Руководство ею бетоносмесительного оборудования

Смешивание нельзя назвать самым захватывающим тема, но она является важной работы в химической промышленности процесса. Не только это, но он также имеет существенное влияние на нижней линии завода-изготовителя. В 1993 году основной американской химической компании оценкам, стоимость смешения фирме году превысил $ 25 млн в год. В недавно опубликованном руководстве по промышленным смешивания (см. стр. 47 для Рецензия на книгу) оценивает стоимость бедных смешивания достигать $ 0 0 100 000 000 в год.

Смешивание оборудование созрели на протяжении многих лет и в настоящее время эволюционного состояния. Новые тенденции в дизайне и исполнении гонят по характеристикам продукта, производства. Сегодня, формулировки становятся все более сложными и вязкой, а где жидкость характеристики продукции, необходимые для его функциональности (например, крем от солнца, жидких моющих средств и кондиционеров), реологические свойства могут быть очень сложными. "В таких случаях часто необходимо применять гораздо выше скоростях сдвига, чем те, достижимых взволнованно суда, который управляет промышленности к ротор-статор и аналогичных устройств", говорит Майкл Мясник, директор по маркетингу жидкости инженерно BHR группа центра (Бедфордшир, Великобритания; <a target="_blank" href="http://www.bhrgroup.com" rel="nofollow"> www.bhrgroup.com </ A>).

Отличительной особенностью ротора статора (RS) Смеситель высокой скорости ротора в непосредственной близости от статора (рис. 1). Типичные скорости ротора отзыв диапазоне от 10-50 м / с Они также призвали сильного сдвига устройств, так как местные скорости сдвига они могут достичь в сосуде (20,000-100,000 1 / с) намного больше, чем тот, который можно с механической мешалкой. Чарльз Росс

Второй тенденцией является целью использования высокого смеситель для разгона сухого порошка непосредственно в поток жидкости, замены старых концепций дизайна, которые полагаются на дополнительный насос для перевозки твердых веществ из твердых эжектор в смеситель. "Это очень важный вопрос, потому что многие порошки чрезвычайно трудно разогнать эффективно, и обычных технологий был склонен к стойким засорения и медленные темпы индукции, которая всегда подъезжал расходов, когда они ехали по пропускной способности," говорит Скотт Андерсон, IKAWorks (Уилмингтон, NC; <a target="_blank" href="http://www.ikausa.com" rel="nofollow"> www.ikausa.com </ A>) технический директор услуг. многоцелевой гомогенизатор фирмы и диспергатора, МГД-2000 использует шнека и весла на месте Вентури кормить твердых тел в камеру смешения при скоростях до 700 кг / мин, а смачивания из смол, полимеров и других материалов, которые вязкостью до нескольких 100000 CP - функция, которая не представляется возможным с вакуумными типа систем. Кроме того, значительно снижает аэрации продукта ..

"Ротор-статор смеситель технология была усовершенствована, а не революцию в течение последних 10 лет", говорит Артур Этчелс, III, смешивания консультант корпорации Дюпон (Уилмингтон, DE; <A HREF = "http://www.dupont . Ком "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.dupont.com </ A>). "Что изменилось наше понимание его проектирования и эксплуатации, в основном на основе подхода, методом проб и ошибок, чтобы процесс развития и scaleup, потому что нет фундаментальной основы для выполнения микшера", продолжает он. Преодоление разрыва двух консорциумов, в BHR процессов перемешивания жидкостей исследовательский консорциум и highshear смешивания программы исследований возглавил Ричард Калабрезе в Univ. Мэриленд (г. Колледж Парк, MD; <a target="_blank" href="http://www.umd.edu" rel="nofollow"> www.umd.edu </ A>). Оба участвовали в исследования и разработки для выяснения комплекс гидродинамических условий, в RS устройств.

Получение более глубокого понимания

Вычислительная гидродинамика (CFD), стала важным инструментом, наряду с традиционными и новыми экспериментальными методами, в концептуализации, scaleup и понимание смеситель производительности. "Однако, зависящих от времени перемешивания потоков, связанных со сложной геометрией, привести к неопределенности CFD прогнозы, особенно для турбулентных потоков", говорит Калабрезе. "Модели, что пара местные реакции и процессы перемешивания позволяют моделирования пространственных вариаций концентрации из-за перемешивания и диффузии и, таким образом, скорость химических реакций ".

Программное обеспечение компании CFD прикладывать больше вариантов в их пакеты, чтобы помочь пользователям создавать более реалистичные модели поля течения в сосуде. Это включает использование использования скорости ввода от среза крыльчатки получены с помощью методов, таких как лазерные допплерометрией (LDV). Particle Image Velocimetry (PIV) превратилась в мощный метод для 2D и 3D измерения целого поля скоростей и особенно полезен для изучения мгновенных пространственных скоростей сдвига, но это не так точна, как LDV для усредненных по времени измерений.

CFD расхваливали как полезный инструмент в усилиях продавцов, а также. После того, как агитатор разработан на Chemineer, Inc (Дейтон, Огайо; <a target="_blank" href="http://www.chemineer.com" <rel="nofollow"> www.chemineer.com /> ), файл может быть отправлен препроцессора, которая устанавливает все необходимые сведения для программ CFD, в том числе сетки и граничные условия. Выход стандартизированные и отправлен в агитатора дизайнера. "Он показал самые выгодные при проектировании мешалки для неньютоновских жидкостей", говорит Джулиан Fasano, технический директор и развития на Chemineer. Дэвид Дики, старший консультант по MixTech, Inc (Дейтон, Огайо; <a target="_blank" href="http://www.mixtech" rel="nofollow"> www.mixtech </ A>. Сот), не так быстро, чтобы славить преимущества CFD. "Что касается сильного сдвига приложений, CFD только показали, как исследовательский инструмент для отслеживания потоков в RS смесители. Независимо от продажи смолы, она не работает в многофазных, разогнали, или nonNewtonian жидкостей".

Одна из проблем, с CFD часто отсутствие данных для проверки результатов. "В таких ситуациях, аналитики должны рассчитывать на инженерных знаний и опыта", добавляет Виктор AtiemoObeng, ученый, инженерных и развития рынка, Dow Chemical.

Проектирование вокруг scaleup вопросы

Scaleup методов партии и semibatch смесительных установок были смоделированы широко. Однако характеристика физических и химических параметров многофазных систем с комплексными реагентами и межфазных явлений является чрезвычайно сложным и может ограничить полезность этих корреляций, особенно для моделирования CFD. "Одним из наиболее сложных аспектов scaleup в гомогенных и гетерогенных реакций, прогнозирование и управление побочных продуктов распределения." Эти побочные продукты могут оказаться незначительными по лаборатории и экспериментальных масштабах, но может сильно повлиять на scaleup к производству. Увеличение всего лишь на 0.1-1% в сумме частности побочным не может быть приемлемым, когда он не может быть адекватно удалены глубокую переработку ", говорит Этчелс. Эти примеси могут повлиять на физическую форму, размер частиц, ниже по течению жидкостей разделения или пеной тенденция продукта.

"Проблема в том, что при расширении, люди не всегда узнаем из важнейших факторов, участвующих в основных процесса - например, надлежащее тепло-и массообмена, особенно, если быстрых реакций происходят", Этчелс продолжается.

В обычных эмульсий обработки критических параметров, таких как энергия смешения, время перемешивания и нагревания или охлаждения раз, не так легко передается от лаборатории до производства. С Velocys, с Инк (Плейн-Сити, Огайо; <a target="_blank" href="http://www.velocys.com" rel="nofollow"> www.velocys.com </ A>) микроканальных эмульгатор, который создает дисперсии для покрытий, пищевой и косметической промышленности, эти параметры остаются неизменными для всех масштабов переработки.

Во время работы, разрывными и непрерывной фазы ввода устройства и потока в переменном микроканалов измерения 250-5,000 мкм диаметром. (Рис. 2). Разрывными фазы течет через пористую подложку соответствие между 2 потока каналов и форм капель менее 1000 нм, которые обрезаются непрерывной фазой, создавая эмульсии, которая выходит через 1 выходное отверстие. Система работает при температурах в диапазоне 80-200 ° C, а при низких давлениях. "Эмульсии могут быть сделаны в 50 фунтов на квадратный дюйм, по сравнению с 20, 0 000 фунтов на квадратный дюйм в гомогенизатор", говорит Лаура Сува, менеджер по развитию бизнеса Velocys. Давление капли 10 -0 10 бар, с услугами до 100, 0 000 л / час

Аналогичная система была открыта в 2003 году Институт f >). Вызывается StarLaminator, это micromixer способные обработки Расходы, приведенные в размере до 300 л / ч при давлении потеря 12 бар. Целое, с размерами 45 Пленка микроканалов с тремя различными узорами. При тщательном выборе последовательности, как educts подаются поочередно в тонких слоев центрального канала, где потоки сливаются, становятся тонкими жидкости оболочек. Смешивание происходит путем диффузии через влагалище, затем второй турбулентности, в зависимости от условий технологического процесса.

На пути к непрерывности

Если условия процесса и масштаба деятельности, позволяют, то перейти к встроенной непрерывном перемешивании и даже химических реакций, которые позволили бы возможность контролировать реагирующей среде гораздо более тесно, что позволяет высшего смешивания и цены отвода тепла, повышенное рабочее давление, и более успешным scaleup. "Это является одной из форм интенсификации процесса, что позволяет во многих случаях реакция маршрутов не представляется возможным в рамках ограничений перемешивают танков, а также требует меньше места", говорит мясник BHR в.

"В тонкой химической промышленности, самой реакции химии проводится в реакторах, где scaleup как правило, требует нескольких блоков и представляет риск несоответствия партии", говорит Irv Gruverman, генеральный директор микрофлюидики, Inc (Ньютон, Массачусетс; <A HREF = " http://www.microfluidicscorp.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.microfluidicscorp.com </ A>). Фирма недавно освоен несколько смесителя поток / реактор (MMR), на основании его microfluidizer платформы, которая непрерывно производит однородных наночастиц, используя несколько реагентов потоков в жидкости ultraturbulent зоны реакции. 'MMR оптимизирует быстро химических реакций и может масштабироваться легко промышленного производства без потери качества продукции, так как оборудование геометрия не меняется ", Gruverman продолжается.

Текущий приложения включают решений наносуспензий для внутривенного доставки фармацевтической нерастворимых активов, высокой чистоты оксидов металлов для электронной промышленности и звонки nanoencapsulated в полимерах, в соответствии с Мими Панагиоту, директор микрофлюидики 'из R

Несколько потоков реагентов подаются в стехиометрическом соотношении со скоростью до 400, 0 000 фунтов на квадратный дюйм через карандаша ластик размера канала в камеру смешения. Поток направляется в нанометровой длины входного канала (0,01-0,05 см ^ SUP 2 ^), где жидкость скорости 30 -0 30 м / сек достигается и поддерживается за десятки миллисекунд, что создает небольшое количество микрокристаллической ядер продукта семян реакции. Потоков ввода второй набор узких каналов (0,0001-0,001 см ^ ^ SUP 2) на 80-300 м / сек и смесь в течение нескольких миллисекунд, прежде чем отпустить на относительно большой выход канала.

В зависимости от оптимальных условий для реакции, геометрии функции макро-, мезо-и micromixing режимов (рис. 3). В случае очень быстрого реагирования, степень micromixing развернуто, генерации значения диссипации энергии порядка 10 ^ 8 SUP ^ -10 ^ 10 ^ SUP Вт / кг ", гораздо больше, чем достигли почти в любом крыльчатки смешения реактор, гомогенизатор или RS смесители ", говорит Gruverman. Продукты наночастиц в диапазоне размеров 10-100 нм, как правило, может быть проведено в течение ± 0 0 0 100% от размера частиц мишени.

Переход опыт

Многие производители и пользователи признать тенденцию к снижению новых продуктов и услуг, в частности за счет слияний и приобретений, таких, как недавнее объединение Бран Луэбб, Lightnin и Уокиша Черри-Баррелл создать SPX технологического оборудования, Inc (Делаван, WI < HREF = "http://www.spxprocessequipment.com" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.spxprocessequipment.com </ A>) и (Sulzer Chemtech в Винтертур, Швейцария; <A HREF = "HTTP : / / www.sulzerchemtech "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "<> www.sulzerchemtech / A>. ком) приобретение смесителя бизнес Koch-Glitsch. Пользователи сократить свои собственные штабы техники, и в настоящее время в большей степени полагаться на продавцов или консультантов для обработки обработки вопросов, которые в прошлом были бы обрабатываться собственная. "Десять лет назад мы имели 10 собственная смешивания экспертов. Сегодня у нас есть два", говорит, что я-Хва Midey ChangMateu, директор технологического процесса покрытия на Rohm

Кроме того, с большой спад продаж смесителей в последние несколько лет производители сократили или даже полностью устранено, исследования в смеситель технологии. Следовательно, говорит Shaffiq Джаффер, старший инженер, специалист по смешивания Проктер энд Гэмбл "(P

На этом фоне, смешивая конструкции оборудования вышла за механических и стоимости соображений, при этом основная цель в том, как наилучшим образом достичь ключевых целей процесса смешивания, говорит Эдвард Пол, смешение экспертов, который недавно ушел из Merck

Растущие рынки

В фармацевтической промышленности, падающих струй смеситель / кристаллизатора технология достижения совершеннолетия. Merck имеет оригинальный патент на кристаллизации препаратов из impingingjets смеситель, где реагентов в растворе осадок смешивается с анти-растворитель (или не содержащих растворителей) через столкновение противоположных струйные течения для достижения частицы размером ~ 5-20 мкм. "Интенсивные micromixing и высокого пересыщения, несет ответственность за быстрой кристаллизации монодисперсных частиц размером микрон, в которых наблюдаются улучшения биодоступности и стабильности", говорит Merck Брайан Джонсон, который несет ответственность за scaleup процессов, которые делают фармацевтических ингредиентов. Merck, которая также запатентовал оборудование для производства, в настоящее время с использованием технологии для производства коммерческих продуктов наркотиков.

В 2003 г. Pfizer запатентовал использовать падающих струй для реактивных кристаллизации, где два потока реагировать на быстрые смеситель, а затем кристаллизуется для производства фармацевтической. Для того чтобы избежать нарушений в области интеллектуальной собственности Merck в будущем изобретений, Pfizer подала заявку на патент на падающих пластины устройства.

Между тем, Bristol Myers Squibb Ко (Принстон, штат Нью-Джерси; <a target="_blank" href="http://www.bms.com" rel="nofollow"> www.bms.com </ A>), который недавно запатентованной технологии для создания субмикронных кристаллов препарат, который включает в себя два падающих струй жидкости расположены в колбу, которая ультразвука вблизи точки реактивных покушение на 20-кГц зонда. УЗИ заявил повышения процесса перемешивания и формирования кристаллов меньше, чем то, что возможно при падающей струи в одиночку.

За последние пять лет, Роберт Прюдом, Univ. исследователя в Принстоне, и Джонсон разработали процесс, они называют Flash Nanoprecipitation, где быстрое перемешивание реагентов потоков, содержащих коллоидных стабилизаторов производится в аналитических, приуроченные падающих струй (CIJ) Смеситель для производства наночастиц фармацевтические препараты. Системы, которая была сделана оговорка, требует времени перемешивания ниже 100 мс для идеальной образования наночастиц. "У нас есть количественно показано, что время для смешивания должны быть меньше, чем время осадков, для обеспечения оптимальной производительности - а значит, потребность в специальности разработаны высокой интенсивности смесителей для производства однородной и мелких частиц", говорит Джонсон.

В промышленности по переработке пластмасс, производители стремятся улучшить свойства товара пластмасс, смешивая их с другой пластиковой или добавки. "Недостаток существующих бетоносмесительного оборудования является то, что только ограниченное количество смеси морфологии являются производимые при низких композиций собственности модификатор", говорит Дэйв Zumbrunnen, профессор машиностроения в Клемсон Univ. (SC; <a target="_blank" href="http://www.clemson.edu" rel="nofollow"> www.clemson.edu </ A>). Чтобы преодолеть это, Zumbrunnen и команда исследователей разработала Клемсон непрерывного смешивания устройство называется SmartB кредитора, который производит полимерные смеси с новыми свойствами, сложив два расплавов вместе, а не путем размещения 1 равномерно по всей другие.

Устройство использует принцип гидродинамики известен как хаотической адвекции повторно раза мастербатчей или другого компонента в матрицу полимера, формирования различных контролируемых и воспроизводимых морфологии полимера, из слоев, лентами и пластинки с губчатой взаимопроникающих структур. В типичном плане материал подается на два 0,75-дюйма средах. Одношнековые экструдеры в траверсы умирают от противоположных концах и в распределении головой. Матричного материала проходит через единый центральный порт, а второй смолы или мастербатчей проходит через 9 малых портов расположены по кругу вокруг центрального.

Из распределения головой, материал поступает цилиндрической смешивания камеру, содержащую два 22-мм диаметром. перемешивания стержней, которые запрограммированы для последовательности скорости и / или изменения направления, то есть, они по очереди прядильных 3 раза быстрее, чем другие в течение определенного количества поворотов. Изменение протокола стержня вращения может производить смеси различной морфологией без какой-либо модификаций аппаратуры.

Клемсон ученые использовали технологию "для производства губок, как смеси несмешивающихся полимеров, таких как полипропилен (ПП) и полиэтилена низкой плотности (LDPE) по сравнению с более широких диапазонах композиционные (например, 70%: 30% об.), Чем могут быть достигнуты с обычным оборудованием рецептуры, уступая морфологии, что улучшить обычно бедных холодной силы ПП воздействия ", говорит он. В этом случае хаотической адвекции тянется и складки все тоньше и тоньше слои LDPE в ПП матрицы. После многократных слоев, LDPE слоев настолько тонкие, они в конечном итоге разрыв, позволяя потоку PP через отверстия в LDPE. Отверстия также образуют в слоях PP, создания волокнистых губчатую структуру из страдают PP.

Zumbrunnen говорит, что команда сейчас выполнения опытно-конструкторская работа с пластмассовой для конкретных клиентов, выдавливания этих материалов в пленок и листов для компаний испытаний в своих лабораториях. По крайней мере, одна машина поставщиком была выбрана для производства в промышленных масштабах оборудования, а также несколько соглашений, как ожидается, в ближайшем будущем.