JPH09168731A - 撹拌装置 - Google Patents
撹拌装置Info
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- JPH09168731A JPH09168731A JP7331877A JP33187795A JPH09168731A JP H09168731 A JPH09168731 A JP H09168731A JP 7331877 A JP7331877 A JP 7331877A JP 33187795 A JP33187795 A JP 33187795A JP H09168731 A JPH09168731 A JP H09168731A
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Abstract
させ、さらに、槽壁の境膜を強制的に更新し伝熱効率を
向上させる。 【解決手段】ヘリカルリボン3の外周に沿ってスクレイ
パー4を設けた撹拌翼を有し、さらにはこの撹拌翼にパ
ドル7、8を2段に組み合わせた複合撹拌翼、または、
この複合撹拌翼にさらに邪魔板6を組み合わせた撹拌装
置。
Description
濁状態の流体を撹拌するための装置に関する。
ヘリカルリボン翼という)は化学工業、食品工業などで
高粘度流体、ペースト状流体の撹拌混合に用いられる。
このヘリカルリボン翼は、当該翼と伝熱面である撹拌槽
壁とのクリアランスを小さくすることにより、壁近傍の
流体を積極的に流動させ滞留しやすい流体の層(以下、
境膜という)の更新を促進させ、伝熱速度を向上させる
という効果を有する。また、ヘリカルリボン翼の使用に
よって、槽内全域に流体の上下方向の流れを起こし、伝
熱効率を向上させ、撹拌槽内温度の均一化が図られてい
る。
とえば、重合反応のように徐々に流体の粘度が高粘度化
するものが数多くみられる。しかし、撹拌流が層流域で
は撹拌に要する動力が液の粘度に比例して増大するの
で、液が高粘度になるほど大きな撹拌動力を要し、充分
な分散、混合状態を得ることが困難となる。また、境膜
の充分な更新が達成されず伝熱効率も低下し槽内の温度
むら(槽内の最高温度と最低温度の差をいう。)も大き
くなる。さらに、液の粘度が高いと、撹拌動力から変換
される熱、すなわち撹拌熱の発生が撹拌槽内の温度むら
をさらに助長させる場合がある。
平行に、かつ撹拌槽壁に接触して設置して、境膜の更新
をより促進させて伝熱効率の向上を図る撹拌装置が知ら
れている。図5にこの装置の例を示す。スクレイパー4
を撹拌軸1に平行にヘリカルリボン3に取り付けたフレ
ーム5に設置してなる撹拌翼が支持棒2を介して撹拌軸
1に固定されている。
に設置したスクレイパー4がヘリカルリボンによる上下
方向の流れを阻害し、流体と撹拌翼の共まわりを助長
し、槽全体の流動を悪化させる。また、境膜更新の効果
を打ち消し伝熱効率が低下する欠点がある。
決すべくなされたもので、スクレイパーが外周に沿わせ
て設けられているヘリカルリボンを1条又は複数条設置
した撹拌翼を有する撹拌装置を提供する。
ル翼を有する上記撹拌装置を提供する。また、さらに撹
拌槽の静止水界面部に邪魔板を設置してなる上記撹拌装
置を提供する。
示す。図1に示すように、ヘリカルリボン3の外周に沿
わせてスクレイパー4が一体的に、かつ撹拌槽壁を掻く
ように押し付けて取り付けられている。このスクレイパ
ー付きのヘリカルリボン3は支持棒2を介して撹拌軸1
に取り付けられている。ヘリカルリボン3を2条設けて
いるが、1条のみ又は3条以上からなるヘリカルリボン
も設置できる。通常は、2条又は1条のヘリカルリボン
が好ましい。
を介して撹拌軸1に固定されているが、一般的に撹拌装
置のスケールアップ等による撹拌翼のぶれ対策として、
たとえばヘリカルリボンの上部にも支持棒を設ける等に
より複数の点で撹拌軸に固定できる。
ルリボンの翼径、hはヘリカルリボンの翼高、h1 はヘ
リカルリボンの翼ピッチ、d1 はヘリカルリボンの翼幅
を示す。
金属平板が撹拌槽壁とクリアランスを有し、撹拌槽壁に
沿って螺旋状に設置されたものであり、ヘリカルリボン
の回転により撹拌槽壁近傍流体の流れが起る。
付けるように取り付けられたスクレイパー付きヘリカル
リボンの翼の撹拌による作動の一例を図2に示す。作動
時の撹拌翼断面を示す図2からわかるように、幅d1 の
ヘリカルリボン3に一部重ねて取り付けられたスクレイ
パー4が、撹拌翼の回転により撹拌槽壁を削ぐように作
用して撹拌槽壁近傍の高粘度流体の強制流を起こし、さ
らには、撹拌槽壁に付着するスケールを除去するため、
スクレイパー付きヘリカルリボンの翼は、ヘリカルリボ
ンのみの翼に比べ流体の混合や伝熱速度の向上に優れた
効果を示す。
曲げられて用いられるため、スクレイパー4の材質とし
ては、撹拌槽壁との摩耗による撹拌槽自体の損傷がない
こと、軽量で取り付け取り外しが容易であることから樹
脂製であることが好ましい。特に、耐熱性、耐薬品性、
付着スケールが除去しやすいなどからフッ素樹脂、たと
えばポリテトラフルオロエチレン体(PTFE)製が好
ましい。
この例では、スクレイパーを取り付けたヘリカルリボン
を有する撹拌翼内部及び下部にパドル翼を設置し、撹拌
槽の静止水界面部に邪魔板を設置している。
ヘリカルリボン3を有する撹拌翼内部にパドル翼7及び
下部にパドル翼8が撹拌軸1に取り付けられている。な
お、スクレイパー付きのヘリカルリボンを有する撹拌翼
にパドル翼7又はパドル翼8を設置した撹拌翼であって
もよい。また、撹拌装置のスケールアップ等による撹拌
翼のぶれ対策として、支持棒2以外にヘリカルリボン3
の下端にも支持棒を設ける等により複数の点で撹拌軸に
固定できる。
ル翼7の翼長、d4 はパドル翼8の翼長を示す。スクレ
イパー付きのヘリカルリボンにパドル翼を加えた撹拌翼
は、撹拌槽壁近傍の高粘性流体を槽上方向に強制流を起
こし伝熱速度を向上させ、さらに、パドル翼7は槽内の
流体を均一に混合、分散させると同時に、パドル翼8は
槽下部の液滞留部が生じさせない効果を有する。
1に対し平行すなわちパドル翼の傾斜角度が0°か、傾
斜しているものを適宜選択して採用できる。通常、ヘリ
カルリボンにより撹拌槽壁近傍の流体を槽上方向に、パ
ドル翼7により流体を槽下方向に、又はパドル翼8によ
り槽上方向に強制流を起こすことが好ましい。
6が取り付けられている。邪魔板は2枚以上が好まし
く、通常、2又は4枚設置される。また、スクレイパー
付きのヘリカルリボンのみからなる撹拌翼と邪魔板の組
み合わせからなる撹拌装置としてもよい。
に代表されるような微小固体の分散する系、及び反応の
進行につれ高粘度化する系において、たとえば、低粘度
の重合初期から高粘度の重合後半まで均一に混合でき
る。
取り付けの一例を図4に示す。図4に示すように、翼幅
d1 の平板状のヘリカルリボン3に一部重ね合わせて幅
d2のスクレイパー4が取り付けられる。スクレイパー
4はヘリカルリボン3にネジ止めしてあるが、他の方法
で固定してもよい。なお、ヘリカルリボン3の厚みは撹
拌系により適宜設定される。
り付けたスクレイパー外端までの径(d+2d2 )の撹
拌槽径Dに対する比は1.01〜1.05が好ましい。
この範囲外では、撹拌装置としてスクレイパーの撹拌槽
壁を掻く充分な効果が得られにくい。スクレイパー外端
からヘリカルリボン内端の長さ(d1 +d2 )の撹拌槽
径Dに対する比は0.04〜0.16が好ましい。この
範囲外では、撹拌動力が上昇し、さらに、均一な混合状
態や適正な伝熱効果が得られにくい。
長d3 の撹拌槽径Dに対する比は0.4〜0.65が好
ましい。この範囲外では、撹拌動力が上昇し、均一な混
合状態が得られにくい。撹拌翼の下部に設置されたパド
ル翼8の翼長d4 の撹拌槽径Dに対する比は0.70〜
0.98が好ましい。この範囲外では、下部の混合が不
良となり、槽下部に液の滞留部が生じやすくなる。
リボンの翼高hに対する比は、通常、1以上であるが、
1未満でもよい。ヘリカルリボンの翼径dの撹拌槽径D
に対する比は0.95〜0.97が好ましい。
合体を製造するための重合反応装置として特に適する。
実施例に示す含フッ素単量体の重合体ばかりでなく、オ
レフィン、塩化ビニル、メタクリレート等の種々の単量
体の重合体の製造に適用できる。とりわけ、テトラフル
オロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビ
ニリデン、へキサフルオロプロペン等の含フッ素単量体
の単独重合体や共重合体の製造に最適の撹拌装置であ
る。
を示す。
ス製反応容器を脱気し、重合溶媒として3,3,4,
4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキサンを1
0.5kg、(パーフルオロブチル)エチレンを15
g、テトラフルオロエチレンを710g、エチレンを5
0g、連鎖移動剤としてシクロヘキサンを10.5g仕
込んだ。開始剤としてビス(パーフルオロブチリル)パ
ーオキシドの1重量%パーフルオロヘキサン溶液を仕込
み、65℃にて反応を開始させた。
ンとエチレンの組成比が53/47(モル比)の混合ガ
スを導入し、反応圧力を8.1kg/cm2 に保持し
た。重合開始剤は重合速度がほぼ一定になるように断続
的に仕込み、合計で100cc仕込んだ。
して130g/リットルのスラリーが得られた。このス
ラリーの粘度は撹拌動力から推算すると重合温度65℃
において5000cPであった。使用した撹拌装置は、
2条のヘリカルリボンにスクレイパーを撹拌軸に平行に
設置された撹拌翼を有し、邪魔板を設置しなかった。
高hが150mm、翼幅d1 が20mm、翼ピッチと翼
径の比(h1 /d)が0.821のヘリカルリボンに、
厚さtが1mm、幅が20mmのPTFE板をヘリカル
リボンの外周に沿わせ、ヘリカルリボンの外端からd2
10mmがはみ出すように取り付けた。この撹拌翼を撹
拌槽底部が1/2半楕円で、槽径が200mm、槽高3
80mmで内容積10リットルのガラス撹拌槽に設置し
た。
cPのヒドロキシエチルセルロース(HEC)(Aqu
alon社製、商品名;NATROSOL−250H
R)水溶液7kgを仕込み、それにトレーサ粒子(粒子
径5mm、密度1.4g/cm3 )を添加し60rpm
にて撹拌し、トレーサ粒子の動きを目視観察した。その
結果、トレーサ粒子は回転方向及び上下方向に移動し、
槽内全体に充分な混合が得られた。
ボンに、厚さtが1mm、幅d2 が10mmのPTFE
製スクレイパーを、撹拌軸に平行でヘリカルリボンの外
端に設置されたフレームに取り付けた。この翼を例1と
同じガラス撹拌槽に設置した。例1と同様にこの槽にH
EC水溶液7kgとトレーサ粒子を仕込み、トレーサ粒
子の動きを目視観察した。その結果、トレーサ粒子は回
転方向には移動するが上下方向にはほとんど移動せず、
槽内全体に充分な混合は得られなかった。
けた撹拌翼を、槽底部が1/2半楕円で、槽径が200
mm、槽高が380mmのジャケット付きステンレス製
の内容積10リットルの撹拌槽に設置した。この槽に濃
度1.5重量%HEC水溶液7kg、水酸化ナトリウム
1kgを仕込み充分撹拌した。その後、回転数を300
rpm一定とし、濃硫酸(濃度98%)を15g/分の
速度で600g滴下し、槽内温度及びジャケット温度
と、中和熱及び水和熱を基に算出した総括伝熱係数は4
30kcal/m2 /hr/℃であった。また、槽内の
温度むらは0.5℃以内であった。
ーを取り付けた撹拌翼を例3と同じステンレス撹拌槽に
設置し、例3と同様にして総括伝熱係数を求めた。総括
伝熱係数は335kcal/m2 /hr/℃であった。
また、槽内の温度むらは2.8℃であった。
のために、翼長d3 が120mm、翼幅が37mmで4
5°傾斜の2枚パドル翼を、また撹拌翼の下部に上向流
促進のために槽底部の形状に合わせた翼長d4 が195
mm、翼幅が55mmで30°傾斜の2枚パドル翼を設
置した撹拌翼を例3と同じステンレス撹拌槽に設置し、
合成例で得られたスラリーを11kg仕込み、例1と同
様にしてトレーサ粒子を添加し100rpmにて撹拌
し、トレーサ粒子の動きを目視観察した。その結果、共
重合体濃度が高いスラリー系においても淀みがなく、ト
レーサは回転方向及び上下方向に移動し、槽内全体に充
分な混合が得られた。
3と同じステンレス撹拌槽に設置し、合成例で得られた
スラリーを11kg仕込み、例5と同様の試験を行っ
た。その結果、トレーサは回転方向には移動するが上下
方向にはほとんど移動せず、槽内全体に充分な混合は得
られなかった。
ステンレス撹拌槽に設置した。この槽を用いて合成例と
同様にして溶液重合を行った。この重合で共重合体濃度
が120g/リットルにおける総括伝熱係数は、275
kcal/m2 /hr/℃であった。また反応槽内の温
度むらも、1℃以内と小さかった。共重合体が重合溶媒
に膨潤した得られたスラリーの重合反応温度における見
掛け粘度は、撹拌動力から4800cPと推算された。
3,4,4,5,5,6,6,6−トリデカフルオロヘ
キサンに代えた以外は例7と同様にして溶液重合を行っ
た。共重合体の濃度が128g/リットルのスラリーが
得られた。この重合における総括伝熱係数は、293k
cal/m2 /hr/℃であった。また反応槽内の温度
むらも、1℃以内と小さかった。このスラリーの重合温
度におけるその見かけ粘度は撹拌動力から5000cP
と推算された。
に代えた以外は例7と同様にして溶液重合を行った。共
重合体の濃度が135g/リットルのスラリーが得られ
た。この重合における総括伝熱係数は、278kcal
/m2 /hr/℃であった。また、反応槽内の温度むら
も1℃以内と小さかった。
を用いる以外は例9と同様にして溶液重合を行った。こ
の重合における総括伝熱係数は、125kcal/m2
/hr/℃であった。また、反応槽内の温度むらは2.
3℃であった。共重合体がパーフルオロヘキサンに膨潤
した得られたスラリーの重合温度におけるその見かけ粘
度は、撹拌動力から5000cPと推算された。
ス撹拌槽に設置し、また静止水界面に2枚の邪魔板を取
り付けた。その槽に脱塩水を3.59kg、パーフルオ
ロヘキサンを5.62kgを仕込み、トレーサ粒子を添
加し、200rpmにて撹拌してトレーサ粒子の動きの
目視観察を行った。滞留部もなく均一な懸濁状態が得ら
れた。
た以外は、例11と同様にして撹拌試験を行った。その
結果300rpmにて、ガラス槽下部周辺にトレーサ粒
子の滞留部が現れ、さらに撹拌回転数を上げてもその滞
留部は解消されなかった。
拌槽に設置し、また静止水界面に2枚の邪魔板を取り付
けた。この槽を脱気し、3.59kgの脱塩水、5.6
2kgのパーフルオロヘキサン、15gの(パーフルオ
ロヘキシル)エチレン、798gのテトラフルオロエチ
レン、28gのエチレンを仕込んだ。連鎖移動剤として
シクロヘキサンを3.59g、開始剤としてビス(パー
フルオロブリチル)パーオキシドの1重量%パーフルオ
ロヘキサン溶液を仕込み、懸濁重合反応を開始させた。
反応中、反応器内にテトラフルオロエチレンとエチレン
の組成が60/40(モル比)の混合ガスを導入し、反
応圧力を14.7kg/cm2 に保持した。重合開始剤
は重合速度が一定になるように断続的に仕込み、合計で
200cc仕込んだ。8時間後に共重合体にて1.1k
g、濃度として130g/リットルの懸濁液が得られ
た。この重合における総括伝熱係数は、410kcal
/m2 /hr/℃であった。また、反応槽内の温度むら
も1℃以内と小さかった。
を用いた以外は例13と同様にして懸濁重合を行った。
この重合における総括伝熱係数は120kcal/m2
/hr/℃であった。また、反応槽内の温度むらは2.
3℃であった。
スクレイパーを一体的に、かつ撹拌槽壁を掻くように押
し付けて設けることより、撹拌槽壁の境膜を強制的に更
新し、伝熱効率を向上させ、撹拌槽内温度の均一化の促
進を図れる。また、流体の循環流を促進すべく、スクレ
イパー付きヘリカルリボン翼の内部又は/及び下部に補
助翼を併設することにより、全体の混合をさらに改良で
きる。
より、重合初期の低スラリー濃度の低見掛け粘度の懸濁
分散状態から重合後期の高スラリー濃度の高見掛け粘度
の懸濁重合系において良好な混合状態が得られる。
翼の作動時の状態をしめす断面図
翼の断面図
Claims (3)
- 【請求項1】スクレイパーが外周に沿わせて設けられて
いるヘリカルリボンを1条又は複数条設置した撹拌翼を
有する撹拌装置。 - 【請求項2】撹拌翼が、その内部又は下部にパドル翼を
有する請求項1の撹拌装置。 - 【請求項3】さらに撹拌槽の静止水界面部に邪魔板を設
置してなる請求項1又は2の撹拌装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP33187795A JP3763154B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 撹拌装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33187795A JP3763154B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 撹拌装置 |
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JPH09168731A true JPH09168731A (ja) | 1997-06-30 |
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ID=18248635
Family Applications (1)
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JP33187795A Expired - Fee Related JP3763154B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 撹拌装置 |
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JP (1) | JP3763154B2 (ja) |
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- 1995-12-20 JP JP33187795A patent/JP3763154B2/ja not_active Expired - Fee Related
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