Полимеризатор Советский патент 1982 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к аппаратам непрерывного действия, предназначенным для синтеза полимерных материалов, в том числе синтетических KayHykoBj в углеводорооном растворителе с использованнем катализаторов Циглвра-Натта. Известно устройство для подамериаации, содержащее батарею последовательно соединенных вертикальных аппаратов попного запошения . Недостатками этого устройства являются большие потери давления и разветвления система автомагического контроля по подрероканию температуры прадрсса. Наиболее близким к предлагаемому во технической сущности н достигаемому результату является полимеризатор, содержащий цилиндрические секции с оеремещаюшим устройством в каждой из ввх н рас- положенные на разных уровнял«переточнью устройства .Недостатком известного полямаризйтора является невысокая надежность рабюгы переточных устройств при синтезе высоковязких полимеров. Цель изобретения - повышение надёжности работы при синтезе высоковязких по/шмероБ. Указанная цель достигается- тем, что ппкмеркзатор, содержащий пилиндрическна секции с перемеш1шаю1цим устройством в каждой из них в расположенные на разных уровнях переточные устройства, снабжен механическими интенсификаторами перетока, а каждое пере.точное устройство вып м1нено в Виде тангенциально расположенного переточного патрубка, соединяк щего предыдущую и последующую тлляяЛ рические секцни. Кажоый механический интенсификатор перетока выполнен в виде напорных лопаоНй, закрепленных на перемещчваюшем : .устройстве на уровне переточного патруб ка. , . , Кроме того, каждый механический 1Штенсвфккатор перетока выполнен в вида расположенного в перетоЧном патрубке , 39427 шнека е приводом, размещенным вне цилинцрических секций. Полимеризатор снабжен паросбориым коллектором, соединенным с верхними частями цилиндрических секций. На фиг. 1 представлена схема полимеризатора:, на фиг. 2 - .то же, разрез А-А на фкг, I; на фиг. 3 - участок цилиндрических секций (вариант выполнения, продольный разрез;на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3. Полимеризатор содержит цилиндрические секции 1-4 с верхними и нижними .ами , соериненные между собой тангенгенциально расположенными переточными патрубкак/и 5-7 со вставками 8. В каждой цилиндрической секции 1-4 устансжлены перемешивакхцие устройства соответственно 9-12. Направлеше вращения и тип переметивакшдах устройств 9-12 соответствуют Вязкости среды и направлению движения реакционной массы в каждой из секций. Переьлешивакшше устройства 9-12 закреплены на штангах 13, образующих жесткий безвальный каркас. Полимеризатор снабжен механическими интенсифк-каторами перетока, каждый из которых выгюлнен в виде напорных лопастей 14, закрепленных на каждом перемешивакяцем устройстве 9, (1О-12) на уровне переточного патрубка 6 (6 и 7). В полимеризаторе предусмотрен входной патрубок 15 и выходаой патрубок 16 Секция 4 снабжена выгрузным шнековым устройством 17. Каждый механический интенсификатор перетока выполнен также в виде расположенного в каждом переточном патрубке 5 (6 и 7) шнека 18 с приводок 19, размеаданным вне цилиндрических секций 1-4 При необходимости вблизи ииека 18 штанги 13 выполнены с изгибом, (фиг. 3 Полимеризатор снабжен паросбсриым коллектором 2О, соединенным с верхними частями циликдричесК11Х секций 1-4 патрубками соответственно 21-24. / Верхние части цилин.црических секций 1-4 могут быть последовательно соединены межсо собой паровымп трубакш (не показаны), а последняя по ходу реакционной массы цилиндрическая секция снабжена пароотводяихим патрубков (не показан) Работа полимеризатора рассматривается на примере ггол -чения С1Штетического каучука СКИ-3 путем полимеризации изопронп в растворе изопентана с помощью к тилизоторо Циглера-Натта при повышенной кг-нцентрации полимера в растворе. 5 10 J5 8, 4 Шихта ссх гоящая из изопрена мономера {полимеризуемая часть 19%) в ct/еси с кзоцеитаном, смешивается, с раствором каталитического комплекса и растворителем и. через патрубок 15 вводатся в сек«цию 1. В этой секции происходит образование центров полимеризации и развитие реакции. За счет тепла реакции происходит подьем температуры реакционной массы и частичное испарение растворителя. Глубина конверсии на выходе из секции I по расчетам составляет около ЗО-35%, а концентрация полкмера в растворе окопо 6%. Реакционная масса непрерывно перемешивается, поднимаясь снизу вверх, достигает переточ1;ого патрубка 5 и переливается в секцию 2. В связи с малой вязкостью раствора, в секшш 1 может быть приме йена, например, равная мешалка 9 с поперечны ш лопастями. Выделившиеся пары растворителя через патрубок 21 поступают в паросборный коллектор 20 и далее на полную конденсаС целью исключения, зарастания патурубков 10 полимером, стенки патрубка могут непрерывно омываться озслаждейным растворителем, который также сливается в коллектор 2О, где осуществляется конденсайия основной массы выделенных паров растворителя охлажденным жидким растворителем. В секции 2 процесс полимеризации продолжается. Рёакцкснная масса течет свер ху вниз из-за разницы гидростатических уровней в секциях 2 и 3, Р, также за счет воздействия напорной лопасти 14. Напорный эф(}1ект лопастей 14 усиливается наличкем вставки 8, выполняющей функщш направл5 кя 1.его аппарата Переме шивающее устройство 10 секции 2 может быть выполнено Геликоидального типа, что обеспечивает высокоэффективное перемешивание вязкого материала. В секции 2 происходит дальнейшее увеличение конверс1ш и повышение концентрации полимера в растворе, в частности за счет дальнейшего испарения растворителя. Глубина конверсии возрастает до 65-7О%. а концентрация в растворе до 11-13%. Пары растворителя отводятся по патрубку 22 в к лллектор 20. В секции 3 реакционная масса движется вверх к переточному патрубку 7 за счет гидростатического .перепада и напора, создаваемого пере(.;ешивакишм устройством. выполненным, например, в виде ленгочиой гега1Коидальной мешалки. В секции 3 глубина конверсии возрастает до 7О-8О%, а кощентрадия полимера в растворе до 17% по массе. Надежная передача высоксеязкого меризата через патрубок 7 обеспечиваетс работой напорной попасти 14 или шнека 1 Отвод паров растворител5 осушествляют через патрубок 23 в сборный коплоктор 2 В патрубки мтекет подаваться охлажденный растворитель. . Последняя по ходу процесса секция 4 выполняет функцию дозревательной емкости, поскольку глубина конверсии на вь ходе 113 нее увеличивается всего на 5-7% В этой секции с помошью перемешивакяде го устройства 12, которое может быть вы полнено ле11точного или шнекового типа, высоковяакий полимер движется сверху вниз. Затем поли :ерт;зат выгружается шне ковым устройством 17, смешивается с im гибитором и направляется на дальнейиЕую обработку. Благодаря наличию паросборного коллр ктсра 20 давлениег паровых гбьемах ремиии оказывается одинаков1 ж{ и, следсйательно, процесс полимеризации 5IBляется изобарическим. Из-за гидростатических перепадов по секциям и изменения . концентрации полимера в растворе, в ре- акционной массе наблюдается и температурная депрессия порядка до 8-10 С, что однако не окажется на качестве конечно- го продукта, поскольку при адиабатическом процессе полимеризации изменение температуры в реакционной массе в ходе процесса достигает 40-50 С. В случае относительно низких конечных Концентраций полимера в растворе (8-13%) перемешивающие устройства в каждой секции могут быть выполнены одинаковыми, а шнековое устройство 17 заменено винтовым насосом. Преппагаемое усгройство просто по kcHсгруиции и наоежно в работе. . Формула изобрегевн.я 1.Пошмеризатор, содерясаший аклшв {яетесхие сектга с перемеппшаюшям уст ройством в каждой иа них н рвсположе ные на разных уровнях перегонные yciw. ройства, о тли-ч аюшя йс я тем, что, с целью повышевкя надежности в работе щя синтезе высоковязкях RonRhtepoa, GH снабж механкческимн янтеяскфякато- , рами перетока, а кажпсю переточное уст ройство выполнено в випе тангсяцкально расположенного переточного патрзгбКа, со- едкняюшёго предыдущую и послеяукяцую цилиндрические секции. 2.Полимеризатор по п. I, о т л и ч аю щ и и с я тем, что Каждый механтеский интенсификатор перетЪка выполнен в виде напорных лопастей, зак:рёпленнЫх на перемешивакюаем устройстве на урсбне пвреточного патрубка. 3, Полимеризатор по п. 1, о т л и а ю щ к и с я тем, что каждый механиеский интенсификатор перетока выпоя1ен виде располсмсенного ь перёточном патрубке шнека с 1фиводом, размешенным вне илиндрических секций. 4 Полимеризатор по п. I, о т л и чающийся тем, что он смабжен паросборным коллектором, соединенным с верхними ч(астями цилиндрических секций. Источники инфс мации, принятые во внимание при акспвртиае 1.Кирпичников П. А. и др. Альбом технологических схем проиавоцств промышленности синтетического каучука. Л., , 1976, с. 67-68, рис. 53. 2.Авторское свиветепьство СССР N9 454214, кл. В01 J 19/18, 1973 (прототип).