[发明专利]在液体中溶解粒状固体的方法和装置

说明书

本发明涉及一种如权利要求1所描述的在液体中溶解粒状或块状固体的方法，此外还涉及实现该方法的装置。

这种方法在化学、染料、食品、医药和化装品工业中是常用和必需的。这种方法也特别适于用来在温和条件下溶解代表葡萄糖聚合物的聚合度小于约400的纤维素。

一种可能的派生出来的纤维素处理是其黄原酸化作用，例如，它与苛性苏打和二硫化碳反应形成纤维素黄原酸钠。黄原酸盐混合物包含纤维素黄原酸钠和苛性苏打，纤维素黄原酸钠最初是以固体颗粒——各种尺寸的颗粒或碎屑的宽谱——的形式存在于该混合物中。

通过利用现有技术，可以将这些颗粒溶解并加工成均匀的溶液。

为了溶解粘胶，已提出了能完成这些过程的一段溶解方法和装置。图1是现有技术装置的流程图，利用它可以进行相应的溶解过程。这一装置包括带有冷却夹套的圆柱容器1。位于容器1底部附近的是由驱动马达(未示出)驱动的桨叶3，被一环形粗滤器5所环绕。位于粗滤器上方的是带有横向管7的具有双层夹套形式的冷却的插入物6。每一批物料通过连接管8从顶部加入到圆柱形容器1中，要溶解的混合物本质上是来自已知形式的黄原酸化装置。因此，插入物6的内部9被充满。将叶轮3使混合物形成内部环流，叶轮3从内部9抽出混合物并经粗滤器5将其传送到外部空间10中，介质能穿过横向管7和越过冷却插入物6的顶部返回内部9。溶液从环形的外部空间10排出。

排出溶剂蒸汽的装置设置在圆柱容器1内。这些排出的溶剂蒸汽被引入到排风系统，并且必须在这里回收，为实现这一目的需要昂贵的装置。

图2是图1中的圆柱容器1的下部的横截面图，从中可以看出，要溶解的颗粒在有槽的底部11与将叶轮3的倾斜转动叶片12之间被粉碎，此外也在叶轮3和粗滤器5之间被粉碎。为防止堵塞，粗滤器5的尺寸(gauge)必须相对大些。混合物连续地循环直到达到所需的均匀度。正如从图1中可以看到的，随后经泵13泵出，可以通过阀14和管线引出去进行进一步的处理。

为了提高产量，特别是为了避免所生产的溶液量的中断，可以并列连接两套这样的装置，这一点也可以从图1中看出。

进一步说，从环形外部空间10中排出的溶液可以经一冷却器15返回容器1。当由于溶解的黄原酸盐的粘度较高时，在循环中明显地产生层流，我们知道这样会导致低的热传递效果，容器内的冷却效率很低，因而是不足的。

单级方法的一个问题是溶液驱动马达在短期内呈现出一个巨大的电流消耗脉冲。一方面要求相应大的电力供应装置，另一方面对电力系统产生过大的负荷。

还提出了多级方法。实现多级方法的装置的实例如图3所示。这一装置在结构上与图1所示装置基本相同，只是在返回管线上插入了一粉碎机17。

现有技术的粉碎机示于图4a，4b和5a，5b。图4中的粉碎机具有在外壳19内旋转的叶轮18。环绕叶轮18的是定子叶片20。带有要粉碎的颗粒的溶液从供料管线21送入，在叶轮18的转子叶片22之间通过，并且穿过定子叶片20达到外部空间23，再经排放管送出。

图5所示粉碎机以类似的方式操作，其叶轮25是盘形的，具有带槽的表面26。这一表面与固定在外壳27中的具有类似带槽表面29的匹配盘28相配合。

这两种粉碎机都具有这样的缺点，即间隙宽度是预先固定的，因此可能不适合颗粒的大小。进一步说，这些粉碎机没有泵的作用，溶液必须能随后自由地流出。从流体力学的观点看，其外壳的设计不理想，所以会产生流体的积聚。

现有技术方法中的特殊的缺点是混合物中有大量的颗粒未能处理，或难于处理。在这种情况下，粗滤器5的尺寸必须相应较大，所以在容器1内的循环和通过粉碎机17和/或冷却器15的再循环必须重复多次。为达到这一目的需要较高的能量，所以溶液被大大加热，需要相应的冷却。由于粘胶的成熟会产生危险，所以可能在已溶解的黄原酸盐中触发凝胶的形成或过早凝结。

用这种方法获得的粘胶必须具有“适当”的成熟度。这是难以达到的，而且，特别是由于变化的流动阻力，要加工的物料在装置中停留的时间的长短也相应地变化，所以在要求凝结之前凝结就已经发生了。

由于粘胶含有一定量的凝结物，一方面不是所有的黄原酸颗粒都能溶解，另一方面一个更大的问题出现了，两种组分必须在后续的过滤设备中过滤出去，因此，这些物料离开了加工过程。而且这些组分还必须废弃。

在停工事件中，由于各种原因，在现有技术的方法和装置中，会产生粘胶的凝结问题。其结果是在每次停工后相应的装置必须清洗。除使用的物料损失外(这些物料也将被废弃)，还需要清洗操作的费用。