和第一降膜支撑元件(31)与其同排另一侧相邻的第三降膜支撑元件(33)的轴心连线的中间点且与轴心连线垂直的两条平行线；另一对平行线为平行于所述轴心连线且与第一降膜支撑元件(31)两外壁相切的切线；
所述物料室(2)除有高黏流体从分流管(11)流入和从布膜孔流出的通道外，为密闭室。
2.如权利要求1所述的一种高黏流体布膜器，其特征在于：第一降膜支撑元件(31)所配置的布膜孔(211)位于第一降膜支撑元件(31)外壁与其四条切线以及通过第一降膜支撑元件(31)分别与其同排相邻的第二降膜支撑元件(32)和第三降膜支撑元件(33)轴心连线的中间点且与轴心连线垂直的两条平行线所围合的区域内，所述四条切线是第二降膜支撑元件(32)与第三降膜支撑元件(33)的轴心分别对第一降膜支撑元件(31)外壁所作相切的四条线。
3.如权利要求1所述的一种高黏流体布膜器，其特征在于：第一降膜支撑元件(31)所配置的布膜孔(211)位于第一降膜支撑元件(31)外壁与其四条切线所围合的区域内，这四条切线是以第一降膜支撑元件(31)分别与其同排相邻的第二降膜支撑元件(32)和第三降膜支撑元件(33)的轴心连线的两个中间点分别对第一降膜支撑元件(31)外壁所作的四条切线。
4.如权利要求1所述的一种高黏流体布膜器，其特征在于：所述布膜孔(211)的边界中有一部分是降膜支撑元件的壁。
5.根据权利要求1所述的一种高黏流体布膜器，其特征在于：每根降膜支撑元件所配置的单侧布膜孔(211)的孔数可为一个或多个，孔数为一个时布膜孔(211)位于降膜支撑元件与同排相邻两根降膜支撑元件的轴心连线上；孔数为多个时布膜孔(211)以与降膜支撑元件同排相邻的两根降膜支撑元件的轴心连线为中心线对称分布。
6.根据权利要求1所述的一种高黏流体布膜器，其特征在于：所述降膜支撑元件(3)为圆形棒状，每一排至少有三根降膜支撑元件，降膜支撑元件外径为2～60mm。
7.根据权利要求1所述的一种高黏流体布膜器，其特征在于：位于同排相邻的两根降膜支撑元件内侧分属于两根降膜支撑元件的布膜孔不相连通，且两者布膜孔之间孔壁的最小距离为1～50mm。
CN201710328344.9A 2017-05-11 2017-05-11 一种高黏流体布膜器 Active CN107029637B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710328344.9A CN107029637B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种高黏流体布膜器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710328344.9A CN107029637B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种高黏流体布膜器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107029637A true CN107029637A (zh) 2017-08-11
CN107029637B CN107029637B (zh) 2023-06-06

Family

ID=59537562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710328344.9A Active CN107029637B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种高黏流体布膜器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107029637B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112779608A (zh) * 2019-11-04 2021-05-11 兰州蓝星纤维有限公司 一种脱泡塔及纺丝原液脱泡装置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4317787A (en) * 1980-05-16 1982-03-02 Snamprogetti S.P.A. Device for distributing a liquid in thin-film form in vertical heat-exchangers
JPH08261684A (ja) * 1995-03-28 1996-10-11 Ebara Corp 熱交換器における伝熱管への液散布装置
CN2455329Y (zh) * 2000-11-23 2001-10-24 中国石化集团河南石油勘探局勘察设计研究院 一种油气水三相分离器
WO2003089105A1 (de) * 2002-04-19 2003-10-30 WME Gesellschaft für windkraftbetriebene Meerwasserentsalzung mbH Fallrohrverdampfer, sowie einlaufvorrichtung hierfür
CN101524632A (zh) * 2009-04-03 2009-09-09 华东理工大学 一种新型的多层落条式缩聚反应器及其应用
CN201348462Y (zh) * 2009-01-09 2009-11-18 石家庄工大化工设备有限公司 竖管降膜吸收器的布膜装置
CN101837276A (zh) * 2010-03-24 2010-09-22 华东理工大学 流场结构化的新型降膜缩聚反应器及其应用
CN202638411U (zh) * 2012-05-30 2013-01-02 北京化工大学 槽槽式液体分布器
WO2014070352A1 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Exxonmobil Upstream Research Company Decreasing maldistribution in separation towers
CN204142085U (zh) * 2014-10-15 2015-02-04 常州托普节能设备有限公司 降膜型换热器的液体分布器
CN105854734A (zh) * 2016-05-09 2016-08-17 浙江理工大学 一种制备高黏熔体的成排管间降膜熔融缩聚反应方法及其反应器
CN106000250A (zh) * 2016-05-09 2016-10-12 浙江理工大学 一种成排管间降膜熔融缩聚反应方法及其反应器
CN206980677U (zh) * 2017-05-11 2018-02-09 浙江理工大学 一种高黏流体布膜器

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4317787A (en) * 1980-05-16 1982-03-02 Snamprogetti S.P.A. Device for distributing a liquid in thin-film form in vertical heat-exchangers
JPH08261684A (ja) * 1995-03-28 1996-10-11 Ebara Corp 熱交換器における伝熱管への液散布装置
CN2455329Y (zh) * 2000-11-23 2001-10-24 中国石化集团河南石油勘探局勘察设计研究院 一种油气水三相分离器
WO2003089105A1 (de) * 2002-04-19 2003-10-30 WME Gesellschaft für windkraftbetriebene Meerwasserentsalzung mbH Fallrohrverdampfer, sowie einlaufvorrichtung hierfür
CN201348462Y (zh) * 2009-01-09 2009-11-18 石家庄工大化工设备有限公司 竖管降膜吸收器的布膜装置
CN101524632A (zh) * 2009-04-03 2009-09-09 华东理工大学 一种新型的多层落条式缩聚反应器及其应用
CN101837276A (zh) * 2010-03-24 2010-09-22 华东理工大学 流场结构化的新型降膜缩聚反应器及其应用
CN202638411U (zh) * 2012-05-30 2013-01-02 北京化工大学 槽槽式液体分布器
WO2014070352A1 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Exxonmobil Upstream Research Company Decreasing maldistribution in separation towers
CN204142085U (zh) * 2014-10-15 2015-02-04 常州托普节能设备有限公司 降膜型换热器的液体分布器
CN105854734A (zh) * 2016-05-09 2016-08-17 浙江理工大学 一种制备高黏熔体的成排管间降膜熔融缩聚反应方法及其反应器
CN106000250A (zh) * 2016-05-09 2016-10-12 浙江理工大学 一种成排管间降膜熔融缩聚反应方法及其反应器
CN206980677U (zh) * 2017-05-11 2018-02-09 浙江理工大学 一种高黏流体布膜器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112779608A (zh) * 2019-11-04 2021-05-11 兰州蓝星纤维有限公司 一种脱泡塔及纺丝原液脱泡装置
CN112779608B (zh) * 2019-11-04 2022-05-13 兰州蓝星纤维有限公司 一种脱泡塔及纺丝原液脱泡装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107029637B (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101985793B (zh) 静电纺丝法连续制备无纺布制品的装置
CN102216521A (zh) 用于制造纤维材料幅材的机器的流浆箱
KR101953661B1 (ko) 복합 구금 및 복합 섬유의 제조 방법
KR20200059229A (ko) 필라멘트의 압출 및 스펀본디드 패브릭의 제조를 위한 장치
CN102597341A (zh) 纺丝区域温度湿度可调的、制造纳米纤维的电纺丝装置
CN201924106U (zh) 静电纺丝法连续制备无纺布制品的装置
JPH05263307A (ja) 複合メルトブロー紡糸口金
US3601846A (en) Spinneret assembly for multicomponent fibers
CN105854734B (zh) 一种制备高黏熔体的成排管间降膜熔融缩聚反应方法及其反应器
MX2008002191A (es) Metodo y aparato para producir fibras y tejidos de polimero que incluyen componentes multiples de polimero en un sistema cerrado.
CN206980677U (zh) 一种高黏流体布膜器
CN107029637A (zh) 一种高黏流体布膜器
CN102471001A (zh) 膜漂浮搬送装置及其制造方法
JP3953472B2 (ja) 繊維を製造する装置
CN110644062A (zh) 一种用于均匀分配熔体的衣架形纺丝模头流道结构
CN102586903B (zh) 一种电纺机
CN103314140A (zh) 喷丝头组件
CN107442059A (zh) 一种降膜熔融缩聚反应器
CN106000250B (zh) 一种成排管间降膜熔融缩聚反应方法及其反应器
JP7259384B2 (ja) メルトブロー口金
US4198270A (en) Head box for a paper making machine
CN108374205A (zh) 一种磨盘式熔体微分静电纺丝装置
CN113957547A (zh) 一种多用途网织纤维原料的生产工艺方法
CN209906935U (zh) 一种低周向风速不均率环吹冷却装置
CN107447264B (zh) 一种同心圆喷丝板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant