РЕАКТОР-ПОЛИМЕРИЗАТОР Российский патент 2001 года по МПК B01F7/16 B01F7/18 

Изобретение относится к конструкции реактора-полимеризатора непрерывного действия и может быть использовано в производстве полистирола, полиметилметакрилата и их сополимеров, методом полимеризации в суспензии.

Известен полимеризатор, включающий колонну из цилиндрических секций с самостоятельными обогревателями. Внутри колонны вращается вал, в верхней части которого установлена шнековая мешалка, а в нижней смонтирована турбинная мешалка. Аппарат снабжен технологическими штуцерами. Подаваемая в полимеризатор реакционная смесь перемешивается в каждой секции (авторское свидетельство ПНР N 165087, кл. B 01 J 1/00, С 08 1/98, 7.09.73).

Недостатком данного полимеризатора является неравномерное распределение реагентов по высоте аппарата, а также образование центральной воронки, что приводит к концентрации легкой фазы в вершине аппарата, и налипание их на вал с образованием агломератов.

Наиболее близким по техническому решению является аппарат для перемешивания жидких сред, содержащий вертикальный корпус с технологическими патрубками и вал с мешалкой, размещенной соосно корпусу, отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса перемешивания за счет исключения застойных зон на внутренней поверхности корпуса и устранения центральной воронки, образующейся при перемешивании, корпус выполнен в виде нижнего и верхнего усеченных конусоидов, соединенных между собой меньшими основаниями, при этом отношение высот конусоидов составляет соответственно 3:1, а угол при вершине нижнего конусоида равен 17-22^o.

Основным недостатком данного аппарата является неравномерное распределение компонентов по высоте, а именно концентрирование более легкой фазы в верхней части аппарата (авторское свидетельство SU N 1747136 A1, кл. B 01 F 7/16, 4.06.90).

Технической задачей изобретения является разработка конструкции реактора-полимеризатора для непрерывного процесса суспензионной полимеризации и разработка конструкции перемешивающего устройства, позволяющего обеспечить равномерное распределение дисперсной фазы [ДФ] в верхней части аппарата без образования центральной воронки, что позволяет уменьшить образование агломератов, и также внедрение в конструкцию реактора диспергирующего устройства струйного типа.

Указанная техническая задача достигается тем, что перемешивающее устройство выполнено из двух секций: верхней, представляющей собой параболоид вращения, с размерами, приближающимися к размерам центральной воронки, снабженный лопастями, и нижней, представляющей собой лопастную мешалку. Верхняя секция мешалки выполнена из четырех ярусов с наклонными лопастями, перекрывающими друг друга, отличающихся углами наклона лопастей α₁ < α₂ < α₃ < α₄, где α₁ = 10^°,α₂ =15^°,α₃ = 20^°,α₄ = 25^°. Нижняя секция мешалки снабжена вертикальными лопастями и служит для своевременной выгрузки частиц и создания потока в нижней части аппарата, необходимого для диспергирования частиц. Диспергирование осуществляется в нижней части аппарата диспергирующим устройством струйного типа через систему перфорированных трубок каплевидного сечения, объединенных коллектором снаружи аппарата. Реактор-полимеризатор может быть использован для первой стадии непрерывного процесса суспензионной полимеризации.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 представлен предлагаемый реактор-полимеризатор, продольный разрез.

На фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

На фиг. 4 изображено диспергирующее устройство, разрез А-А на фиг. 1.

На фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 4.

Реактор-полимеризатор включает корпус 1, снабженный термостатирующей рубашкой. Внутри корпуса смонтировано перемешивающее устройство 2, состоящее из двух секций: верхней и нижней. Верхняя секция мешалки 3, представляющая собой параболоид вращения, состоит из четырех ярусов, каждый из которых снабжен наклонными лопастями, перекрывающими друг друга, отличающихся углами наклона лопастей Нижняя секция мешалки 4 снабжена вертикальными лопастями. ДФ подается диспергирующим устройством 5 струйного типа через систему перфорированных трубок каплевидного сечения, объединенных коллектором 6, смонтированным в нижней части аппарата. Аппарат снабжен штуцерами 7 и 8 для ввода сплошной фазы (СФ) и вывода готового продукта.

Реактор-полимеризатор работает следующим образом. СФ подается в аппарат через штуцер 7. ДФ подается дозировочным насосом через диспергирующее устройство 5 струйного типа, представляющего собой систему, состоящую из четырех перфорированных трубок каплевидного сечения, объединенных коллектором, расположенным снаружи аппарата. Диаметр отверстий диспергирующего устройства d = 0.5-0.8 мм, шаг H=8 мм. Вследствие того, что в начале процесса плотность ДФ меньше плотности СФ, частицы ДФ стремятся всплыть в верхнюю часть аппарата, где они перемешиваются верхней секцией мешалки 3. Мешалка работает в ламинарном режиме, поэтому частицы, всплывая, перемещаются по поверхности лопастей, переходя с одной лопасти на другую. Причем более легкие частицы перемещаются ярусами мешалки с меньшими углами наклона лопастей, а более тяжелые частицы перемещаются ярусами мешалки с большими углами наклона лопастей, что обеспечивает относительно равномерное распределение ДФ по высоте слоя. Форма мешалки исключает образование центральной воронки, что позволяет уменьшить образование агломератов. После достижения плотности ДФ, превышающей плотности СФ, полимеризующиеся частицы осаждаются в нижнюю часть реактора, где они перемешиваются нижним ярусом мешалки 4, который также служит для создания потока среды для диспергирования частиц и выводится из аппарата через нижний штуцер 8.

Изобретение относится к конструкции реактора-полимеризатора непрерывного действия и может быть использовано в производстве полистирола, полиметилметакрилата и их сополимеров методом полимеризации в суспензии. В реакторе-полимеризаторе для непрерывного процесса суспензионной полимеризации перемешивающее устройство выполнено из двух секций: верхней, представляющей собой параболоид вращения с размерами, приближающимися к размерам центральной воронки, снабженный лопастями, и нижней, представляющей собой лопастную мешалку. Верхняя секция мешалки выполнена из четырех ярусов с наклонными лопастями, перекрывающими друг друга, отличающихся наклоном лопастей Техническим результатом является обеспечение возможности равномерного распределения дисперсной фазы в верхней части аппарата без образования центральной воронки, что позволяет уменьшить образование агломератов. 5 ил.

Реактор-полимеризатор для непрерывного процесса суспензионной полимеризации, содержащий корпус с термостатирующей рубашкой, перемешивающее устройство, диспергирующее устройство струйного типа, технологические штуцеры, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено из двух секций: верхней, представляющей собой параболоид вращения, с размерами, приближающимися к размерам центральной воронки, снабженный лопастями, и нижней, представляющей собой лопастную мешалку, причем верхняя секция мешалки выполнена из четырех ярусов с наклонными лопастями, перекрывающими друг друга, отличающихся наклоном лопастей