РЕАКТОР-ПОЛИМЕРИЗАТОР Российский патент 2003 года по МПК B01J14/00 

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 (авт. св. ПНР 165087, кл. В 01 J 1/00, опубл. 08.09.1973).

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 вызывает налипание их на вал с образованием агломератов.

Наиболее близким по техническому решению является полимеризатор, представляющий собой полую пульсационную колонну, в которой организовано движение сплошной фазы [СФ] сверху вниз. При этом капли мономера, всплывающие на начальной стадии процесса, задерживаются в колонне. Нижняя часть колонны имеет увеличенное сечение с целью уменьшения скорости потока и, соответственно, увеличения времени пребывания частиц дисперсной фазы [ДФ], осаждающихся на конечной стадии процесса [Карпачева С.М., Рябчиков Б.Е. Пульсационная аппаратура в химической технологии, М.: Химия, 1983, с.168-176].

Недостатком данного аппарата является то, что для достижения требуемой степени конверсии полимера требуется значительная высота колонны, поскольку скорость осаждения частиц ДФ на конечной стадии процесса довольно велика.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является устранение указанного недостатка.

Технический результат заключается в разработке конструкции реактора-полимеризатора для непрерывного процесса суспензионной полимеризации, позволяющего увеличить время пребывания частиц дисперсной фазы в реакционной зоне аппарата при их дозревании на стадии, соответствующей 35-70% конверсии.

Указанный технический результат достигается тем, что корпус реактора-полимеризатора для непрерывного процесса суспензионной полимеризации, представляющего собой секционированный пульсационный аппарат, согласно изобретению, выполнен в виде отдельных секций. При этом соотношение диаметра перетока к диаметру секции равно 0,4-0,5. Угол раствора диффузорной части секций составляет 90-100^o. В верхней части корпуса установлен расширитель с сечением, превышающим сечение подающего патрубка в 4-6 раз. В нижней части установлен сборник, исключающий попадание полимеризующихся частиц в пульсатор.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен продольный разрез реактора-полимеризатора.

Реактор включает сборный корпус 1, состоящий из отдельных секций с определенным соотношением диаметра перетока к диаметру секции d/D, имеющих термостатирующие рубашки. В верхней части корпуса 1 установлен расширитель 2, снабженный термостатирующей рубашкой, штуцером 3 для подачи реакционной смеси, воздушником 4 для соединения с атмосферой и другими технологическими штуцерами. На выходе из секционированного аппарата реакционная смесь поступает в сборник 5, также имеющий термостатирующую рубашку. Сборник устроен таким образом, чтобы гранулы ДФ не попадали в подключенный к нему пульсатор.

Реактор-полимеризатор работает следующим образом. Частицы ДФ со степенью конверсии 35% через штуцер 3 вследствие разности плотностей СФ и ДФ поступают в реактор по наклонной трубе. Пульсатор обеспечивает возвратно-поступательное движение СФ в секциях реактора, в результате чего в каждой секции происходит устойчивое вихреобразование и, как следствие, интенсивное перемешивание реакционной массы, что повышает в 3-4 раза удерживающую способность аппарата по сравнению с цилиндрическим и обеспечивает заданное время пребывания частиц ДФ в реакционной зоне аппарата. По мере увеличения плотности частиц они осаждаются в нижнюю часть аппарата, сборник и далее поступают в аппаратуру для окончательного дозревания. При этом наличие расширителя, сечение которого превышает в 4-6 раз сечение наклонного подающего патрубка, исключает пульсации СФ в предыдущих аппаратах технологической схемы. Применение пульсационного воздействия на реакционную систему в таком реакторе позволяет осуществить перемешивание ДФ без значительной деформации и дробления частиц, а также исключить слипание частиц и, следовательно, образование агломератов. Частота пульсаций находится в интервале 1-1,5 Гц. Соотношение объема жидкости, выталкиваемой пульсатором за половину периода пульсаций, и объема секции находится в пределах 0,3-0,5. Угол раствора диффузорной части секции составляет 90-100^o.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве полистирола, полиметилметакрилата и их сополимеров методом полимеризации в суспензии. Реактор-полимеризатор для непрерывного процесса суспензионной полимеризации представляет собой секционированный пульсационный аппарат. Корпус его выполнен в виде отдельных секций с отношением диаметра перетока к диаметру секции, равным 0,4-0,5. Угол раствора диффузорной части секций составляет 90-100^o. При этом в верхней части корпуса установлен расширитель с сечением, превышающим сечение подающего патрубка в 4-6 раз, а в нижней - сборник, исключающий попадание полимеризующихся частиц в пульсатор. Данная конструкция реактора-полимеризатора обеспечивает увеличение времени пребывания частиц дисперсной фазы в реакционной зоне аппарата при их дозревании на стадии, соответствующей 35-70% конверсии. 1 ил.

Реактор-полимеризатор для непрерывного процесса суспензионной полимеризации, представляющий собой секционированный пульсационный аппарат, отличающийся тем, что корпус его выполнен в виде отдельных секций с отношением диаметра перетока к диаметру секции, равным 0,4-0,5, углом раствора диффузорной части секций, составляющим 90-100^o, при этом в верхней части корпуса установлен расширитель с сечением, превышающим сечение подающего патрубка в 4-6 раз, а в нижней - сборник, исключающий попадание полимеризующихся частиц в пульсатор.