本發(fā)明涉及一種高黏流體的布膜器,具體地說是一種降膜熔融縮聚反應(yīng)器中的高黏流體布膜器,也可以作為與熔融縮聚反應(yīng)脫揮原理類似的降膜脫泡裝置中高黏紡絲液的布膜器、高聚物降膜脫單裝置中高黏流體的布膜器等。
背景技術(shù):
高黏流體進行管外降膜熔融縮聚反應(yīng)時,反應(yīng)效率和產(chǎn)品品質(zhì)是極其重要的指標(biāo),而布膜器的設(shè)計對此具有決定性的影響。
為了實現(xiàn)降膜熔融縮聚的高反應(yīng)效率和產(chǎn)品品質(zhì)均勻,布膜器的設(shè)計一般是使流體在降膜管外壁周向上形成完全包覆且膜厚均一的液膜,如同心圓環(huán)縫和銑齒狀等布膜器結(jié)構(gòu),然而這類布膜器結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中受制件加工精度和安裝精度無法達到要求以及物料流體動力學(xué)行為不受控等多方面限制,往往難以達到設(shè)計要求的降膜管外完全包覆和膜厚均勻等理想布膜狀態(tài),管外降膜流動不可避免的只有局部包覆和膜厚不均勻,甚至產(chǎn)生干壁和結(jié)焦等現(xiàn)象,造成物料停留時間分布寬,最終影響產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)均勻性。因此,布膜結(jié)構(gòu)與降膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計與排布及其兩者的契合對高黏流體的成膜流動性能至關(guān)重要,以致影響設(shè)備使用效果,并最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足,提供一種高黏流體布膜器,適用于預(yù)聚物降膜熔融縮聚、高黏紡絲液降膜脫泡和高聚物降膜脫單等領(lǐng)域,可高效高質(zhì)布膜,明顯改善降膜流動性能,合理控制流體降膜停留時間,提高設(shè)備生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。為此,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種高黏流體布膜器,包括高黏流體進料口和物料室,所述高黏流體進料口連接有分流管,分流管與物料室相通,其特征在于:
所述物料室的底部為布膜板,布膜板上有成排排列的降膜支撐元件穿過;
同排相鄰兩根降膜支撐元件內(nèi)側(cè)之間的壁面距離(l)為5~60mm;
布膜板開設(shè)布膜孔,布膜孔配置在同排相鄰兩根降膜支撐元件各自的內(nèi)側(cè),每根降膜支撐元件所配置的單側(cè)布膜孔的總有效橫截面積為1~100mm2;
第一降膜支撐元件所配置的布膜孔位于第一降膜支撐元件外兩對平行線構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi),其中一對平行線為分別通過第一降膜支撐元件與其同排一側(cè)相鄰的第二降膜支撐元件的軸心連線的中間點和第一降膜支撐元件與其同排另一側(cè)相鄰的第三降膜支撐元件的軸心連線的中間點且與軸心連線垂直的兩條平行線;另一對平行線為平行于所述軸心連線且與第一降膜支撐元件兩外壁相切的切線;
所述物料室除有高黏流體從分流管流入和從布膜孔流出的通道外,為密閉室。
總有效橫截面積是指每根降膜支撐元件所屬單側(cè)所有布膜孔有效橫截面積的總和,每個布膜孔的有效橫截面積是指在布膜板厚度方向可供高黏流體流動的最小橫截面積。
在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,還可以采用以下進一步的技術(shù)方案:
所述布膜孔的邊界中有一部分是降膜支撐元件的壁。
作為本發(fā)明的改進,第一降膜支撐元件所配置的布膜孔位于第一降膜支撐元件外壁與其四條切線以及通過第一降膜支撐元件分別與其同排相鄰的第二降膜支撐元件和第三降膜支撐元件軸心連線的中間點且與軸心連線垂直的兩條平行線所圍合的區(qū)域內(nèi),所述四條切線是第二降膜支撐元件與第三降膜支撐元件的軸心分別對第一降膜支撐元件外壁所作相切的四條線。
作為本發(fā)明的改進,第一降膜支撐元件所配置的布膜孔位于第一降膜支撐元件外壁與其四條切線所圍合的區(qū)域內(nèi),這四條切線是以第一降膜支撐元件分別與其同排相鄰的第二降膜支撐元件和第三降膜支撐元件的軸心連線的兩個中間點分別對降膜支撐元件外壁所作的四條切線。每根降膜支撐元件所配置的單側(cè)布膜孔的孔數(shù)可為一個或多個,孔數(shù)為多個時,孔數(shù)上限并無特別限定,一般可為10個。孔數(shù)為一個時,降膜支撐元件位于同排相鄰降膜支撐元件的軸心連線上;孔數(shù)為多個時布膜孔以同排相鄰降膜支撐元件的軸心連線為中心線對稱分布。
在所述的布膜孔分布區(qū)域內(nèi),高黏流體在同排相鄰降膜支撐元件間流動,對布膜孔分布區(qū)域進行上述改進優(yōu)化后,布膜孔分布于同排相鄰降膜支撐元件的內(nèi)側(cè)成排降膜支撐元件軸心連線附近,使高黏熔體從布膜孔流出后在降膜支撐元件間相連而成的降膜支撐元件間降膜流動更穩(wěn)定,且降膜流動形態(tài)容易受控。
作為本發(fā)明的改進,位于同排相鄰的兩根降膜支撐元件內(nèi)側(cè)分屬于兩降膜支撐元件的布膜孔不相連通,且兩者布膜孔之間孔壁的最小距離為1~50mm,優(yōu)選為2~30mm。所述兩者布膜孔之間孔壁的最小距離是指位于同排相鄰兩根降膜支撐元件內(nèi)側(cè)分屬于兩根降膜支撐元件的布膜孔在布膜板下方流體出口處的孔壁之間的最近距離。例如,同排相鄰的兩根降膜支撐元件內(nèi)側(cè)各配置有一個圓形布膜孔,布膜孔在布膜板的厚度方向上從上至下逐漸變小,為上大下小的圓臺,孔壁光滑,圓臺直徑小的一端半徑為r,兩個布膜孔圓心之間的距離為d,則兩布膜孔之間孔壁的最近距離為d-2r。為了便于理解,特舉例說明,但并不限定于此例。
在本發(fā)明中,每根降膜支撐元件均配置有布膜孔,位于同排相鄰兩根降膜支撐元件內(nèi)側(cè)。位于同排相鄰兩根降膜支撐元件內(nèi)側(cè)分屬于兩根降膜支撐元件的布膜孔不相連通,只要保證分屬于兩根降膜支撐元件的兩組布膜孔的孔壁的最小距離在1~50mm范圍內(nèi),高黏流體受壓分別從同排相鄰的兩根降膜支撐元件所屬的布膜孔流出后,高黏流體膜容易在降膜流動過程中于兩根降膜支撐元件中間相連成片,以此可更好的達到本發(fā)明所追求的高黏流體受壓從布膜孔流出后由于形成一定厚度的液膜而在降膜支撐元件間形成連續(xù)的降膜支撐元件間降膜流動的良好布膜效果。
更有意義的是,發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)當(dāng)保持降膜支撐元件所配置的單側(cè)布膜孔的總有效橫截面積維持不變,相比于同排相鄰兩降膜管之間布膜孔相連通如狹縫布膜方式,布膜孔不相連通時,能夠使降膜流動更穩(wěn)定可控而形成連續(xù)的降膜支撐元件間降膜流動,可避免或減輕狹縫布膜中降膜流動時發(fā)生流體偏斜向一側(cè)降膜管而成管外局部包覆流動或流體脫離管壁而聚集成團在兩降膜管中間形成自由落體運動,可使降膜流動在受控的軌道上運行,進而可更合理的控制流體降膜停留時間,實現(xiàn)更高效高質(zhì)的降膜流動,提高設(shè)備生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。
作為本發(fā)明的優(yōu)選,降膜支撐元件為圓形棒狀,外徑優(yōu)選為2~60mm。布膜板上穿過的降膜支撐元件有多排,排數(shù)的上限并無特別限定,通常為50排。每一排至少有三根降膜支撐元件,降膜支撐元件的根數(shù)上限并無特別限定,通常為100根;作為一種較優(yōu)選擇,降膜支撐元件可采用圓管。
高黏流體進料口上連接有多個分流管,多個分流管與物料室的通道在物料室上分布均勻,可快速調(diào)節(jié)物料室內(nèi)壓力。
每根降膜支撐元件所屬的單側(cè)布膜孔總有效成膜橫截面積為1~100mm2,優(yōu)選為5~50mm2,進一步優(yōu)選為10~40mm2,有效成膜橫截面積在此范圍內(nèi),物料室在工作時充滿流體,物料室內(nèi)可建立起壓力,實現(xiàn)高效高質(zhì)布膜,容易控制流體降膜停留時間,進而提高設(shè)備生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。而布膜孔有效成膜橫截面積過小或過大時,流體很難在降膜支撐元件間相連形成降膜支撐元件間降膜流動,如布膜孔有效成膜橫截面積過小時會使物料室壓力過大并且降膜流量偏小,而布膜孔有效成膜橫截面積過大時會使物料室無法建立起壓力或者造成流體成團掉落等。
如背景技術(shù)所述,傳統(tǒng)的管外降膜熔融縮聚反應(yīng)裝置中,為盡可能地使液膜在降膜管外四周完全包覆且膜厚均勻,除了對布膜器與降膜管結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計和安裝進行高要求外,還需結(jié)合流體的流動特性,合理設(shè)計布膜器進行完全包覆和均勻布膜。因此,傳統(tǒng)的高黏流體的布膜裝置設(shè)計在于努力提高布膜均勻程度以實現(xiàn)降膜管外完全包覆和膜厚均勻的理想降膜流動狀況。
本發(fā)明所提供的高黏流體布膜器,采用局部布膜方式,能夠使得流體從同排相鄰兩根降膜支撐元件之間的布膜孔流出后連成一體,形成降膜支撐元件間降膜流動。
在本發(fā)明的發(fā)明人前,一般技術(shù)人員無法想象可以像本發(fā)明這樣完全拋棄降膜管周向完全包覆且膜厚均勻的降膜流動方式來實現(xiàn)降膜熔融縮聚反應(yīng)。
對于本發(fā)明的降膜支撐元件間降膜流動,其目的是使流體在降膜支撐元件間連成一體,形成類似連續(xù)瀑布狀也即膜的正面和背面均不依靠于降膜支撐元件壁的降膜下落。本發(fā)明是在對高黏流體降膜流體動力學(xué)行為、管外降膜流動特性新認識的基礎(chǔ)上,提出布膜孔與降膜支撐元件聯(lián)動耦合的方案。通過控制布膜孔與降膜支撐元件的排布以及布膜孔與降膜支撐元件的結(jié)合等要素作為技術(shù)解決方案的設(shè)計思路,來控制布膜形式,改進布膜與降膜流動方式,實現(xiàn)物料室、布膜孔與降膜支撐元件的契合聯(lián)動的整體結(jié)構(gòu),使得流體從同排相鄰兩根降膜支撐元件各自的內(nèi)側(cè)布膜孔流出后在降膜過程中可以連成一體,形成降膜支撐元件間降膜流動,與管外液膜完全包覆和膜厚均勻無關(guān),可以實現(xiàn)高效高質(zhì)布膜。
綜上,本發(fā)明的有益效果:
1、通過布膜結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計以及布膜孔與降膜支撐元件的合理布局,以布膜孔的分布、布膜孔的有效成膜面積優(yōu)化、降膜支撐元件的排布和布膜孔與降膜支撐元件的契合等多重因素的耦合聯(lián)動設(shè)計很好地實現(xiàn)了同排相鄰兩降膜支撐元件之間高黏流體的相連成膜流動,流體的成膜流動性能受布膜孔結(jié)構(gòu)和布膜均勻程度影響小,而流體在降膜支撐元件間降膜流動的停留時間容易調(diào)控。以生產(chǎn)高分子量聚對苯二甲酸乙二醇酯為例,采用本發(fā)明的布膜器,與常規(guī)的同心圓環(huán)縫結(jié)構(gòu)或銑齒狀結(jié)構(gòu)的布膜器相比,得到的產(chǎn)品分子量更高;此外,通過形成降膜支撐元件間降膜流動改善了流體膜在管外降膜流動過程中管外局部包覆和膜厚不均等情況,提高了降膜流動的均勻性,流體成膜流動的停留時間分布更加均勻,產(chǎn)品分子量分布更窄。
2、本發(fā)明中物料室在工作時充滿流體,物料室內(nèi)可建立起壓力,物料室中的流體受到壓力而從布膜孔流出,通過生產(chǎn)工藝可調(diào)節(jié)與控制壓力,在本發(fā)明的這種布膜孔設(shè)計與排布和布膜孔有效成膜橫截面積范圍內(nèi),物料室壓力反饋靈敏,降膜流量的調(diào)節(jié)簡單可控,避免布膜孔有效成膜橫截面積過小或過大時流體無法在降膜支撐元件間相連形成降膜支撐元件間降膜流動;與同心圓環(huán)縫或狹縫降膜流動相比,本發(fā)明的布膜方式可方便地控制物料室內(nèi)流體壓力,有效調(diào)控降膜流量,從而使得降膜流動的生產(chǎn)效率明顯提高。
本發(fā)明克服了布膜結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高以及降膜支撐元件垂直度要求高等缺點,且布膜孔并無特別結(jié)構(gòu)限制,布膜器結(jié)構(gòu)簡單易制,安裝要求精度相對較低,降膜流動可控。
本發(fā)明可用于聚合物合成如聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(ptt)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚乳酸(pla)等的預(yù)聚物布膜,以及與熔融縮聚反應(yīng)脫揮原理類似的降膜脫泡裝置中高黏紡絲液脫泡、高聚物降膜脫單裝置中聚丙烯腈脫單等。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例的布膜器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中211a區(qū)域放大的降膜支撐元件兩側(cè)布膜孔位置示意圖。
圖3為圖1中211a區(qū)域放大的降膜支撐元件兩側(cè)布膜孔分布區(qū)域優(yōu)化示意圖。
圖4為圖1中211a區(qū)域放大的降膜支撐元件兩側(cè)布膜孔分布區(qū)域優(yōu)化示意圖
圖5a為圖1中211b區(qū)域降膜支撐元件單側(cè)有一個布膜孔的分布示意圖。
圖5b為圖1中211b區(qū)域降膜支撐元件單側(cè)有兩個布膜孔的分布示意圖。
圖5c為圖1中211b區(qū)域降膜支撐元件單側(cè)有三個布膜孔的分布示意圖。
圖6為圖1中布膜板上降膜支撐元件與布膜孔排布示意圖。
圖7為對照例5的同心圓環(huán)縫式布膜孔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為對照例6和對照例7的管間狹縫布膜孔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為實施例3的管間間斷的狹縫布膜孔結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明:1—高黏流體進料口、11—分流管、2—物料室、21—布膜板、211—布膜孔、3—降膜支撐元件、31—成排排列降膜支撐元件中的第一降膜支撐元件、32—與第一降膜支撐元件同排相鄰第二降膜支撐元件、33—與第一降膜支撐元件同排相鄰第三降膜支撐元件。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細說明,但本發(fā)明并不局限于具體實施方式。
本發(fā)明所提供的一種高黏流體布膜器,如圖1所示,它包括:高黏流體進料口1和物料室2,所述高黏流體進料口1連接有分流管11,分流管11與物料室2相通;所述物料室2的底部為布膜板21,布膜板21上有成排排列的降膜支撐元件3穿過,至少有一排。
為了便于描述,將每三根連續(xù)的降膜支撐元件3中處于中間的標(biāo)記為31,并命名為第一降膜支撐元件,其兩側(cè)的降膜支撐元件3分別再標(biāo)記和命名為第二降膜支撐元件32、第三降膜支撐元件33。
第一降膜支撐元件31與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32、第二降膜支撐元件33內(nèi)側(cè)之間的壁面距離(l)為5~60mm;布膜板21上開有布膜孔211,每根第一降膜支撐元件31所屬的布膜孔211分布于其左右兩側(cè)并緊貼其外壁對稱分布,每一排降膜支撐元件3兩端的降膜支撐元件3外側(cè)可以沒有布膜孔211;所述物料室2除有高黏流體從分流管11流入和從布膜孔211流出的通道外,為一密閉室。
如圖2所示,每根第一降膜支撐元件31所屬的布膜孔211位于兩對平行線構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi),一對平行線為通過第一降膜支撐元件31與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32和第三降膜支撐元件33的軸心連線的兩個中間點且與該軸心連線垂直的平行線,另一對平行線為平行于該軸心連線且與第一降膜支撐元件31兩外壁相切的切線。
每根降膜支撐元件所屬單側(cè)布膜孔的總有效橫截面積為1~100mm2。
作為優(yōu)選,如圖3所示,布膜孔211位于第一降膜支撐元件31外壁與其四條切線以及通過第一降膜支撐元件31分別與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32和第三降膜支撐元件33軸心連線的中間點且與軸心連線垂直的兩條平行線所圍合的區(qū)域內(nèi),所述四條切線是第二降膜支撐元件32與第三降膜支撐元件33的軸心分別對第一降膜支撐元件31外壁所作相切的四條線。
作為優(yōu)選,如圖4所示,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211位于第一降膜支撐元件31外壁與其四條切線所圍合的區(qū)域內(nèi),這四條切線是以第一降膜支撐元件31分別與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32和第三降膜支撐元件33的軸心連線的兩個中間點分別對第一降膜支撐元件31外壁所作的四條切線。
對于本發(fā)明來說,在成排排列的降膜支撐元件3中(至少是三根),同排非端部的降膜支撐元件(也即所有的第一降膜支撐元件31),其兩側(cè)均具有屬于該降膜支撐元件的布膜孔211,而這兩側(cè)的布膜孔之間不連通。
作為優(yōu)選,同排相鄰的第一降膜支撐元件31和第二降膜支撐元件32的內(nèi)側(cè)的布膜孔211不連通,且第一降膜支撐元件31的布膜孔和第二降膜支撐元件32的布膜孔211兩者之間孔壁的最小距離為1~50mm,進一步優(yōu)選為2~30mm。流體從同排相鄰的第一降膜支撐元件31和第二降膜支撐元件32內(nèi)側(cè)的布膜孔211中流出后在降膜過程中相連成片,形成降膜支撐元件間降膜流動。
作為優(yōu)選,布膜板21上緊貼于降膜支撐元件3外壁的布膜孔211的一部分孔壁可以與降膜支撐元件3外壁重合,或布膜孔211與降膜支撐元件3外壁相切,或布膜孔211的其中一個頂點落在降膜支撐元件3外壁上。
布膜板21上的布膜孔211的形狀不做具體限制,可以是圓形,圓形一部分,橢圓形,溝槽形,月牙形,三角形,平行四邊形和正多邊形中的一種或多種。從高效高質(zhì)布膜效果和布膜孔加工容易性的角度考慮,布膜孔211的形狀,優(yōu)選溝槽形,圓形,圓形一部分,橢圓形和月牙形中的一種。
作為優(yōu)選,如圖5a所示,每根降膜支撐元件3所屬的布膜孔21單側(cè)的孔數(shù)可為一個,布膜孔211位于同排降膜支撐元件3軸心的連線上。
作為優(yōu)選,如圖5b所示,每根降膜支撐元件3所屬的布膜孔21單側(cè)的孔數(shù)可以為兩個,布膜孔211以同排降膜支撐元件3軸心的連線為中心線上下對稱分布。
作為優(yōu)選,如圖5c所示,每根降膜支撐元件3所屬的布膜孔21單側(cè)的孔數(shù)可以為三個,布膜孔211以同排降膜支撐元件3軸心的連線為中心線上下對稱分布。
布膜孔211在布膜板21的厚度方向上從上至下形狀大小可以一致,孔壁光滑;布膜孔211還可以成上大下小的錐形孔形狀,每個布膜孔211的有效橫截面積為錐形孔在布膜板厚度方向上的可供高黏流體流動的橫截面面積最小值。
如圖6所示,布膜板21上穿過的降膜支撐元件3有多排,每排降膜支撐元件3成排排列。每一排降膜支撐元件3的管數(shù)至少有三根。
作為較優(yōu)選擇,降膜支撐元件3為圓形棒狀,比如圓管,降膜支撐元件3的外徑為2~60mm。
每根降膜支撐元件所屬單側(cè)布膜孔的總有效成膜橫截面積優(yōu)選為5~50mm2,進一步優(yōu)選10~40mm2。
高黏流體進料口1上連接有多個分流管11,多個分流管11與物料室2的通道在物料室2上分布均勻,可快速調(diào)節(jié)物料室2內(nèi)壓力。
物料室2在工作時充滿流體,物料室2內(nèi)可建立起壓力,可通過生產(chǎn)工藝進行調(diào)節(jié)控制壓力,在合理的布膜孔211有效面積范圍內(nèi),物料室2壓力反饋靈敏,降膜流量的調(diào)節(jié)簡單可控,避免布膜孔211有效面積過小或過大時流體無法在降膜支撐元件3間相連形成降膜支撐元件間降膜流動。
下面,通過以下實施例更具體地描述本發(fā)明。
實施例1
以特性黏度為0.65dl/g分子量分布指數(shù)為1.65的聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)熔體為原料生產(chǎn)高分子量pet,布膜板21上有5排排列的降膜支撐元件3穿過,每排有5~7根降膜支撐元件3,降膜支撐元件3為圓形棒狀,比如圓管,其外徑為30mm;第一降膜支撐元件31與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32內(nèi)側(cè)之間的壁面距離(l)為20mm;每根降膜支撐元件3單側(cè)開有1個布膜孔211,為溝槽形,布膜孔形狀及分布如示意圖5a所示;每根降膜支撐元件3所屬的單側(cè)布膜孔211有效成膜橫截面積為10mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為14mm;布膜板21上每根降膜支撐元件所屬的布膜孔211分布于其左右兩側(cè)并緊貼其外壁對稱分布,每一排兩端的降膜支撐元件外側(cè)沒有布膜孔211,如示意圖6所示;采用以上所述的布膜器進行管間降膜熔融縮聚反應(yīng),可獲得產(chǎn)物特性黏度為1.08dl/g,分子量分布指數(shù)為1.52。
實施例2
每根降膜支撐元件3所屬的單側(cè)布膜孔211有效成膜橫截面積變更為40mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為10mm,其余同實施例1。
對照例1
每根降膜支撐元件3所屬的單側(cè)布膜孔211有效成膜橫截面積變更為0.01mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為19.5mm,其余同實施例1。
對照例2
每根降膜支撐元件3所屬的單側(cè)布膜孔211有效成膜橫截面積變更為0.1mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為18mm,其余同實施例1。
對照例3
每根降膜支撐元件3所屬的單側(cè)布膜孔211有效成膜橫截面積變更為200mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為4mm,其余同實施例1。
對照例4
每根降膜支撐元件3所屬的單側(cè)布膜孔211有效成膜橫截面積變更為500mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為1mm,其余同實施例1。
對照例5
采用同心圓環(huán)縫結(jié)構(gòu)布膜器進行管外降膜流動,每根降膜支撐元件3所屬的布膜孔縫211有效成膜橫截面積為40mm2,布膜環(huán)縫211結(jié)構(gòu)如示意圖7所示,其余同實施例1。
對照例6
采用管間狹縫布膜方式進行管間降膜流動,布膜孔211狹縫長度約為20mm,寬度約為1mm,每根降膜支撐元件3單側(cè)所屬的布膜孔211的有效成膜橫截面積為10mm2,布膜孔211狹縫結(jié)構(gòu)如示意圖8所示,其余同實施例1。
對照例7
采用管間狹縫布膜方式進行管間降膜流動,布膜孔211狹縫長度約為20mm,寬度約為4mm,每根降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211的有效成膜橫截面積為40mm2,布膜孔211狹縫結(jié)構(gòu)如示意圖8所示,其余同實施例1。
實施例3
采用類似對照例7的管間狹縫布膜方式進行管間降膜流動,然而狹縫狀布膜孔211不相連通,且管間兩個狹縫狀布膜孔211孔壁的最小距離為10mm,布膜孔211狹縫長度約為5mm,寬度約為8mm每根降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211的有效成膜橫截面積為40mm2,布膜孔211狹縫結(jié)構(gòu)如示意圖9所示,其余同對照例7。
實施例和對照例所得的聚對苯二甲酸乙二醇酯產(chǎn)物分子量和分子量分布結(jié)果以及實驗現(xiàn)象如表1所示。
實施例1,采用局部布膜方式,每根降膜支撐元件3所屬的單側(cè)布膜孔211有效成膜橫截面積為10mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211孔壁的最小距離為14mm,熔體從布膜孔流出即開始增黏反應(yīng),流動一段距離后由于膜厚的增長使得同排相鄰兩根降膜支撐元件內(nèi)側(cè)的熔體開始相連成片形成連續(xù)的降膜支撐元件間降膜流動,在優(yōu)化工藝條件下可獲得高特性黏度和窄分子量分布的聚合產(chǎn)物。
實施例2,將降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211有效面積變?yōu)?0mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211孔壁的最小距離為10mm,其他同實施例1,實驗表明這種布膜方式很容易形成有效連續(xù)的管間降膜流動,獲得的產(chǎn)物特性黏度也較高,且分子量分布進一步變窄。
對照例1,降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211有效面積減小變?yōu)?.01mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為19.5mm,其他同實施例1,在實施過程中發(fā)現(xiàn)無流體在降膜支撐元件3外四周流動,且物料室2前的供料設(shè)備壓力明顯偏大,說明無流體從布膜孔211中流出,布膜孔211有效面積過小。
對照例2,將降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211有效面積變?yōu)?.1mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為18mm,其他同實施例1,發(fā)現(xiàn)少量流體在降膜支撐元件3外降膜流動,物料在管壁明顯結(jié)焦泛黃,表明布膜孔211有效面積偏小,流體降膜流動性能差,停留時間長,熱降解嚴(yán)重。
對照例3,將降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211有效面積變?yōu)?00mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為4mm,其他同實施例1,發(fā)現(xiàn)流體在降膜支撐元件3外壁和降膜支撐元件間降膜,降膜速度過快,獲得的產(chǎn)物特性黏度明顯降低,說明布膜孔211有效面積偏大。
對照例4,將降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211有效面積變?yōu)?00mm2,第一降膜支撐元件31所配置的布膜孔211與其同排相鄰的第二降膜支撐元件32所配置的布膜孔211不相連通,且兩布膜孔211之間孔壁的最小距離為1mm,其他同實施例1,發(fā)現(xiàn)流體主要在相鄰降膜支撐元件3間成團快速掉落,無法形成連續(xù)有效的降膜支撐元件間降膜流動,調(diào)節(jié)進料流量,降膜流量無明顯變化,且產(chǎn)物特性黏度過低,說明布膜孔211有效面積過大。
對照例5,采用同心圓環(huán)孔縫211結(jié)構(gòu)布膜器進行降膜流動,其余同實施例1,發(fā)現(xiàn)流體在管外降膜流動過程中只有局部包覆且膜厚不均,與實施例1和實施例2結(jié)果相比,得到的產(chǎn)物特性黏度偏低,且分子量分布寬。
對照例6,采用管間狹縫布膜孔211的布膜方式進行降膜流動,布膜孔211狹縫長度約為20mm,寬度約為1mm,每根降膜管所配置的單側(cè)狹縫布膜孔有效面積為10mm2,其余同實施例1,實驗表明管間窄而長的狹縫布膜孔的布膜方式很難順利形成管間降膜流動,由于流體流動時本身具有表面積最小化的趨勢,熔體從窄而長的管間狹縫流出后容易向一側(cè)聚集而很難在管間形成連續(xù)有效的管間降膜,而是變成局部包覆的管外降膜流動,最終所得的聚酯熔體黏度較低,分子量分布也較寬。
對照例7,采用管間狹縫布膜方式進行管間降膜流動,布膜孔211狹縫長度約為20mm,寬度約為4mm,每根降膜管所配置的單側(cè)狹縫布膜孔有效面積為40mm2,其余同實施例1,實驗表明在合理的布膜孔有效面積條件下采用狹縫布膜也可以實現(xiàn)管間降膜流動,但此時可供調(diào)節(jié)流量的范圍有限,且得到的產(chǎn)物特性黏度較低,分子量分布也偏寬,這種布膜方式較適用于制備普通高強型滌綸工業(yè)絲用聚酯熔體,但不適用于性能更優(yōu)良的滌綸工業(yè)絲的聚酯熔體生產(chǎn)。
實施例3,采用類似對照例7的管間狹縫布膜方式進行管間降膜流動,然而狹縫狀布膜孔211不相連通,且管間兩個狹縫狀布膜孔211之間孔壁的最小距離為10mm,布膜孔211狹縫長度約為5mm,寬度約為8mm,每根降膜支撐元件3所屬單側(cè)布膜孔211的有效成膜橫截面積為40mm2,布膜孔211狹縫結(jié)構(gòu)如示意圖9所示,其余同對照例7,實驗表明間斷狹縫布膜時流體從布膜孔流出后形成一定厚度的膜厚而相連,從而實現(xiàn)良好可控的管間降膜流動。與具有相同的布膜有效面積的對照例7相比,其聚合產(chǎn)物特性黏度明顯提高,且分子量分布變窄,更值得注意的是當(dāng)同排相鄰兩降膜管間的狹縫完全相通,布膜板上成排排列的降膜管數(shù)量較多時會造成布膜板強度的損失,影響布膜器的使用壽命,因而在兩根降膜支撐元件3內(nèi)側(cè)而分屬不同降膜支撐元件3的布膜孔設(shè)計為不相連通結(jié)構(gòu)。
表1結(jié)果比較:
以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例,但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征并不局限于此,任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi),所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之中。