ПОЛИМЕРИЗАЦИОННАЯ КОЛОННА3 ПТ Б• •пап п^?'"чГГ!:з"ГгЗ H-UnM t^tu^Jius Jbij Советский патент 1974 года по МПК B01J14/00 

1

Изобретение относится к оборудованию для проведения непрерывных процессов полимеризации без 1механического перемешивания, например, для проведения блочной полимеризации стирола и может быть применено в химической нромышленности для проведения различных химических процессов, где по условиям процесса требуется равномерное движение вязкой реакционной массы по всему поперечному сечению аппарата, т. е. должна быть обеспечена работа колонны в режиме «аппарата идеального вытеснения.

Известна полимеризационная колонна для проведения непрерывных процессов полимеризации и сополимеризации, например, блочной полимеризации стирола, включающая крышку с патрубками для входа сырья, царги с наружной теплообменной рубашкой, наружный и внутренний трубчатые цилиндрические змеевики и выгрузное устройство.

Однако в такой колонне скорость течения реакционной массы по всему сечению колонны неравномерна.

С целью обеспечения равномерной скорости течения реакционной массы по всему сечению колонны согласно предлагаемому изобретению по центральной продольной оси колонны параллельно виткам внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика установлены элементы с переменным поперечным сече2

нием, причем отношение диаметра внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика к максимальному диаметру элементов находится в пределах 1,5-2,0.

Наиболее целесообразным является выполнение элементов с пере-менным поперечным сечением в виде двух усеченных конусов, имеющих общее основание, или шарообразной формы.

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемой полимеризационной колон.нь|.

Нолимеризационная колонна состоит из царг / с наружной теплообмениой рубашкой, крышки 2 с патрубками для входа сырья и

шнека 3 для выгрузки готового продукта. Во внутреннюю полость полимеризационной колонны встроены внутренний 4 и внешний 5 трубчатые цилиндрические змеевики, которые делят колонну на центральную 6 и кольцевые

7 и 5 зоны. В центральную зону по оси колонны параллельно виткам внутреннего змеевика 4 установлены цилиндрический стержень 9, а также элементы, одни из которых выполнены в виде двух усеченных конусов 10, имеющих

общее основание, а другие в виде шара 11, причем отношение диаметра внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика к максимальному диаметру элементов равно 1,5-2,0. Это соотношение диаметров яв.тяется оптимальным для создания дополнительного

сопротивления протеканию вязкой реакционной маосы в вертикальной трубе, при котором проскок частиц реакционной массы в центральной зоне является минимальным, а время пребывания частиц во всех зонах иолимеризационной колонны одинаковым. Такое отношение диаметров змеевиков 4 л 5 к максимальному диаметру элементов 9-// позволяет устранить центральную воронку с диаметром, равным максимальному диаметру указанных элементов, образуемую центральным ядром потока реакционной массы, являющимся глав-, ной причиной цроскока частиц реакционной массы.

Расположение элементов 9-// в полимеризациошюй колонне связано с увеличением вязкости реакционной маосы по высоте колонны. В верхней части колоаны, где вязкость реакционной массы невелика и обеспечивается ее перемешивание за счет естественной конвекции при теплообмене, целесообразно установить элемент наиболее -простой формы - цилиндрической. В средней части колонны и в лижней, где вязкость достигает значений 500-800 тыс. спз, необходимо установить элементы конической и шароо1бразной формы. Причем, шарообразные элементы целесообразно устанавливать на большую вязкость, поскольку они имеют более крутые скаты и помогают перемешиванию в радиальном направлении. У конусных элементов при большой вязкости реакционной массы эти свойства имеют меньшее значение. При средней вязкости, наоборот, конусные элементы более оптимальны.

Переменное поперечное сечение элементов 10 и 11 улучшает перемешивание высоковязкой реакционной массы в радиально-осевом направлении и компенсирует отсутствие конвекционного перемешивания из-за звеличения вязкости среды.

Конусные и шарообразные формы наиболее оптимальны для высоковязких сред, так как являются удо-бообтекаемыми в гидродинамическом отношении и исключают образование застойных зон.

Размеры и количество элементов 9-11 определяется расчетным цутем, исходя из необходимости получения равномерного сопротивления и одинакового поля скоростей реакционной массы во всех зонах.

ПолиМеризадионная колонна работает следующим образом.

Реакционная масса через штуцера в крышке поступает в реакционное .пространство колоены и заполняет зоны 6-8. Вязкая реакционная масса по мере выгрузки шнеком 3 движется сверху вниз колонны. При этом нео бходимьгм условием эффективной работы является равномерное течение массы по всему поперечному сечению колонны. Это зсловие обеопечивается наличием в центральной зоне добавочного сопротивления в виде элементов с переменным поперечным сечением.

Через внутренний и внешний трубчатые цилиндрические змеевики 4 и 5 и рубашки корпуса производится теплообмен (отвод экзотермического тепла) и поддержание необходимого температурного режима процесса. В змеевиках 4 и 5 и в рубаШКе корпуса циркулирует теплохладоноситель.

Предмет изобретения

Полимеризационная колонна для проведения непрерывных процессов полимеризации и сополимеризации, например, блочной полимеризации стирола, вклЮЧаюшая крышку с патрубками для ввода сырья, царги с наружной теплообменной рубашкой, наружный и внутренний трубчатые цилиндрические змеевики и выгрузное устройство, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения равномерной скорости течения реакционной массы по всему сечению колонны, по центральной продольной ее оси параллельно виткам внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика установлены элементы с переменным поперечным сечением, причем отношение диаметра внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика к максимальному диаметру элементов находится в пределах 1,5-2,0.

2.Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что элементы с переменным поперечным сечением выполнены в виде двух усеченных конусов, имеюш,их общее основание.

3.Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что элементы с переменным поперечным сечением выполнены шарообразной формы.