ES2328458T3 - Procedimiento para mezclar componentes solidos y liquidos en un dispositivo mezclador, aplicacion del procedimiento y dispositivo mezclador. - Google Patents

Procedimiento para mezclar componentes solidos y liquidos en un dispositivo mezclador, aplicacion del procedimiento y dispositivo mezclador. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para mezclar componentes sólidos y líquidos en un dispositivo mezclador (5) con un cuerpo cilíndrico hueco horizontal (10), en cuyo espacio interior está dispuesto un árbol rotor (15), cuyas palas de rotor (20) orientadas radialmente accionadas por el árbol rotor (15) distribuyen repetidas veces los componentes a mezclar en una delgada capa sobre la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco (10), mezclándose los componentes mediante cooperación de las palas de rotor (20) con la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco, y un componente líquido es alimentado a través del árbol rotor (15) y es pulverizado en el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco (10).

Description

Procedimiento para mezclar componentes sólidos y líquidos en un dispositivo mezclador, aplicación del procedimiento y dispositivo mezclador.
El invento se refiere a un procedimiento para mezclar componentes sólidos y líquidos así como a un dispositivo mezclador para realizar este procedimiento.
Tales procedimientos son conocidos por los documentos EP-A-0 728 728, EP-A-0 947 540 y JP-A-05 042 532.
El documento EP-A-0 728 728 da a conocer un procedimiento para fabricar sales de calcio de ácidos débiles en un reactor de salificación de funcionamiento continuo. Éste presenta un cuerpo cilíndrico hueco horizontal, en cuyo espacio interior está dispuesto un árbol rotor que está provisto de palas de rotor orientadas radialmente, accionadas por el árbol rotor. El reactor presenta además en un extremo una abertura de alimentación y en el otro extremo una salida.
El documento EP-A-0 947 540 da a conocer un procedimiento para fabricar una mezcla madre seca, que comprende la fase de que se alimentan pigmento y un dispersante a un turbomezclador.
El documento JP-A-05 042 532 da a conocer un cilindro mezclador, que comprende una caja, en cuya parte posterior está dispuesta de forma helicoidal una pala de rotor.
Para la fabricación de los más diversos productos se mezclan componentes, para así obtener composiciones homogéneas. El mezclado se efectúa por ejemplo mediante agitado o amasado.
El problema del presente invento era proporcionar un procedimiento sencillo y eficiente para la mezcla de componentes sólidos y líquidos, con el cual al entremezclar pequeñas cantidades de líquido en una cantidad grande de otros componentes se consiga muy rápidamente una distribución homogénea de los componentes.
El problema es solucionado mediante el procedimiento según la reivindicación 1 y el dispositivo según la reivindicación 9. Otras formas de realización ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes 2 a 8 y 10 a 11.
Mediante el procedimiento según el invento diferentes componentes se mezclan de manera que se obtiene una composición uniforme. Mediante el extremo libre de las palas de rotor orientadas radialmente los componentes a mezclar se distribuyen repetidas veces sobre la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco, de manera que se produce una delgada capa. Esta capa se desprende a continuación de nuevo de la pared interior y es aplicada restaurada por las siguientes palas de rotor en una delgada capa en la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco. Motivada por el movimiento de rotación del árbol rotor se genera delante de las palas de rotor una onda frontal que de por sí es muy turbulenta. La ranura entre el extremo libre de las palas de rotor y la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco determina esencialmente el espesor de la capa de componentes. En caso de que en los componentes a mezclar o por una reacción se liberen componentes que sean volátiles, su desprendimiento genera aún otros movimientos en la capa de componentes. Además de la fuerza centrífuga los componentes por el contacto con las palas de rotor experimentan en la ranura una compresión de los componentes en la pared de la carcasa. De este modo se intensifica el intercambio de energía. Mediante los dos efectos arriba descritos, turbulencias inducidas mecánicamente y tener intercambio de energía intensivo con la pared de la carcasa, los componentes se mezclan muy bien.
Los extremos de las palas de rotor forman con la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco una ranura de algunos milímetros de ancho, preferentemente de 1 a 5 mm. El ancho de ranura preferido es también dependiente del tamaño de construcción del dispositivo mezclador. La velocidad periférica del dispositivo mezclador está situada en el intervalo de 8 a 15 m/s.
Mediante el procedimiento según el invento es posible mezclar unos con otros componentes sólidos, líquidos y/o gaseosos bajo condiciones predeterminadas de temperatura y presión y según las exigencias producir una elevación de temperatura o una reducción de temperatura. Los componentes que por elevaciones de temperatura llegan a hacerse volátiles pueden ser retirados del dispositivo mezclador.
En una forma de realización los componentes son alimentados al espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco a través de una única abertura de alimentación. El número de componentes no está limitado, en tanto que el volumen de la suma de todos los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador. Tras el proceso de mezclado la mezcla de todos los componentes es extraída a través de la salida.
En otra forma de realización del procedimiento según el invento los componentes individuales son alimentados al espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco a través de distintas aberturas de alimentación. Las distintas aberturas de alimentación pueden estar dispuestas radialmente o en dirección longitudinal. Mediante una disposición de las distintas aberturas de alimentación en dirección longitudinal pueden ser agregados más tarde determinados componentes, lo que es especialmente preferido cuando un componente suministrado antes tiene que ser previamente tratado, como por ejemplo calentado o disuelto en un disolvente o fundido.
En otra forma de realización el árbol rotor presenta en el lado de la entrada en un primer sector un tornillo sin fin. En este primer sector del cuerpo cilíndrico hueco, que rodea al tornillo sin fin, está instalada una zona de calefacción separada, que es controlable individualmente. Esta zona de calefacción separada permite un calentamiento más cuidadoso de los componentes y puede evitar salpicaduras, que pueden producirse por calentamiento demasiado rápido. Mediante el tornillo sin fin los componentes en una primera fase pueden ser transportados cuidadosamente. Este procedimiento es particularmente apropiado para termoplásticos, que en una primera fase son calentados, homogeneizados y plastificados bajo amasado, antes de ser mezclados con otros componentes.
En otra forma de realización del procedimiento según el invento componentes líquidos o gaseosos además de con las posibilidades arriba mencionadas son alimentados a través de uno o de ambos extremos del árbol rotor y pulverizados mediante toberas en el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco. Este modo de alimentación es especialmente apropiado cuando debe agregarse una pequeña cantidad de un líquido, que debe distribuirse homogéneamente en una cantidad muy grande de otros componentes. En el árbol rotor se encuentran toberas, a través de las cuales los componentes líquidos son inyectados en el cuerpo cilíndrico hueco. El número de toberas por componente alimentado es variable. Radialmente puede preverse una tobera entre cada fila de palas de rotor. En la dirección longitudinal del rotor puede ser montada en cada punto cualquiera una cabeza de tobera.
En otra forma de realización materiales sólidos de muy pequeña densidad aparente son distribuidos en el espacio interior sobre las superficies frontales del cuerpo cilíndrico hueco. Este modo de alimentación permite la formación de un lecho fluidificado circulante del componente, antes de que otros componentes sean mezclados con él.
En una forma de realización preferida el cuerpo cilíndrico hueco puede ser calentado o enfriado. El dispositivo mezclador representa un muy buen intercambiador de calor para componentes sólidos como granulados, polvos, pastillas. Estos componentes sólidos pueden ser calentados y a continuación fundidos. Con la masa fundida pueden mezclarse otros componentes sólidos pulverulentos y/o líquidos como agua, disolventes, aceites.
Con el procedimiento según el invento también pueden realizarse reacciones químicas, reaccionando unos con otros los componentes durante el mezclado de éstos. Gracias al entremezclado intensivo de los compañeros de reacción el tiempo de espera en el dispositivo mezclador es corto, lo que económicamente es muy positivo. Debido a las distintas zonas de temperatura está asegurado un modo controlado de conducción de las reacciones. La mezcla que contiene el producto de reacción puede ser lavada, secada y/o enfriada en el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco.
Según el estado del producto de reacción o de la mezcla tras el procedimiento de acuerdo con el invento el producto de reacción o la mezcla puede ser llevado fuera del dispositivo mezclador por medio de un tornillo sin fin vertical de descarga de dos árboles. Esto es aplicable en productos de reacción o mezclas cuya viscosidad imposibilita una descarga a través de una brida. Una fase gaseosa existente puede ser conducida a través del tornillo sin fin de descarga y aspirada mediante aparatos apropiados.
Alternativamente también es posible una descarga con un doble tornillo sin fin horizontal para productos de reacción y mezclas viscosos. Una desgasificación se efectúa aquí a través de una brida separada.
El invento es explicado en detalle con ayuda de dibujos esquemáticos en varios ejemplos de realización.
Muestran
la Figura 1a una sección longitudinal del dispositivo mezclador, en el cual la carga con los diversos componentes se efectúa a través de la misma abertura de alimentación;
la Figura 1b una sección transversal según la línea II-II de la Figura 1a;
la Figura 2a una sección longitudinal del dispositivo mezclador, en el cual la carga con los diversos componentes se efectúa a través de varias aberturas de alimentación;
la Figura 2b una sección transversal según la línea II-II de la Figura 2a;
la Figura 2c una sección longitudinal del dispositivo mezclador, en el cual una parte de la carga se efectúa a través de una abertura de alimentación en el lado frontal;
la Figura 3a una sección longitudinal del dispositivo mezclador, en el cual la carga con un componente líquido se efectúa a través del árbol rotor;
la Figura 3b una sección transversal según la línea II-II de la Figura 3a;
la Figura 4 una sección longitudinal del dispositivo mezclador como está representado en la Figura 1a, que en el lado de la abertura presenta un tornillo sin fin;
la Figura 5 una sección longitudinal del dispositivo mezclador como está representado en la Figura 2a, que en el lado de la abertura presenta un tornillo sin fin;
la Figura 6 una sección longitudinal del dispositivo mezclador como está representado en la Figura 3a, que en el lado de la abertura presenta un tornillo sin fin;
la Figura 7 una vista en detalle de la sección transversal según la línea II-II de la Figura 6a;
las Figuras 8a a 8d diversos dispositivos de descarga.
El dispositivo mezclador 5 representado en una sección longitudinal en la Figura 1a presenta un cuerpo cilíndrico hueco horizontal 10. La pared exterior del cuerpo cilíndrico hueco 10 está rodeada por zonas de calefacción y de enfriamiento 12, que posibilitan un control de temperatura individual del dispositivo mezclador. Naturalmente también sería posible que el dispositivo mezclador 5 presentara sólo una única zona de calefacción y/o de enfriamiento 12. En el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco 10 está instalado un árbol rotor 15, que está accionado desde fuera por un dispositivo de accionamiento 17. El árbol rotor 15 está provisto de palas de rotor 20 orientadas radialmente. Los extremos libres 21 de las palas de rotor 20 terminan a pequeña distancia de la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco, por ejemplo a una distancia de 6 mm, de manera que se forma una ranura 22. El producto de mezcla o los componentes a mezclar son aplicados en una delgada capa sobre la pared interior y aquí transportados en dirección de la salida 40 del dispositivo mezclador 5. Las palas de rotor 20 presentan según la aplicación diferentes formas, que en cada caso están optimizadas para finalidades específicas. Por ejemplo las palas de rotor 20 pueden presentar en el sector de carga secciones de palas de rotor que están fijados en el árbol rotor 15 en ángulo en la dirección de transporte y con ello actúan como palas transportadoras. Según la aplicación las palas de rotor 20 pueden estar instaladas en el árbol rotor de manera que sean fijas o móviles. En la forma de realización aquí mostrada el dispositivo mezclador 5 presenta una única abertura de alimentación 30 para la carga del dispositivo mezclador. Con ello uno o varios componentes sólidos y/u otros componentes líquidos pueden ser mezclados unos con otros.
La Figura 1b muestra una sección transversal del dispositivo mezclador 5 mostrado en la Figura 1a. Éste presenta una abertura de alimentación 30 para la carga del cuerpo cilíndrico hueco 10. El árbol rotor 15 está dispuesto esquemáticamente en el centro del cuerpo cilíndrico hueco 10.
La Figura 2a muestra un dispositivo mezclador 5 similar al representado en la Figura 1a con la diferencia de que el dispositivo mezclador presenta varias aberturas de alimentación 31, 32, 33 para cargar el cuerpo cilíndrico hueco. Las aberturas de alimentación 32 y 33 pueden tener la misma distancia o distintas distancias a la abertura de alimentación 31. Mediante una disposición desplazada de las aberturas de alimentación 31, 32, 33 en dirección longitudinal pueden ser suministrados más tarde a la mezcla componentes individuales, lo que es especialmente conveniente cuando un componente debe ser preparado mediante enfriamiento o calentamiento o cuando un componente de reacción tiene que ser agregado más tarde.
La Figura 2b muestra una sección transversal del dispositivo mezclador mostrado en la Figura 2a. El dispositivo mezclador presenta para la carga distintas aberturas de alimentación 31, 32, 33. El árbol rotor 15 está dispuesto esquemáticamente en el centro del cuerpo cilíndrico hueco 10.
La Figura 2c muestra otra variante, en la cual están colocadas aberturas de alimentación 34 en el lado frontal del dispositivo mezclador. En el árbol rotor está además fijado preferentemente un rascador dinámico 100, que mantiene libre la abertura de alimentación para el material de relleno. La zona de entremezclado está limitada en el espacio de gases del dispositivo mezclador por un anillo de remanso vertical rotativo 105 fijado en el cuerpo cilíndrico hueco. Mediante la resistencia generada con ello los materiales de relleno con el peso aparente bajo permanecen en la zona de entremezclado hasta el mezclado completo. En este sector, es decir, hasta el anillo separador de remanso 105 en el extremo de la zona de entremezclado, el volumen libre puede ser aumentado. Esto se obtiene mediante una reducción del diámetro del árbol rotor 15 o más ventajosamente mediante una realización cónica del árbol rotor 15, para también tener en cuenta la creciente exigencia de resistencia mecánica, puesto que de este modo las palas de rotor 20 del dispositivo mezclador se hacen también más cortas y rígidas.
La Figura 3a muestra un dispositivo mezclador 5 similar al representado en las Figuras 1a y 2a, con la diferencia de que otro componente líquido o gaseoso es alimentado a través de un extremo 19 del árbol rotor 15 y en el punto deseado por medio de una o varias toberas 45 es inyectado en el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco 10. En razón de los dos extremos 19, 19' del árbol rotor 15 es posible introducir dos componentes para pulverizar a través del árbol rotor 15. Mediante sólo el pulverizado se obtiene ya una fina distribución del componente así inyectado, que aún es afinado mediante el dispositivo mezclador 5. Mediante esta forma de realización puede obtenerse una óptima homogeneidad. En la forma de realización aquí representada el dispositivo mezclador presenta en la superficie lateral una única abertura de alimentación 31. Es también concebible sin embargo una forma de realización en la cual estén instaladas en la superficie lateral varias aberturas de alimentación separadas, como es el caso en la forma de realización representada en la Figura 2a.
La Figura 3b muestra una sección transversal del dispositivo mezclador 5 mostrado en la Figura 3a. Radialmente está instalada entre dos palas de rotor una tobera 45. Sin embargo según el fin de la aplicación puede instalarse una tobera entre todas las palas de rotor.
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La Figura 4 muestra un dispositivo mezclador 5 similar al representado en la Figura 1a, con la diferencia de que el árbol rotor 5 del cuerpo cilíndrico hueco 10 en el lado de la entrada está provisto de un tornillo sin fin 50 y la superficie lateral 13 del lado de la entrada del cuerpo cilíndrico hueco presenta una zona de calefacción propia. Con ciertos componentes la algo ligera aceleración provocada por el tornillo sin fin ha resultado ventajosa. La zona de calefacción separada permite un calentamiento cuidadoso de componentes fusibles y ayuda a evitar salpicaduras por fusión demasiado rápida. De este modo el proceso de mezclado puede controlarse mejor.
Las Figuras 5 y 6 muestran los dispositivos mezcladores 5 representados en las Figuras 2a y 3a, que en la zona de carga presentan asimismo un tornillo sin fin 50.
La Figura 7 muestra una vista en detalle de las toberas 45. Las toberas 45 se mueven junto con el árbol rotor 15. El componente inyectado en el espacio interior es aplicado sobre los otros componentes, que se encuentran en una zona de película calmada 55, y mediante la onda frontal 60 generada por la pala de rotor 20 adyacente se distribuye aún más. En la ranura, entre la superficie frontal 21 de las palas de rotor 20 se encuentra una zona de turbulencia 65.
La Figura 8a muestra una posible salida 40 del dispositivo mezclador 5 de uno de los mostrados en las Figuras 1 a 6. En la salida 40 está instalado un tornillo sin fin horizontal doble 70. El producto de reacción o las mezclas son extraídos en la abertura de salida 95. Mediante este tornillo sin fin horizontal doble 70 es posible una descarga de productos de reacción y mezclas viscosos. Una brida separada 80 posibilita la desgasificación de los productos de reacción o de las mezclas.
La Figura 8b muestra una sección transversal de la salida mostrada en la Figura 8a.
La Figura 8c muestra otra posible salida 40 del dispositivo mezclador 5 de uno de los mostrados en las Figuras 1 a 6. En la salida 40 está instalado un tornillo sin fin vertical doble 75. El producto de reacción o las mezclas son extraídos en la abertura de salida 95. Mediante este tornillo sin fin vertical doble 75 es posible una descarga de productos de reacción y mezclas viscosos. Una fase gaseosa existente puede ser conducida por el tornillo sin fin vertical doble y aspirada mediante aparatos apropiados en las aberturas 85.
La Figura 8d muestra una sección transversal de la salida mostrada en la Figura 8c.
Ejemplos
En los siguientes ejemplos se emplean
A_{1}-A_{s}
para componentes sólidos 1 hasta s, que se funden;
B_{1}-B_{m}
para componentes líquidos 1 hasta m;
C_{1}-C_{n}
para componentes sólidos 1 hasta n;
D_{1}-D_{p}
para componentes gaseosos 1 hasta p;
R_{1}-R_{q}
para los productos de reacción 1 hasta q.
Ejemplo 1 Alimentación de componentes por una única abertura de alimentación
Los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m} y C_{1}-C_{n} son suministrados a través de una única abertura de alimentación a un dispositivo mezclador, como el representado en la Figura 1a. El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras. El producto del procedimiento según el invento es una mezcla de los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m} y C_{1}-C_{n}.
Por ejemplo se mezclan los siguientes componentes:
100
a presión atmosférica aproximadamente, es decir, a unos 980 mbar y a una temperatura de 145ºC en la zona de calefacción 1 y de 135 a 140ºC en la zona de calefacción 2.
Alternativamente la urea también puede agregarse líquida (130ºC-136ºC). En este caso sólo es necesaria una única zona de calefacción. La mezcla de los tres componentes, a saber, la urea líquida, el aceite de silicona y el almidón en polvo se efectúa de 135ºC a 140ºC a una presión de unos 980 mbar.
Alternativamente el dispositivo mezclador puede presentar en el lado de la abertura un tornillo sin fin con otra zona de calefacción (Figura 4). En este caso en lugar de la urea en polvo pueden emplearse bolas de urea. Éstas se funden en la primera zona de calefacción a unos 50ºC y a continuación como se ha descrito arriba se mezclan con los otros componentes en otras dos zonas de calefacción a 145ºC y de 135ºC a 140ºC.
Ejemplo 2 Alimentación de los componentes individuales a través de aberturas de alimentación separadas
Los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m} y C_{1}-C_{n} son suministrados en cada caso a través de aberturas de alimentación separadas a un dispositivo mezclador, como el mostrado en la Figura 2a. Las aberturas de alimentación separadas pueden estar dispuestas radialmente o en dirección longitudinal. Asimismo los componentes C_{1}-C_{n} son suministrados mediante aberturas de alimentación respectivamente separadas.
El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
Polímeros de silicona: en particular polisiloxano pero también otros polímeros y aceites de silicona con una viscosidad de 0,2 - 10,000 Pas (a 20ºC).
Materiales de relleno técnicamente importantes son los HDK, ácidos silícicos de alta dispersión, ácidos silícicos sin tratar y creta, harina de cuarzo, etc. Son también concebibles otros materiales de relleno con pequeños pesos aparentes de 15 - 100 g/l. Proporción de material sólido en la mezcla: 3 - 30%.
Con el compuesto se elevan considerablemente de manera económica los por lo demás poco impresionantes valores mecánicos de los polímeros de silicona no reforzados. La elección del material de relleno depende en primer lugar de la finalidad de aplicación y de las exigencias técnicas de la elaboración.
El ácido silícico, respectivamente los ácidos silícicos de alta dispersión empleados en primer lugar, son válidos como materiales de relleno reforzantes. Como consecuencia se producen elevaciones de la viscosidad y modificaciones de la temperatura vítrea así como del comportamiento de cristalización.
Materiales de relleno no reforzantes son por ejemplo la creta, harina de cuarzo, tierra de diatomeas, mica, caolín, Al(OH)_{3} y Fe_{2}XO_{3}. Los efectos importantes son en estado no vulcanizado una elevación de la viscosidad del compuesto, y en estado vulcanizado un aumento de la dureza Shore y del módulo de elasticidad.
El polímero de silicona A es alimentado en continuo como masa fundida transportable en el dispositivo mezclador. Inmediatamente después de que se haya constituido una delgada película de producto distribuida sobre la periferia se agrega a ello HDK, ácido silícico de alta dispersión B por medio de una dosificación gravimétrica de material sólido. Las tubuladuras de adición son aplicadas tangencialmente en el dispositivo mezclador. Mediante el sentido de giro del rotor y el movimiento del producto generado con ello se facilita la absorción del HDK en el producto.
La masa fundida de silicona A en la entrada es recogida por un tornillo sin fin de introducción, distribuida y transportada. En el sector de la adición del material de relleno el rotor está realizado con las conocidas típicas palas del dispositivo mezclador.
Por la absorción del polímero de silicona en la gran superficie del HDK pueden formarse grumos de diferente tamaño hasta polvo.
Mediante una zona de elevada cizalladura de la parte del dispositivo mezclador en lo que sigue denominada zona de plastificado se obtiene una masa fundida homogénea. Se obtiene una cizalladura localmente más alta mediante la instalación de regletas en dirección longitudinal y distribuidas sobre la circunferencia del dispositivo mezclador. La menor ranura obtenida con ello lleva a una mayor entrada de energía y con ello al plastificado. Adicionalmente las regletas favorecen el transporte axial del producto hacia la descarga. Una temperatura de calefacción elevada en esta zona puede ayudar en parte a una fusión de los grumos.
El producto plastificado compuesto es descargado en el extremo del dispositivo mezclador mediante un tornillo sin fin vertical de un árbol o de dos árboles instalado en el centro (Figuras 8c y 8d). El tornillo sin fin está abierto hacia arriba y permite una desgasificación de la cámara de proceso, sin que por la acción de separación del tornillo sin fin sean arrastradas partículas de producto. La absorción del producto se efectúa través de dos ventanas dispuestas una sobre otra y es transportado por el tornillo sin fin hacia abajo, mientras que el aire admitido con el material de relleno puede escapar hacia arriba a través del tornillo sin fin parcialmente lleno. Adicionalmente al principio de la zona de entremezclado está instalada una vez más una desgasificación (en el lado frontal).
El calor generado por el entremezclado es evacuado a través de la envoltura doble del cuerpo cilíndrico refrigerada con agua. Para evitar un daño del producto es importante un buen control de la temperatura del producto. El dispositivo mezclador dispone de 4 zonas de calefacción separadas, que en cada caso coinciden aproximadamente con la zona de entremezclado, la zona de grumos, la zona de plastificado y la zona de descarga.
Las aplicaciones típicas para estos procesos están situadas en el intervalo de los 1.000 - 2.000 kg/h en el campo de rendimiento de la mezcla terminada. La proporción de material de relleno es de preferencia del 5 - 15%. El atemperado de las zonas de calefacción del dispositivo mezclador está situado en el intervalo de 12ºC - 100ºC, según la zona, para conseguir en la salida una temperatura de producto preferentemente \leq 60ºC. El tamaño adecuado del dispositivo mezclador está situado en el intervalo de diámetro de 0,5 m hasta 0,6 m con una relación L/D de 7 - 8,5. La velocidad periférica del rotor asciende a 6 m/s - 12 m/s. Las viscosidades de producción típicas de los polímeros empleados son de 5 - 120 Pas (a 20ºC).
Son combinables unas con otras todas las variantes posibles, es decir, todas combinables con la variante base y entre sí.
Dosificación con aparatos dosificadores gravimétricos, adición en el dispositivo mezclador en el volumen anular libre formado por el cuerpo y el tubo de núcleo, efectuándose la adición en el lado frontal y antes de la adición del polímero de silicona. La adición puede efectuarse adecuadamente a través de un conducto anular o a través de tubuladuras individuales.
En las Figuras puede observarse que en lugar del tornillo sin fin de introducción en el sector de alimentación del polímero de silicona A también puede emplearse un rotor con sólo las típicas palas conocidas.
A través de la longitud del dispositivo mezclador pueden mezclarse otros materiales, para poder fabricar mezclas de producto especiales y modificar propiedades.
La descarga del producto se efectúa o con un tornillo sin fin de un sólo árbol o con un tornillo sin fin doble. Los tornillos sin fin dobles tienen un mejor comportamiento de recogida del producto y también un mejor efecto de separación de partículas de polímero, que parcialmente pueden ser arrastradas en los procesos de desgasificación y ventilación.
En lugar de tornillos sin fin de descarga pueden emplearse también bombas de engranajes con preferentemente baja NPSH (altura neta de succión positiva). Para este caso la ventilación puede efectuarse por ambos lados en el lado frontal.
Con el dispositivo mezclador arriba descrito puede también mezclarse la siguiente combinación a presión atmosférica aproximadamente, es decir, a unos 980 mbar y a una temperatura de 145ºC en la zona de calefacción 1 y de 135 a 140ºC en la zona de calefacción 2:
101
Ejemplo 3 Alimentaciones de los componentes individuales a través de aberturas de alimentación separadas y a través del árbol rotor
Los componentes líquidos son alimentados a través de aberturas de alimentación separadas y a través del árbol rotor. Los componentes alimentados a través del árbol rotor son inyectados mediante una o varias toberas en el cuerpo cilíndrico hueco. El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras. El producto del procedimiento según el invento es una mezcla de los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m} y C_{1}-C_{n}.
Ejemplo 4 Alimentación de los componentes a mezclar a través de una única abertura de alimentación y a través del árbol rotor
En este caso algunos componentes líquidos y los componentes sólidos son suministrados en el dispositivo mezclador a través de una única abertura de alimentación. Uno o dos componentes líquidos son alimentados a través del árbol rotor del dispositivo mezclador. Los componentes alimentados a través del árbol rotor son inyectados en el cuerpo cilíndrico hueco mediante una o varias toberas.
El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras. El producto del procedimiento según el invento es una mezcla de los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m} y C_{1}-C_{n}.
Pueden emplearse por ejemplo los siguientes componentes:
102
a presión atmosférica aproximadamente, es decir, a unos 980 mbar y a una temperatura de 145ºC en la zona de calefacción 1 y de 135 a 140ºC en la zona de calefacción 2.
Ejemplo 5 Alimentación de componentes sólidos en el lado frontal
En la alimentación de componentes sólidos de muy pequeña densidad aparente es ventajosa una alimentación a través del lado frontal del cuerpo cilíndrico hueco. Este modo de alimentación permite la formación de un lecho fluidificado circulante de estos componentes, antes de que los componentes líquidos sean mezclados con ellos. Es también posible naturalmente una dosificación múltiple desde el lado frontal.
El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras. El producto del procedimiento según el invento es una mezcla de los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m} y C_{1}-C_{n}.
Ejemplo 6 Reacción de componentes con alimentación por abertura de alimentación única
Los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{n}, C_{1} a C_{m} y D_{1} son alimentados a través de una única abertura de alimentación del dispositivo mezclador. El componente D_{1} es sustituto de un componente gaseoso, pero sin embargo también sería posible emplear distintos componentes gaseosos.
El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras.
Las condiciones de reacción en el dispositivo mezclador pueden ser influidas mediante los parámetros presión y temperatura. De este modo también es posible una combinación de distintas fases del procedimiento, como por ejemplo mezclado, reacción, secado o mezclado, reacción, fusión o mezclado, reacción, enfriamiento.
En la fabricación de resorcinato de sodio, que es un producto intermedio en la fabricación de resorcina (m-dihidroxibenzol), puede emplearse por ejemplo el procedimiento según el invento (reacción de Beck).
\global\parskip0.930000\baselineskip
En ella se transforman los siguientes componentes:
A =
NaOH de alta concentración, molido {}\hskip0.5cm 42%
C =
benzol-m-disulfonato de sodio {}\hskip0.5cm 58%
a una temperatura de 320 - 350ºC y a presión atmosférica aproximadamente.
El vapor de agua que se produce en la reacción es eliminado a través de las cargas.
Ejemplo 7 Reacción de componentes con alimentación por aberturas de alimentación distintas
Los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m}, C_{1}-C_{n} y D_{1} son alimentados en cada caso a través de distintas aberturas de alimentación del dispositivo mezclador. El componente D_{1} es sustituto de un componente gaseoso, pero sin embargo también sería posible emplear distintos componentes gaseosos.
El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras.
Las condiciones de reacción en el dispositivo mezclador pueden ser influidas mediante los parámetros presión y temperatura. De este modo también es posible una combinación de distintas fases del procedimiento, como por ejemplo mezclado, reacción, secado o mezclado, reacción, fusión o mezclado, reacción, enfriamiento.
Ejemplo 8 Reacción de componentes con alimentaciones a través de aberturas de alimentación separadas y a través del árbol rotor
Los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m}, C_{1}-C_{n} y D_{2} son alimentados en cada caso a través de distintas aberturas de alimentación del dispositivo mezclador. El componente D_{2} es sustituto de un componente gaseoso, pero sin embargo también sería posible emplear distintos componentes gaseosos. El componente B_{n} y el componente D_{1} son introducidos en el dispositivo mezclador a través del árbol rotor.
El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras.
Las condiciones de reacción en el dispositivo mezclador pueden ser influidas mediante los parámetros presión y temperatura. De este modo también es posible una combinación de distintas fases del procedimiento, como por ejemplo mezclado, reacción, secado o mezclado, reacción, fusión o mezclado, reacción, enfriamiento.
En la fabricación de resorcinato de sodio, que es un producto intermedio en la fabricación de resorcina (m-dihidroxibenzol), puede emplearse por ejemplo el procedimiento según el invento (reacción de Beck). En ella se transforman los siguientes componentes:
B =
NaOH 50% {}\hskip0.5cm42% referido a la parte de NaOH
C =
benzol-m-disulfonato de sodio {}\hskip0.5cm 58%
a una temperatura de 320 - 350ºC y a presión atmosférica aproximadamente.
El vapor de agua que se produce en la reacción y el vapor de agua de la solución de NaOH son eliminados a través de las cargas.
Ejemplo 9 Reacción de componentes con alimentación a través de una abertura de alimentación y a través del árbol rotor
Los componentes A_{1}-A_{s}, B_{1}-B_{m}, C_{1}-C_{n} y D_{2} son alimentados a través de una única abertura de alimentación del dispositivo mezclador. El componente D_{2} es sustituto de un componente gaseoso, pero sin embargo también sería posible emplear distintos componentes gaseosos. El componente B_{n} y el componente D_{1} son introducidos en el dispositivo mezclador a través del árbol rotor.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El número de componentes no está limitado, en tanto que la suma de todo el volumen de los componentes alimentados sea menor que el máximo volumen de transporte del dispositivo mezclador.
El dispositivo mezclador puede presentar en la envoltura distintas zonas de calefacción y de enfriamiento, que en caso necesario se regulan independientemente unas de otras.
Las condiciones de reacción en el dispositivo mezclador pueden ser influidas mediante los parámetros presión y temperatura. De este modo también es posible una combinación de distintas fases del procedimiento, como por ejemplo mezclado, reacción, secado o mezclado, reacción, fusión o mezclado, reacción, enfriamiento.

Claims (11)

1. Procedimiento para mezclar componentes sólidos y líquidos en un dispositivo mezclador (5) con un cuerpo cilíndrico hueco horizontal (10), en cuyo espacio interior está dispuesto un árbol rotor (15), cuyas palas de rotor (20) orientadas radialmente accionadas por el árbol rotor (15) distribuyen repetidas veces los componentes a mezclar en una delgada capa sobre la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco (10), mezclándose los componentes mediante cooperación de las palas de rotor (20) con la pared interior del cuerpo cilíndrico hueco, y un componente líquido es alimentado a través del árbol rotor (15) y es pulverizado en el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco (10).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo mezclador (5) presenta en la superficie lateral una única abertura de alimentación (31).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo mezclador (5) presenta en la superficie lateral varias aberturas de alimentación (31, 32, 33).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque uno o varios componentes sólidos son fundidos en el cuerpo cilíndrico hueco (10).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un componente sólido es un termoplástico, que tras la alimentación en un primer sector del cuerpo cilíndrico hueco (10), que presenta una primera zona de calefacción (12), bajo amasado es calentado, homogeneizado, plastificado y a continuación alimentado a un segundo sector.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque durante el mezclado de los componentes éstos reaccionan unos con otros.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la mezcla, que contiene el producto de reacción, es lavada, secada y/o enfriada en el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco.
8. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes en la industria alimentaria.
9. Dispositivo mezclador (5) para realizar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, que presenta un cuerpo cilíndrico hueco horizontal (10) en cuyo espacio interior está dispuesto un árbol rotor (15), que está provisto de palas de rotor (20) orientadas radialmente, accionadas por el árbol rotor (15), y el dispositivo mezclador (5) presenta en un extremo una abertura de alimentación (30, 31, 32, 33) y en el otro extremo una salida (40), caracterizado porque el árbol rotor (15) presenta toberas (45) que están constituidas de tal manera para pulverizar un componente líquido en el espacio interior del cuerpo cilíndrico hueco (10).
10. Dispositivo mezclador según la reivindicación 9, caracterizado porque en un primer sector en el árbol rotor está instalado un tornillo sin fin (50) y este sector presenta una primera zona de calefacción, que es controlable independientemente de dado el caso otras zonas de calefacción.
11. Empleo de un dispositivo mezclador según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque en la salida está instalado un tornillo sin fin doble (70, 75) vertical u horizontal para la descarga de los componentes o de los productos de reacción.
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