高效的德國ystral Conti-TDS4懸浮液分散技術(shù)

德國ystral Conti-TDS4懸浮液分散技術(shù)

圖1 吸粉式連續(xù)均質(zhì)分散機(jī)Conti-TDS

無論在化工、制藥還是在食品生產(chǎn)領(lǐng)域中，全球原材料的價格都在不斷上漲。因此，在流程工藝技術(shù)領(lǐng)域中，企業(yè)都在尋找保持企業(yè)產(chǎn)品競爭力的方法，使自己能夠在眾多競爭對手中脫穎而出。這里，合理的分散工藝技術(shù)將會起著決定性的作用。

油漆、顏料、藥品和潤膚膏等這些物化性質(zhì)完全不同的產(chǎn)品有一個共同點，即它們都是由幾種不同的原材料生產(chǎn)而成。在生產(chǎn)這些產(chǎn)品時，首先要把塊狀或凝聚在一起的原材料粉碎，預(yù)分散到液體介質(zhì)中，形成穩(wěn)定、均勻的懸浮液。這里的預(yù)分散/分散工藝技術(shù)對于懸浮分散體系的質(zhì)量有著決定性的作用。如果要將粉質(zhì)的原材料（分散相）分散到液體的液模（連續(xù)相）中，那么固體顆粒物完全濕潤是保證懸浮分散體系質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。如果原材料能夠完全均勻潤濕，那么常常能夠減少原材料的用量。

原材料的分散

生產(chǎn)中會用到不同的分散工藝技術(shù)，這些技術(shù)都是由一套驅(qū)動裝置和攪拌裝置組成，通過帶著合適的密封圈的傳動軸驅(qū)動混合機(jī)構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)?；旌蠙C(jī)構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)可以是一個攪拌槳，也可以是由一個定子和一個運(yùn)動的轉(zhuǎn)子葉片（攪拌槳）組成（噴射式混合器）。利用這樣的系統(tǒng)可以把粉質(zhì)的固體顆粒原材料分散到液體介質(zhì)中。塊狀和凝聚的原材料只能在幾乎沒有剪切力的情況下研磨、分散成粉質(zhì)原材料。這一技術(shù)也適合于分散那些容易濕潤、不粘結(jié)和不會凝聚的固體或粉質(zhì)原材料，同時也適合于懸浮分散體系的均勻化。

溶解器的結(jié)構(gòu)類似混合器和攪拌器，它在進(jìn)行原材料的預(yù)分散和分散時使用的是帶齒的攪拌輪。這種攪拌輪具有更強(qiáng)的沖擊效應(yīng)，使用這種沖擊力更強(qiáng)的攪拌輪的目的只有一個，就是分散塊狀、凝聚的原材料，并攪拌混合出高質(zhì)量的懸浮分散液。它的剪切是非常有限，而且剪切梯度與液體介質(zhì)的黏度有著密切的關(guān)系。當(dāng)攪拌裝置在液體中旋轉(zhuǎn)時，它的沖擊力大大減小，從而降低了剪切作用。

轉(zhuǎn)子-定子系統(tǒng)的功能是建立在轉(zhuǎn)子-定子之間的間隙尺寸基礎(chǔ)之上的。常常把旋轉(zhuǎn)的和靜止的部件制成帶有齒形結(jié)構(gòu)的部件。由于具有固定的齒形結(jié)構(gòu)，因此這些部件的剪切梯度是恒定的，與介質(zhì)的黏度無關(guān)。

在實際生產(chǎn)過程中，懸浮液的制備非常困難。所有使用機(jī)械裝置都安裝在一個容器中，由升降機(jī)構(gòu)將機(jī)械裝置安裝到容器內(nèi)合適的位置。一般情況下，容器中事先盛滿液體，添加的固體原材料一般都撒落在液體的表面。

粉質(zhì)原材料有著很大的比表面積，在特殊的情況下，例如極細(xì)的顏料、納米粉末或者硅酸，它們的比表面積可以高達(dá)300000m2/kg。如果把幾千克的這種粉末倒在幾平方米的液體表面上時，則液體表面積與粉末表面積之比不足以包容每個粉質(zhì)顆粒，只能濕潤成粗大的塊狀。倒在液體表面的粉末會漂浮在液體的表面，只有通過長時間的強(qiáng)力攪拌才能均勻的完全濕潤。在溶解器中，強(qiáng)力攪拌輪會產(chǎn)生龍卷風(fēng)的效果，除了把粉質(zhì)顆粒帶入到液體介質(zhì)中以外還會把空氣帶到液體介質(zhì)中。

很多情況下，需要把多種不同的原材料分散到液體介質(zhì)中，這也就意味著需要搬運(yùn)不同原材料的容器。需要多次高舉和排空麻袋、原料桶和集裝桶等容器。另外，許多粉質(zhì)原材料還具有凝聚結(jié)塊的性質(zhì)，或者在排空時產(chǎn)生大量的粉塵。這些粉塵會在容器出口邊緣結(jié)成一層膜，會在其他零部件上凝聚成塊，例如粘附在離合器以及驅(qū)動軸上。粉碎這些凝聚而成的結(jié)塊需要消耗大量能源和時間，粉碎之后溶解到液體介質(zhì)中。如果粗略地分散原材料，那么產(chǎn)品的質(zhì)量會受到影響，而且各批次產(chǎn)品之間的質(zhì)量也不能夠保證一致。

另外，由于分散不充分，不能高效地使用所投入的原材料，增加原材料的用量。還有一部分原材料作為粉塵粘附在生產(chǎn)設(shè)備、排氣系統(tǒng)和過濾器上，從而造成原材料浪費(fèi)。這些都將導(dǎo)致生產(chǎn)成本和管理費(fèi)用的增加。

圖2 吸粉式連續(xù)均質(zhì)分散機(jī)Conti-TDS的工作原理

濕潤設(shè)備

與上面所介紹的設(shè)備結(jié)構(gòu)不同，吸粉式連續(xù)均質(zhì)分散機(jī)Conti-TDS不是安裝在混合攪拌容器中的機(jī)械設(shè)備，它是一臺利用管道或者膠管與混合攪拌設(shè)備連接的設(shè)備。所使用的液體介質(zhì)由水泵提供，可循環(huán)使用，分散設(shè)備的分散釜中為真空。利用這一真空可以無塵的把粉質(zhì)原材料直接從麻袋、原料桶、集裝桶或者料倉、儲罐車中吸取進(jìn)來。密封空間中沒有外來空氣，在真空作用下把粉質(zhì)原材料吸入到液體介質(zhì)中進(jìn)行分散。同時，液體的表面積也在分散釜中得到了擴(kuò)張。粉末與液體相互接觸，開始了有效的濕潤。在這一區(qū)域內(nèi)的剪切梯度是溶解器內(nèi)的上千倍。在泵送過程壓力波的作用下，可以形成極佳的膠狀的分散混合物。粘附在微粒表面的微氣泡也被剝離下來聚集在一起，這樣，即使是不易通風(fēng)的產(chǎn)品也會在液體表面出現(xiàn)大量的漂浮泡沫。

在分散釜中，最終生成了質(zhì)量很好的懸浮分散液體?？赏ㄟ^供粉閥的開啟和關(guān)閉控制粉末的用量，滿足不同飽和度。利用這種分散設(shè)備之后無需進(jìn)一步的分散以及均勻化。例如使粉末顆粒達(dá)到一定的大小或者均勻度。這一分散過程同時完成了排氣，消除了產(chǎn)品中的微小氣泡。無論液體介質(zhì)的黏度、容器和批量的大小如何，這一裝置都能在短時間內(nèi)完成高穩(wěn)定性、固體物質(zhì)含量很高的懸浮分散液體生產(chǎn)。Conti-TDS的最大的優(yōu)點是把5個工藝步驟（排空、輸送、添加、濕潤和分散）集成在一臺設(shè)備中，從而實現(xiàn)了時間、原材料和能源的節(jié)約。