Способ получения микросфероидальных частиц Советский патент 1984 года по МПК B01J13/02 

Изобретение относится к процессу получения продуктов в сферической форме, твердых при комнатной температуре, исходя из указанных продуктов в расплавленном состоянии, смешанных вместе с. по крайней мере другой несмешивающейся жидкостью, ко торая на реагирует в смеси. Наиболее распространенным процессом, используемым для отверждения в форме гранул или сфер, является процесс, осуществляе11ый посредством распыления расплавленных продуктов, известный под названием охлаждение распылением (или охлаждающее распыление) . Распыление расплавленного продукта может быть достигнуто посредством охлаждения с помощью потока холодног газа, циркулирующего в направлении распыления или в противонаправлении. Посредством такой методики совершенно легко получить продукты в твердой форме и с узким распределением размера частиц при комнатной температуре, исходя из продуктов, которые расплавляются при температурах больших, чем 250°С Ci:;, Более трудно и более дорого получение твердых сфероидальных частиц, исходя из расплавленных продуктов, которые обладают большим временем кристаллизации. Этот недостаток приводит к увеличению длины, на которой небольшие капли распыленного расплавленного продукта должны быть покрыты охлаждающим газом, вызьшающим затвердевание. В этом случае колонки для охлаждающего распыления должны иметь зна чительную высоту, которая может даже достигнуть 80 м, причем возникает дополнительная опасность загрязнения окружающей среды и атмосферы в случа если выходящие газы не промываются или не очищаются для того, чтобы вывести мелкие частицы, переносимые указанными выходяпсими газами. Цель изобретения - интенсификация процесса за счет равномерного распре деления исходного материала в инертной жидкости. Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения микро сферои,т;альных частиц аддуртов дигалоида магния с эл€;ктронодонорными соединениями, сод€:ржащими атомы активного водорода, путем диспергиро18 вания расплавленного исходного материала в инертной несмешивающейся с ним жидкости до получения смеси, отверждения микрокапсул и получения частиц аддуктов диаметром 1-100 rtKM при объемной плотности вьшде 0,4 г/см и коэффициенте сферичности 0,8-1,0 и частиц мочевины с диаметром 10002000 мкм, текучестью не более 10 с ,и объемной плотностью 0,85 г/см, смесь с поверхностным натяжением между расплавом и несмешивающейся жидкостью равньп- 10-100 дин/см дополнительно эмульгируют в турбулентном потоке со скоростью 0,2-20 м/с до получения эмульсии с последующей ее закалкой. В качестве .исходного материала используют аддукт между дигалоидом магния и спиртом, а в качестве инертной несмешивающейся жидкости - углеводородную жидкость в количестве 0,1-0,3 количества исходного материала. В качестве исходного материала используют мочевину, а в качестве инертной несмешивающейся жидкости - углеводородную жидкость с поверхностным натяжением между ней и мочевиной не менее 30 дин/см. Закалку осуществляют в инертной несмешивающейся жидкости. Предлагаемый способ служит для получения твердых продуктов в сферической форме, имеющих максимальный диаметр между 1 и 5 тысяч микрон, исходя из смеси по крайней мере двух несмешиваюпщхся жидкостей, одна из которых находится в форме расплава твердого вещества, причем указанные жидкости инертны относительно друг друга и присутствуют в таком отношении, что одна образует диспергированную фазу, а другая непрерывную фазу. Из этих двух зкидкостей по крайней мере одна, которая образует диспергированную фазу, отверждается посредством охлаждения. Жидкость, образующая диспергированную фазу, присутствует в отношении, находящемся в диапазоне между 0,5и 50 веСс% относительно диспергирующей жидкости. Процесс осуществляется при образовании эмульсии между несмешивающимися жидкими фазами посредством прохождения смеси через трубу соответствующей длины и внутреннего диаметра в условиях турбулентного потока. 3 Под турбулентным потоком подрАзумевается движение жидкости в цилиндрической трубе с числом Рейнольдса большим, чем 3000. На выходе из трубы эмульсия закаливается так, что образуется немедленное изменение дис пергированной фазы. Закалка достигается посредством смешивания с жидкостью, которая инертна и не растворяет диспергированную фазу, поддерживаемую при подходящей температуре, а охлаждение проводится либо в линии продолжающей трубу, либо в перемешиваемом объеме. Такая жидкость может быть подобна той, которая использует ся в качестве непрерывной фазы. Длина трубы, в которой образуется эмульсия, должна быть больше в 50100 раз, чем внутренний диаметр трубы. От внутреннего диаметра трубы зависит выходная мощность процесса получения сфероидальных частиц, которые образуются из эмульсии, а не от максимального диаметра, которы от этого не зависим. При любой скоро ти внутренний диаметр трубы должен быть по крайней мере в 3-4 раза боль ше максимального диаметра сфероидаль ных частиц, которые необходимо получить . В условиях температуры производст ва максимальный диаметр сфероидальных частиц, которые должны быть получены, является функцией линейной скорости эмульсии во время течения через трубу, межфазного натяжения, которое возникает между жидкостями, плотности и вязкости диспергированно среды и вязкости диспергированной фазы. Среди этих функций наиболее важными переменными, однако, являются линейная скорость и межфазное натяжение. При равном внутреннем диаметре трубы, при котором образуется эмульсия, и при равном межфазном натяжени при увеличении линейной скорости соо ветственно уменьшается максимальный диаметр твердых частиц, получаемых в сфероидальной форме. В то время, когда поддерживается постоянная линейная скорость в трубе, имеющей такой же диаметр, максимальный диаме частиц уменьшается с уменьшением межфазного натяжения. Только для простоты и для того,чтобы достичь образования частиц с максимальным диаметром меньшим, чем 784 50 мкм, необходимо работать с линейными скоростями, находящимися в диапазоне между 2 и 20 м/с с жидкостями, имеющими межфазное натяжение между 100 и 10 дин/см. В этом случае диспергированная и непрерывная фазы присутствуют в весовых отношениях 0,1-0,3. Для того, чтобы достичь получения частиц с максимальным диаметром большим, чем 1000 мкм, необходимо работать при более низких линейных скоростях, в общем находящихся между 0,2 и 2 м/с, и с использованием жидкостей с межфазным натяжением большим, чем 30 дин/см. Работая при этих условиях, возможно получать продукты с узким распределением размеров частиц,при котором можно регулировать максимальный диаметр и поддерживать его ниже предварительно заданной величины. Указанные продукты образуются в форме отдельньгх сферических частиц, имеющих коэффициент сферичности примерно 1, но в общем находящийся между 0,8 и 1. Высокий коэффициент (Сферичности частиц придает им значительную текучесть и высокую объемную плотность. Под термином коэффициент сферичности подразумевается отношение между площадью поверхности сферы, имеющей такой же объем, как и частицы, и внешней площадью поверхности частиц, определенной экспериментально. Предлагаемый способ применим к органическим или неорганическим соединениям, имеюп1им температуры плавления, находящиеся в диапазоне 20400 с, таким как, например: мочевина, термопластичные полимерные продукты; воски; органические или неорганические солевые аддукты. Более конкретно, процесс применим для получения микросфер аддуктов между галоидами магния, в особенности хлористого магния, и спиртами или водой, а в общем электронодонорных соединений, содержащих атомы активного водорода, используемые в качестве носителей для катализаторов. Получение катализаторов исходя из этих микросфероидальных частиц осуществляется, например, в соответствии со способом, описанным в патенте Великобритании № 1485234. Более того, процесс подходит для получения мочевины в сфероидальной форме. Когда диспергированная среда используется при высоких температурах (например, 300°С), в ней могу также использоваться вещества, кото рые являются твердыми при комнатке; температуре. В этом случае получает дисперсия диспергированной фазы в форме твердых сфероидальных частии,. соединенных в подобную тзердуто непрерывную фазу. Диспергирующие жидкости могут быть в общем алифатическ 1ми, аромат ческими, циклопарафиновыми углеводо родами, водой, силиконовым маслом (метилполиси-поксан), органическими эфирами типа фталатов, жидкими поли мерами. Пример 1.48г безводного дихлорида магния, 77 г безводного этилового спирта и 830 мл керосина загружают в атмосфере инертного газа и при комнатной температуре в двухлитровый автоклав, снабженный турбинной мешалкой и несущей трубой Смесь затем нагревают до при перемешивании. Образуется а,п„цук между хлористым магнием и спиртомо Указанный аддукт затем расплавляю и оставляют смешанным с диспергирую щей жидкостью. Внутри автоклава поддерживают давление азота 15 кг/см . Несущзто трубу автоклава соединяют через кра с трубой, нагретой за счет внешнего нагрева до 120°С и имеющей внутренн диаметр 1 мм и длину 3 м Перекрываюш;ий кран при этом открыт для того, чтобы допустить протекание смеси вдоль трубы. Линейную скорость потока устанавливают примерно 7 м/с о На выходе из трубы дисперсию собирают в 5-литровую колбу5 снабженную мешалкой и содержащую 2,5 л керосина Колбу охлаждают- извне и поддерживают при начальной температуре - , Конечная температура после сбора выходящей эмульсии, из автоклава составляетСфероидальный твердый продукт., который образуется из диспергированной фазы эмульсии, отделяют посредством декантации и фильтрования промывают гептаном и сушат. Все эти операции осуществляют в атмосфере инертного газа. Получают 130 г MgClj.- , содержащих примерно 20% растворителе и находящихся в форме твердых сфероидсшьных частиц,, имеющих максималь-ный диаметр меньший,, чем 50 мкмд и основной весовой диаметр 19 мкм. Твердый гфодукТз высушенный под ва куумом в течение 2 4. весит 105 г Объемная плотность продукта составляет ОдЗЗ Г/СМ „ Пример 2, Проводят в условиях npPiMepa 1,, с той разницей, что в качестве диспергированной жидкое™ ти используют вазелиновое масло FU, а линейную скорость вытекания смеси в трубе устанавливают 4,5 м/с при давлении в автоклаве 10 г/см. В качестве жидкости для закаливания используют безводный гептан. Полегчают 130 г твердого сферического продукта MgCIaЗС ИэОН5 содержащего примерно 17% растворителя, что соответствует 108 г продукта, высушенного под вакуумом в течение 2 ч, Укаэанньй продукт имеет следующие характеристики: Максимальный диаметр 50 мкм Основной весовой диакетр21 мкм Объемная плотность 0,64 г/см- Пример 3, Выполняют в услозиях прю4ера 2 за исключением того,, что в автоклав загру:кают 116 г этилового спирта :зместо 77 г, а температуру поддерживают . Получают примерно 164 г продукта MgC 12 5C2Hj40H5 содержащего примерно 18% растворителя. Зтот продукт, выеушекный под вакуумом в течение 2 ч, весит 135 Г:. Он представлял собой сферически твердь е частицыj имеющие следующие харэктеристики: Максяу;пльны15 диаметр 50 мгсм Оснсвиой весовой диаметр1 7 мкм Объемная плотность 0.,62 г/см И р и м ер 4 а Проводят в условиях примера 2 за исключением того, что в автоклав загру кают 130 г твердого гексагидрата хлорида магния при комнатной температуре и 830 см вазеинового маспа FU. Затем все нагревают до 140С. . Получают примерно 130 г сферического продукта MgCl2 , содержащего прш-герно 12% растворителя, что соответствует 114 г cjxoro продукта5 меющего следукгале. характеристики: Максимальный диаметр 50 мкм Основной весовой ди-аметр15 мкм Объемная плотность 0547 г/см

71111678

Пример 5. Выполняется в условиях примера 1. за исключением -того, что в качестве диспергированной базы используют техническую мочевину, внутренний диаметр трубы берут разме- 5 ром 3 мм и в качестве диспергирующей : среды используют додекан.

В автоклав загружают 135 г твердой мочевины при комнатной температуре. Автоклав., нагретый до 134°С, вьщерживают под давлением инертного газа 2 кг/см, Линейную скорость потока смеси в трубе устанавливают 2,2 м/с.

Получено примерно 135 г сферойдальной твердой мочевины, содержащей примерно 15% растворителя, что соответствует 115 г сухого продукта, Hivieющего следующее распределение размера частиц (ASTM Д-1921/63). мкмВес.%

100-15078,9

75-10014,6

50-75- 4,4

30-502,1

Объемная плотность 0,865 текучесть О 8 с (ASTM И-1895/69, способ А).

Пример 6. Проводят аналогич но примеру 5 за исключением того, что используют линейную скорость потока 0,3 м/с.

Анализ размера частиц сфер0 здального продукта дал следующие результаты:

вес.% 29,2 31,8 34,0 5,0

от

0,85 9 с

J Пример 7. Проводят в условиях примера 1 за исключением того, что диспергированная фаза содержит полипропилен с основным молекулярным весом 1500, в то время как непрерывная фаза представляет собой смесь этиленгликоля и воды, в количестве 50 вес,%5 а внутренний диаметр трубы составляет 3 мм.

В автоклав затем загружают 75 г твердого полипропилена при комнатной температуре в гравитационном отношении относительно непрерывной фазы. Затем все нагревают до t25C при перемешивании в течение 1 ч, после чего смесь разгружают через трубу находящуюся под давлением азота 2 кг/см. Продукт собирают в колбу, снабженную мешалкой, и содержащую смесь 50% этиленгликоля с водой, охлажде п ую до -20°С, Твердый сфероидальный полимер затем отделяют и сушат Таким образом получают примерно 70 г полимера в сфероидальной форме с максимальным диаметром частиц нижне 500 мкм.

1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕРОИДАПЬНЫХ ЧАСТИЦ аддуктов дигалоида магния с электронодонорньтми соединениями, содержащими атомы активного водорода, путем диспергирования расплавленного исходного материала в инертной несмешивающейся с ним жидкости до получения смеси, отверждения микрокапсул и получения частиц аддуктов диаметром 1-100 мкм при объемной плотности выше 0,4г/смЗ и коэффициенте сферичности 0,81,0 и частиц мочевины с диаметром 1000-2000 мкм, текучестью не более 10 с и объемной плотностью 0,85 г/см, отличающийся тем, что. с целью интенсификации процесса за счет равномерного распределения исходного материала в инертной жидкости, смесь с поверхностным натяжением между расплавом и несмешивающейся жидкостью 10-100 дин/см дополнительно эмульгируют в турбулентном потоке со скоростью 0,2-20 м/с до получения эмульсии с последующей ее закалкой. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют аддукт между дигалоидом магния и спиртом, а в качестве инертной несмешивающейся жидкости - углеводородную жидкость в количестве 0,1-0,3 количества исходного материала. со 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я теМу что в качестве исходного материала используют мочевину, а в качестве инертной несмешивающейся жидкости - углеводородную жидкость с поверхностным натяжением между ней и мочевиной ке менее 30 дин/см. 4.Способ по пЪ, 1-3, отли 3 чающийся тем, что закалку осуществляют в инертной несмешиваюы щейся жидкости. 00