УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СМЕСИ ИЛИ РАСТВОРА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к химическим наукам, более конкретно, к устройству для изготовления и перемещения смеси или раствора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Традиционное устройство для изготовления и перемещения жидкости смеси или раствора для цели кристаллизации, осаждения, реакции или для любых других целей, представляет собой бюретку, пипетку или капельную воронку. Однако такие устройства можно эффективно использовать только для смеси или раствора в такой форме, которую легко использовать при комнатной температуре или является достаточно устойчивой для использования, т. е. представляет собой гомогенную фазу, в которой не происходит образование осадка или разделение фаз. Однако для поддержания гомогенности смеси или раствора, в которых содержится множество фаз, и/или легко происходит образование осадка или разделение фаз, требуется нагревание и/или непрерывное перемешивание, особенно если скорость перемещения является низкой, и могут возникать проблемы, связанные с разностью между исходной и последующей концентрацией смеси в процессе перемещения. Как упомянуто выше, традиционные устройства не способны соответствовать таким требованиям. Например, устройство, такое как конденсатор, который обеспечивает перенос тепла от газа к жидкости, имеющей меньшую температуру, не может решить проблему в том случае, когда в смеси или растворе легко происходит образование осадка или разделение фаз, потому что данное устройство не оборудовано механизмом, который поддерживает однофазную систему смеси или раствора. Еще один пример представляет собой экстракционное дефлегмационное устройство, в котором использована технология, включающая конденсацию паров и возврат образующегося конденсата в систему, из которой он происходил, чтобы получить конденсированную смесь или раствор. Аналогичным образом, вышеупомянутое устройство не способно поддерживать концентрацию смеси или раствора, которые должны оставаться однофазными в процессе всего перемещения.
Таким образом, задача устройства согласно настоящей полезной модели заключается в решении проблем образования осадка или разделения фаз в процессе изготовления и перемещения смеси или раствора и разности между концентрацией смеси или раствора на начальной и последующей стадиями в процессе перемещения, таким образом, чтобы можно было эффективно осуществлять изготовление и перемещение смеси или раствора.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задача настоящей полезной модели заключается в том, чтобы предложить устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора, имеющее средство для изготовления смеси или раствора, которое способно поддерживать как физические, так и химические свойства, способно регулировать скорость перемещения, поддерживать устойчивость, поддерживать гомогенность без образования осадка или разделения фаз и уменьшать проблемы, связанные с разностью начальной и последующей концентрации в процессе перемещения.
Согласно одному варианту осуществления, настоящая полезная модель описывает устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора, включающее емкость для содержания смеси или раствора, имеющая впуск для введения смеси или раствора в емкость, и выпуск для выведения смеси или раствора из вышеупомянутой емкости. Вышеупомянутая емкость включает средство для поддержания устойчивости смеси или раствора, в том числе повышающее температуру средство для увеличения температуры смеси или раствора, которые содержатся внутри вышеупомянутой емкости, или понижающее температуру средство, вызывающее конденсацию смеси растворителей или раствора, которые содержатся внутри емкости, или одновременно повышающее и понижающее температуру средства, которые являются совмещенными или раздельными. Емкость также содержит регулятор скорости потока, расположенный на емкости вблизи вышеупомянутого выпуска для регулирования скорости потока смеси или раствора.
Согласно еще одному варианту осуществления, настоящая полезная модель описывает устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора, дополнительно включающее мешалку и фильтровальную пластину, которые присоединены к вышеупомянутой емкости.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет традиционное устройство предшествующего уровня техники для изготовления и перемещения смеси или раствора;
фиг. 2 представляет в разобранном виде устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора согласно варианту осуществления настоящей полезной модели;
фиг. 3 представляет устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора согласно варианту осуществления настоящей полезной модели в изготовлении носителя из хлорида магния для катализатора Циглера-Натта (Ziegler-Natta);
фиг. 4 представляет устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора согласно варианту осуществления настоящей полезной модели;
фиг. 5 представляет распределение по размеру частиц носителя из хлорида магния, изготавливаемого с использованием устройства согласно настоящей полезной модели;
фиг. 6 представляет распределение по размеру частиц носителя из хлорида магния, изготовленного с использованием традиционного устройства;
фиг. 7 представляет полученную оптическим микроскопом фотографию с 1,5-кратным увеличением носителя из хлорида магния, изготовленного с использованием устройства согласно настоящей полезной модели;
фиг. 8 представляет полученную оптическим микроскопом фотографию с 1,5-кратным увеличением носителя из хлорида магния, изготовленного с использованием традиционного устройства;
фиг. 9 представляет полученную оптическим микроскопом фотографию с 2,5-кратным увеличением носителя из хлорида магния, изготовленного с использованием устройства согласно настоящей полезной модели; и
фиг. 10 представляет полученную оптическим микроскопом фотографию с 2,5-кратным увеличением носителя из хлорида магния, изготовленного с использованием традиционного устройства.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящая полезная модель описывает устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора, включающее емкость для содержания смеси или раствора, имеющий впуск для введения смеси или раствора в емкость, и выпуск для выведения смеси или раствора из вышеупомянутой емкости. Вышеупомянутая емкость включает средство для поддержания устойчивости смеси или раствора, в том числе повышающее температуру средство для увеличения температуры смеси или раствора, которые содержатся внутри вышеупомянутой емкости, или понижающее температуру средство, вызывающее конденсацию смеси растворителей или раствора, которые содержатся внутри емкости, или одновременно повышающее и понижающее температуру средства, которые являются совмещенными или раздельными. Емкость также включает регулятор скорости потока, расположенный на емкости вблизи вышеупомянутого выпуска для регулирования скорости потока смеси или раствора.
Термин «перемещение» при использовании в настоящем документе означает включительно, но не ограничиваясь этим, перемещение, обмен, перенос, движение, выведение, добавление, смешивание или любые аналогичные действия.
Термин «поддержание устойчивости» при использовании в настоящем документе означает включительно, но не ограничиваясь этим, поддержание на постоянном уровне одного или нескольких химических и физических свойств, в том числе таких, как температура, состояние, фаза, концентрация, смесь, состав, гомогенность или совместимость смеси или раствора; а также включает средство для улучшения одного или нескольких из вышеупомянутых свойств смеси или раствора. Кроме того, в конкретном контексте, включается повышение температуры смеси или раствора и понижение температуры, вызывающее конденсацию смеси или раствора, которые содержатся в емкости, раздельно или одновременно.
Согласно варианту осуществления настоящей полезной модели, устройство для изготовления и перемещения смеси включает емкость 20, которая имеет удлиненную цилиндрическую форму, образующую объем для содержания смеси или раствора. Емкость 20 содержит впуск 22, расположенный в верхней части емкости 20, чтобы вводить смесь или раствор в вышеупомянутую емкость 20, и выпуск 24 для выведения смеси или раствора.
Предпочтительно выпуск 24 расположен в нижней части цилиндрической емкости 20 напротив впуска 22. Емкость 20 также включает регулятор 26 скорости потока, расположенный выше выпуска 24, чтобы регулировать скорость потока смеси или раствора, выходящего через вышеупомянутый выпуск 24. Цилиндрический корпус емкости 20 включает регулирующее температуру средство для увеличения и/или уменьшения температуры смеси или раствора, которые содержатся внутри емкости 20. Вышеупомянутое регулирующее температуру средство реализуется, например, в форме, по меньшей мере, одной оболочки 28, внутри которой находится, по меньшей мере, часть емкости 20. Оболочка 28 включает впускной канал 30 и отдельно расположенный выпускной канал 32. Вышеупомянутая оболочка 28 является полой и образует впускной канал 30, который позволяет жидкости втекать и заполнять оболочку 28, которая окружает снаружи емкость 20, причем вышеупомянутая оболочка 28 выполнена для теплообмена между вышеупомянутой жидкостью и смесью или раствором, таким образом, чтобы увеличивать или уменьшать температуру смеси или раствора, которые содержатся в емкости 20. Вышеупомянутая жидкость, которая поступает в оболочку 28 через впускной канал 30, выходит через выпускной канал 32. Вышеупомянутая жидкость затем может возвращаться в терморегулирующий блок (не представлен на чертеже), чтобы можно было устанавливать температуру вышеупомянутой жидкости на требуемый уровень, и если это желательно, жидкость, у которой температура была отрегулирована, может повторно возвращаться в устройство через впускной канал 30. Смесь или раствор, которые подвергаются регулированию температуры посредством вышеупомянутого регулирующего температуру средства, затем регулируемым образом выпускаются из емкости 20 через выпуск 24, чтобы поступать в другую емкость и подвергаться следующей стадии химических реакций. Скорость выходящего потока смеси или раствора регулируют с помощью регулятора 26 скорости потока.
Фиг. 2 и 4 представляют устройство согласно варианту осуществления настоящей полезной модели. Согласно данному варианту осуществления, устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора включает емкость 20, имеющую удлиненную цилиндрическую форму и образующую объем для содержания в ней смеси или раствора. Емкость 20 содержит впуск 22, расположенный в верхней части емкости 20, чтобы вводить смесь или раствор в вышеупомянутую емкость 20, и выпуск 24 для выведения смеси или раствора. Предпочтительно выпуск 24 расположен в нижней части цилиндрической емкости 20 напротив впуска 22. Емкость 20 также содержит регулятор 26 скорости потока, расположенный над выпуском 24, чтобы регулировать скорость потока смеси или раствора, выходящего через вышеупомянутый выпуск 24. Цилиндрический корпус емкости 20 включает регулирующее температуру средство для увеличения и/или уменьшения температуры смеси или раствора, которые содержатся внутри емкости 20. Таким образом, цилиндрический корпус емкости 20 включает средство для регулирования температуры смеси или раствора внутри емкости 20 путем использования, по меньшей мере, двух оболочек 28 на цилиндрическом корпусе емкости 20, причем первая оболочка 28a расположена в верхней части цилиндрического корпуса емкости 20, и вторая оболочка 28b расположена в нижней части цилиндрического корпуса емкости 20. Первая оболочка 28a и вторая оболочка 28b отделены друг от друга, и каждая из них может принимать поступающую жидкость при одинаковой или различной температурах. Согласно проиллюстрированному примеру, вторая оболочка 28b, которая расположена в нижней части цилиндрического корпуса емкости 20, принимает жидкость с более высокой температурой, чтобы переносить тепло в смесь или раствор, приводя к увеличению температуры смеси или раствора и, таким образом, вызывая испарение растворителя и подъем пара в верхнюю часть емкости 20. Первая оболочка 28a принимает жидкость, имеющую комнатную или меньшую температуру, чтобы вызывать конденсацию пара растворителя. Способность оболочек 28a и 28b увеличивать или уменьшать температуру обеспечивает регулирование температуры смеси или раствора. Затем смесь или раствор регулируемым образом выходит из выпуска 24 через регулятор 26 скорости потока, расположенный над выпуском 24 емкости 20. Согласно одному варианту осуществления, вышеупомянутый регулятор 26 скорости потока образует шпиндель 34 (запорный кран), выполненный для поворотного присоединения к цилиндрическому корпусу емкости 20. Вышеупомянутый шпиндель 34 содержит отверстие 36, и в результате этого, когда шпиндель 34 поворачивается и совмещается с отверстием 36, ведущим к выпуску 24 емкости 20, смесь или раствор, которые содержатся внутри емкости 20, вытекают через отверстие 36 и выпуск 24 емкости 20. Кроме того, посредством регулирования степени совмещения положения отверстия 36 с выпуском 24 можно регулировать скорость потока смеси или раствора, которые содержатся в емкости 20 и вытекают через отверстие 36 и выпуск 24.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидным, что определяемую температуру смеси или раствора в емкости 20 можно изменять в зависимости от видов, свойств, процессов и предполагаемых применений смеси или раствора в химическом процессе. Соответственно, принцип увеличения или уменьшения температуры посредством использования оболочки 28 согласно настоящей полезной модели не ограничивается только тем, что оболочка 28b принимает поступающую жидкость, имеющую более высокую температуру, чтобы увеличивать температуру смеси или раствора, и что оболочка 28a принимает жидкость, имеющую меньшую температуру или комнатную температуру, чтобы вызывать конденсацию, но можно оболочки менять друг с другом или устанавливать в них различные повышенные температуры или различные пониженные температуры. Кроме того, можно предусмотреть вариант осуществления, согласно которому существует только одна оболочка 28, которая предназначена для приема жидкости, имеющей более или менее высокую температуру, чем температура смеси или раствора.
Согласно одному варианту осуществления настоящей полезной модели, устройство может дополнительно содержать мешалку 38, имеющую удлиненный вал на протяжении всей длины цилиндрического корпуса емкости 20. Разумеется, форма и конфигурация мешалки 38 может изменяться в соответствии с формой и конфигурацией емкости 20. Наконечник мешалки предпочтительно находится выше отверстия 36 регулятора 26 скорости потока и, по меньшей мере, на наконечнике мешалки 38 расположена перемешивающая лопасть 42. Мешалка 38 может перемешивать содержимое емкости 20 в ручном или механическом режиме, насколько это целесообразно. Мешалка 38 способствует растворению смеси или раствора и/или уменьшает образование осадка из смеси или раствора внутри емкости 20.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящей полезной модели, устройство дополнительно включает пробку 40, предназначенную для съемного присоединения к впуску 22 емкости 20. Вышеупомянутая пробка 40 включает отверстие 44, через которое можно вставлять верхнюю часть мешалки 3. Кроме того, верхняя часть емкости 20, смежная выпуску 24 вблизи регулятора 26 скорости потока, имеет коническую конфигурацию, подходящую для вставки в другую емкость, пример которой будет обсуждаться ниже.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящей полезной модели, устройство дополнительно содержит фильтровальную пластину 39, расположенную внутри емкости 20 между перемешивающей лопастью 42 и отверстием 36 регулятора 26 скорости потока. Фильтровальная пластина 39 способствует предотвращению закупоривания твердыми частицами отверстия 36 регулятора 26 скорости потока.
Предпочтительно все элементы, которые составляют части устройства или выполнены для соединения с устройством или для использования с устройством согласно настоящей полезной модели, должны быть изготовлены из термически и химически устойчивых материалов.
Фиг. 3 иллюстрирует устройство согласно варианту осуществления настоящей полезной модели, используемое в изготовлении носителя из хлорида магния для катализатора Циглера-Натта, которое влияет на морфологию и распределение по размеру частиц носителя из хлорида магния.
Данный пример, продемонстрированный в настоящем документе, иллюстрирует использование устройства согласно настоящей полезной модели, но он не предназначен для ограничения объема настоящей полезной модели. Изготовление носителя из хлорида магния с использованием устройства согласно настоящей полезной модели включает следующие стадии:
1. растворение хлорида магния в растворителе, в качестве которого выбирают, например, этанол, для получения смеси; смесь затем нагревают и интенсивно перемешивают при высокой скорости лопасти;
2. осаждение смеси, полученной на стадии 1, путем немедленного охлаждения в растворителе, например, гептане, при комнатной или меньшей температуре;
3. промывание носителя из хлорида магния растворителем, например, безводным гексаном, и последующее высушивание посредством вакуума.
Устройство согласно настоящей полезной модели, например, согласно варианту осуществления, который представлен на фиг. 2, используют для повышения эффективности изготовления смеси на стадии 1 и перемещение смеси, полученной на стадии 1, для осаждения на стадии 2. Таким образом, устройство согласно настоящей полезной модели способствует уменьшению осаждения хлорида магния на стадии 1, а также в процессе перемещения смеси со стадии 1 на стадию 2, используя мешалку 38, которая перемешивает смесь в процессе происходящей химической реакции. Кроме того, за счет использования приспособления для увеличения температуры смеси посредством оболочки 28b, в которую втекает жидкость, имеющая более высокую температуру, и в которой заключена нижняя часть цилиндрического корпуса емкости 20. Поскольку используемый в качестве растворителя этанол имеет низкую температуру кипения, он легко испаряется при повышении температуры. Его испарение может приводить к изменениям концентрации смеси. Оболочка 28a, таким образом, предусмотрена, чтобы вызывать конденсацию пара этанола путем уменьшения температуры пара этанола с использованием жидкости, имеющей меньшую температуру, в оболочке, окружающей цилиндрический корпус емкости 20. Таким образом, поддерживается концентрация смеси. После этого устройство согласно настоящей полезной модели легче и эффективнее перемещает смесь, полученную на стадии 1, в емкость, содержащий гептан в качестве растворителя и присоединенный к цилиндрическому корпусу у выпуска 24.
Эксперименты показали, что носитель из хлорида магния, изготовленный с использованием устройства согласно настоящей полезной модели, имеет более желательные свойства по сравнению с носителем из хлорида магния, изготовленным с использованием традиционного устройства, например, пипетки. Таким образом, носитель из хлорида магния, изготовленный с использованием устройства согласно настоящей полезной модели, демонстрирует равномерное распределение частиц и представляет более узкое распределение по размеру частиц, как представлено на фиг. 5, по сравнению с носителем из хлорида магния, изготовленным с использованием традиционного устройства и представленным на фиг. 6. Фиг. 7 и 8 представляют полученные оптическим микроскопом фотографии с 1,5-кратным увеличением носителей из хлорида магния, изготовленных с использованием устройства согласно настоящей полезной модели и традиционного устройство, соответственно. Было обнаружено, что носитель из хлорида магния, изготовленный с использованием устройства согласно настоящей полезной модели, состоит из частиц меньшего размера, имеющих однородное распределение по размеру, по сравнению с размером частиц носителя из хлорида магния, изготовленного с использованием традиционной пипетки, который состоит из частиц большего размера, имеющих неоднородное распределение по размеру. Наличие частиц меньшего размера, имеющих равномерное распределение по размеру, представляет собой существенную и желательную характеристику носителя из хлорида магния, когда его используют в качестве носителя для катализатора Циглера-Натта в производстве полиолефина; катализатор Циглера-Натта демонстрирует повышенную активность и, соответственно, в результате образуется полимер, имеющий улучшенные свойства и индекс полидисперсности.
Кроме того, фиг. 9 и 10 представляют полученные оптическим микроскопом фотографии с 2,5-кратным увеличением носителей из хлорида магния, изготовленных с использованием устройства согласно настоящей полезной модели и традиционного устройства, соответственно. Было обнаружено, что носитель из хлорида магния, изготовленный с использованием традиционной пипетки, состоит из частиц большего размера, которые не являются сферическими по форме, по сравнению с частицами носителя из хлорида магния, изготовленного с использованием устройства согласно настоящей полезной модели, которые имеют меньший размер и сферическую форму. Кроме того, носитель из хлорида магния, изготовленный с использованием устройства согласно настоящей полезной модели, также демонстрирует свойство пористости и, таким образом, является подходящим для использования в синтезе с катализатором Циглера-Натта.
Используя описанные выше эксперименты, можно подтвердить, что устройство для изготовления и перемещения смеси или раствора согласно настоящей полезной модели решает технические проблемы и является полезным для поддержания свойств смеси или раствора. Кроме того, оказывается возможным регулирование скорости перемещения смеси или раствора, таким образом, что при перемещении смесь или раствор сохраняет свойства или достаточную устойчивость, подходящую для использования, и не происходит разделение фаз или легкое образование осадка. Более того, данное устройство также смягчает проблемы, связанные с разностями концентрации смеси или раствора между начальным и последующим состояниями в процессе перемещения. Соответственно, продукт, изготовленный с использованием устройства согласно настоящей полезной модели, демонстрирует улучшенные свойства и более высокое качество.