ПОЛИМЕРИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к конструкциям аппаратов для проведения процессов полимеризации в растворе или суспензии и может быть использовано, например, для синтеза бутилкаучука.

Известен полимеризатор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи шихты и катализатора в нижней его части, вывода реакционной массы в верхней части, внутри которого по оси расположен вал с установленными на его высоте лопастями мешалками, а по периферии пучки теплообменных труб с трубными досками и трубными перегородками, обеспечивающими жесткость пучков и равномерность расстояния между трубами по длине пучка [1]
Указанный полимеризатор характеризуется пониженной эффективностью теплообмена на поверхностях труб, находящихся внутри пучков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому полимеризатору является реактор для проведения процесса полимеризации, имеющий цилиндрический корпус, многоярусную лопастную мешалку, пучок теплообменных труб и технологические штуцера, в котором эффективность теплообмена увеличена за счет того, что пучки теплообменных труб разделены на секторы [2]
Однако в связи с застойными явлениями в области трубных досок и трубных перегородок межтрубное пространство пучков быстро забивается полимером. Кроме того, подача шихты и катализатора в реакционный объем полимеризатора, непосредственно примыкающий к поверхности его нижнего днища, т.е. в зону с ограниченными стенкой возможностями перемешивания, приводит к отложению полимера на этой поверхности, образованию и накоплению комков полимера в реакционном объеме. Все это в совокупности определяет недостаточную длительность непрерывной работы и, соответственно, производительность полимеризатора, снижает качество получаемого полимера.

Задачей изобретения является повышение производительности полимеризатора и улучшение качества получаемого полимера.

Задача решается тем, что в полимеризаторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи шихты и катализатора в нижней части, вывода реакционной массы в верхней части, внутри которого по оси расположен вал с установленными по его высоте лопастными мешалками, а по периферии пучки теплообменных труб, разделенные на секторы, с трубными досками и трубными перегородками, нижние трубные перегородки на уровнях вышерасположенных мешалок.

Трубные перегородки в промежутках между секторами могут иметь отверстия.

Патрубок ввода катализатора может быть снабжен трубой ввода катализатора, открытый торец которой расположен в кольцевом пространстве между пучками и второй снизу мешалкой. Указанное пространство это зона наиболее эффективного воздействия мешалки на реакционную массу в нижней части полимеризатора, и может быть ограничено объемом кольца, расположенного на уровне второй снизу мешалки соосно валу мешалки при внутреннем диаметре кольца, равном r_м, а внешнем (R_п r_п) и высоте 2•r_м,
где r_м радиус мешалки,
r_п радиус пучка,
R_п радиус окружности расположения осевых линий пучков в поперечном сечении корпуса.

Труба для ввода катализатора может быть расположена под углом к оси корпуса с открытым торцом, направленным вниз.

На фиг.1 схематично изображен вертикальный разрез предлагаемого полимеризатора; на фиг.2 горизонтальное сечение полимеризатора; на фиг.3 - сечение пучка.

Полимеризатор состоит из корпуса 1, в котором расположены вал 2 с мешалками 3 5, пучки теплообменных труб 6 с трубными досками 7 и трубными перегородками 8. Корпус полимеризатора снабжен патрубками ввода шихты 9, ввода катализатора 10, вывода реакционной массы 11. Патрубок ввода катализатора снабжен трубой ввода катализатора 12, открытый торец 13 которой расположен в пространстве 14 (см. фиг.2) между пучками и второй снизу мешалкой 4. Трубная перегородка имеет отверстия 15 (см. фиг.3) в промежутках 16 между секторами 17 пучка.

Полимеризатор работает следующим образом.

Хладоагент подается в пучки труб снизу и выходит из верхней части пучков. Шихта и катализатор подаются в полимеризатор снизу и заполняют весь его объем. Мешалки приводятся во вращение от привода и обеспечивают интенсивное перемешивание, необходимое в процессе полимеризации для распределения реагентов и обеспечения съема выделяющегося тепла реакции при поперечном обтекании теплообменых труб пучков реакционной массой. Реакционная масса выводится из верхней части полимеризатора.

Расположение нижних трубных досок и трубных перегородок пучков на уровнях и в непосредственной близости от лопастных мешалок, то есть в зонах высоких скоростей обтекания их реакционной массой, обеспечивает устранение застойных явлений в области трубных досок и трубных перегородок и, как следствие, уменьшает забивку межтрубного пространства полимером.

Отверстия в трубных перегородках, располагаемые в промежутках (каналах) между секторами теплообменных труб в пучках, также снижают застойные явления, обеспечивая, кроме того, движение реакционной массы в осевом направлении внутри пучков.

Установка трубы для ввода катализатора в точку в нижней части реакционного объема, которая характеризуется удаленностью от поверхностей конструкции, высокой интенсивностью перемешивания и максимальной локальной скоростью движения реакционной массы, обеспечивает наиболее эффективное, быстрое и равномерное распределение в реакционной массе образующегося в этой точке полимера, препятствуя его слипанию и комообразованию.

Расположение трубы для ввода катализатора под углом к оси корпуса с открытым торцом, направленным вниз, предотвращает забивку трубы полимером при прекращении подачи катализатора.

Таким образом, предлагаемая конструкция по сравнению с известной позволяет увеличить длительность цикла и, как следствие, стабилизировать режим полимеризации, что в конечном итоге увеличивает производительность полимеризатора и улучшает качество получаемого полимера.

Изобретение относится к конструкциям аппаратов для проведения процессов полимеризации в растворе или суспензии и может быть использовано, в частности, для синтеза бутилкаучука. Сущность изобретения: полимеризатор содержит вертикальный цилиндрический корпус с технологическими патрубками, внутри которого по оси расположен вал с многоярусными лопастными мешалками, а по периферии - пучки теплообменных труб, разделенные на секторы, с трубными досками и трубными перегородками, нижние трубные доски пучков расположены на уровне нижней мешалки, а трубные перегородки - на уровнях вышерасположенных мешалок. Трубные перегородки в промежутках между секторами могут иметь отверстия. Патрубок ввода катализатора может быть снабжен трубой ввода катализатора, открытый торец которой расположен в кольцевом пространстве между пучками и второй снизу мешалкой. Труба ввода катализатора может быть расположена под углом к оси корпуса с открытым торцем, направленным вниз. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Полимеризатор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи шихты и катализатора в нижней части, вывода реакционной массы в верхней части, внутри которого по оси расположен вал с установленными по его высоте лопастными мешалками, а по периферии пучки теплообменных труб, разделенные на секторы, с трубными дисками и трубными перегородками, отличающийся тем, что нижние трубные доски пучков расположены на уровне нижней мешалки, а трубные перегородки на уровнях вышерасположенных мешалок. 2. Полимеризатор по п. 1, отличающийся тем, что трубные перегородки в промежутках между секторами имеют отверстия. 3. Полимеризатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что патрубок ввода катализатора снабжен трубой ввода катализатора, открытый торец которой расположен в кольцевом пространстве между пучками и второй снизу мешалкой. 4. Полимеризатор по п.3, отличающийся тем, что труба ввода катализатора расположена под углом к оси корпуса с открытым торцем, направленным вниз.