CH641968A5

CH641968A5 - Procede pour extraire des matieres volatiles contenues dans un materiau a haute viscosite.

Info

Publication number: CH641968A5
Application number: CH327281A
Authority: CH
Inventors: Yuji Fujii; Chikao Oda
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1984-03-30
Also published as: DE3049907C2; JPS5645704A; DE3049907T1; WO1981000814A1; JPS5739802B2; US4361462A

Description

La présente invention concerne un procédé pour extraire des matières volatiles, telles que des solvants ou des monomères, contenues dans un matériau à haute viscosité, tel que des compositions de polymères synthétiques, à l'aide d'un évaporateur à film tombant. L'invention concerne aussi un évaporateur pour la mise en œuvre du procédé.

Dans les processus continus de polymérisation en masse ou en solution de styrolène, le produit polymère qui est déchargé du réacteur de polymérisation contient une forte concentration de matières volatiles, telles que le styrolène monomère ou le solvant utilisé pour la polymérisation. Une technique à haut degré d'extraction faisant appel à un évaporateur à film tombant vertical a été utilisée pour extraire la matière volatile contenue dans une telle composition de polymères.

Dans le processus traditionnel utilisant cette technique, la composition de polymères est chauffée avant l'évaporation par un réchauffeur ou un échangeur de chaleur pour compenser la perte de chaleur latente lors de l'évaporation. Cette méthode n'est toutefois pas favorable du point de vue de la qualité du polymère, parce que le monomère restant tend à former un polymère à faible poids moléculaire lorsqu'il est exposé aux hautes températures du préchauffage. Lorsque la composition de polymères à basse température est chargée dans l'évaporateur, sa viscosité augmente avec l'évaporation du solvant et/ou du monomère et elle est sujette à se solidifier en partie en raison de la baisse de température due à l'évaporation, de sorte qu'une rotation sans à-coups de l'agitateur devient difficile.

Le but de la présente invention est de pallier cet inconvénient. Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est réalisé comme décrit dans la revendication 1. Une forme d'exécution et des variantes de l'objet de l'invention sont décrites ci-après, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé dans lequel:

La fig. 1 est une coupe verticale d'un évaporateur à film tombant selon une forme d'exécution préférée de l'invention.

La fig. 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la fig. 1.

La fig. 3 illustre des formes d'exécution préférées de la pale d'échauffement.

La fig. 1 est une coupe verticale d'un évaporateur à film tombant dans laquelle 1 est une entrée de composition de polymères. Le distributeur 2 et un agitateur à ailes 3 sont fixés à un arbre tournant 13. Un manteau d'échauffement 4 est monté autour du corps 5 de l'évaporateur. Des entrées et des sorties 6 sont prévues pour le milieu d'échauffement. Un réservoir 7 se trouve à la base de l'évaporateur et des moyens de décharge 8 sont montés à la partie inférieure de ce réservoir 7. La partie inférieure de l'arbre 13 est montée dans un palier 9 et un évent 10 est fixé dans la partie supérieure de la paroi du réservoir 7. Une sortie de polymère 11 se trouve au fond du réservoir 7 et un presse-étoupe 12 au sommet de l'évaporateur. Des moyens d'entraînement 16 commandent des poulies 14 et 15. La fig. 2 montre les ailes 3 de l'agitateur assemblées avec l'arbre 13 et comprenant chacune une pale hélicoïdale 17 s'enroulant autour de l'arbre 13, une pale d'échauffement 19 de largeur variable déterminée dans la direction de rotation de l'agitateur, cette pale 19 ayant un faible jeu entre sa face extérieure et la paroi intérieure du corps 5 de l'évaporateur et une pale de compression 18 reliant la pale hélicoïdale et la pale d'échauffement. La pale de compression 18 a pour but de forcer le film tombant de polymère dans le jeu entre la pale d'échauffement et la paroi intérieure de l'évaporateur.

Lorsqu'une composition de polymères à basse température (140-150°C) égale à sa température de polymérisation est introduite par l'entrée de composition de polymères dans le corps 5 de l'évaporateur, elle est distribuée uniformément sur la paroi intérieure du corps 5 par le distributeur 2 et étalée de manière à former un film mince par les pales hélicoïdales 17 des ailes 13 de l'agitateur. En même temps, la composition est comprimée dans les jeux existants entre les pales d'échauffement 19 et la paroi intérieure du corps 5 de l'évaporateur. La composition s'échauffe par la friction produite par la rotation des pales d'échauffement 19, ces pales étant en contact avec la composition. Cela produit l'évaporation de la matière volatile contenue dans la composition de polymères.

Ainsi, pendant réchauffement par friction de la composition et la séparation des matières volatiles, la composition tombe au fond du réservoir 7 et elle est évacuée à travers la sortie de polymères 11 à l'aide des moyens de décharge 8. La matière volatile évaporée est évacuée par l'évent 10.

La fig. 3 montre quelques formes d'exécution des pales d'échauffement 21 à 23 qui ont une largeur variable diminuant vers le bas pour tenir compte du fait que, dans la partie supérieure de l'évaporateur, une grande quantité de matière volatile est évaporée et qu'il est nécessaire de produire beaucoup de chaleur de friction pour éviter une chute de température, ce qui demande une grande surface des pales d'échauffement en contact avec la composition de polymères. Dans la partie inférieure de l'évaporateur, où une quantité plus faible de matière volatile est évaporée, la chaleur de friction est rendue plus faible en diminuant la largeur de chaque pale d'échauffement, afin de prévenir une hausse excessive de température qui pourrait donner lieu à une dégradation des propriétés du polymère résultant.

Comme indiqué plus haut, l'invention réalise un procédé et un évaporateur pour extraire de la matière volatile d'un matériau à haute viscosité en utilisant un évaporateur à film tombant dans lequel chaque aile de l'agitateur comprend, à son extrémité extérieure, une pale d'échauffement ayant un faible jeu entre sa propre face et la paroi intérieure de l'évaporateur et une largeur variable donnée dans la direction de rotation de l'agitateur, le matériau à haute viscosité étant chauffe par friction dans les jeux mentionnés. Ainsi, il n'est pas nécessaire de faire appel ni à un réchauffeur ni à un échangeur de chaleur pour le préchaufîage du matériau à haute viscosité avant son introduction dans l'évaporateur. En conséquence, lorsque l'invention est utilisée pour l'extraction d'un monomère contenu en faible quantité dans un polymère, la réaction à des températures plus élevées du monomère restant peut être évitée. La chaleur produite par la friction des pales d'échauffement et la dissipation de chaleur de la matière évaporée en tant que chaleur latente d'évaporation se produisent en même temps, de sorte que la chaleur fournie est immédiatement consommée comme chaleur d'évaporation, ce qui permet d'exécuter l'évaporation à une température fixée en maintenant l'équilibre des quantités de chaleur. Le procédé et l'évaporateur selon l'invention permettent d'améliorer l'efficacité du transfert de chaleur au film tombant, plus particulièrement lors du traitement de polymères synthétiques qui ont généralement une faible conductibilité thermique. Cela résulte du fait que le film tombant est comprimé en un film mince chauffé de chaque côté, d'une part, par le milieu de chauffage dans le manteau d'échauffe-

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ment et, d'autre part, par la friction produite par les pales d'échauffement. Par le fait que le dispositif selon l'invention est prévu pour le chauffage du polymère par friction, la chaleur produite entre la paroi intérieure de l'évaporateur et les pales d'échauffement de largeur variable dans la direction de rotation de l'agitateur est 5

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fournie en quantité suffisante au polymère à une faible vitesse de rotation de l'agitateur en utilisant des pales d'échauffement, généralement de grande largeur, ce qui permet d'éviter la scission des chaînes du polymère qui se produirait à une grande vitesse de rotation de l'agitateur.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Procédé pour extraire des matières volatiles contenues dans un matériau à haute viscosité à l'aide d'un évaporateur à film tombant, caractérisé en ce que le matériau à haute viscosité est chauffé par friction entre les extrémités extérieures des pales d'un agitateur de l'évaporateur et la paroi intérieure du corps dudit évaporateur.

2. Evaporateur à film tombant pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'extrémité extérieure de chacune des pales de l'agitateur (3), une pale d'échauffement (19) s'étendant dans la direction de rotation de l'agitateur et chauffant le matériau à haute viscosité par la chaleur de friction développée entre sa propre face et la paroi intérieure du corps (5) de l'évaporateur.

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REVENDICATIONS

3. Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur de chacune des pales d'échauffement (19) est rendue décroissante entre l'endroit d'entrée du matériau à haute viscosité dans le corps (5) de l'évaporateur et l'endroit de sortie dudit matériau.