阅读说明：本技术 一种连续式超声波管道乳化器 (continuous ultrasonic wave pipeline emulsifier ) 是由 张善志 陈华法 徐卡特 徐群策 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种连续式超声波管道乳化器,包括乳化器,在乳化器设有冷却夹套；其特征是：所述乳化器采用管道式乳化器,该管道式乳化器的两端封闭,其一端设有树脂溶液输入口和去离子水输入口,另一端设有乳液溢流口、聚能超声波发生器和发散超声波发生器；树脂溶液输入口与树脂溶液输送平流泵的出口连通,树脂溶液输送平流泵的进口与树脂溶液输送管道连通,去离子水输入口与去离子水输送平流泵出口连通,去离子水输送平流泵进口与去离子水输送管道连通。利用超声波提供能量,通过超声波的机械效应和空化效应完成液体树脂在水中的乳化过程。具有产生效率高、固定资产投资少、设备安装空间和运行费用小、能源消耗低等特点。(The invention relates to continuous ultrasonic pipeline emulsifying devices, which comprises an emulsifying device, wherein the emulsifying device is provided with a cooling jacket, and is characterized in that the emulsifying device adopts a pipeline emulsifying device, the two ends of the pipeline emulsifying device are closed, the end of the pipeline emulsifying device is provided with a resin solution inlet and a deionized water inlet, the end of the pipeline emulsifying device is provided with an emulsion overflow port, an energy-gathering ultrasonic generator and a divergent ultrasonic generator, the resin solution inlet is communicated with the outlet of a resin solution conveying advection pump, the inlet of the resin solution conveying advection pump is communicated with a resin solution conveying pipeline, the deionized water inlet is communicated with the outlet of the deionized water conveying advection pump, the inlet of the deionized water conveying advection pump is communicated with a deionized water conveying pipeline, energy is provided by ultrasonic waves, and the emulsifying process of liquid resin in water is completed through the mechanical effect and the cavitation effect of the ultrasonic waves.)

一种连续式超声波管道乳化器

技术领域

本发明涉及一种管道式反应器，尤其涉及一种水性聚氨酯树脂预聚体超声波乳化装置。本发明适用于水性聚氨酯分散体的乳化装置。

背景技术

现有树脂乳化装置基本采用反应釜或单独的分散釜，内置高速分散机的结构，较大的分散釜还需要增加锚式或框式搅拌机，以增加物料在剪切时的混合效率。乳化有水加油或油加水两种方式，需要高速分散机的剪切作用使油相的树脂和水相进行激烈剪切和混合，形成具有双电离层的乳胶粒子，分散机的转速一般在1500rpm左右。其主要缺点是：高速分散机使用的是分散盘，不能对反应釜内所有树脂预聚体形成有效的剪切，局部树脂预聚体可能粘附在釜壁上形成厚厚的树脂层，高速分散不充分可能导致局部乳化失败或乳胶粒子部分粒径较大，粒径分布较宽，使乳液外观较差；高粘度的预聚体需要高速分散机具有很高的分散功率，这就需要具备较大容量的供电设备，其能耗大，运行成本高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺点，提供一种可充分分散预聚体，乳化效果好，效率高、设备安装空间小、设备投资和运行成本低，能耗小的连续式超声波管道乳化器。

本发明的技术方案包括乳化器，在乳化器设有冷却夹套，冷却夹套通过冷却水进口和冷却水出口与冷却水管道系统连通；其特征是：所述乳化器采用管道式乳化器，该管道式乳化器的两端封闭，其一端设有树脂溶液输入口和去离子水输入口，另一端设有乳液溢流口、聚能超声波发生器和发散超声波发生器；树脂溶液输入口与树脂溶液输送平流泵的出口连通，树脂溶液输送平流泵的进口与树脂溶液输送管道连通，去离子水输入口与去离子水输送平流泵出口连通，去离子水输送平流泵进口与去离子水输送管道连通；乳液溢流口与乳液储槽连通，聚能超声波发生器的探头伸入到管道式乳化器内腔。

在以上技术方案中，所述去离子水输入口位于管道式乳化器端面下部位置，树脂溶液输入口位于管道式乳化器端面的上部位置。

在以上技术方案中，所述冷却夹套覆盖管道式乳化器前部的4/5部分，冷却水入口位于前端下侧，冷却水出口位于后端上侧。

在以上技术方案中，所述乳液溢流口的口径为去离子水输入口和树脂溶液输入口的4倍，其上端面高出管道式乳化器上端20-30cm。

在以上技术方案中，所述聚能超声波发生器的探头前端距离管道式乳化器前端面10-15cm，其超声频率20KHz，功率3000-6000w可调。

在以上技术方案中，所述发散式超声波发生器具有两个，分别安装在管道式乳化器靠近乳液溢流口一端的上下两侧，其与乳液溢流口之间的距离为5-8cm，超声频率为40KHz，功率为1000W。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：采用超声波提供能量，以取代高速分散机或均质机的机械剪切，通过超声波的机械效应和空化效应对两种液相之间形成微粒间的剧烈作用，在很短的时间内完成液体树脂在水中的乳化过程；并采用管道式乳化器构成连续乳化装置。具有产生效率高、固定资产投资少、设备安装空间和运行费用小、能源消耗低等特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、去离子水输送管道，2、树脂溶液输送管道，3、树脂溶液输送平流泵，4、树脂溶液输入口，5、乳化器，6、冷却夹套，7、冷冻水出口，8、发散超声波发生器，9、乳液溢流口，10、聚能超声波发生器，11、去离子水输送平流泵，12、去离子水输入口，13、冷却水进口，14、探头，15、乳液储槽。

具体实施方式

如图1所示的连续式超声波管道乳化器，包括乳化器5，在乳化器5设有冷却夹套6，冷却夹套6通过冷却水进口13和冷却水出口7与冷却水管道系统连通；其特征是：所述乳化器5采用管道式乳化器，该管道式乳化器的两端封闭，其一端设有树脂溶液输入口4和去离子水输入口12，另一端设有乳液溢流口9、聚能超声波发生器10和发散超声波发生器8；树脂溶液输入口4与树脂溶液输送平流泵3的出口连通，树脂溶液输送平流泵3的进口与树脂溶液输送管道2连通，去离子水输入口12与去离子水输送平流泵11出口连通，去离子水输送平流泵11进口与去离子水输送管道1连通；乳液溢流口9与乳液储槽15连通，聚能超声波发生器10的探头14伸入到管道式乳化器内腔。

所述去离子水输入口12位于管道式乳化器端面下部位置，树脂溶液输入口4位于管道式乳化器端面的上部位置。

所述冷却夹套6覆盖管道式乳化器前部的4/5部分，其冷却水入口13位于管道式乳化器前端下侧，冷却水出口7位于管道式乳化器后端上侧。所述管道式乳化器前部是指靠近树脂溶液输入口4和去离子水输入口12的部位，管道式乳化器前端是指靠近树脂溶液输入口4和去离子水输入口12的一端，管道式乳化器后端是指靠近聚能超声波发生器10的一端。

所述乳液溢流口9的口径为去离子水输入口12和树脂溶液输入口4的4倍，其上端面高出管道式乳化器上端20-30cm。

所述聚能超声波发生器10的探头14前端距离管道式乳化器前端10-15cm，其超声频率20KHz，功率3000-6000w可调，控制系统含热保护和过载保护机构。

所述发散式超声波发生器8具有两个，分别安装在管道式乳化器靠近乳液溢流口9一端的上下两侧，其与乳液溢流口9之间的距离为5-8cm，超声频率为40KHz，功率为1000W，控制系统含热保护和过载保护机构。

管道式乳化器采用不锈钢圆形长管，乳化器5可以设计成水平或直立放置。

其工作过程为：

设置树脂预聚体溶液和去离子水的流量，首先打开冷却水，使其完全冷却乳化器5内腔；启动树脂溶液输送平流泵3和去离子水输送平流泵11，将树脂预聚体溶液和去离子输送至乳化器5内，然后启动聚能超声波发生器10，大约15-20秒后启动发散超声波发生器8，再过10秒左右，形成的乳液通过溢流口9，然后经管道至乳液储槽15。这个过程大约为30秒。完成树脂乳化后，持续使用去离子水冲洗乳化器30-60秒后，关闭聚能超声波发生器10和发散超声波发生器8。

在乳化过程中，树脂预聚体溶液从乳化器5的上端输入、去离子水从下端输入，前部分通过聚能超声波发生器10前端的探头14产生剧烈的、集中式的类似***作用，对树脂预聚体和去离子水进行混合、空化***、机械式剪切和均相作用，形成初步的分散体乳液，这个过程大约持续10-15秒；然后乳液通过流体溢流至乳化器5内腔的中部位置，两组发散超声波发生器8对内腔中部的乳液进一步乳化，最终形成水性聚氨酯树脂分散体乳液，通过末端溢流口9和管道溢流至乳液储槽15。

因聚能超声波发生器10和发散超声波发生器8所产生的能量所导致的乳液温度上升，则通过乳化器夹套6内的冷却水冷却来维持乳液温度在常温以下。

树脂溶液输送平流泵3和去离子水输送平流泵11，其流体输送速度为2-3L/S，根据所乳化的乳液的固含量来计算实际所需要的流速和流量。本发明可以代替间歇式的大型高速分散机在反应釜内的乳化，清洗方便，并且随时可以移动位置；在一个工作日内可以完成多釜水性树脂的乳化，生产效率高。