CN110449051B - 一种相变乳液的连续化生产***及方法 - Google Patents
一种相变乳液的连续化生产***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110449051B CN110449051B CN201910597802.8A CN201910597802A CN110449051B CN 110449051 B CN110449051 B CN 110449051B CN 201910597802 A CN201910597802 A CN 201910597802A CN 110449051 B CN110449051 B CN 110449051B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- change
- shearing
- storage tank
- emulsion
- 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.)
- Active
Links
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 167
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 109
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 78
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 66
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 claims abstract description 58
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 53
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 82
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 45
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 40
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 22
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 19
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- PXDJXZJSCPSGGI-UHFFFAOYSA-N palmityl palmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC PXDJXZJSCPSGGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- JKXYOQDLERSFPT-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-octadecoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO JKXYOQDLERSFPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- UULYVBBLIYLRCU-UHFFFAOYSA-N myristyl palmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCCCCCCCCCCCCCC UULYVBBLIYLRCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/41—Emulsifying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
- B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/83—Mixing plants specially adapted for mixing in combination with disintegrating operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/836—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments
- B01F33/8361—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments with disintegrating
- B01F33/83612—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments with disintegrating by crushing or breaking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
- B02C19/0012—Devices for disintegrating materials by collision of these materials against a breaking surface or breaking body and/or by friction between the material particles (also for grain)
- B02C19/005—Devices for disintegrating materials by collision of these materials against a breaking surface or breaking body and/or by friction between the material particles (also for grain) the materials to be pulverised being disintegrated by collision of, or friction between, the material particles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
Abstract
本发明公开了一种相变乳液的连续化生产***及方法,包括恒温储罐,用于盛放不同种类的相变原材料;乳化剂储罐,用于储存乳化剂;分散相混合装置,与至少两个恒温储罐和乳化剂储罐连通,供多种相变原材料和乳化剂在其内部混合成分散相;分散剂储罐,用于储存分散介质;相变乳液预混装置,与分散相混合装置和分散剂储罐连通,通过高速旋转的叶轮将分散相与分散剂初步混合成分散系;剪切乳化装置,与相变乳液预混装置连通,通过高速旋转的丝网填料床对分散系进行进一步剪切分散;成品储罐,与剪切乳化装置连通,用于冷却并存储分散处理后的相变乳液。如此设计,实现了相变乳液的连续化生产,可以满足大规模冷却液用相变乳液的批量生产要求。
Description
技术领域
本发明涉及乳液生产技术领域,具体涉及一种相变乳液的连续化生产***及方法。
背景技术
相变乳液是由相变材料微粒和单相传热流体,如去离子水,均匀混合构成的一种多相流体。相变乳液可被用于液冷***中的载热介质,替代传统液冷***中的单相冷却液。
其作为载热介质时,相变乳液中的相变材料微粒,在吸热端,通过固态到液态的相变,利用其相变潜热吸热;在散热端,通过液态到固态的相变,实现潜热的释放。相变乳液作为冷却介质,具有吸热过程温度变化小的优点,可以平稳发热体的温度波动,对温度敏感型电子元器件的冷却具有突出的优势。相变材料以极小的颗粒形式分布在液体中,比表面积很大,加强了与液体的换热能力。由于工作过程中,相变材料发生相变,提高了相变乳液的表观比热容,也就是冷却液的热携带能力,因此可减小换热器体积及冷却介质流量,有利于发热设备的紧凑化设计。
现有的相变乳液生产方法主要是间歇式生产,且相变乳液的分散主要利用剪切乳化机中剪切头转子与定子间狭窄缝隙内的高剪切力破碎液滴,这种设备的处理效率较低,制备小粒径分布的样品需要剪切处理的时间较长,难以满足相变乳液大规模连续化制备过程中高效混合、分散制备以及相变乳液在冷却***应用中在线循环分散的要求。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种相变乳液的连续化生产***及方法,以解决现有技术中相变乳液间歇式的生产方式存在的生产效率低、难以满足规模化生产的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
根据第一方面,一种相变乳液的连续化生产***,包括:
至少两个恒温储罐,分别用于盛放不同种类的相变原材料;
乳化剂储罐,用于储存乳化剂;
分散相混合装置,与所述至少两个恒温储罐和所述乳化剂储罐连通,供多种相变原材料和乳化剂在其内部混合成分散相;
分散剂储罐,用于储存分散介质;
相变乳液预混装置,与所述分散相混合装置和所述分散剂储罐连通,通过高速旋转的叶轮将分散相与分散介质初步混合成分散系;
剪切乳化装置,与所述相变乳液预混装置连通,通过高速旋转的丝网填料床对分散系进行进一步剪切分散;
成品储罐,与所述剪切乳化装置连通,用于冷却并存储分散处理后的相变乳液。
进一步地,还包括用于实时监控流出所述剪切乳化装置的相变乳液中相变材料粒径分布的粒径分布在线监测装置;所述粒径分布在线监测装置的入口端连通于所述剪切乳化装置和所述成品储罐之间,出口端与所述剪切乳化装置相通。
进一步地,所述相变乳液预混装置还连通有添加剂储罐,所述添加剂储罐用于为所述相变乳液预混装置提供添加剂。
进一步地,所述分散相混合装置采用连续式搅拌釜,所述连续式搅拌釜连通有缓冲罐。
进一步地,所述相变乳液预混装置和所述剪切乳化装置一体化设置在同一剪切乳化设备上,所述剪切乳化设备上设有同步为所述相变乳液预混装置和所述剪切乳化装置提供动力的动力机构。
进一步地,所述剪切乳化设备包括罩设在所述相变乳液预混装置和所述剪切乳化装置的外周的剪切乳化腔室,所述剪切乳化腔室包括相通的湍动混合区和剪切破碎区、两个分别供分散相和分散介质通向所述湍动混合区的进料管路和供相变乳液从所述剪切破碎区排出的出料管路;所述相变乳液预混装置设置在所述湍动混合区内、对分散相和分散介质进行混合并提供流动力,所述剪切乳化装置设置在所述剪切破碎区内、对分散系进行剪切分散。
进一步地,所述剪切乳化装置包括:
丝网填料床,与所述动力机构的输出轴连接,在所述输出轴的驱动下做高速旋转以对所述剪切破碎区内的分散系进行剪切分散;
动静态剪切环,包括依次套设在所述丝网填料床的外侧、且通过做相对运动对环间缝隙内的分散系进行二次剪切分散的动态环和静态环;所述动态环和所述静态环均间隔设置有若干供分散系流过的环内间隙。
进一步地,还包括控制***,所述控制***包括设置在所述恒温储罐和所述分散相混合装置之间、所述乳化剂储罐及所述分散剂储罐和所述相变乳液预混装置之间的用于控制组分流量比例的流量控制装置。
根据第二方面,一种相变乳液的连续化生产方法,所述生产方法包括以下步骤:
步骤S10、预热原材料:将所有有机相变材料和乳化剂预热至熔点最高的有机相变材料的熔点以上的温度;
步骤S20、制备分散相:将乳化剂与各种有机相变材料在分散相混合装置内混合成分散相;
步骤S30、初步制备分散系:通过相变乳液预混装置将分散介质与分散相混合,混合制备分散系;
步骤S40,对分散系进行剪切分散处理;通过剪切乳化装置对初步制备的分散系进行剪切分散处理,得到相变乳液;
步骤S50,冷却并存储相变乳液。
进一步地,在所述步骤S50之前,还包括采用粒径分布在线监测装置对剪切乳化装置流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析,若相变乳液中相变材料的粒径分布不满足要求,则相变乳液回流至剪切乳化装置内再次进行剪切分散处理;若相变乳液中相变材料的粒径分布满足要求,则控制相变乳液流入成品储罐内。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的相变乳液的连续化生产***,在生产相变乳液的过程中,不同的相变原材料先分别在恒温储罐内预热至熔点最高的相变原材料的熔点以上温度,确保所有相变原材料均处于液态且无温差,同时,乳化剂储罐将其内部的乳化剂预热至与相变原材料相同的温度;接着乳化剂和各种相变原材料在分散相混合装置内混合成分散相,以确保各组分均匀分布;之后将分散相和分散剂储罐中的作为连续相的分散介质通向相变乳液预混装置中进行初步预混,形成分散系;最后分散系流入剪切乳化装置内进行剪切分散形成相变乳液,存储在成品储罐中。这种相变乳液的连续化生产***,在生产过程中不出现沉淀、聚结等问题,相变乳液性能稳定性好,使用寿命长;而且与现有相变乳液的间隙式生产的方式相比,该生产***的生产效率高,可以实现相变乳液的连续化生产,满足大规模冷却液用相变乳液的批量生产要求。
2.本发明提供的相变乳液的连续化生产***,采用粒径分布在线监测装置对剪切乳化装置流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析,可以对生成相变乳液的产品品质进行在线监测,可以确保大批量相变乳液生产过程中的产品质量。
3.本发明提供的相变乳液的连续化生产***,添加剂储罐在适宜的时机向相变乳液预混装置内添加添加剂,即可保证最后生成相变乳液具有较窄的相变温度区间,又可以改善混合后相变乳液的黏度和稳定性。
4.本发明提供的相变乳液的连续化生产***,剪切乳化机综合利用混合机理及分散机理,通过合理的机械结构设计,实现了相变乳液预混装置和剪切乳化装置的一体化集成,相对于传统剪切乳化设备,该设备简化了工艺流程,降低了设备数量,提高了生产效率,可以完成相变乳液的高效混合及分散,实现相变乳液的规模化制备。
5.本发明提供的相变乳液的连续化生产***,采用动静态剪切环配合丝网填料床对分散系进行剪切分散的方式,可以对分散系造成连续剪切破碎,并提高分散系剪切乳化效果和生产效率。
6.本发明提供的相变乳液的连续化生产***,采用控制***调节各个装置的运行参数,可以实现一套设备生产多种相变乳液。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中相变乳液的连续化生产***的结构示意图;
图2为本发明实施例中剪切乳化机的结构示意图;
图3为本发明实施例中相变乳液的连续化生产方法的实现流程图。
附图标记说明:1、恒温储罐;3、乳化剂储罐;4、分散相混合装置;5、分散剂储罐;6、添加剂储罐;7、相变乳液预混装置;8、剪切乳化装置;9、粒径分布在线监测装置;10、成品储罐;11、流量控制装置;100、剪切乳化腔室;110、湍动混合区;120、剪切破碎区;130、进料管路;140、出料管路;200、动力机构;71、丝网填料床;72、动静态剪切环;721、静态环;722、动态环;723、环间缝隙。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例一:
如图1所示的一种相变乳液的连续化生产***,包括:至少两个恒温储罐1、乳化剂储罐3、分散相混合装置4、分散剂储罐5、相变乳液预混装置7、剪切乳化装置8、成品储罐10以及控制***。
其中,至少两个恒温储罐1分别用于盛放不同种类的相变原材料,用于调配特定熔点的相变材料,乳化剂储罐3用于储存乳化剂,恒温储罐1和乳化剂储罐3均设置有加热装置和温控装置。在本实施例中恒温储罐1有两个,在相变乳液的工业化生产中,恒温储罐1的数量可以设置为三个或以上,以适应多种不同相变材料的生产要求。
分散相混合装置4与至少两个恒温储罐1和乳化剂储罐3连通,多种相变原材料和乳化剂进入分散相混合装置4内被混合成分散相。分散剂储罐5中储存有分散介质。相变乳液预混装置7与分散相混合装置4和分散剂储罐5连通,通过高速旋转的叶轮将分散相与分散介质初步混合成分散系。剪切乳化装置8与相变乳液预混装置7连通,通过高速旋转的丝网填料床71对分散系进行进一步剪切分散。成品储罐10与剪切乳化装置8连通,用于冷却并存储分散处理后的相变乳液。控制***包括设置在各个储罐和装置之间流量控制装置11,流量控制装置11可以控制各种相变原材料、乳化剂、分散剂等的配比,可以实现不同批次产品的切换,生产不同种类、温度的相变材料。
在相变乳液的连续化生产过程中,不同的相变原材料先分别在恒温储罐1内预热至熔点最高的相变原材料的熔点以上温度,确保所有相变原材料均处于液态且无温差,同时,乳化剂储罐3将其内部的乳化剂预热至与相变原材料相同的温度;接着乳化剂和各种相变原材料在分散相混合装置4内混合成分散相,以确保各组分均匀分布;之后将分散相和分散剂储罐5中的作为连续相的分散介质通向相变乳液预混装置7中进行初步预混,形成分散系;最后分散系流入剪切乳化装置8内进行进一步剪切分散形成相变乳液,存储在成品储罐10中。这种相变乳液的连续化生产***,在生产过程中不出现沉淀、聚结等问题,相变乳液性能稳定性好,使用寿命长;而且与现有相变乳液的间隙式生产的方式相比,该生产***的生产效率高,可以实现相变乳液的连续化生产,满足大规模冷却液用相变乳液的批量生产要求。
在本实施例中,相变乳液的连续化生产***还包括粒径分布在线监测装置9;粒径分布在线监测装置9的入口端通过回流管路与剪切乳化装置8和成品储罐10之间的连通管路连通,出口端通过管路与剪切乳化装置8相通。粒径分布在线监测装置9包括光学探头和图像处理装置,光学探头通过***被测流体内以实时拍摄回流管路内液滴分布的图像并发送到图像处理装置进行处理;图像处理装置根据图像中的信息实现液滴粒径的识别与统计,得到相变乳液中相变材料的粒径分布数据信号,并将粒径分布数据信号反馈到控制***,控制***响应于粒径分布信号控制剪切乳化装置8和成品储罐10之间的连通管路以及回流管路上的控制阀的启闭。采用粒径分布在线监测装置9对剪切乳化装置8流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析,可以对生成相变乳液的产品品质进行在线监测,可以确保大批量相变乳液生产过程中的产品质量。
具体的,控制阀至少有两个且分别设置在剪切乳化装置8和成品储罐10之间的连通管路和回流管路上。当粒径分布在线监测装置9监测到相变乳液中相变材料的粒径分布数据信号不满足要求时,连通管路上的控制阀关闭控制相变乳液停止流向成品储罐10内,同时回流管路上的控制阀开启控制相变乳液通过回流管路流入粒径分布在线监测装置9;当粒径分布在线监测装置9监测到相变乳液中相变材料的粒径分布数据信号满足要求时,向控制***发出另一控制指示,控制连通管路上的控制阀开启,相变乳液流入成品储罐10内进行存储和冷却。
在本实施例中,相变乳液预混装置7还连通有添加剂储罐6,添加剂储罐6用于为相变乳液预混装置7提供添加剂。添加剂在分散相和分散介质在相变乳液预混装置7完成初步预混后添加,选用这个时间添加添加剂可以保证分散系中各有机组分的一致性,保证了较窄的相变温度区间。如果在有机相变材料未混合均匀就添加,会造成相变微粒间组分不一致,相变温度区间过宽。如果在剪切乳化后添加,添加剂分布也会不均匀,会难以保证乳液的稳定性。因此,在分散相和分散介质在相变乳液预混装置7完成初步预混后向相变乳液预混装置7内调加添加剂,既保证了最后生成相变乳液具有较窄的相变温度区间,又可以改善混合后相变乳液的黏度和稳定性。
具体的,添加剂储罐6和相变乳液预混装置7之间的管路上设置有流量控制装置11,流量控制装置11根据控制***发出的控制指示控制添加剂的添加时间和添加量。
在本实施例中,分散相混合装置4采用连续式搅拌釜,连续式搅拌釜可以实现反应原料的连线流入和反应产物的连续流出,可以确保相变乳液的大规模连续化生产,提高生产效率;另外,为了确保相变原材料和乳化剂混合均匀,可以采用多个连续式搅拌釜串联的方式。进一步的,连续式搅拌釜的后面还连通有缓冲罐,缓冲罐的设置可以缓冲前后设备间的流量波动,确保生产***的稳定运行。
如图2所示,在本实施例中,相变乳液预混装置7和剪切乳化装置8一体化设置在同一剪切乳化设备上,剪切乳化设备上安装有同步为相变乳液预混装置7和剪切乳化装置8提供动力的动力机构200。这种剪切乳化设备综合利用混合机理及分散机理,通过共用动力机构200的机械结构设计,实现了相变乳液预混装置7和剪切乳化装置8的一体化集成,相对于传统剪切乳化设备,该设备简化了工艺流程,降低了设备数量,提高了生产效率,可以完成相变乳液的高效混合及分散,实现相变乳液的规模化制备。
具体的,剪切乳化设备包括罩设在相变乳液预混装置7和剪切乳化装置8的外周的剪切乳化腔室100,剪切乳化腔室100包括相通的湍动混合区110和剪切破碎区120、两个分别供分散相和分散介质通向湍动混合区110的进料管路130和供相变乳液从剪切破碎区120排出的出料管路140;相变乳液预混装置7设置在湍动混合区110内、对分散相和分散介质进行混合并提供流动力,剪切乳化装置8设置在剪切破碎区120内、对分散系进行剪切分散。
在本实施例中,剪切乳化装置8包括丝网填料床71和动静态剪切环72。其中,丝网填料床71与动力机构200的输出轴连接,在输出轴的驱动下做高速旋转以对剪切破碎区120内的分散系进行剪切分散;具体的,丝网填料床71采用孔隙率为90%-95%的细丝网构建而成,这种丝网填料床71可以降低液体的流通阻力,减小能量损耗;同时细丝网高速旋转,可以对分散系造成连续的剪切破碎。动静态剪切环72包括依次套设在丝网填料床71的外侧、且通过做相对运动对环间缝隙723内的分散系进行二次剪切分散的动态环722和静态环721;动态环722和静态环721均间隔设置有若干供分散系流过的环内间隙。当动态环722与静态环721发生相对运动时,分散系在环间缝隙723内,受到动态环722和静态环721的剪切力作用,分散系可以进一步分散破碎。剪切乳化装置8采用动静态剪切环72配合丝网填料床71对分散系进行剪切分散的方式,可以对分散系造成连续剪切破碎,并提高分散系剪切乳化效果和生产效率。
综上所述,本发明实施例提供的相变乳液的连续化生产***,在生产相变乳液的过程中不出现沉淀、聚结等问题,生产相变乳液性能稳定性好,使用寿命长;而且与现有相变乳液的间隙式生产的方式相比,该生产***的生产效率高,可以实现相变乳液的连续化生产,满足大规模冷却液用相变乳液的批量生产要求。
实施例二:
如图3所示,本发明实施例还提供了一种相变乳液的连续化生产方法,包括以下步骤:
步骤S10、预热原材料:将所有有机相变材料和乳化剂预热至熔点最高的有机相变材料的熔点以上温度;
步骤S20、制备分散相:将乳化剂与各种有机相变材料在分散相混合装置4内混合成分散相;
步骤S30、初步制备分散系:通过相变乳液预混装置7将分散介质与分散相混合初步制备分散系;
步骤S40,对分散系进行剪切分散处理;通过剪切乳化装置8对初步制备的分散系进行进一步剪切分散处理,得到相变乳液;
步骤S50,冷却并存储相变乳液。
这种相变乳液的生产方法,与现有相变乳液的间隙式生产的方式相比,该生产方法的生产效率高,可以实现相变乳液的连续化生产,满足大规模冷却液用相变乳液的批量生产要求;同时,可以通过控制***调节各个装置的运行参数,可以实现一套设备生产多种相变乳液。
进一步的,在步骤S5之前,还包括采用粒径分布在线监测装置9对剪切乳化装置8流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析,若相变乳液中相变材料的粒径分布不满足要求,则相变乳液回流至剪切乳化装置8内再次进行剪切分散处理;若相变乳液中相变材料的粒径分布满足要求,则控制相变乳液流入成品储罐10内。采用粒径分布在线监测装置9对剪切乳化装置8流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析的方式,可以对生成相变乳液的产品品质进行在线监测,确保大批量相变乳液生产过程中的产品质量。
进一步的,在步骤S3之后,还包括当相变乳液预混装置7完成分散介质与分散相的初步预混合,控制***发出控制指令控制添加剂储罐6与相变乳液预混装置7之间的流量控制装置11控制添加剂的添加时间和添加量;从而保证最后生成相变乳液具有较窄的相变温度区间,又可以改善混合后相变乳液的黏度和稳定性。
下面以换流阀冷却***用的高电阻率换流阀冷却介质的生产为例,介绍本发明实施例提供的相变乳液的连续化生产***及方法,上述高电阻率换流阀冷却介质实质上为一种相变乳液。在实际工业化生产过程中,相变原材料A和B分别采用十六酸十四酯和十六酸十六酯,乳化剂为硬脂醇聚醚-100,添加剂采用甘油。采用此连续化生产***,在乳化处理之前,将用于相变材料制备的所有原料(水、乳化剂及相变原材料)预热至相变材料的熔点以上(75℃),以降低相变材料的结晶风险。当有机非极性组分(相变材料、乳化剂)预热至75℃稳定后,先将相变材料与乳化剂混合,制备分散相。此后将分散相与分散介质(去离子水)先进行预混,后进行剪切乳化,剪切速率27967s-1。所制备的相变流体相变温度48℃左右,其在室温下,剪切速率100s-1时,粘度为6.7mPa.s,平均粒径(D50)为1.5-3μm。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种相变乳液的连续化生产***,其特征在于,包括:
至少两个恒温储罐(1),分别用于盛放不同种类的相变原材料;
乳化剂储罐(3),用于储存乳化剂;
分散相混合装置(4),与所述至少两个恒温储罐(1)和所述乳化剂储罐(3)连通,供多种相变原材料和乳化剂在其内部混合成分散相;乳化剂储罐(3)先将其内部的乳化剂预热至与相变原材料相同的温度;然后乳化剂和各种相变原材料在分散相混合装置内混合成分散相;
分散剂储罐(5),用于储存分散介质;
相变乳液预混装置(7),与所述分散相混合装置(4)和所述分散剂储罐(5)连通,通过高速旋转的叶轮将分散相与分散介质初步混合成分散系;
剪切乳化装置(8),与所述相变乳液预混装置(7)连通,通过高速旋转的丝网填料床(71)对分散系进行进一步剪切分散;
成品储罐(10),与所述剪切乳化装置(8)连通,用于冷却并存储分散处理后的相变乳液;
还包括用于实时监控流出所述剪切乳化装置(8)的相变乳液中相变材料粒径分布的粒径分布在线监测装置(9);所述粒径分布在线监测装置(9)的入口端连通于所述剪切乳化装置(8)和所述成品储罐(10)之间,出口端与所述剪切乳化装置(8)相通;
所述相变乳液预混装置(7)还连通有添加剂储罐(6),所述添加剂储罐(6)用于为所述相变乳液预混装置(7)提供添加剂;添加剂在分散相和分散介质在相变乳液预混装置(7)完成初步预混后添加;
所述相变乳液预混装置(7)和所述剪切乳化装置(8)一体化设置在同一剪切乳化设备上,所述剪切乳化设备上设有同步为所述相变乳液预混装置(7)和所述剪切乳化装置(8)提供动力的动力机构(200);
所述剪切乳化设备包括罩设在所述相变乳液预混装置(7)和所述剪切乳化装置(8)的外周的剪切乳化腔室(100),所述剪切乳化腔室(100)包括相通的湍动混合区(110)和剪切破碎区(120)、两个分别供分散相和分散介质通向所述湍动混合区(110)的进料管路(130)和供相变乳液从所述剪切破碎区(120)排出的出料管路(140);所述相变乳液预混装置(7)设置在所述湍动混合区(110)内、对分散相和分散介质进行混合并提供流动力,所述剪切乳化装置(8)设置在所述剪切破碎区(120)内、对分散系进行剪切分散;
所述剪切乳化装置(8)包括:
丝网填料床(71),与所述动力机构(200)的输出轴连接,在所述输出轴的驱动下做高速旋转以对所述剪切破碎区(120)内的分散系进行剪切分散;
动静态剪切环(72),包括依次套设在所述丝网填料床(71)的外侧、且通过做相对运动对环间缝隙(723)内的分散系进行二次剪切分散的动态环(722)和静态环(721);所述动态环(722)和所述静态环(721)均间隔设置有若干供分散系流过的环内间隙;
还包括控制***,所述控制***包括设置在所述恒温储罐(1)和所述分散相混合装置(4)之间、所述乳化剂储罐(3)及所述分散剂储罐(5)和所述相变乳液预混装置(7)之间的用于控制组分流量比例的流量控制装置(11)。
2.根据权利要求1所述的相变乳液的连续化生产***,其特征在于,所述分散相混合装置(4)采用连续式搅拌釜,所述连续式搅拌釜连通有缓冲罐。
3.一种基于权利要求1-2中任一项所述的相变乳液的连续化生产***的生产方法,其特征在于,所述生产方法包括以下步骤:
步骤S10、预热原材料:将所有有机相变材料和乳化剂预热至熔点最高的有机相变材料的熔点以上的温度;
步骤S20、制备分散相:将乳化剂与各种有机相变材料在分散相混合装置(4)内混合成分散相;
步骤S30、初步制备分散系:通过相变乳液预混装置(7)将分散介质与分散相混合,初步制备分散系;
步骤S40,对分散系进行剪切分散处理;通过剪切乳化装置(8)对初步制备的分散系进行剪切分散处理,得到相变乳液;
步骤S50,冷却并存储相变乳液。
4.根据权利要求3所述的相变乳液的连续化生产***的生产方法,其特征在于,在所述步骤S50之前,还包括采用粒径分布在线监测装置(9)对剪切乳化装置(8)流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析,若相变乳液中相变材料的粒径分布不满足要求,则相变乳液回流至剪切乳化装置(8)内再次进行剪切分散处理;若相变乳液中相变材料的粒径分布满足要求,则控制相变乳液流入成品储罐(10)内。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910597802.8A CN110449051B (zh) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | 一种相变乳液的连续化生产***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910597802.8A CN110449051B (zh) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | 一种相变乳液的连续化生产***及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110449051A CN110449051A (zh) | 2019-11-15 |
CN110449051B true CN110449051B (zh) | 2022-08-23 |
Family
ID=68482080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910597802.8A Active CN110449051B (zh) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | 一种相变乳液的连续化生产***及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110449051B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11724239B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-08-15 | Klueber Lubrication Muenchen Se & Co. Kg | Frictional temperature regulation of a fluid |
CN111620707B (zh) * | 2020-06-09 | 2022-07-08 | 江苏脒诺甫纳米材料有限公司 | 一种复合锆英粉的制备方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101574632A (zh) * | 2008-05-09 | 2009-11-11 | 北京化工大学 | 一种连续式乳化装置 |
CN201454475U (zh) * | 2009-08-07 | 2010-05-12 | 中北大学 | 连续制备甲醇乳化柴油的装置 |
CN102836667A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-12-26 | 德纳(南京)化工有限公司 | 高剪切和高循环流量型的乳化机定-转子结构 |
CN103555280A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-05 | 郑州大学 | 一种有机相变储热材料及其生产方法 |
CN104549110A (zh) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 烷基化反应器和烷基化反应工艺方法 |
CN106785222A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-05-31 | 江苏龙蟠科技股份有限公司 | 一种用于电池恒温控制的冷却液及其制备方法 |
CN207872061U (zh) * | 2017-12-19 | 2018-09-18 | 浙江正信石油科技有限公司 | 一种制备白油佐剂疫苗乳液的错流式超重力装置 |
CN208742453U (zh) * | 2018-04-26 | 2019-04-16 | 南雄西顿化工有限公司 | 一种聚氨酯连续乳化装置 |
CN109908778A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-21 | 肇庆力合技术发展有限公司 | 一种连续生产乳浊液的装置及方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4611989B2 (ja) * | 2003-05-16 | 2011-01-12 | ヴェロシス,インク. | マイクロチャネルプロセス技術を用いてエマルジョンを作製するプロセス |
JP2008086887A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Fujifilm Corp | 乳化物及び乳化物の製造方法 |
-
2019
- 2019-07-03 CN CN201910597802.8A patent/CN110449051B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101574632A (zh) * | 2008-05-09 | 2009-11-11 | 北京化工大学 | 一种连续式乳化装置 |
CN201454475U (zh) * | 2009-08-07 | 2010-05-12 | 中北大学 | 连续制备甲醇乳化柴油的装置 |
CN102836667A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-12-26 | 德纳(南京)化工有限公司 | 高剪切和高循环流量型的乳化机定-转子结构 |
CN103555280A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-05 | 郑州大学 | 一种有机相变储热材料及其生产方法 |
CN104549110A (zh) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 烷基化反应器和烷基化反应工艺方法 |
CN106785222A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-05-31 | 江苏龙蟠科技股份有限公司 | 一种用于电池恒温控制的冷却液及其制备方法 |
CN207872061U (zh) * | 2017-12-19 | 2018-09-18 | 浙江正信石油科技有限公司 | 一种制备白油佐剂疫苗乳液的错流式超重力装置 |
CN208742453U (zh) * | 2018-04-26 | 2019-04-16 | 南雄西顿化工有限公司 | 一种聚氨酯连续乳化装置 |
CN109908778A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-21 | 肇庆力合技术发展有限公司 | 一种连续生产乳浊液的装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110449051A (zh) | 2019-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5795794B2 (ja) | エマルション及び/又は分散液の連続製造用乳化装置 | |
CN110449051B (zh) | 一种相变乳液的连续化生产***及方法 | |
EP3903917A1 (en) | Ultra-dispersion mixer | |
CN101574632A (zh) | 一种连续式乳化装置 | |
JP2012116809A (ja) | 化粧料の製造方法 | |
CN205379828U (zh) | 一种搅拌设备 | |
WO1986001742A1 (en) | Continuous dispersion apparatus having multi-step dispersion chambers | |
CN112755843A (zh) | 一种搅拌乳化设备 | |
CN105642217B (zh) | 一种强化输送的外循环式烷基化反应器及烷基化反应方法 | |
CN208003878U (zh) | 护肤品制备装置及护肤品生产*** | |
CN210786957U (zh) | 一种用于饲料生产的自热式双轴差速调质器 | |
JP5676162B2 (ja) | 化粧料の製造方法 | |
CN205627680U (zh) | 一种机械搅拌式连续乳化器 | |
CN103070164A (zh) | 一种制备农药悬浮剂的新方法 | |
CN204564033U (zh) | 一种纳米材料分散装置 | |
CN101259389A (zh) | 一种高剪切细化均质机 | |
CN214810015U (zh) | 水相锅及乳化设备 | |
JP2594394B2 (ja) | 乳化物の製造方法 | |
CN201603529U (zh) | 乳化装置 | |
CN214210091U (zh) | 一种低温等离子体微乳化装置 | |
CN220496285U (zh) | 一种防粘皂洗剂生产用湍流剪切分散搅拌机 | |
CN205435700U (zh) | 一种高剪切乳化分散反应*** | |
CN205850621U (zh) | 一种强化输送的机械搅拌式连续乳化器 | |
CN219424173U (zh) | 一种剪切乳化搅拌机 | |
CN209428445U (zh) | 一种防水涂料的生产设备 |
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 |