Полимеризатор Советский патент 1984 года по МПК B01J19/18 C08G2/08 

ч1

4 йГ1

00

. Изобретение относится к реакторам синтеза полимерных материалов например бутилкаучука, и может быть использовано в качестве реакционного оборудования в.различных отраслях химической и иефтехимической промышленности. Известен роторный пленочный аппарат, содержащий вертикальный корпус, снабженный рубашкой, сепарирующее устройство и ротор .с шарнирно закрепленными лопастями, . снабженными хвостовиками, на коИцах которыз установлены противовес соединенные между собой посредство гибкой тяги Сid. Недостатками данного аппарата являются зарастание ротора и забивка сепарирующего устройства при ведении в нем процессов синтеза полимерных материалов. . Известен пленочный испаритель, содержащий вертикальный корпус и ротор в виде полого цилиндра, на наружной поверхности которого с помощью множества спиц установлены скребки C2J. Однако этот аппарат позволяет о рабатывать продукты только за один проход, что невозможно при ведении процесса синтеза полимеров. Реакторы-полимеризаторы относятся к еппаратам идеального смешения Кроме того, наличие спиц ведет к зарастанию ротора при обработке продуктов, обладающих адгезионными свойствами по отношению к конструк ционным материалам. Известен полимеризатор для получения синтетических каучуков, содержащий охлаждаемый цилиндрический корпус и мешалку, выполненную в виде полого стакана, внутри которого соосно расположена верти кальная труба для ввода реационно массы t3 . Недостатком данного аппарата является то, что реакционная масс обрабатывается в нем в ебъеме. При обработке вязких продуктов возника ют значительные градиенты темпера тур и концентраций реагентов по радиусу аппарата, что отрицательно сказывается на качестве целевого продукта. . Известен также полимеризатор, содержсодий корпусы с рубашками, переточные-патрубки, перемешивающ устройства, винтовые насосы и тех гические штуцеры. Один из корпусо выполнен в виде емкостного реакто ра с мешалками, выполненньпш на одном валу, другой - в виде аппарата с внутренним циркуляционным контуром, образованным трубчаткой Один из винтовых насосов обеспечи вает циркуляцию жидкости в одном из корпусов, второй - в полимеризаторе в целом. Аппарат обладает большой суммарной поверхностью теплообмена C lНедостатками такого полимеризатора являются отсутствие скребковых элементов и, как следствие,зарастание теплообменных поверхностей при обработке веществ с ад- гезионной способностью, высокие градиенты температур и концентраций реагентов в емкостном аппарате, высокая энергоемкость привода в аппарате с внутренним циркуляционнЕЛЛ контуром. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является реактор с внешним циркуляционным контуром для суспензионной полимеризации, содержащий корпус с рубашкой и перемешивающим устройством, корпус в виде теплообменника, переточные патрубки, циркуляционный насос, перемешивающее скребковое устройство, расположенное в реакторе, технологические штуцеры. Аппарат может работать как непрерывно, так и периодически. Суммарная поверхность теплообмена, большая, циркуляция реакционной массы обеспечивается насосом, поверхность теплообмена в реакторе очищается скребками 5. Недостатками известного полимеризатора являются высокий градиент температур и концентраций реагентов по радиусу емкостного аппарата, возможность образования застойных зон в теплообменнике. Все это значительно снлжает качество целевого продукта. Цель изобретения - повышение качества целевого продукта за счет обеспечения равномерного температурно поля и интенсификация теплообмена путем обеспечения радиального переме шивания реакционной массы. Поставленная цель достигается тем, что полимеризатор, содержгиций корпус с теплообменной рубашкой и . перемешивающим устройством, соединенный с ним циркуляционный контур, винтовой насос и технологические штуцеры, снабжен установленным в циркуляционном контуре параллельно основному дополнительньил корпусом с рубашкой и перемешивакщим устройством, перемешивающие устройства выполнены в виде полых цилиндрических роторов с шарнирно закрепленными на них скребками, при этом рабочие и противоположные им кромки скребков расположены по разные стороны шарнира, а ширина скребков больше величины зазора между цилиндрическими поверхностями корпуса и ротора.

На фиг.1 показана принципиальна схема полимеризатора; на фиг.2 схема расположения скребков и их омывание потоком. .

Аппарат содержит два корпуса 1 с теплообменными рубашками, переточные трубы 2, соединяющие корпусы между собой, перемешивающие скребковые устройства 3, выполненные в виде герметичных цилиндров 4 на наружных поверхностях которых установлены скребки 5, осевой насо 6, обеспечивающий циркуляцию жидкости в контуре, образованном корпусами 1 .и переточными трубами .2, приводы 7, обеспечивающие работу перемешивающих устройств 3 и осевого насоса б, технологические штуцеры 8 для ввода шихты, катализатора и вывода полимеризата Скребки 5 крепятся к герметичному цилиндру 4 с помощью шарнирных крелений 9.

Полимеризатор работает следующим образом.

Шихта и. катализатор подаются непрерывно через штуцеры 8 под осевой насос б, Стде интенсивно оме- . шиваются и поступают в реакционный Iобъем. Реакционный объем образован двумя кольцевыми зазорами между корпусами 1 и герметичными цилиндрами 4. При внутреннем диаметре корпуса 1, равном 1,6 м, величина зазора Ъ не превышает 0,1 м. Это позволяет получить дов ольно высокий градиент тангенциальных скоростей в кольцевых зазорах между цилиндрическими поверхностями, одна из которых неподвижная. Дополнительно вращательное движение и ;турбулизация жидкости обеспечива бтся за счет обтекания реакционной массай скребков 5. Циркуляция среды в замкнутом циркуляционном контре обеспечивается осевым насосом б

Так как площадь живого сечения кол1г цэвого зазора в корпусе полимеризатора значительно меньше живых сечений емкостных аппаратов, осевые скорости жидкости в зазорах до 5 статочно велики. Все это обеспечивает интенсивный отвод тепла. За .счет малой толщины слоя жидкости по радиусу аппарата поддерживается небольшой перепад температур в

0 реакционном объеме, что очень важно при синтезе таких полимеров, . как бутилкаучук..

Вытеснение реакционного объема перемешивающим устройством, вы5 полненным в виде герметичного цилиндра, позволяет снизить осевые нагрузки на подшипниковые узлы. Центрирование перемешивающ их устройств с учетом их малых чисел обороQ тов также обеспечивается жидкостью, проходящей по кольцевому зазору.

На фиг. 2 показана схема уста: новки скребка и принципиальн в распределение лобовргр давления &д

5.со стороны жядк&р к на скребок. По обе стороны Я: йариирного крепления 9 возникай - моменты вращения, противоположные по знаку. Это снижает усилие прй:йсати я скребка к корпусу и уменьшает их взаимный износ.

Ширина скребка, большая величины кольцевого зазора между корпусом и герметичным цилиндром, гаранти35 рует отсутствие высоких градиентов температур за счет подрезания пограничного теплового слоя. В аппарате высокая удельная поверхность теплообмена повышает его произво40 Длительность. В полимеризаторе отсутствуют застойные зоны, поверхности теплообмена очищаются, осевая скорость жидкости по сечениям корпусов практически постоянная.

ПОЛИМЕРИЗАТОР, Содержащий корпус с теплообменной рубашкой и перемешивающим устройством. соединенный с ним циркуляционный контур, винтовой.насос и технологические штуцера о., т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения качества целевого продукта за счет обеспечения равномерного температурного -поля и интенсификации теплообмена путем обеспечения радиального перемешивания реакционной массы, он снабжен установленным в циркуляционном контуре параллельно основному дополнительным корпусом с рубашкой и перемешивакнцим устройством, перемё- шивающие устройства выполнены в виде полых цилиндрических роторов с шарнирно закрепленными на них скребками, при этом рабочие и про(Л тивоположные им кромки скребков расположены по разные стороны шарнира, а ширина скребков больше величины зазора между цилиндрическими поверхностями корпуса и1ротора. g