KR20120121884A - 신장 유동 혼합기를 포함하는 혼합 시스템 - Google Patents

신장 유동 혼합기를 포함하는 혼합 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20120121884A
KR20120121884A KR1020127019138A KR20127019138A KR20120121884A KR 20120121884 A KR20120121884 A KR 20120121884A KR 1020127019138 A KR1020127019138 A KR 1020127019138A KR 20127019138 A KR20127019138 A KR 20127019138A KR 20120121884 A KR20120121884 A KR 20120121884A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stream
flow
additive
additive stream
mixing
Prior art date
Application number
KR1020127019138A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101788893B1 (ko
Inventor
마리아 폴라드
스티븐 스트랜드
데이비드 에버스딕
맷티아스 샤에퍼
Original Assignee
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 filed Critical 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Publication of KR20120121884A publication Critical patent/KR20120121884A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101788893B1 publication Critical patent/KR101788893B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3131—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
    • B01F25/31322—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices used simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • 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
    • B01F27/72—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with helices or sections of helices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 A) 컨투어드(contoured) 외부 표면을 갖는 일반적으로 개방형 중공 본체를 포함하는 적어도 하나의 신장(extensional) 유동 혼합기로서, 일반적으로 개방형 중공 본체는, 단일 입구 포트 및 단일 출구 포트; 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과하는 벌크 스트림 및 유동 방향으로 단일 입구 포트에 도입된 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 압축하기 위한 수단; 및 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림이 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과할 때 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림 간의 계면 면적을 증가시켜 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림의 혼합을 촉진하도록 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 확장하기 위한 수단을 구비하는, 신장 유동 혼합기; B) 축을 갖고, 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 그 내부에 고정시키는 유동 컨덕터; 및 C) 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체의 입구 포트에 배치된 1차 첨가제 스트림 주입기를 포함하고, 1차 첨가제 스트림 주입기는 첨가제 스트림을 유동 방향으로 유동 혼합기의 내부로 주입하여 벌크 스트림이 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 벌크 스트림이 통과할 때 신장 유동 혼합기 내에서 벌크 스트림 및 첨가제 스트림을 함께 압축 및 확장시켜 신장 유동 혼합기의 출구에서 벌크 스트림과 1차 첨가제 스트림의 혼합을 용이하게 하고, 신장 유동 혼합기 뒤에 D) 신장 유동 혼합기 출구의 하류에 "유동 컨덕터 직경(D1)"의 적어도 ½인 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소가 있는, 혼합 시스템을 제공한다.

Description

신장 유동 혼합기를 포함하는 혼합 시스템{MIXING SYSTEM COMPRISING AN EXTENSIONAL FLOW MIXER}
관련 출원의 상호 참조
본원은 이하에서 완전히 재현되는 것처럼 그 교시가 본원에 참조로 포함되어 있는, "MIXING SYSTEM COMPRISING AN EXTENSIONAL FLOW MIXER"라는 명칭으로 2010년 1월 22일에 출원된 미국 특허 출원번호 12/692,009의 우선권을 주장하는 출원이다.
본 발명은 일반적으로 정적 혼합기(static mixer), 특히 신장 유동 혼합기, 이어서 나선형 타입 혼합 요소, 이어서 바람직하게는 또한 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소에 관한 것으로서, 파이프 내에 흐르는 둘 이상의 유체 스트림을 혼합한다.
보통은 다양한 점도를 갖는 유체를 파이프에서 혼합하는 것이 바람직하다. 난류에서 혼합은 유도된 난류로 인해 더욱 빠르게 발생한다. 층류에서 유체 스트림의 혼합은 더욱 어렵다. 예를 들어 용액 중합에서 보통은 비교적 높은 점도 벌크 스트림, 예컨대 중합체 용액을 비교적 낮은 점도 액체 첨가제 스트림과 혼합하는 것이 바람직하다. 액체 첨가제, 촉매, 액체 단량체 및 용매가 일반적으로 중합체 용액에 첨가되어 다른 중합체 생성물을 달성한다.
그러나 혼합을 촉진하는 데 필요한 높은 전단력 때문에 높은 점도 벌크 스트림 및 낮은 점도 첨가제 스트림은 본질적으로 분리되어 유지될 수 있고, 첨가제 스트림의 벌크 스트림으로의 낮은 혼입 속도를 초래한다. 층류에서 혼합은 한 스트림의 또 다른 스트림으로의 확산을 통해 발생하는데, 확산은 일반적으로 느린 공정이다. 느린 확산은 더 빠른 혼합 시간이 분산에 필요한 경우에는 허용할 수 없다. 흔히, 첨가제 스트림을 벌크 스트림에 주입하는 경우, 첨가제 스트림은 실질적으로 온전하게 유지될 것이고 벌크 스트림을 관통할 것이고, 스트림들의 상당한 계면 혼합(interfacial mixing)은 없을 것이다. 이러한 느린 혼합 속도는 부분적으로는 벌크 스트림과 첨가제 스트림 간의 낮은 표면적 접촉(surface area contact)에 기인한다. 이러한 결과를 방지하기 위하여, 첨가제 스트림이 처음에 갖는 원통 형상의 첨가제 스트림을 더욱 많은 표면적을 갖는 상대적으로 평탄한 시트로 변형시키는 것이 유리하다. 첨가제 스트림의 가로세로비(aspect ratio), 첨가제 스트림의 폭 대 높이의 비를 증가시킴으로써 첨가제 스트림을 변형시키는 것은 첨가제 스트림의 표면적 및 따라서 첨가제 스트림의 잠재적인 계면 혼합 면적을 증가시킨다는 점을 알게 된다. 표면적의 증가는 또한 전통적인 정적 혼합기에서 스트림을 절단, 분할 및 재조합하는 전략을 용이하게 한다. 첨가제 스트림의 얇은 시트로서의 분포는 만약에 있다면 신장 유동 혼합기 다음의 정적 혼합 요소의 혼합 효율을 또한 증가시킨다.
배플(baffle) 구조체 및 전단 혼합기를 포함하는, 벌크 스트림과 첨가제 스트림의 혼합을 촉진하는 복수의 타입의 구조체가 알려져 있다. King에게 허여된 미국특허번호 4,808,007은 혼합기 내 유입 포트를 통과한 벌크 스트림에 첨가제 스트림을 도입하여 첨가제 스트림의 가늘고 긴(elongated) 평평한 평면을 생성하는 이중 점도 혼합기를 개시한다.
그러나 이러한 혼합 구조체 및 다른 혼합 구조체 분야에서 복수의 문제점에 직면하였다. 예를 들어 중합 응용에서 첨가제 스트림 주입기와 벌크 스트림 중합체 간의 접촉 지점에서 중합체 빌드-업(build-up)이 관찰되었다. 이러한 빌드-업은 첨가제 스트림이 정적 혼합기 내로 주입되는 경우 흔히 발생한다. 중합체 빌드-업 문제는 결국에는 첨가제 주입기의 플러깅(plugging) 또는 완전 폐쇄 때까지 자체적으로 심각해지고, 정적 혼합기에서의 유동 불균형 분배(maldistribution)를 야기한다.
추가로, 촉매와 같은 첨가제 스트림이 배플 또는 다른 고체 접촉 표면 혹은 벽과 접촉하는 경우, 표면과 촉매의 습윤이 발생하여 촉매와 벌크 스트림의 전체 혼합 효율을 감소시킨다.
극심한 각이 진 영역 또는 계단 형태 특징부가 존재하는 혼합기에서, 벌크 스트림 및 첨가제 스트림은 그러한 특징부의 밖으로 유동하면서 재순환 구역을 발생시킬 수 있고 흐름을 소용돌이치게 할 수 있는데, 이는 혼합기의 전체 혼합 효율을 감소시킨다.
또 다른 문제점은 스트림들이 혼합기를 통과할 때의 유체 압력의 손실이다. 사용가능한 다른 이중 점도 혼합기는 스트림들이 혼합기에 유입되어 혼합기를 빠져나가는 중에 유체 압력을 손실할 때 비교적 높은 압력 강하를 갖는다.
국제공개번호 WO 00/21650은 벌크 스트림과 첨가제 스트림을 혼합하기 위한 신장 유동 혼합기를 개시한다. 2개의 신장 혼합기는 유동 컨덕터(flow conductor)의 대략 직경의 갭으로 연속으로 배열되어 추가 혼합 능력을 촉진할 수 있다. 신장 혼합기는 층류, 천이 또는 난류 조건에서 사용할 수 있다.
종래기술은 벌크 스트림을 첨가제 스트림과 혼합하는 혼합기를 개시하지만, 두 스트림 간의 계면 면적을 더욱 증가시키는, 벌크 스트림 내의 첨가제 스트림의 분산을 증가시킴으로써 벌크 스트림과 첨가제 스트림의 혼합도를 개선하는 혼합 시스템에 대한 필요가 존재한다.
본 발명은
A) 컨투어드(contoured) 외부 표면을 갖는 일반적으로 개방형 중공 본체를 포함하는 적어도 하나의 신장(extensional) 유동 혼합기로서, 일반적으로 개방형 중공 본체는, 단일 입구 포트 및 단일 출구 포트; 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과하는 벌크 스트림 및 유동 방향으로 단일 입구 포트에 도입된 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 압축하기 위한 수단; 및 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림이 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과할 때 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림 간의 계면 면적을 증가시켜 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림의 혼합을 촉진하도록 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 확장하기 위한 수단을 구비하는, 신장 유동 혼합기;
B) 축을 갖고, 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 그 내부에 고정시키는 유동 컨덕터; 및
C) 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체의 입구 포트에 배치된 1차 첨가제 스트림 주입기
를 포함하고,
1차 첨가제 스트림 주입기는 첨가제 스트림을 유동 방향으로 유동 혼합기의 내부로 주입하여 벌크 스트림이 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 벌크 스트림이 통과할 때 신장 유동 혼합기 내에서 벌크 스트림 및 첨가제 스트림을 함께 압축 및 확장시켜 신장 유동 혼합기의 출구에서 벌크 스트림과 1차 첨가제 스트림의 혼합을 용이하게 하고,
신장 유동 혼합기 뒤에 D) 신장 유동 혼합기 출구의 하류에 "유동 컨덕터 직경(D1)"의 적어도 ½인 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소가 있는, 혼합 시스템을 제공한다.
도 1은 단일 첨가제 스트림 주입기를 구비한 본 발명의 신장 유동 혼합기의 한 실시양태의 사시도이다.
도 2는 하류에서 바라본 신장 유동 혼합기의 정면도이고, 도 1의 라인 2-2를 따라 취한 유동 컨덕터의 한 부분 내에 고정된 신장 유동 혼합기를 도시한다.
도 3은 상류에서 바라본 도 2의 신장 유동 혼합기의 후면도이다.
도 4는 단면화된 유동 컨덕터 내에 고정된 본 발명에 따른 신장 유동 혼합기의 측면도이다.
도 5는 도 1의 라인 5-5를 따라 취한 본 발명에 따른 압축 영역을 도시하는 신장 유동 혼합기의 측부 단면도이다.
도 6은 도 1의 라인 6-6을 따라 취한 본 발명에 따른 확장 영역을 도시하는 신장 유동 혼합기의 상부 단면도이다.
도 7은 1차 첨가제 스트림 주입기 및 본 발명의 한 양상에 따른 신장 유동 혼합기의 외부에 지향된 2개의 추가 첨가제 주입 스트림의 바람직한 위치를 도시하는 사시도이다.
도 8은 1차 첨가제 스트림 주입기 및 도 7의 라인 8-8을 따라 취한 본 발명의 한 양상에 따른 2개의 추가 첨가제 스트림 주입기의 바람직한 위치를 도시하는 정면도이다.
도 9는 1차 첨가제 스트림 주입기를 구비한 본 발명의 영역당 세 로브(lobe) 실시양태의 사시도이다.
도 10은 도 9의 라인 10-10을 따라 취한, 하류에서 바라본 본 발명의 영역당 세 로브 실시양태의 정면도이다.
도 11은 상류에서 바라본 도 9의 영역당 세 로브 실시양태의 후면도이다.
도 12는 도 9의 본 발명의 세 로브 실시양태의 측면도이다.
도 13은 도 12 위 60도에서 취한, 본 발명의 영역당 세 로브 실시양태를 도시하는 평면도이다.
도 14는 1차 첨가제 스트림 주입기 및 추가 첨가제 스트림 주입기의 바람직한 위치가 있는 본 발명의 영역당 세 로브 실시양태의 사시도이다.
도 15는 도 14의 라인 15-15를 따라 취한, 하류에서 바라본 본 발명의 영역당 세 로브 실시양태의 정면도이다.
도 16은 1차 첨가제 스트림 주입기를 구비한 본 발명의 영역당 네 로브 실시양태의 사시도이다.
도 17은 도 16의 라인 17-17을 따라 취한, 하류에서 바라본 본 발명의 영역당 네 로브 실시양태의 정면도이다.
도 18은 상류에서 바라본 도 16의 영역당 네 로브 실시양태의 후면도이다.
도 19는 도 16의 본 발명의 영역당 네 로브 실시양태의 측면도이다.
도 20은 도 19 위 45도에서 취한, 본 발명의 영역당 네 로브 실시양태를 도시하는 평면도이다.
도 21은 1차 첨가제 스트림 주입기 및 추가 첨가제 스트림 주입기의 바람직한 위치가 있는 본 발명의 영역당 네 로브 실시양태의 사시도이다.
도 22는 도 21의 라인 22-22를 따라 취한, 하류에서 바라본 본 발명의 영역당 네 로브 실시양태의 정면도이다.
도 23은 본 발명 및 비교를 위한 ppm 부피 용기의 증기 공간에서의 산 농도의 통계 분석이다.
도 24는 본 발명 및 비교에 대한 시뮬레이션된 변동 계수이다.
도 25는 본 발명 및 기본 비교를 위한 컨덕터 길이를 따른 프로파일에 대한 시뮬레이션된 변동 계수이다.
도 26의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명 및 기본 비교를 위한 컨덕터 길이를 따른 프로파일에 대한 시뮬레이션된 변동 계수이다.
도 27의 (a) 및 (b)는 본 발명을 위한 컨덕터 길이를 따른 프로파일에 대한 시뮬레이션된 변동 계수이다.
도 28의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명 및 기본 비교를 위한 혼합 시스템의 단부에서 컨덕터의 축을 따라 2차 스트림이 흑색이고 1차 스트림인 흰색인 수지들의 블렌드의 사진이다.
도 29는 3개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(예를 들어 Chemineer, Inc.의 Kenics 정적 혼합 요소)를 도시하고, 요소의 직경(d2) 및 길이(l2)를 정의한다.
도 30은 튜브 축에 대해 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진 4개의 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소(예를 들어 Chemineer, Inc.의 SMX 정적 혼합 요소)를 도시하고, 요소의 직경(d2) 및 길이(l2)를 정의한다.
도 31은 벌크 유동의 방향이 있는 동축 주입부, 갭(g1), 신장 유동 혼합기, 갭(g2), 여기서 유동 컨덕터의 중앙에 있고, 주입기의 팁(tip)이 45o 각도로 절단되어 있는, 벌크 유동 방향에 수직인 또 다른 주입기, 및 6개의 나선형 타입 혼합 요소(예를 들어 직경(d2) 및 길이(l2)의 Chemineer, Inc.의 Kenics 정적 혼합 요소)를 내부 직경(D1) 및 길이(L1)의 유동 컨덕터 내부에 포함하는 혼합 시스템을 도시한다.
도 32는 두 가지 상이한 혼합 시스템 구성을 이용하는 산 측정의 수단을 위한 Tukey-Kramer 시험용 JMP 소프트웨어를 이용하는 통계 분석 결과를 도시한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은
A) 컨투어드(contoured) 외부 표면을 갖는 일반적으로 개방형 중공 본체를 포함하는 적어도 하나의 신장(extensional) 유동 혼합기로서, 일반적으로 개방형 중공 본체는, 단일 입구 포트 및 단일 출구 포트; 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과하는 벌크 스트림 및 유동 방향으로 단일 입구 포트에 도입된 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 압축하기 위한 수단; 및 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림이 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과할 때 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림 간의 계면 면적을 증가시켜 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림의 혼합을 촉진하도록 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 확장하기 위한 수단을 구비하는, 신장 유동 혼합기;
B) 축을 갖고, 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 그 내부에 고정시키는 유동 컨덕터; 및
C) 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체의 입구 포트에 배치된 1차 첨가제 스트림 주입기
를 포함하고,
1차 첨가제 스트림 주입기는 첨가제 스트림을 유동 방향으로 유동 혼합기의 내부로 주입하여 벌크 스트림이 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 벌크 스트림이 통과할 때 신장 유동 혼합기 내에서 벌크 스트림 및 첨가제 스트림을 함께 압축 및 확장시켜 신장 유동 혼합기의 출구에서 벌크 스트림과 1차 첨가제 스트림의 혼합을 용이하게 하고,
신장 유동 혼합기 뒤에 D) 신장 유동 혼합기 출구의 하류에 "유동 컨덕터 직경(D1)"의 적어도 ½인 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소가 있는, 혼합 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 혼합 시스템에서, 압축 수단 및 확장 수단 각각은 복수의 컨투어드 로브(lobe)를 포함하고, 각각의 로브는 실질적으로 컨투어드 표면을 갖고, 압축 수단에서 복수의 컨투어드 로브는 유동 방향으로 크기가 감소하고, 확장 수단에서 복수의 컨투어드 로브는 유동 방향으로 크기가 증가한다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 압축 수단은 압축 평면에 있고, 확장 수단은 압축 평면에 수직인 확장 평면에 있다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 압축 수단은 유동 방향으로 압축 평면을 따라 크기가 감소하고, 동시에 확장 수단은 유동 방향으로 확장 평면을 따라 크기가 증가한다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 신장 유동 혼합기 출구의 하류에서 유동 컨덕터 직경의 4배(4D1)를 초과하지 않는다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템은, 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이를 포함하고, 연속적인 혼합 요소들이 축 주위로 90o만큼 회전되어 있는 방식으로 배열되어 있고, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소의 하류에 배치되어 있는 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 더 포함한다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 1차 첨가제 스트림 주입기는 입구 포트의 중심에 배치되어 있다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 1차 첨가제 스트림 주입기는 일반적으로 중공 유동 혼합기 본체의 종축을 따라 배치되어 있고, 특히 첨가제 스트림 주입기는 단일 입구 포트의 중심에 추가로 배치되어 있다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 단일 입구 포트를 통해 수용한 벌크 스트림은 중합체 및 중합체 용액 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 단일 입구 포트를 통해 수용한 첨가제 스트림은 단량체 및 단량체 용액 중 적어도 하나를 포함하고, 더욱 바람직하게는 단량체 용액은 용매에 용해된 에틸렌이다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 단일 입구 포트를 통해 수용한 첨가제 스트림은 첨가제 또는 첨가제 용액 중 적어도 하나를 포함하고, 특히 단일 입구 포트를 통해 수용한 첨가제 스트림은 산화방지제, 산포집제(acid scavenger), 촉매 중단제(catalyst kill agent), 및 이의 용액으로 이루어진 군으로부터 선택한다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 압축 영역은 수축된 중심 입구 부분에서 만나는 2개의 압축 영역 로브를 포함하고, 확장 영역은 수축된 중심 출구 부분에서 만나는 2개의 확장 영역 로브를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 혼합 시스템에서, 신장 유동 혼합기 출구(출구 포트)의 주축은 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소의 리딩 에지(leading edge)에 수직이다. 일련의 그러한 혼합 요소에서 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소의 리딩 에지는 그 시리즈에서 제1 혼합 요소의 리딩 에지로서 간주한다. "리딩 에지"는 신장 유동 혼합기의 출구 포트에 가장 가까운 "나선형 정적 혼합 요소"의 에지이다. 또한, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 신장 유동 혼합기 출구의 주축은 6-6 라인을 따라 있다.
바람직한 실시양태에서, 신장 유동 혼합기 및 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 유동 컨덕터 내에 위치한다.
바람직한 실시양태에서, 모든 혼합 요소는 유동 컨덕터 내에 위치한다.
한 실시양태에서, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 신장 유동 혼합기 출구(출구 포트)의 하류에서 "유동 컨덕터 직경의 ½배(½D1)" 내지 "유동 컨덕터 직경의 2배(2D1)"의 거리에 위치한다.
한 실시양태에서, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 신장 유동 혼합기 출구(출구 포트)의 하류에서 "유동 컨덕터 직경의 ½배(½D1)" 내지 "유동 컨덕터 직경의 1배(1D1)"의 거리에 위치한다.
바람직한 실시양태에서, 유동 컨덕터는 실린더이다.
한 실시양태에서, 유동 컨덕터는 길이 대 직경 비(L1/D1)가 7 이상인 실린더이다.
한 실시양태에서, 유동 컨덕터는 길이 대 직경 비(L1/D1)가 7 내지 40인 실린더이다.
한 실시양태에서, 유동 컨덕터는 길이 대 직경 비(L1/D1)가 10 내지 38인 실린더이다.
한 실시양태에서, 혼합 시스템은 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소 뒤에 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 포함한다.
한 실시양태에서, 혼합 시스템은 적어도 8개의 나선형 정적 혼합 요소 뒤에 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 포함한다.
한 실시양태에서, 혼합 시스템은 적어도 10개의 나선형 정적 혼합 요소 뒤에 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 포함한다.
본 발명에 따른 혼합 시스템은 본원에 기술한 둘 이상의 실시양태의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 다른 특징, 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 도면들로부터 분명해질 것이다.
도면들은 본 발명을 수행하기 위하여 현재 고려하는 바람직한 모드를 예시한다.
도 1을 참조하면 신장 유동 혼합기(10)가 도시되어 있다. 바람직하게는 이러한 혼합기는 정적 혼합기이다. 유동 혼합기(10)는 일반적으로 개방형(개구부가 이러한 혼합 요소의 각 단부에 존재함) 중공 형상의 본체를 구비하고, 본체는 입구 포트(14)의 외부 주위를 형성하는 에지(12)의 한 단부에서 종결한다. 유동 혼합기(10)는 출구 포트(18)(신장 유동 혼합기의 출구)의 주위를 형성하는, 투시(in phantom)로 도시한 에지(16)의 말단부(distal end)에서 종결한다. 유동 혼합기(10)는 압축 영역(20) 및 확장 영역(22)을 포함한다. 도시한 실시양태에서, 압축 영역은 2개의 압축 영역 로브(34a 및 34b)로 구성되어 있고, 확장 영역은 2개의 확장 영역 로브(36a 및 36b)로 구성되어 있다. 압축 영역(20)은 라인 5-5 및 입구 포트(14)로부터 출구 포트(18)로 연장되는 종축을 포함하는 압축 평면에 있다. 확장 영역(22)은, 라인 6-6을 포함하고, 압축 평면과 종축을 공유함으로써 압축 영역(20)의 압축 평면과 동축인 확장 평면에 있다. 바람직하게는, 압축 영역(20)의 압축 평면은 확장 영역(22)의 확장 평면에 수직이다. 그 결과, 압축 영역 로브(34a 및 34b)는 바람직하게는 확장 영역 로브(36a 및 36b)의 위치로부터 90도에 위치한다. 유동 혼합기(10)는 예를 들어 실린더의 한 단부를 수축시킴으로써 실린더를 변형시키고, 실린더를 90도 회전시키고, 이어서 유사한 방식으로 다른 단부를 수축시킴으로써 달성할 수 있는, 일반적으로는 컨투어드 형상(contoured shape)을 갖는다.
일반적으로, 유동 혼합기(10)는 투시로 도시한 유동 컨덕터(24), 예를 들어 파이프 내에 존재한다. 유동 컨덕터(24)는 층류 조건하에서 일반적으로 높은 점도의 벌크 스트림을 운반한다. 그러나 유동 혼합기(10)는 넓은 범위의 파이프 레이놀즈 수(Reynolds number)에 유용하다. 중합 응용에서, 유동 컨덕터(24)는 중합체 용액을 벌크 스트림으로서 운반할 것이다. 특정 중합체는 에틸렌과 1-옥텐, 1-헥센, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 스티렌, 프로필렌, 1-펜텐 또는 알파-올레핀의 많은 공중합체 중 임의의 것을 포함할 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 유동 컨덕터(24)는 벌크 스트림을 입구 포트(14)로부터 출구 포트(18)로의 유동 방향으로 유동 혼합기(10)에 도입한다.
용액 중합 응용에 본 발명을 활용하는 것은 단일 루프 또는 이중 루프 반응기(도시하지 않음)에서 이루어질 수 있는 것으로 고려된다. 적합한 반응기는 1997년 4월 1일에 "Olefin Solution Polymerization"이란 명칭으로 출원된 PCT 출원 국제공개번호 WO 97/36942; 둘 다 1996년 4월 1일에 출원된 미국 가출원번호 60/014,696 및 60/014,705에 개시되어 있다.
유동 컨덕터(24) 내에는 1차 첨가제 스트림 주입기(26)가 또한 존재한다. 1차 첨가제 스트림 주입기(26)는 유동 컨덕터(24)가 수송하는 벌크 스트림과 혼합되는 첨가제 스트림을 수송한다. 일반적으로, 첨가제 스트림은 점도가 낮고 쉽게 혼합되지 않는다. 많은 타입의 첨가제를 사용할 수 있는 것으로 고려된다. 특히, 첨가제 스트림은 촉매 용액, 단량체, 용매에 용해된 가스, 산화방지제, UV 안정제, 열 안정제, 왁스, 색 염료 및 안료를 포함할 수 있다.
본 발명을 통해 고려되는 적합한 중합체, 촉매 및 첨가제는 "Elastic Substantially Linear Olefin Polymers"란 명칭으로 Lai 등에게 모두 허여된 미국특허번호 5,272,236; 미국특허번호 5,278,272; 및 미국특허번호 5,665,800; 및 "Fabricated Articles Made From Ethylene Polymer Blends"란 명칭으로 Chum 등에게 허여된 미국특허번호 5,677,383에 개시된 것들을 포함한다.
중합 공정에서, 첨가제 스트림은 입구 포트(14)에 위치한 1차 첨가제 스트림 주입기(26)의 배출구(28)를 통해 주입되는 촉매 용액 또는 단량체, 예컨대 용매에 용해된 에틸렌일 수 있다. 도시한 실시양태에서, 단일 첨가제 스트림 주입기(26)는 그 첨가제 스트림 주입기 배출구(28)가 입구 포트(14)의 평면과 동일 평면이고(flush) 입구 포트(14)의 중앙을 향하도록 배치되어 있다. 1차 첨가제 스트림 주입기(26)는 첨가제 스트림을 유동 방향으로 주입하지만 유동 혼합기(10)와 임의의 물리적 접촉은 없다. 1차 첨가제 주입기(26)는 첨가제 스트림을 정확하게 전달할 수 있다면 도시한 튜브 외의 많은 디자인의 주입기일 수 있다.
첨가제 스트림 주입기 배출구(28)의 직경은 불순물에 기인한 플러깅을 방지할 정도로 커야하지만, 바람직하게는 1차 첨가제 스트림 주입기(26)로부터의 스트림의 유출 속도(즉, 분출 유출 속도)가 평균 벌크 스트림 속도 이상일 정도로 작아야 한다.
압축 영역(20)은 압축 평면을 따라 유동 방향으로 크기가 감소하고, 동시에 확장 영역(22)은 확장 평면을 따라 유동 방향으로 크기가 증가한다. 이는, 벌크 스트림과 첨가제 스트림 간의 계면 면적을 증가시키는, 첨가제 스트림의 동시에 일어나는 압축 및 확장이고, 따라서 첨가제 스트림 및 벌크 스트림이 유동 혼합기(10)를 통해 운반될 때 첨가제 스트림과 벌크 스트림의 혼합을 촉진한다.
도 2를 참조하면, 유동 방향의 하류에서 바라본 유동 혼합기(10)가 도시되어 있다. 유동 혼합기(10)는 임의의 실현가능한 방법을 통해 유동 컨덕터(24)의 중심 주위에 대칭 방식으로 유동 컨덕터(24) 내에 매달려 고정되어 있다. 도시한 실시양태에서, 유동 혼합기(10)는 버팀대(32)를 통해 고정되어 있어, 유동 혼합기(10)는 실질적으로 유동 혼합기(10)에 대한 벌크 스트림의 유체 압력을 견딜 수 있도록 안정하다. 그러나 유동 혼합기(10)가 유동 컨덕터(24)에 접착되거나 용접되거나 다르게 부착될 때 버팀대(32)는 필요하지 않다.
1차 첨가제 스트림 주입기(26)는 바람직하게는 유동 혼합기(10)의 종축을 따라 지향되어 있고, 수축된 중심 입구 부분(30a 및 30b)의 중간 지점에서 입구 포트(14)의 중심에 지향되어 있다. 입구 포트(14)의 중심에 1차 첨가제 스트림 주입기(26)를 배치하는 것은 첨가제 스트림에 대한 하류 방해물(downstream obstruction)을 최소화한다. 방해물의 최소화는 스트림들이 유동 혼합기(10)의 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과할 때 스트림들의 압력 손실을 또한 감소시킨다.
압축 영역(20) 및 확장 영역(22) 각각은 한 쌍의 로브 형상 구조체(34a,34b 및 36a,36b)로 각각 구성되어 있다. 압축 영역 로브(34a 및 34b)의 크기는 입구 포트(14)에서 가장 크고, 일반적으로는 압축 영역(20)을 따라 유동 방향으로 크기가 감소한다. 대조적으로, 확장 영역 로브(36a 및 36b)는 입구 포트(14)에서 최소이고, 일반적으로는 확장 영역(22)을 따라 유동 방향으로 증가한다.
1차 첨가제 스트림 주입기(26)가 입구 포트(14)에 배치되어 있어, 첨가제 스트림이 주입될 때 첨가제 스트림에 대한 장애물은 존재하지 않는다. 유동 컨덕터(24)에서 유동하는 벌크 스트림 및 첨가제 스트림 주입기(26)를 통해 주입된 첨가제 스트림은 압축 영역(20)에서 점점 좁아지는 압축 영역 로브(34a 및 34b)의 내부 표면(38)을 따라 운반된다. 압축 영역(20)의 로브(34a 및 34b)의 크기는 스트림들의 균일한 압축을 촉진하도록 동일해야 한다. 압축 영역 로브(34)들은 수축된 중심 입구 부분(30a 및 30b)에서 만난다.
이제, 도 3을 참조하면, 1차 첨가제 스트림 주입기(26)를 대면하는 유동 방향의 상류에서 바라본 유동 혼합기(10)가 도시되어 있다. 확장 영역 로브(36)들은 출구 포트(18)의 중심 수축된 출구 부분(40a 및 40b)에서 만난다. 벌크 스트림 및 첨가제 스트림은 출구 포트(18)에서 최대 변형에 이르게 될 때까지 압축 영역(20)의 압축 영역 로브(34a 및 34b)로부터 확장 영역 로브(36a 및 36b)의 내부 표면(42)을 따라 운반된다. 압축 영역(20)으로부터 확장 영역(22)으로의 갑작스럽지만 지속적인 천이를 하게 하는 스트림들의 유동 패턴은 첨가제 스트림을 변형시키고 추가의 표면적을 생성함으로써 벌크 스트림과 첨가제 스트림의 혼합을 강화하기 충분하다.
출구 포트(18)의 크기는 바람직하게는 입구 포트(14)의 크기이지만, 출구 포트(18)는 유동 혼합기(10) 내부로의 역류를 방지하도록 입구 포트(14)보다 작으면 안 된다. 추가로, 확장 영역(22)의 로브(36a 및 36b)의 크기 및 형상은 스트림들의 균일한 확장을 촉진하도록 동일해야 한다.
도 4를 참조하면, 유동 혼합기(10)의 측면도가 도시되어 있다. 압축 영역(20) 및 확장 영역(22)은 통합적으로 형성되어 있다. 유동 혼합기(10)는 바람직하게는 한 조각의 재료로부터 구성되어 있다. 본 발명은 특정 구조에 적합한 임의의 재료를 고려한다. 바람직하게는, 압축 영역(20) 및 확장 영역(22)으로 변형될 수 있는 재료, 예컨대 금속 또는 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 고려한다. 유동 혼합기(10)의 길이는 변경할 수 있지만, 바람직하게는 유동 혼합기의 가장 넓은 지점에서의 유동 혼합기(10)의 폭과 비슷하다.
투시로 도시한 1차 첨가제 스트림 주입기(26)는 유동 혼합기(10)의 종축을 따라 배치되어 있다. 혼합을 최대로 강화하기 위하여, 첨가제 스트림 주입기(26)는 바람직하게는 중심 종축을 따라 향한 중심에 배치되어 있다. 또한, 첨가제 스트림 주입기(26)는 바람직하게는 첨가제 스트림 주입기(26)와 유동 혼합기(10) 간의 직접적인 접촉이 존재하지 않도록 배치되어 있다. 첨가제 스트림 주입기(26)가 바람직하게는 입구 포트(14)의 평면과 동일 평면으로(flush) 배치되어 있지만, 첨가제 스트림 주입기 배출구(28)는 바람직하게는 첨가제 스트림이 유동 혼합기(10)의 중심으로 유입될 정도로 작은 거리만큼 입구 포트(14)의 평면 외부에 또한 장착될 수 있다.
압축 영역(20)의 로브(34a 및 34b)로부터 확장 영역(22)의 로브(36a(도시하지 않음) 및 36b)까지의 연속성이 존재하여, 유동 혼합기(10)를 따라 벌크 스트림 또는 첨가제 스트림 빌드-업을 야기할 수 있는 예각(sharp angle) 및 코너 영역의 가능성을 감소시킨다. 일반적으로 중공 형상 및 급격한 내부 코너의 부족은 벌크 스트림 및 첨가제 스트림이 유동 혼합기(10)를 통과할 때 벌크 스트림과 첨가제 스트림의 압력 손실을 감소시킨다.
도 5를 참조하면, 압축 영역(20)은 바람직하게는 일반적으로 압축 평면을 따라 삼각형 형상을 갖는다. 압축 영역(20)이 유동 방향으로 감소하여, 유동 혼합기(10)에 유입되는 임의의 유체 스트림은 유동 방향으로 좁아질 것이고, 1차 첨가제 스트림 주입기(26)로부터 발생하는 주입된 첨가제 스트림의 경로를 향해 압축 영역 로브(34a 및 34b)의 내부 표면(38)을 따라 운반될 것이다.
도 6을 참조하면, 확장 영역(22)도 바람직하게는 일반적으로 확장 평면을 따라 삼각형 형상이다. 확장 영역(22)은 유동 방향으로 증가한다. 확장 영역(22) 내의 유체는 확장 영역 로브(36a 및 36b)의 내부 표면(42)을 따라 운반될 것이다. 이는, 확장 영역(22) 내 유동의 확장을 초래한다. 그 결과, 1차 첨가제 스트림 주입기(26)로부터의 첨가제 스트림의 표면적이 증가하여, 첨가제 스트림의 벌크 스트림과의 잠재적인 계면 혼합 면적을 증가시킨다.
이제, 도 7을 참조하면, 유동 혼합 시스템의 또 다른 실시양태가 도시되어 있다. 이 실시양태에서, 벌크 스트림은 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기(10)를 계속해서 통과하고 그 주위를 통과한다. 입구 포트(14)에 배치된 1차 첨가제 스트림 주입기(26) 외에, 한 쌍의 추가 첨가제 스트림 주입기(50a 및 50b)는 바람직하게는 입구 포트(14)의 평면과 동일 평면으로 배치되어 있고, 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기(10)의 외부를 따라 향해 있다. 추가 첨가제 스트림 주입기(50a 및 50b)는 1차 첨가제 스트림 주입기(26)가 주입하는 첨가제 스트림과는 상이한 첨가제 스트림을 주입할 수 있다. 바람직하게는, 첨가제 스트림 주입기(50a 및 50b)는 1차 첨가제 스트림 주입기(26)의 양편에 배치되어 있다. 추가 첨가제 스트림 주입기(50a 및 50b) 중 하나 또는 둘 다는 별도로 사용할 수 있거나, 벌크 스트림에 혼입되는 첨가제 스트림의 수 및 타입에 따라 1차 첨가제 스트림 주입기(26)와 각각 조합될 수 있음을 또한 고려한다. 단일 추가 첨가제 스트림 주입기를 사용할 수 있다.
도 8을 참조하면, 추가 첨가제 스트림 주입기(50a 및 50b)가 바람직하게는 수축된 중심 입구 부분(30a 및 30b)과 유동 컨덕터(24) 사이에 배치되어 있어, 첨가제 스트림 주입기(126a 및 126b)는 각각의 첨가제 스트림을 확장 영역(22)의 외부 영역(37)으로 주입하도록 지향되어 있다. 그래서 첨가제 스트림 주입기(126a 및 126b)로부터 주입된 각 첨가제 스트림은 각 첨가제 스트림과 벌크 스트림 간의 계면 면적이 증가하게 하는 확장 영역(22)의 외부 영역(37)에서 변형될 것이고, 벌크 스트림과 첨가제 스트림의 혼합을 촉진할 것이다. 바람직하게는, 추가 첨가제 스트림 주입기(50a 및 50b)는 각각의 첨가제 스트림을 동시에 주입한다. 첨가제 스트림 주입기(50a 및 50b)는 유동 혼합기(10)로부터 더 멀리 또는 더 가깝게 배치할 수 있다. 추가 주입 지점은 예를 들어 1차 첨가제 스트림 주입기(26)의 양편에 있고 유동 혼합기(10)의 외부(37)를 따라 향해 있는, 중심 수축된 입구 부분(30a 및 30b)부터 유동 컨덕터(24)까지 거리의 ⅓ 및 ⅔일 수 있다.
이제, 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시양태가 도시되어 있다. 일반적으로 참조부호 110으로 도시한 신장 유동 혼합기는 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)를 포함한다. 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)는 컨투어드 외부 표면(114) 및 컨투어드 외부 표면(114)의 형상을 따르는 컨투어드 내부 표면(116)을 구비한다.
신장 유동 혼합기(110)는 단일 입구 포트(118) 및 단일 출구 포트(120)를 포함한다. 유동 방향은 단일 입구 포트(118)로부터 단일 출구 포트(120)로의 이동을 한정한다. 리딩 에지(leading edge)(126)는 단일 입구 포트(118)의 윤곽을 형성한다.
일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)는 압축 영역(122)을 포함한다. 압축 영역(122)은 컨투어드 로브(124a, 124b, 및 124c)를 포함한다. 압축 영역(122)의 컨투어드 로브(124a, 124b, 및 124c)는 단일 입구 포트(118)의 리딩 에지(126)로부터 단일 출구 포트(120)까지 유동 방향으로 크기가 감소한다. 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)는 또한 확장 영역(128)을 포함한다. 확장 영역(128)은 마찬가지로 컨투어드 로브(130a, 130b 및 130c)(도시하지 않음)를 포함한다. 확장 영역(128)의 컨투어드 로브(130a, 130b 및 130c)는 단일 입구 포트(118)로부터 단일 출구 포트(120)로 진행할 때 유동 방향으로 크기가 증가한다. 압축 영역(122)의 컨투어드 로브(124a, 124b 및 124c)는 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)의 컨투어드 외부 표면(114) 주위에서 확장 영역(128)의 컨투어드 로브(130a, 130b 및 130c)와 교호한다.
1차 첨가제 스트림 주입기(132)의 배출구(134)가 단일 입구 포트(118)의 중심에서 단일 입구 포트(118)와 동일 평면으로 배치되도록 1차 첨가제 스트림 주입기(132)가 단일 입구 포트(118)에 배치되어 있다.
이제, 도 10을 참조하면, 압축 영역(122)의 컨투어드 로브(124a, 124b 및 124c)의 크기 및 형상은 바람직하게는 확장 영역(128)의 컨투어드 로브(130a, 130b 및 130c)의 크기 및 형상과 동일하다.
1차 첨가제 스트림 주입기(132)는 바람직하게는 임의의 장애물과 마주치지 않으면서 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)의 내부를 통해 1차 첨가제 스트림을 주입하도록 배치되어 있다.
동작 시, 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)를 통과하는 벌크 스트림은 압축 영역(122)에서 압축될 것이고, 이로 인해 1차 첨가제 스트림을 압축할 것이고 그 계면 혼합 면적을 증가시킬 것이다.
벌크 스트림은 단일 입구 포트(118)로 유입되고, 각 컨투어드 로브의 컨투어드 내부 표면(116)에 의해 압축된다.
신장 유동 혼합기(110)는 유동 컨덕터(123), 일반적으로 실린더에 바람직하게는 버팀대(125)를 통해 부착되어 있지만 임의의 적합한 부착 방법이 허용가능하다.
이제, 도 11을 참조하면, 1차 첨가제 스트림 주입기(132)의 배출구(134)를 단일 출구 포트(120)로부터 볼 수 있다. 단일 출구 포트(120)는 바람직하게는 단일 입구 포트(118)와 동일한 크기이지만 단일 입구 포트(118)보다 작지는 않다. 확장 영역(128)의 컨투어드 로브(130a, 130b 및 130c)는 단일 출구 포트(120)의 외부 주위를 형성하는 트레일링 에지(trailing edge)(136)에서 최대이고 종결된다.
도 12를 참조하면, 신장 유동 혼합기(110)의 측면도는 1차 첨가제 스트림 주입기가 신장 유동 혼합기(110)의 종축을 따라 배치되어 있음을 도시한다. 바람직하게는, 1차 첨가제 스트림 주입기(132)는 단일 입구 포트(118)의 평면과 동일 평면(flush)이다.
압축 영역(122)은 유동 방향으로 크기가 감소하는 한편 확장 영역(128)은 유동 방향으로 크기가 증가한다. 이는, 벌크 스트림과 1차 첨가제 스트림 주입기(132)를 통해 주입된 임의의 첨가제 스트림 간의 계면 면적 증가를 야기하는, 동시에 일어나는 압축 영역(122)의 수렴 및 확장 영역(128)의 발산이다.
이제, 도 13을 참조하면, 압축 영역(122)이 확장 영역(128)과 통합적으로 형성되어 있어, 컨투어드 외부 표면(114)은 신장 유동 혼합기(110)의 전체 혼합 효율을 감소시킬 수 있는 임의의 극심한 각이 진 영역 또는 계단 형태 특징부를 포함하지 않는다.
이제, 도 14를 참조하면, 추가 첨가제 스트림 주입기(138a, 138b, 및 138c)는 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112)의 컨투어드 외부 표면(114)을 향해 있도록 지향될 수 있다.
이제, 도 15를 참조하면, 추가 첨가제 스트림 주입기(138a, 138b 및 138c)의 바람직한 위치가 도시되어 있다. 바람직하게는, 추가 첨가제 스트림 주입기(138a, 138b 및 138c)는 확장 영역(128)의 컨투어드 로브(130a, 130b 및 130c) 각각의 외부로 향해 있다. 더 적은 수의 추가 첨가제 스트림을 1차 첨가제 스트림 주입기(132)와 조합하여 사용할 수 있음을 이해하게 된다. 다시, 1차 첨가제 스트림 주입기(132)와 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112) 간의 직접 접촉뿐만 아니라 추가 첨가제 스트림 주입기(138a, 138b 및 138c)와 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(112) 간의 직접 접촉도 존재하지 않음을 아는 것이 중요하다. 직접 접촉의 부재는 동작 중 유동 혼합기 본체(112)에 대한 첨가제 빌드-업 및 부착물(fouling)의 가능성을 감소시킨다.
이제, 도 16을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시양태가 도시되어 있다. 일반적으로 참조부호 210으로 도시한 신장 유동 혼합기는 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)를 포함한다. 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)는 컨투어드 외부 표면(214) 및 컨투어드 외부 표면(214)의 형상을 따르는 컨투어드 내부 표면(216)을 구비한다.
신장 유동 혼합기(210)는 단일 입구 포트(218) 및 단일 출구 포트(220)를 포함한다. 유동 방향은 단일 입구 포트(218)로부터 단일 출구 포트(220)로의 이동을 한정한다.
일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)는 압축 영역(222)을 포함한다. 압축 영역(222)은 컨투어드 로브(224a, 224b, 224c 및 224d)를 포함한다. 압축 영역(222)의 컨투어드 로브(224a, 224b, 224c 및 224d)는 단일 입구 포트(218)의 리딩 에지(226)로부터 단일 출구 포트(220)까지 유동 방향으로 크기가 감소한다. 리딩 에지(226)는 단일 입구 포트(218)의 윤곽을 형성한다. 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)는 또한 확장 영역(228)을 포함한다. 확장 영역(228)은 마찬가지로 컨투어드 로브(230a, 230b, 230c 및 230d)(도시하지 않음)를 포함한다. 확장 영역(228)의 컨투어드 로브(230a, 230b, 230c 및 230d)는 단일 입구 포트(218)로부터 단일 출구 포트(220)로 진행할 때 유동 방향으로 크기가 증가한다. 압축 영역(222)의 컨투어드 로브(224a, 224b, 224c 및 224d)는 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)의 컨투어드 외부 표면(214) 주위에서 확장 영역(228)의 컨투어드 로브(230a, 230b, 230c 및 230d)와 교호한다.
1차 첨가제 스트림 주입기(232)의 배출구(234)가 단일 입구 포트(218)의 중심에서 단일 입구 포트(218)와 동일 평면으로 배치되도록 1차 첨가제 스트림 주입기(232)는 바람직하게는 단일 입구 포트(218)에 배치되어 있다.
이제, 도 17을 참조하면, 압축 영역(222)의 컨투어드 로브(224a, 224b, 224c 및 224d)의 크기 및 형상은 바람직하게는 확장 영역(228)의 컨투어드 로브(230a, 230b, 230c 및 230d)의 크기 및 형상과 동일하다.
1차 첨가제 스트림 주입기(232)는 바람직하게는 임의의 장애물과 마주치지 않으면서 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)의 내부를 통해 1차 첨가제 스트림을 주입하도록 배치되어 있다.
동작 시, 다른 실시양태와 비슷하게, 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)를 통과하는 벌크 스트림은 압축 영역(222)에서 압축될 것이고, 이로 인해 1차 첨가제 스트림을 압축할 것이고 그 계면 혼합 면적을 증가시킬 것이다.
벌크 스트림은 단일 입구 포트(218)로 유입되고, 각 컨투어드 로브의 컨투어드 내부 표면(216)에 의해 압축된다.
신장 유동 혼합기(210)는 유동 컨덕터(223), 일반적으로 실린더에 바람직하게는 버팀대(225)를 통해 부착되어 있지만 임의의 적합한 부착 방법이 허용가능하다.
이제, 도 18을 참조하면, 1차 첨가제 스트림 주입기(232)의 배출구(234)를 단일 출구 포트(220)로부터 볼 수 있다. 단일 출구 포트(220)는 바람직하게는 단일 입구 포트(218)와 동일한 크기이지만 단일 입구 포트(218)보다 작지는 않다. 확장 영역(228)의 컨투어드 로브(230a, 230b, 230c 및 230d)는 단일 출구 포트(220)의 외부 주위를 형성하는 트레일링 에지(236)에서 최대이고 종결된다.
도 19를 참조하면, 신장 유동 혼합기(210)의 측면도는 1차 첨가제 스트림 주입기(232)가 신장 유동 혼합기(210)의 종축을 따라 배치되어 있음을 도시한다. 바람직하게는, 1차 첨가제 스트림 주입기(232)는 단일 입구 포트(218)의 평면과 동일 평면(flush)이다.
압축 영역(222)은 유동 방향으로 크기가 감소하는 한편 확장 영역(228)은 유동 방향으로 크기가 증가한다. 이는, 벌크 스트림과 1차 첨가제 스트림 주입기(232)를 통해 주입된 임의의 첨가제 스트림 간의 계면 면적 증가를 야기하는, 동시에 일어나는 압축 영역(222)의 수렴 및 확장 영역(228)의 발산이다.
이제, 도 20을 참조하면, 압축 영역(222)이 확장 영역(228)과 통합적으로 형성되어 있어, 컨투어드 외부 표면(214)은 신장 유동 혼합기(210)의 전체 혼합 효율을 감소시킬 수 있는 임의의 극심한 각이 진 영역 또는 계단 형태 특징부를 포함하지 않는다.
이제, 도 21을 참조하면, 추가 첨가제 스트림 주입기(238a, 238b, 238c 및 238d)는 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212)의 컨투어드 외부 표면(214)을 향하도록 지향되어 있다.
이제, 도 22를 참조하면, 추가 첨가제 스트림 주입기(238a, 238b, 238c 및 238d)의 바람직한 위치가 도시되어 있다. 바람직하게는, 추가 첨가제 스트림 주입기(238a, 238b, 238c 및 238d)는 확장 영역(228)의 컨투어드 로브(230a, 230b, 230c 및 230d) 각각의 외부로 향해 있다. 더 적은 수의 추가 첨가제 스트림 주입기를 1차 첨가제 스트림 주입기(232)와 조합하여 사용할 수 있음을 이해하게 된다. 1차 첨가제 스트림 주입기(232)와 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212) 간의 직접 접촉뿐만 아니라 추가 첨가제 스트림 주입기(238a, 238b, 238c 및 238d)와 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체(212) 간의 직접 접촉도 존재하지 않는다. 직접 접촉의 부재는 동작 중 유동 혼합기의 부착물의 가능성을 감소시킨다.
본 발명의 방법은 첨가제 스트림과 벌크 스트림의 혼합에 관한 것이다. 본 발명이 고려하는 방법은 유동 혼합기에 유입되는 특정 벌크 스트림과 첨가제 스트림의 순서와는 관계가 없고, 1차 및 추가 첨가제 스트림에 대한 벌크 스트림의 상대 농도와도 관계가 없음을 아는 것이 중요하다. 추가로, 본 발명은 전술한 수많은 타입의 벌크 스트림 및 첨가제 스트림을 고려한다. 특히, 첨가제, 예컨대 촉매, 단량체, 안료, 염료, 산화방지제, 안정제, 왁스, 및 개질제를 다양한 중합체 및 공중합체 용융물, 용액 및 다른 점성액을 포함하는 벌크 스트림에 첨가한다.
본 방법에 따르면, 전술한 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기를 제공한다. 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체의 단일 입구 포트에 첨가제 스트림을 주입한다. 첨가제 스트림 및 벌크 스트림을 압축 영역에서 압축하고 확장 영역에서 확장하여, 벌크 스트림과 첨가제 스트림 간의 계면 면적을 증가시켜 벌크 스트림과 첨가제 스트림의 혼합을 촉진한다. 압축 및 확장 단계는 바람직하게는 동시에 발생한다.
본 방법의 또 다른 양상에서, 적어도 하나의 추가 첨가제 주입기를 적어도 하나의 1차 첨가제 스트림 주입기와 함께 사용하여, 적어도 하나의 추가 첨가제 스트림을 일반적으로 중공 유동 혼합기 본체에 대한 외부 영역에 주입함으로써 일반적으로 중공 유동 혼합기 본체의 외부 영역에서 추가 첨가제 스트림 각각의 변형을 야기한다. 추가 첨가제 스트림은 일반적으로 중공 유동 혼합기 본체의 외부에 의해 생성된 벌크 유동장(flow field)에 의해 곡선 모양의 시트로 형상화된다. 일반적으로 중공 유동 혼합기 본체에 대한 내부 및 외부 둘 다에 스트림들을 주입하는 1차 및 첨가제 스트림 주입기들의 수많은 조합이 존재함을 인식할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시양태에 관하여 기술하고, 명확하게 명시한 것들 외에도 등가물, 대안물, 및 변형물이 가능하고 첨부한 특허청구범위의 범위 내에 있음을 인지한다.
예를 들어, 영역당 4개 초과의 로브를 사용할 수 있음을 고려한다. 영역당 추가 로브를 구비한 복수의 로브 구조체를 사용하여 많은 첨가제와 벌크 스트림을 혼합할 수 있다. 유동 혼합기 본체 내부 및 외부 둘 다에 다양한 형태로 배열된 1차 및 첨가제 스트림 주입기들의 다른 수 및 조합을 고려한다. 추가로, 유동 컨덕터(24)의 대략 직경의 갭으로 2개의 신장 유동 혼합기를 연속으로 배열하여 추가 혼합 능력을 촉진할 수 있다. 신장 유동 혼합기(10)는 액체 외에 가스와 가스, 가스와 액체, 또는 비혼화성(immiscible) 액체와 액체의 혼합에 사용할 수 있다. 마지막으로, 신장 유동 혼합기(10)는 층류, 천이 또는 난류 조건에서 사용할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 신장 유동 혼합기에 이어서 하나 이상의 나선형 타입 혼합 요소(예를 들어 도 29 참조)가 있다. 도 29에 도시한 바와 같이, 예시적인 나선형 타입 혼합기는 그 종축을 따라 트위스트되어 있는 직사각형 플레이트로 각각 표현된 3개의 혼합 요소를 포함한다. 길이(l2)는 트위스트된 플레이트의 길이를 나타내고, 직경(d2)은 트위스트된 플레이트의 폭이다. 트위스트 도는 일반적으로 120도 내지 210도, 바람직하게는 160도 내지 180도이다. 트위스트 도는 직사각형 플레이트의 종축을 따라 있다. "벌크 유동 방향에서 일련의 그러한 혼합 요소 중 제1 나선형 타입 정적 혼합 요소의 리딩 에지"는 제1 혼합 요소의 리딩 에지로서 간주한다.
한 실시양태에서, 나선형 타입 정적 혼합 요소에 이어서 튜브 축에 대해 45o의 각도로 배열된 교차형 바(crossed bar)들의 어레이로 이루어진 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소(예를 들어 도 30 참조)가 있다. 도 30은 하나의 요소가 그 종축을 따라 인접한 혼합 요소에 비해 90도로 회전되어 있도록 배열된 동일한 치수의 4개의 그러한 혼합 요소를 도시한다. 길이(l2)는 교차 바들의 어레이의 길이를 나타내고, 직경(d2)은 교차 바들의 어레이의 폭이다.
나선형 타입 및 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소는 기어 펌프와 스크린 팩 사이에 배치될 수 있고, 또한 바람직하게는 펠리타이저(pelletizer)가 그 뒤에 있을 수 있는데, 여기서 사이드 암 압출기는 중합 공정, 특히 에틸렌 중합 공정에서 기어 펌프와 신장 유동 혼합기 사이에 첨가제 농축물을 0.1 중량% 내지 30 중량%의 메인 처리 스트림에 관한 속도로 공급할 수 있다.
나선형 타입 혼합 요소의 대표적인 예는 Chemineer, Inc.의 Kenics 타입 정적 혼합 요소이다. 나선형 타입 혼합 요소는 Ross Koflo Corporation 및 StaMixCo에서도 제조되고 있다. 나선형 타입 혼합 요소는 또한 "나선 트위스트형 테이프(helical twisted tapes)"로서 간주한다. 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소의 대표적인 예는 Chemineer, Inc.의 SMX 타입 정적 혼합 요소이다.
높은 전단 및 높은 압력 강하 혼합 요소는 나선형 타입 혼합 요소보다 2배 또는 3배 높은 전단 속도(shear rate) 및 나선형 타입 혼합 요소보다 적어도 6배 높은 압력 강하를 유도하는 혼합 요소이다.
한 실시양태에서, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 신장 유동 혼합기의 출구의 하류에서 "유동 컨덕터 직경의 ½배(½D1)" 내지 "유동 컨덕터 직경의 2배(2D1)"의 거리에 위치한다.
한 실시양태에서, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 신장 유동 혼합기의 출구의 하류에서 "유동 컨덕터 직경의 ½배(½D1)" 내지 "유동 컨덕터 직경의 1배(1D1)"의 거리에 위치한다.
한 실시양태에서, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 신장 유동 혼합기의 출구의 주축(major axis)이 나선형 정적 혼합 요소의 리딩 에지와 90도로 있는 방식으로 배치되어 있다.
한 실시양태에서, 첨가제 스트림은 메인 유동과 동축으로 신장 유동 혼합기의 중심에 주입한다.
한 실시양태에서, 동축 주입기는 신장 유동 혼합기의 입구로부터 "유동 컨덕터 직경의 적어도 0.1배(0.1D1)" 내지 "유동 컨덕터 직경의 1배(1D1)"의 거리에 위치한다.
한 실시양태에서, 유동 컨덕터는 길이 대 직경 비(L1/D1)가 7 이상인 실린더이다.
한 실시양태에서, 유동 컨덕터는 길이 대 직경 비(L1/D1)가 7 내지 40인 실린더이다.
한 실시양태에서, 유동 컨덕터는 길이 대 직경 비(L1/D1)가 10 내지 38인 실린더이다.
한 실시양태에서, 혼합 시스템은 제1 나선형 정적 혼합 요소의 리딩 에지가 신장 유동 컨덕터의 출구의 메인 축(주축)에 수직으로 위치되도록 배치된 적어도 4개의 나선형 정적 혼합 요소를 포함한다.
한 실시양태에서, 시스템은 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소 뒤에 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 포함한다.
한 실시양태에서, 시스템은 적어도 8개의 나선형 정적 혼합 요소 뒤에 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 포함한다.
한 실시양태에서, 시스템은 적어도 10개의 나선형 정적 혼합 요소 뒤에 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 포함한다.
본 발명에 따른 혼합 시스템은 본원에서 기술한 둘 이상의 실시양태의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명은 특히 중합체 및 중합체 용액을 혼합 및 블렌딩하기 위하여 유용하지만, 다른 응용으로는 식품 조제(food preparation) 및 페인트 블렌드가 있지만 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 중합체 및 중합체 용액이 유사한 점도와 유사한 유동 속도(flow rate)를 갖는 경우 중합체와 중합체 용액을 블렌딩할 수 있지만, 이러한 혼합 시스템은 점도 비 및 유동 속도 비 둘 다가 단일성(unity)에 근접하지 않을 때 가장 효과적이다. 예를 들어, 한 응용에서, 점도 비는 메인(벌크):첨가제 스트림에 대하여 300:1 내지 6,100:1 범위이고, 대응하는 유동 비는 동일한 두 스트림에 대하여 300:1 내지 600:1 범위일 수 있다. 또 다른 응용에서, 점도 비는 벌크:첨가제 스트림에 대하여 100:1 내지 두 스트림에 대하여 1:100의 범위일 수 있는데, 즉 첨가제 스트림은 벌크 스트림보다 높거나 낮은 점도를 가질 수 있다. 또한, 일반적인 유동 속도 비는 벌크:첨가제 스트림에 대하여 중량으로 70:30 내지 98:2 범위일 수 있다. 심지어 신장 유동 혼합기를 사용하는 경우, 최상의 혼합은 점도 비와 유동 속도 비가 단일성에 근접할 때 이루어진다.
본 발명자들은 신장 유동 혼합기 및 하류의 혼합기가 서로 정확하게 정렬되어 있지 않으면 문제가 생길 수 있음을 또한 발견하였다. 예를 들어, 첨가제 스트림이 벌크 스트림보다 차갑고, 신장 유동 혼합기 배출구가 나선형 타입 혼합 요소의 리딩 에지와 직접 정렬되어 있는 경우, 요소상에서의 충돌(impingement)은 중합체를 아마도 동결하거나, 더럽히거나, 침전시킬 수 있는 냉각(cooling)을 충분히 야기할 수 있다. 이제, 본 발명자들은 신장 유동 혼합기는 본 발명의 배출구 "유동 시트(flow sheet)"가 나선형 타입 혼합 요소의 제1 하류 요소의 리딩 에지에 수직으로 정렬되어 있는 경우 가장 효과적임을 믿는다.
본 발명자들은 신장 유동 혼합기와 나선형 타입 혼합 요소는 거의 연속 교반형 탱크 반응기 혼합이 있었던 웰 혼합형 루프 반응기(well mixed loop reactor)에서보다 층류 파이프 유동 블렌딩 시스템에서 더욱 많은 개선을 입증함을 또한 발견하였다. 따라서, 본 발명은 특히 반응기 후 파이프 유동에서의 촉매 중화제 또는 첨가제의 혼합을 위하여, 그리고 폴리에틸렌 공정에서의 사이드 암 압출기 블렌딩에서와 같은 두 가지 중합체 용융 스트림의 혼합을 위하여 유용하다.
본 발명자들은 신장 유동 혼합기 전에 주입된 스트림의 위치 및 형상이 장치의 성능에 중요함을 또한 발견하였다. 전산 유체 역학 연구는 주입 노즐과 신장 유동 혼합기 사이의 간격이 주입 스트림 직경을 주위 유동과 평형을 이루게 하기 충분한 경우 성능이 개선됨을 보여주었는데, 이는 1인치 내지 5인치 내에서 발생할 수 있다.
단독으로 사용된 신장 유동 혼합기는 주입 지점에 있는 중심 개구부 크기를 증가시킴으로써 주어진 응용을 위하여 변경해야 하는데, 평형 첨가제 스트림 직경은 신장 유동 혼합기 장치의 내부 벽보다 약간 작다. 평형 첨가제 스트림 직경은 간단한 물질 균형을 기준으로 메인 스트림의 부피비 대 첨가제 스트림의 부피비에 기초하여 계산할 수 있다.
본 발명자들은 신장 유동 혼합기는 메인 스트림 점도가 첨가제 스트림 점도보다 높거나 낮을 수 있는 유체들의 혼합을 위하여 효과적임을 발견하였다.
또 다른 응용에서, 이러한 혼합 시스템은, 촉매를 가수분해하고, 형성되는 산을 중화하는 것을 목표로 하는 반응기 하류의 폴리에틸렌 용액 처리에 촉매 중화제 및 산화방지제를 첨가하는 것에 적용할 수 있다. 작업 중에 혼합을 측정하는 것은 쉽지 않다. 그러므로 혼합은 주입 지점 하류의 탱크의 증기 공간에서 산을 측정함으로써 추론할 수 있는데, 측정된 산이 높을수록 혼합은 불량하다.
본 발명에 따른 혼합 시스템은 본원에 기술한 둘 이상의 실시양태의 조합을 포함할 수 있다.
실험
일반 정보
후술하는 모든 연구에서 신장 유동 혼합기(EFM)는 2개의 압축 영역 로브 및 2개의 신장 영역 로브를 구비한 도 1에 도시한 디자인이다. 또한, 도 31의 EFM 요소도 참조한다.
이하의 일부 연구에서 Computational Fluid Dynamics(CFD; Fluent Inc.의 FLUENT 소프트웨어, 버전 6.3, 2006)를 이용하여 이하의 조건을 이용하는 첨가제 주입의 일반적인 케이스를 시뮬레이션하는데, 두 액체 스트림(벌크 유동 및 첨가제 유동)은 단일 유체 상 시스템에서 두 가지 상이한 종으로서 모델링된다. 각 노드에서의 점도는 삼승칙 평균(third-power law average)
Figure pct00001
으로서 이루어지는데, x1 및 x2는 두 스트림의 질량 분율을 나타내고, μ1 및 μ2는 두 스트림의 점도를 나타낸다. 질량 분율 및 점도는 소프트웨어 프로그램에 입력되고, 원하는 케이스에 대한 기준이 된다. "압력 배출구" 경계 조건은 유동 컨덕터의 배출구에 대하여 선택되어 있고, 대기에서 설정되어 있다. "질량 유동 유입구" 경계 조건은 두 유입구 경계(벌크 및 첨가제 스트림)에 대하여 선택되어 있다. 첨가제 스트림은 그 스트림의 질량 분율 값을 사이드 스트림 유입구에서 "1"이 되게 설정함으로써 정의되어 있다. 신장 유동 혼합기 및 높은 전단, 높은 압력 타입 정적 혼합 요소 모두에 대하여 비구조화 메시(unstructured mesh)로 이루어진 복합 계산 그리드가 구성되어 있고, 구조화 메시(structured mesh)는 나선형 타입 정적 혼합 요소에 대하여 구성되어 있다. 완전한 구조(1개의 신장 유동 혼합기 및 23개의 정적 혼합 요소)에 대한 대략적인 그리드 크기는 대략 천만 노드 이하이다.
혼합도는 각 케이스의 변동 계수를 이용하여 평가한다. 변동 계수는 각 혼합 요소의 단부에서 축 평면에서의 평균 농도로부터의 국소 농도의 상대 편차를 이용하여 판정한다. 그러므로 변동 계수의 값이 낮을수록 혼합도는 양호하다.
변동 계수(Coefficient of Variation) 정의: CoV는 아래의 수학식 1에서 표현한 바와 같이 평균 농도로부터의 국소 농도의 상대 편차를 이용하여 판정한다.
Figure pct00002
여기서, C는 첨가제 스트림의 국소 농도이고, Cavg는 혼합기에서 축 평면을 따른 평균 농도이다. 평균 농도는 두 스트림의 완벽한 혼합을 가정하여 계산한다. 일단 축 평면상의 각 노드에 대한 국소 CoV를 계산하면, 그 평면에 대한 평균 CoV는 그 축 평면에 대한 질량 가중화 평균으로서 계산한다. 낮은 CoV 값은 혼합물이 매우 균질함을 나타낸다.
(이 섹션에서 기술하는 바와 같이) 압력 강하는 후술하는 바와 같이 신장 유동 혼합기 바로 상류의 주입부의 유입구로부터 각 혼합 시스템의 마지막 혼합 요소의 최종 출구까지의 압력 차이다.
연구 1 - 산 측정
혼합 시스템은 2개의 로브가 있는 신장 유동 혼합기를 구비한 2인치 유동 컨덕터(1.94" 내부 직경을 갖는 파이프)(도 1 참조)로 이루어지고, 첨가제는 ½인치 파이프를 사용하여 신장 유동 혼합기(EFM)의 중앙에 동축으로 주입한다. 혼합기의 하류에는 메인 유동에 수직으로 그리고 신장 유동 혼합기로부터 1인치 거리에 배치된 또 다른 주입기(파이프)가 있는데, ¼인치 내지 ½인치 직경 파이프가 파이프의 팁(tip)이 메인 유동의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁은 45o로 절단되어 있다. 이러한 주입기의 하류에는 12개의 나선형 타입 정적 혼합 요소가 있다(도 31 참조). 도 31은 동축 주입기; 2인치 갭(g1); EFM(l2=1.94인치, d2=1.94인치); EFM과 제1 나선형 정적 혼합 요소 사이의 1.0D1인 갭(g2); 갭(g2) 내에 위치하는 메인 유동에 수직인 또 다른 주입기; 및 12개의 나선형 혼합 요소 중 6개를 도시한다. 각 나선형 타입 혼합 요소는 다른 것들과 동일한 치수를 갖는다(l2=2.90인치, d2=1.94인치). 유동 컨덕터는 L1/D1=21이다.
주입을 수행하여 산 중화제는 상류(동축 주입부) 또는 하류(주입 포트 우회)에서 처리를 시작하는 한편 시스템은 정상 상태 조건에서 동작한다. 측정값 세트(아래의 GASTEC 프로브 참조)가 취해지고, 주입부는 대체 위치(alternate position)로 스위칭한다. 시스템이 새로운 정상 상태에 도달하게 하는 충분한 시간 후, 또 다른 측정값 세트가 취해지고, 대략 한 달 동안 처리가 반복된다. 측정값의 평균 및 표준 편차를 위하여 JMP 통계 분석 소프트웨어, 버전 8(JMP는 SAS corporation의 버전 8 통계 소프트웨어 패키지임)을 이용하여 측정값을 비교한다. 그 결과는 도 23에 도시되어 있고, Tukey-Kramer 쌍 비교(pairs comparison)는 표 1에 도시되어 있다. Tukey-Kramer 방법은 동일하지 않은 샘플 크기의 평균값을 비교한다. 산 측정의 평균값은 신장 유동 혼합기의 하류 및 상류에서 주입을 수행하는 케이스에 대하여 각각 대략 9 및 4 ppm(parts per million) 부피이다.
산을 측정하기 위한 모든 방법은 GASTEC GV-1000 수동 가스 샘플링 펌프가 있는 GASTEC No. 14L 검출기 튜브의 사용을 수반한다. 샘플링 절차는 다음과 같은데, 라인이 퍼징된 후 하류 탱크의 증기 스트림으로부터의 가스는 배관 연결부를 통해 1 또는 3 리터 TEDLAR 가스 백에 수집된다. 튜브는 한 단부의 샘플 백 및 다른 단부의 펌프에 고정되어 있다. 백이 팽창되어 있을 때 한 시험 가스 샘플이 주사기 타입 동작(펌프)으로 튜브에 들어가고, 또 다른 시험 가스 샘플이 제1 샘플을 얻는 것으로부터 10분 내지 15분 내에 들어간다. 검출기의 색 변화는 스트림 내 염산(HCl)의 "ppm 부피" 레벨을 나타낸다. 모든 케이스에서 거의 동일한 두 측정값의 평균을 기록한다.
표 1에서 보는 바와 같이, 산 중화제가 동축 주입 포트를 통해 신장 유동 혼합기에 유입되었을 때 더 낮은 산 레벨이 관찰되었다.
Figure pct00003
연구 2 - 혼합도
(일반 정보 섹션에서 상술한 소프트웨어 및 기법을 이용하는) 일반적인 시뮬레이션은 a) ¼인치 내지 ½인치 직경 파이프가 파이프의 팁이 메인 유동의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는, 메인 유동에 수직인 하나의 주입기; 이어서 0.5D1 갭; 이어서 12개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(각각 l2=0.6858m, d2=0.4572m)를 포함하고, 신장 유동 혼합기는 포함하지 않는 혼합 시스템; 및 b) 하나의 동축 주입기; 이어서 0.4D1 갭(g1); 하나의 신장 혼합기(l2=0.4572m, d2=0.4572m); 이어서 1.0D1 갭(g2), 이어서 12개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(각각 l2=0.6858m, d2=0.4572m)를 포함하는 혼합 시스템을 포함한다. 두 스트림의 밀도는 741㎏/㎥으로 취해지고, 모든 혼합 구성은 D1=0.4572m의 유동 컨덕터 내에 포함되어 있다.
시뮬레이션 결과는 도 24에 요약되어 있는데, 변동 계수는 나선형 타입 혼합 요소의 수에 대하여 표시되어 있다. 시뮬레이션은 변동 계수는 나선 정적 혼합기의 상류에 신장 유동 혼합기를 부가함으로써 0.80으로부터 0.15까지 떨어짐을 예측한다.
연구 3 - 혼합도/최소 에너지
압력 강하의 형태로 최소 에너지 요건을 갖는 개선된 혼합을 얻으려는 시도로 (상술한) Computational Fluid Dynamics를 이용하여 다양한 케이스를 시뮬레이션한다. 도 25에 예로서 도시한 네 가지 케이스는 동축 주입부, 신장 유동 혼합기, 이어서 일련의 다양한 정적 혼합기를 포함하는 혼합 시스템의 출구에서 최종 변동 계수를 비교한다. 각 구성은 전체 압력 강하가 모든 케이스에서 대략 동일하도록 선택한다. 모든 케이스에서, 유동 컨덕터 직경(D1)은 9.75인치이고, 주입기 스트림은 0.48인치 파이프를 통해 유입된다. 벌크 유동은 149,000㎏/hr이고, 첨가제 유동은 750㎏/hr이다. 벌크 스트림의 점도는 6,000cp이고, 첨가제 스트림의 점도는 1cp이다.
기본 케이스는 다음과 같은데, 직경이 0.48인치인 동축 주입기 파이프, 이어서 0.4D1 갭(g1), 이어서 신장 유동 혼합기(d2=9.75인치, l2=9.75인치), 이어서 1.0D1 갭(g2), 이어서 12개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소 d2=9.75인치, l2=14.625인치).
케이스 Ｉ은 다음과 같은데, 직경이 0.48인치인 동축 주입기 파이프, 이어서 0.4D1 갭(g1), 이어서 신장 유동 혼합기(d2=9.75인치, l2=9.75인치), 이어서 1.0D1 갭(g2), 이어서 튜브 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소(예컨대 SMX, d2=9.75인치, l2=9.75인치), 이어서 0.5D1 갭, 이어서 6개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소 d2=9.75인치, l2=14.625인치).
케이스 Ⅱ는 다음과 같은데, 직경이 0.48인치인 동축 주입기 파이프, 이어서 0.4D1 갭(g1), 이어서 신장 유동 혼합기(d2=9.75인치, l2=9.75인치), 이어서 1.0D1 갭(g2), 이어서 4개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소 d2=9.75인치, l2=14.625인치), 이어서 1.0D1 갭, 이어서 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소(예컨대 SMX, d2=9.75인치, l2=9.75인치), 이어서 1.0D1 갭, 이어서 2개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소 d2=9.75인치, l2=14.625인치).
케이스 Ⅲ은 다음과 같은데, 직경이 0.48인치인 동축 주입기 파이프, 이어서 0.4D1 갭(g1), 이어서 신장 유동 혼합기(d2=9.75인치, l2=9.75인치), 이어서 1.0D1 갭(g2), 이어서 6개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소 d2=9.75인치, l2=14.625인치), 이어서 1.0D1 갭, 이어서 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소(예컨대 SMX, d2=9.75인치, l2=9.75인치).
기본 케이스(도 25 참조)는 0.15의 추정 변동 계수(수학식 1 참조)를 갖는다. 케이스 Ｉ은 0.24의 추정 변동 계수를 갖는다. 케이스 Ⅱ는 0.14의 추정 변동 계수를 갖는다. 케이스 Ⅲ은 0.085의 추정 변동 계수를 갖는다. 이러한 모든 케이스는 매우 유사한 압력 강하를 가지므로 케이스 Ⅲ에 도시한 구성이 이러한 스트림들을 혼합하기 위하여 가장 바람직하다.
연구 4 - 혼합도/상이한 혼합 시스템 구성을 이용한 시뮬레이션/두 가지 수지의 블렌딩
혼합 시스템의 또 다른 응용은 상이한 점도의 수지들을 블렌딩하는 것이다. 더 작은 스트림으로서 메인 유동 수지에 첨가되는 수지는 메인 유동 수지보다 높거나 낮은 점도일 수 있거나, 심지어 메인 유동 수지와 동일한 점도를 가질 수 있다. (상술한) Computational Fluid Dynamics 시뮬레이션은 두 시스템을 압력 강하 형태로 유사한 에너지 요건에서 비교했을 때 신장 유동 혼합기를 관통하는 동축 주입부, 이어서 나선형 타입 혼합 요소, 이어서 (튜브 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진) 추가의 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소를 포함하는 혼합 시스템이 나선형 타입 혼합 요소의 상류에 접선(tangential) 타입 주입부를 사용하는 것보다 우수함을 나타낸다. 유동 컨덕터의 내부 직경은 D1=9.75인치이고, 첨가제 주입부는 0.48인치의 직경을 갖는다. 신장 유동 혼합기는 9.75인치의 직경 및 9.75인치의 길이를 갖는다. 각각의 나선형 타입 정적 혼합 요소는 동일하게 d2=9.75인치이고 l2=14.625인치이다. (튜브 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진) 각각의 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소는 d2=9.75인치 및 l2=9.75인치를 갖는다. 또한, 두 가지 혼합 시스템을 동일한 압력 강하 요건에서 비교하는 경우, 혼합 시스템이 신장 유동 혼합기 상류의 동축 주입부, 이어서 하나의 파이프 직경 갭, 이어서 나선형 타입 혼합 요소를 포함하면 신장 유동 혼합기 상류의 동축 주입부, 이어서 하나의 파이프 직경 갭, 이어서 (튜브 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진) 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소를 포함하는 시스템에 비해 혼합이 더욱 우수할 것으로 예상한다.
도 26은 대략 30,500포아즈(poise)의 점도를 갖는 메인 유동 수지와 대략 20,000포아즈의 점도를 갖는 사이드 스트림 수지의 두 가지 수지의 블렌딩에 대한 (수학식 1에서 정의한) 변동 계수를 나타낸다. 사이드 스트림 대 메인 스트림의 유동 비는 질량 면에서 8.3이다. 세 가지 케이스가 도 26에 비교되어 있는데, 모두 동일한 압력 강하에서의 혼합도를 도시하고, 각 혼합 시스템의 단부에서의 변동 계수가 도시되어 있다.
도 26의 케이스 (a)는 벌크 유동으로 돌출되지 않는 파이프를 구비한 벌크 유동에 수직인 주입부, 이어서 0.5D1 갭, 이어서 14개의 나선형 타입 혼합 요소로 이루어진 혼합 시스템을 포함하고, 0.047의 변동 계수를 나타낸다. 도 26의 케이스 (b)는 동축 주입부, 이어서 신장 유동 혼합기(d2=9.75인치 및 l2=9.75인치) 상류의 2인치 갭(g1), 이어서 하나의 파이프 직경 갭(1.0D1, g2), 이어서 13개의 나선형 타입 혼합 요소(각 요소 d2=9.75인치 및 l2=14.625인치)를 포함한다. 케이스 (b)는 0.017의 변동 계수를 갖는다. 도 26의 케이스 (c)는 동축 주입부, 이어서 2인치 갭(g1), 이어서 신장 유동 혼합기(d2=9.75인치 및 l2=9.75인치) 상류의 2인치 갭(g1), 이어서 하나의 파이프 직경 갭(1.0D1, g2), 이어서 (튜브 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진) 2개의 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소(SMX 타입 혼합 요소, 각 요소는 d2=9.75인치 및 l2=9.75인치를 갖고, 제2 요소는 제1 요소에 대하여 90도 회전되어 있음)로 이루어진 혼합 시스템을 포함한다. 케이스 (c)는 0.23의 변동 계수를 갖는다.
이러한 시뮬레이션은, 나선형 타입 혼합 요소의 상류에 그 셋업이 배치되어 있을 때 신장 유동 혼합기 상류의 동축 주입부는 혼합을 개선하고, 나선형 타입 혼합 요소의 수를 조절하여 두 가지 혼합 시스템이 대략 동일한 압력 강하를 나타냄을 보여준다. 또한, 튜브 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소는 유사한 압력 강하에서 비교할 때 나선형 타입 혼합 요소에 비해 상이한 점도의 수지들을 혼합하는 데 효과적이지 않다.
연구 5 - 혼합도/상이한 점도의 수지/시뮬레이션
점도가 5,000포아즈인 벌크 스트림과 점도가 20,000포아즈인 작은 스트림의 두 가지 수지를 블렌딩하는 케이스를 비교하는 또 다른 설정의 시뮬레이션을 수행하는데, 작은 스트림의 양은 총 유동의 7.5 중량%로 유입된다. 혼합도를 위하여 두 가지 케이스를 비교하고, 시뮬레이션은 도 27에 도시되어 있다.
도 27의 케이스 (a)는 내부 직경(D1)이 2.3인치인 유동 컨덕터 내에 0.25인치 파이프의 동축 주입부를 구비하는 혼합 시스템을 포함한다. 동축 주입부 뒤에는 신장 유동 혼합기(d2=2.3인치, l2=2.3인치) 상류의 1인치 갭(g1), 이어서 1.0D1 갭, 이어서 18개의 나선형 타입 혼합 요소(d2=2.3인치, l2=3.0인치)가 있는데, 모두 2.3인치 내부 직경(D1)의 컨덕터 내에 있다.
도 27의 케이스 (b)는 내부 직경(D1)이 2.3인치인 유동 컨덕터 내에 0.25인치 파이프의 동축 주입부를 구비하는 혼합 시스템을 포함한다. 동축 주입부 뒤에는 신장 유동 혼합기(d2=2.3인치, l2=2.3인치) 상류의 1인치 갭(g1), 이어서 1.0D1 갭, 이어서 9개의 나선형 타입 혼합 요소(d2=2.3인치, l2=3.0인치)가 있는데, 모두 2.3인치 내부 직경의 컨덕터 내에 있고; 이어서 유동 컨덕터의 내부 직경을 2.3인치에서 3.2인치로 증가시키는 직경 어댑터, 이어서 튜브 축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이로 이루어진 3개의 고 전단, 고 압력 강하 혼합 요소(SMX 타입 요소, 각각 d2=3.2인치, l2=3.2인치, 각각 이전 요소에 대하여 90도 회전되어 있고, 모두 3.2인치 컨덕터 내에 있음)가 있다.
도 27의 케이스 (a)는 혼합 시스템의 단부에서 0.0063의 (수학식 1에서 정의한) 변동 계수 및 제곱 인치당 91파운드 힘의 추정 압력 강하를 갖는다. 도 27의 케이스 (b)는 혼합 시스템의 단부에서 0.0019의 변동 계수 및 제곱 인치당 80파운드 힘의 추정 압력 강하를 갖는다.
연구 6 - 혼합도/상이한 점도의 수지/연구실 실험
상술한 연구 5에서 보여준 시뮬레이션은 또한 연구실 셋업에서 상술한 동일한 셋업으로 시험한다. 수중 펠리타이저를 통해 중합체를 취하고, 형성된 중합체 펠릿을 다양한 분석 기법으로 시험한다. 혼합 셋업의 단부에는 개방되어 있는 다이버터(diverter) 밸브가 있고, 중합체는 연속적인 원통형 "로프(rope)"로서 시스템으로부터 유동한다. 유동 가시화 목적을 위하여, 첨가제 주입 스트림 내 대략 20 중량% 펠릿을 1 중량% 카본 블랙과 컴파운딩되어 있는 펠릿으로 대체한다. 그러므로 두 스트림을 블렌딩할 때 줄무늬를 관찰할 수 있고 혼합 정도를 추정할 수 있다. 혼합을 관찰하는 한 방식은, 축 방향에 수직으로 절단되고 파이프의 축을 따라 절단된 중합체 원통형 "로프"의 얇은 조각을 얻어, 그 샘플을 조명하에서 조사하는 것이다.
도 28은 연구 5에서 상술한 동일한 물리적 특성 및 유동 속도에 대한 세 가지 케이스, 및 세 가지 구성을 비교한다. 케이스 (a)는 유동 방향으로 수직이지만 2.3인치 내부 직경(D1)의 벌크 유동 컨덕터로 돌출되지 않는 0.25인치 파이프의 주입부를 구비하는 혼합 시스템을 포함한다. 수직 주입부에 이어서 신장 유동 혼합기(d2=2.3인치, l2=2.3인치) 상류의 1인치 갭(g1), 이어서 1.0D1 갭, 이어서 18개의 나선형 타입 혼합 요소(d2=2.3인치, l2=3.0인치)가 있는데, 모두 2.3인치 내부 직경의 컨덕터 내에 있다.
케이스 (b)는 도 27의 케이스 (a)와 정확하게 동일한 혼합 구성이다. 케이스 (c)는 도 27의 케이스 (b)와 정확하게 동일한 혼합 구성이다. 도 28은 상술한 세 가지 케이스에 대한 혼합도를 나타내는 축방향 및 길이방향 줄무늬를 도시한다. 도 28에서, 검은색 재료(2차 스트림) 또는 흰색 재료(1차 스트림)를 함유하는 영역은 케이스 (a)에 비해 케이스 (b)가 더 적다. 또한, 그러한 영역은 케이스 (b)에 비해 케이스 (c)에 대한 컨덕터의 전체 직경을 따라 더욱 고르게 분포되어 있다. 도 28의 케이스 (c)는 케이스 (b)에 비해 근소한 개선을 제공한다. 도 28에서 케이스 (a)에 대한 추정 압력 강하는 제곱 인치당 86.5파운드 힘이고, 도 28에서 케이스 (b)에 대한 압력 강하는 제곱 인치당 91파운드 힘으로 추정된다. 도 28에서 케이스 (c)에 대한 압력 강하는 제곱 인치당 80파운드 힘으로 추정된다.
연구 7 - 상이한 혼합 구성의 시뮬레이션
다음의 연구는 표 2에 도시한 물리적 특성 및 동작 조건을 갖는 다섯 가지 혼합 구성의 시뮬레이션을 제공하고, 상술한 소프트웨어 및 기법을 이용한다. 첨가제 점도는 수학식
Figure pct00004
을 이용하여 시뮬레이션하는데, λ=47.965(s); n=0.5624; 코드에서 계산된 γ=전단 속도(s-1); η0=38873.4; η∞=1이다.
비교 구성 A는, 23인치 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에서, 유동 방향에 수직이고, 파이프의 팁이 메인 유동의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는 2인치 파이프의 주입부; 이어서 0.5D1 갭; 이어서 18개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소는 d2=23인치 및 l2=17.7인치를 가짐)를 구비하고; 모두 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에 있는 혼합 시스템을 포함한다.
비교 구성 B는, 23인치 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에서, 유동 방향에 수직이고, 파이프의 팁이 메인 유동의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는 2인치 파이프의 주입부; 이어서 0.5D1 갭; 이어서 23개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소는 d2=23인치 및 l2=17.7인치를 가짐)를 구비하고; 모두 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에 있는 혼합 시스템을 포함한다.
본 발명의 구성 (1)은, 유동 방향이고, 유동까지 4인치의 길이를 갖고, 23인치 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에 배치된 2인치 파이프의 동축 주입부; 이어서 0.5D1 갭; 이어서 신장 유동 혼합기(d2=23인치, l2=23인치); 이어서 1.0D1 갭; 이어서 18개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소는 d2=23인치 및 l2=17.7인치를 가짐)를 구비하고; 모두 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에 있는 혼합 시스템을 포함한다.
비교 구성 C는, 9인치 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에서, 유동 방향에 수직이고, 파이프의 팁이 메인 유동의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는 1인치 파이프의 주입부; 이어서 0.5D1 갭; 이어서 18개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소는 d2=9인치 및 l2=13.5인치를 가짐)를 구비하고; 모두 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에 있는 혼합 시스템을 포함한다.
비교 구성 D는, 9인치 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에서, 유동 방향에 수직이고, 파이프의 팁이 메인 유동의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는 1인치 파이프의 주입부; 이어서 0.5D1 갭; 이어서 18개의 나선형 타입 정적 혼합 요소(각 요소는 d2=9인치 및 l2=6.9인치를 가짐)를 구비하고; 모두 내부 직경(D1)의 유동 컨덕터 내에 있는 혼합 시스템을 포함한다.
혼합 시스템의 단부에서의 변동 계수인 (수학식 1에서 정의한) CoV를 이용하여 상이한 구성에서의 혼합도를 판정한다. 비교 구성 A는 가장 불량한 혼합을 나타내는 가장 높은 CoV를 갖는다. 시뮬레이션은 비교 구성 B가 본 발명의 구성 1보다 많은 정적 혼합 요소를 포함하지만 본 발명의 구성 1이 비교 구성 A 또는 B보다 우수함을 보여준다. 또한, 비교 구성 A보다 약간 높고 비교 구성 B보다 훨씬 낮은 압력 강화만으로 더욱 양호한 혼합을 달성한다. 비교 구성 C 및 D는 동일한 물리적 특성 및 유동 조건을 갖는 구성보다 혼합도가 더욱 양호함을 나타내지만, 유동 컨덕터가 더 큰 직경을 갖거나, 혼합 요소가 더 낮은 l2/d2를 갖는다. 본 발명의 구성 1은 비교 구성 D보다 큰 유동 컨덕터 직경 및 비교 구성 C보다 낮은 l2/d2를 갖지만, 본 발명의 구성 1은 모든 비교 케이스보다 양호한 혼합을 보여준다.
Figure pct00005
연구 8 - 두 가지 상이한 혼합 구성을 이용한 산 측정
산 측정은 전술한 연구 1과 동일한 실험 기법, 장비 및 동일한 위치를 이용하여 이루어진다. 유동 컨덕터는 10인치 유동 컨덕터(9.3인치 내부 직경)이고; 첨가제 주입기 크기는 1인치 파이프이고; 벌크 유동은 대략 48㎏/s이고; 첨가제 유동은 대략 0.20㎏/s이고; 두 스트림의 밀도는 대략 780㎏/㎥이고; 벌크 유동의 점도는 1,000 미만부터 대략 6,000cp의 범위이고; 첨가제 스트림의 점도는 대략 1cp이다.
비교 구성 E: 벌크 유동에 수직이고, 파이프의 팁이 벌크 유동 컨덕터의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는 첨가제 주입기; 이어서 0.4D1 갭; 이어서 6개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 14.625인치의 l2를 가짐); 이어서 1D1 갭; 이어서 6개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 14.625인치의 l2를 가짐).
본 발명의 구성 2: 유동 라인에서 4인치 길이를 갖는 벌크 유동에 대한 동축 첨가제 주입기; 이어서 0.2D1 갭(g1); 이어서 EFM(d2=9.3인치 및 l2=9.3인치); 이어서 1D1 갭(g2); 이어서 13개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 12.1인치의 l2를 가짐), 제1 나선 요소의 리딩 에지는 EFM의 출구의 메인 축(주축)에 수직으로 배치됨.
도 32는 (위에서 정의한) JMP 소프트웨어 및 Tukey-Kramer 시험을 이용하여 기술한 바와 같이 두 가지 케이스(비교 E 및 본 발명 2)에 대한 산 측정을 보여준다. Tukey-Kramer 시험은 95% 신뢰 구간으로 비교 구성 및 본 발명의 구성에서 산 측정의 평균값이 매우 상이함을 보여준다. 아래의 표 3은 이러한 구성에 대한 평균값 및 표준 편차의 세부항목을 보여준다. 본 발명의 구성 2의 경우, 평균값은 비교 구성 E에 비해 대략 65%만큼 감소하고, 표준 편차는 비교 구성 E에 비해 본 발명의 구성 2에서 대략 50%만큼 감소한다. 이러한 결과는 본 발명의 구성 2가 두 가지 스트림의 혼합에서 비교 구성 E에 비해 우수함을 나타낸다.
Figure pct00006
연구 9 - 첨가제 주입을 위한 상이한 혼합 구성의 시뮬레이션
이하의 연구는 표 4에 도시한 물리적 특성 및 동작 조건을 이용하는 여섯 가지 혼합 구성에 대한 여덟 가지 케이스의 시뮬레이션을 제공하고, 상술한 소프트웨어 및 기법을 이용한다. 두 가지 비교 구성 및 네 가지 본 발명의 구성이 있다. 모든 케이스에 대하여, 유동 컨덕터는 10인치 파이프(9.3인치의 내부 직경)이고, 주입기는 1인치 파이프이다. 벌크 및 첨가제 유동 속도는 표 4에 도시되어 있다. 벌크 스트림의 점도는 표 4에 도시되어 있고, 첨가제 스트림의 점도는 1cp이다.
비교 구성 F는 다음과 같다: 벌크 유동에 수직이고, 파이프의 팁이 벌크 유동 컨덕터의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는 첨가제 주입기; 이어서 0.4D1 갭; 이어서 9개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 14.625인치의 l2를 가짐); 모두 14.0의 L1/D1을 갖는 유동 컨덕터 내에 있음.
비교 구성 G는 다음과 같다: 벌크 유동에 수직이고, 파이프의 팁이 벌크 유동 컨덕터의 중앙에 있도록 배치되어 있고, 팁이 45o로 절단되어 있는 첨가제 주입기; 이어서 0.4D1 갭; 이어서 12개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 14.625인치의 l2를 가짐); 모두 18.5의 L1/D1을 갖는 유동 컨덕터 내에 있음.
본 발명의 구성 3: 유동 라인에서 4인치 길이를 갖는 벌크 유동에 대한 동축 첨가제 주입기; 이어서 0.2D1 갭(g1); 이어서 EFM(d2=9.3인치 및 l2=9.3인치); 이어서 1D1 갭(g2); 이어서 8개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 11.2인치의 l2를 가짐), 제1 나선 요소의 리딩 에지는 EFM의 출구 포트의 메인 축(주축)에 수직으로 배치됨; 모두 11.0의 L1/D1을 갖는 유동 컨덕터 내에 있음.
본 발명의 구성 4: 유동 라인에서 4인치 길이를 갖는 벌크 유동에 대한 동축 첨가제 주입기; 이어서 0.2D1 갭(g1); 이어서 EFM(d2=9.3인치 및 l2=9.3인치); 이어서 1D1 갭(g2); 이어서 13개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 11.2인치의 l2를 가짐), 제1 나선 요소의 리딩 에지는 EFM의 출구 포트의 메인 축(주축)에 수직으로 배치됨; 모두 17.0의 L1/D1을 갖는 유동 컨덕터 내에 있음.
본 발명의 구성 5: 유동 라인에서 4인치 길이를 갖는 벌크 유동에 대한 동축 첨가제 주입기; 이어서 0.2D1 갭(g1); 이어서 EFM(d2=9.3인치 및 l2=9.3인치); 이어서 1D1 갭(g2); 이어서 18개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 11.2인치의 l2를 가짐), 제1 나선 요소의 리딩 에지는 EFM의 출구 포트의 메인 축(주축)에 수직으로 배치됨; 모두 23.0의 L1/D1을 갖는 유동 컨덕터 내에 있음.
본 발명의 구성 6: 유동 라인에서 4인치 길이를 갖는 벌크 유동에 대한 동축 첨가제 주입기; 이어서 0.2D1 갭(g1); 이어서 EFM(d2=9.3인치 및 l2=9.3인치); 이어서 1D1 갭(g2); 이어서 11개의 나선형 타입 정적 혼합기 요소(모두 동일하게 9.3인치의 d2 및 11.2인치의 l2를 가짐), 제1 나선 요소의 리딩 에지는 EFM의 출구 포트의 메인 축(주축)에 수직으로 배치됨; 모두 17.9의 L1/D1을 갖는 유동 컨덕터 내에 있음.
상술한 다섯 가지 구성에 대한 여덟 가지 케이스가 표 4에 제공되어 있다. 표 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 구성 3은 동일한 조건 및 압력 강하에 대하여 비교 구성 F보다 훨씬 양호한 CoV를 보여준다. 본 발명의 구성 4 및 5는 압력 강하의 최소한의 증가로 비교 구성 F에 비해 혼합도가 더욱 개선될 수 있음을 입증한다. 케이스 6 및 7에 대한 본 발명의 구성 6 및 본 발명의 구성 4는 각각 더 낮거나 거의 동일한 압력 강하 및 동일한 프로세싱 조건에 대하여 비교 구성 G보다 양호한 혼합도를 가짐을 입증한다. 케이스 8에서 본 발명의 구성 5는 압력 강하의 최소한의 증가로 동일한 공정 조건에 대하여 비교 구성 G보다 훨씬 양호한 혼합도를 입증한다.
Figure pct00007
본 발명은 전술한 실시예에서 상당히 상세하게 기술하고 있지만, 이러한 세부 사항은 예시의 목적이고, 이하의 특허청구범위에서 기술한 본 발명에 대한 한정으로서 구성된 것은 아니다.

Claims (19)

  1. 혼합 시스템으로서,
    A) 컨투어드(contoured) 외부 표면을 갖는 일반적으로 개방형 중공 본체를 포함하는 적어도 하나의 신장(extensional) 유동 혼합기로서, 일반적으로 개방형 중공 본체는, 단일 입구 포트 및 단일 출구 포트; 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과하는 벌크 스트림 및 유동 방향으로 단일 입구 포트에 도입된 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 압축하기 위한 수단; 및 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림이 유동 방향으로 일반적으로 개방형 중공 본체를 통과할 때 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림 간의 계면 면적을 증가시켜 벌크 스트림과 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림의 혼합을 촉진하도록 벌크 스트림 및 적어도 하나의 주입된 첨가제 스트림을 확장하기 위한 수단을 구비하는, 신장 유동 혼합기;
    B) 축을 갖고, 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 그 내부에 고정시킨 유동 컨덕터; 및
    C) 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체의 입구 포트에 배치된 1차 첨가제 스트림 주입기
    를 포함하고,
    1차 첨가제 스트림 주입기는 첨가제 스트림을 유동 방향으로 유동 혼합기의 내부로 주입하여 벌크 스트림이 일반적으로 개방형 중공 유동 혼합기 본체를 벌크 스트림이 통과할 때 신장 유동 혼합기 내에서 벌크 스트림 및 첨가제 스트림을 함께 압축 및 확장시켜 신장 유동 혼합기의 출구에서 벌크 스트림과 1차 첨가제 스트림의 혼합을 용이하게 하고,
    신장 유동 혼합기 뒤에 D) 신장 유동 혼합기 출구의 하류에 "유동 컨덕터 직경(D1)"의 적어도 ½인 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소가 있는, 혼합 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    압축 수단 및 확장 수단 각각은 복수의 컨투어드 로브(lobe)를 포함하고, 각각의 로브는 실질적으로 컨투어드 표면을 갖고, 압축 수단에서 복수의 컨투어드 로브는 유동 방향으로 크기가 감소하고, 확장 수단에서 복수의 컨투어드 로브는 유동 방향으로 크기가 증가하는 혼합 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    압축 수단은 압축 평면에 있고, 확장 수단은 압축 평면에 수직인 확장 평면에 있는 혼합 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    압축 수단은 유동 방향으로 압축 평면을 따라 크기가 감소하고, 동시에 확장 수단은 유동 방향으로 확장 평면을 따라 크기가 증가하는 혼합 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    나선형 혼합 요소는 신장 유동 혼합기 출구의 하류에서 "유동 컨덕터 직경의 4배(4D1)"를 초과하지 않는 혼합 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    축에 대하여 45o 각도로 배열된 교차형 바의 어레이를 포함하고, 연속적인 혼합 요소들이 축 주위로 90o만큼 회전되어 있는 방식으로 배열되어 있고, 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소의 하류에 배치되어 있는 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 더 포함하는 혼합 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    1차 첨가제 스트림 주입기는 입구 포트의 중심에 배치되어 있는 혼합 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    1차 첨가제 스트림 주입기는 일반적으로 중공 유동 혼합기 본체의 종축을 따라 배치되어 있는 혼합 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    첨가제 스트림 주입기는 단일 입구 포트의 중심에 추가로 배치되어 있는 혼합 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    단일 입구 포트를 통해 수용한 벌크 스트림은 중합체 및 중합체 용액 중 적어도 하나를 포함하는 혼합 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    단일 입구 포트를 통해 수용한 첨가제 스트림은 단량체 및 단량체 용액 중 적어도 하나를 포함하는 혼합 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    단일 입구 포트를 통해 수용한 첨가제 스트림은 첨가제 또는 첨가제 용액 중 적어도 하나를 포함하는 혼합 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    단일 입구 포트를 통해 수용한 첨가제 스트림은 산화방지제, 산포집제(acid scavenger), 촉매 중단제(catalyst kill agent), 및 이의 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 혼합 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    첨가제 스트림은 단량체 용액을 포함하고, 단량체 용액은 용매에 용해된 에틸렌인 혼합 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    압축 영역은 수축된 중심 입구 부분에서 만나는 2개의 압축 영역 로브를 포함하고, 확장 영역은 수축된 중심 출구 부분에서 만나는 2개의 확장 영역 로브를 포함하는 혼합 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    신장 유동 혼합기 출구의 주축은 적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소의 리딩 에지(leading edge)에 수직인 혼합 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소는 신장 유동 혼합기 출구의 하류에서 "유동 컨덕터 직경의 ½배(½D1)" 내지 "유동 컨덕터 직경의 2배(2D1)"의 거리에 위치하는 혼합 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 컨덕터는 7 이상의 길이 대 직경 비(L1/D1)를 갖는 실린더인 혼합 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 나선형 정적 혼합 요소 뒤에 적어도 하나의 고 전단, 고 압력 강하 정적 혼합 요소를 포함하는 혼합 시스템.
KR1020127019138A 2010-01-22 2011-01-20 신장 유동 혼합기를 포함하는 혼합 시스템 KR101788893B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/692,009 US20110182134A1 (en) 2010-01-22 2010-01-22 Mixing system comprising an extensional flow mixer
US12/692,009 2010-01-22
PCT/US2011/021838 WO2011091123A1 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Mixing system comprising an extensional flow mixer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120121884A true KR20120121884A (ko) 2012-11-06
KR101788893B1 KR101788893B1 (ko) 2017-10-20

Family

ID=43901249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127019138A KR101788893B1 (ko) 2010-01-22 2011-01-20 신장 유동 혼합기를 포함하는 혼합 시스템

Country Status (9)

Country Link
US (2) US20110182134A1 (ko)
EP (1) EP2525902B1 (ko)
JP (1) JP5798571B2 (ko)
KR (1) KR101788893B1 (ko)
CN (1) CN102917779B (ko)
BR (1) BR112012018088B1 (ko)
ES (1) ES2445815T3 (ko)
SG (1) SG183107A1 (ko)
WO (1) WO2011091123A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3735317A4 (en) * 2018-01-05 2021-10-13 Sabic Sk Nexlene Company Pte. Ltd. MIXING SYSTEM

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110182134A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Dow Global Technologies Inc. Mixing system comprising an extensional flow mixer
DE102012206399B4 (de) * 2012-04-18 2018-01-04 Egm-Holding-International Gmbh Verfahren zur Emulsionsbehandlung
DE102012214057A1 (de) 2012-08-08 2014-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung mindestens eines Wertmetalloxids
FR3006998B1 (fr) * 2013-06-18 2015-06-05 Snecma Ventilation d'une nacelle de turbomachine
WO2018098796A1 (en) 2016-12-02 2018-06-07 Dow Global Technologies Llc Process to form a composition containing functionalized and un-functionalized ethylene-based polymers
CN111054228B (zh) * 2018-10-16 2024-06-21 西南石油大学 一种射流式稠油掺稀混合工具
WO2021081396A1 (en) * 2019-10-25 2021-04-29 Re Mixers, Inc. Static mixer
US11779899B2 (en) * 2019-10-29 2023-10-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Reactor for polymerization processes
CN114225732B (zh) * 2021-12-22 2024-07-16 哈尔滨名诺环保科技有限公司 一种降阻提效的气气静态混合器

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1469696A (en) 1921-02-21 1923-10-02 Raez Niklas Combination tool
US1470596A (en) 1922-03-11 1923-10-16 Jacob E Davis Clay back for gas heaters
US1861165A (en) * 1931-09-19 1932-05-31 Frank J Kuna Masking cream
US2426833A (en) 1943-11-05 1947-09-02 Power Jets Res & Dev Ltd Apparatus for mixing fluids
GB1090286A (en) * 1965-02-19 1967-11-08 D H Butcher Engineering Ltd Mixing apparatus
FR1491215A (fr) 1965-09-21 1967-08-11 Bertin & Cie Perfectionnements aux éjecteurs-mélangerus ou trompes
DE1268596B (de) * 1965-10-06 1968-05-22 Rolf Manteufel Vorrichtung zum Stoff- und/oder Waermeaustausch und zur Mischung von gasfoermigen und/oder fluessigen Medien bzw. festen Stoffteilchen
US3358749A (en) * 1966-07-22 1967-12-19 Dow Chemical Co Interfacial surface generator and method of preparation thereof
US3583678A (en) * 1969-09-15 1971-06-08 Dow Badische Co Interfacial surface generators
US3635444A (en) * 1970-09-08 1972-01-18 Amvit Static mixer
US3632090A (en) * 1970-09-14 1972-01-04 Moday Inc Mixing device
US3860217A (en) * 1973-04-26 1975-01-14 Kenics Corp Shear mixer
US3953002A (en) * 1973-09-21 1976-04-27 England Jr Herbert C Motionless mixing device
US4068830A (en) * 1974-01-04 1978-01-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Mixing method and system
US4183682A (en) * 1978-08-10 1980-01-15 Union Oil Company Of California Motionless mixer and method for removing scaled mixing elements therefrom
US4808007A (en) * 1982-05-13 1989-02-28 Komax Systems, Inc. Dual viscosity mixer
JPS58174229U (ja) * 1982-05-18 1983-11-21 日立造船株式会社 気体混合装置
US4674888A (en) * 1984-05-06 1987-06-23 Komax Systems, Inc. Gaseous injector for mixing apparatus
US5272236A (en) 1991-10-15 1993-12-21 The Dow Chemical Company Elastic substantially linear olefin polymers
GB9103524D0 (en) 1991-02-20 1991-04-10 Dena Technology Ltd Colloidal fluid and liquid mixing and homogenising apparatus
US5525695A (en) 1991-10-15 1996-06-11 The Dow Chemical Company Elastic linear interpolymers
US5677383A (en) 1991-10-15 1997-10-14 The Dow Chemical Company Fabricated articles made from ethylene polymer blends
US5278272A (en) 1991-10-15 1994-01-11 The Dow Chemical Company Elastic substantialy linear olefin polymers
US5484203A (en) 1994-10-07 1996-01-16 Komax Systems Inc. Mixing device
ZA9510847B (en) 1994-12-23 1997-06-20 Unilever Plc Process for the production of liquid compositions
US5597236A (en) * 1995-03-24 1997-01-28 Chemineer, Inc. High/low viscosity static mixer and method
DE19649553A1 (de) * 1995-11-30 1997-06-19 Komax Systems Inc Dampfumformer
WO1997036942A1 (en) 1996-04-01 1997-10-09 The Dow Chemical Company Olefin solution polymerization
EP0861684A3 (en) 1997-02-26 1999-09-22 Komax Systems, Inc. Multi path mixing apparatus
AU6399099A (en) 1998-10-15 2000-05-01 Dow Chemical Company, The Static mixer
US6279611B2 (en) * 1999-05-10 2001-08-28 Hideto Uematsu Apparatus for generating microbubbles while mixing an additive fluid with a mainstream liquid
US6698917B2 (en) 2001-06-01 2004-03-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for blending fluids of widely differing viscosities
US20030048694A1 (en) 2001-09-12 2003-03-13 Tah Industries Inc. Material mixing device and method
US20030212207A1 (en) 2002-05-10 2003-11-13 De Gussa Ag Process for the solvent-free continuous preparation of a polymeric composition prepared from polymers and thermosets
DE10318108A1 (de) 2003-04-22 2004-11-11 Bayer Ag Verfahren zur Mischung von Polymerschmelzen mit Additiven
JP4446915B2 (ja) * 2004-08-09 2010-04-07 富士フイルム株式会社 ドープの製造方法及び装置、並びに製膜方法
US20080056064A1 (en) * 2004-08-09 2008-03-06 Fujifilm Corporation Method and Apparatus for Producing Dope, and Method for Producing Film
US7357564B2 (en) 2005-03-30 2008-04-15 Substructure Encapsulation Technologies, Inc. Apparatus for pumping and mixing high aggregate plural components of differing viscosities
EP2175974B1 (en) * 2007-08-07 2020-09-23 VYSTAR Corporation Hughes molecular mixer and catalytic reactor
CN201186485Y (zh) * 2008-03-07 2009-01-28 北京化工大学 拉伸流动静态混合器
US20110182134A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Dow Global Technologies Inc. Mixing system comprising an extensional flow mixer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3735317A4 (en) * 2018-01-05 2021-10-13 Sabic Sk Nexlene Company Pte. Ltd. MIXING SYSTEM

Also Published As

Publication number Publication date
US20110182134A1 (en) 2011-07-28
BR112012018088A2 (pt) 2016-04-05
SG183107A1 (en) 2012-09-27
EP2525902A1 (en) 2012-11-28
CN102917779B (zh) 2015-12-02
BR112012018088B1 (pt) 2020-06-30
JP5798571B2 (ja) 2015-10-21
ES2445815T3 (es) 2014-03-05
US20120287744A1 (en) 2012-11-15
US8876365B2 (en) 2014-11-04
JP2013517927A (ja) 2013-05-20
CN102917779A (zh) 2013-02-06
EP2525902B1 (en) 2013-12-18
WO2011091123A1 (en) 2011-07-28
KR101788893B1 (ko) 2017-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120121884A (ko) 신장 유동 혼합기를 포함하는 혼합 시스템
US6550960B2 (en) Apparatus for in-line mixing and process of making such apparatus
US5826981A (en) Apparatus for mixing laminar and turbulent flow streams
EP2566609B1 (de) Emulgiereinrichtung zur kontinuierlichen herstellung von emulsionen und/oder dispersionen
Favis Polymer alloys and blends: Recent advances
US20040013034A1 (en) Fluid mixer
EP0944431A1 (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen durchführung chemischer reaktionen
DE19813600A1 (de) Statischer Scheibenmischer
CN105944584A (zh) 一种用于液-液混合乳化的静态混合器及其工作方法
JP2017514679A (ja) スタティックミキサー
KR101432729B1 (ko) 원반형의 혼합부와 교차되는 혼합채널을 가진 미세혼합기
EP0299721B1 (en) Improved polymeric drag reducer performance by injection through a land-length die
EP0299722B1 (en) Improved dissolution performance by injection through a die- type nozzle
Tarlet et al. Design and mixing performance characterization of a mini-channel mixer with nature-inspired geometries
Rognin et al. Laminar flow-induced scission kinetics of polymers in dilute solutions
Vainio et al. Screw optimization of a co‐rotating twin‐screw extruder for a binary immiscible blend
Fidalgo et al. Production of monodisperse multivesiculated polyester particles with a T-junction microfluidic device
US20230219044A1 (en) Axisymmetric confined impinging jet mixer
WO2000021650A1 (en) Static mixer
DE19809220A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polymerdispersionen durch wässrige Emulsionspolymerisation
RU2306972C2 (ru) Устройство для гомогенизации и приготовления смесей
Annable et al. Hydrophobically Modified Water Soluble Polymers
KR102587820B1 (ko) 유로 플레이트
WO1999044737A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von polymerdispersionen durch wässrige emulsionspolymerisation
DE112014005083T5 (de) Mischerrohr

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant