CS205072B2 - Facility for the polymerization in the wapour phase - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro polymerací v parní fázi.

V reakcích, při nichž průběžně vznikají pevné částečky, které se mohou -spojovat ve shluky, je často žádoucí -oddělovat tyto shluky od částeček, protože jsou ' nežádoucím produktem a způsobují zanášení reaktoru, popřípadě - dále připojených zařízení. Platí to Zejména -pro míchané polymerační reaktory pracující s parní fází, kde malý počet shluků, vzniklých místním přehřátím- hmoty částečkového polymeru -v průběhu zpracování, může způsobit zadření lopatek míchadel a zastavení celého procesu po-lymerizace.

Polymerizační reaktor trpící těmito nedostatky je popsán například v USA -patentovém spisu Č. -3 469 948. Polymerizační- reaktor popsaný v tomto patentovém -spisu -sestává z válcové nádoby, uzavřené čely, kterými souose -s válcovou nádobou prochází hnací hřídel opatřený lopatkami, které jsou konstruovány tak, aby se dosáhlo -optimálního· promíchávání -obsahu reaktoru. Popřípadě vzniklé -shluky částeček se však v prostoru reaktoru - pohybují zcela nekontrovatelně, takže mohou způsobit zadření míchacích lopatek a zastavení činnosti reaktoru, popřípadě - poruchy činnosti připojených zařízení.

Úkolem vynálezu je odstranění popsaných nedostatků známých polymeračních reakto2 rů, to jest nebezpečí poruchy reaktoru nebopřipojených zařízení v -důsledku přítomnosti shluků částeček.

Uvedený úkol je vyřešen zařízením· pro· polymerací v parní -fázi -sestávajícím- z vodorovného válcového reaktoru, ve kterém, je souose uspořádán hnací hřídel procházející reaktorem- v podélném -směru, jehož podstata spočívá podle vynálezu v tom, že . na hnacím hřídeli je kolmo k jeho ose uspořádána- nejméně jedna přepážka vyplňující s vůlí -celý příčný průřez - reaktoru, která je na obou stranách opatřena příčnými pravoúhlými lopatkami svírajícími navzájem pravý úhel, které dělí přepážku v kvadranty, přičemž nejméně v jednom- kvadrantu je v přepážce vytvořen obvodový výřez, jehož jedna strana se kryje s lopatkou, a nejméně v jednom sousedním kvadrantu je v přepážce mezi - lopatkami - vytvořen vnitřní otvor, - přičemž -součet ploch vnitřního -otvoru a obvodového výřezu představuje 10 až 50 % plochy přepážky.

Součet ploch vnitřního -otvoru a obvodového výřezu činí -s výhodou 20 -až 40 °/o.

Plocha vnitřního otvoru je- přitom- s výhodou rovna - ploše -obvodového - výřezu.

Nádoba může být vyrobena z konstrukčního materiálu, který je -rozměrově stálý v podmínkách činnosti reaktoru. - Totéž platí pro konstrukční materiál vnitřních částí reaktoru. Pro polymerizační reaktory pracující při teplotě a tlaku okolního prostředí je vhodná uhlíkatá ocel.

Nádoba reaktoru má s výhodou přibližně kruhový průřez a otočný hnací hřídel, ke kterému jsou připevněny kombinace přepážek s lopatkami a který je s výhodou uspořádán v ose nádoby, je uložen v čelech nádoby a probíhá reaktorem v podélném směru.

Kombinace přepážek s lopatkami a další míchací lopatky jsou pevně uloženy na hnacím hřídeli, takže se s hnacím hřídelem otáčejí a mají přitom dostatečnou tloušťku, takže jsou tvarově dostatečně stálé. Lopatky jsou uspořádány kolmo na osu nádoby a zasahují blízko· к vnitřnímu povrchu této nádoby. Světlou vzdálenost mezi lopatkami a vnitřním povrchem nádoby reaktoru je účelné volit pokud možno nejmenší tak, aby umožnila mechanickou funkci při přijatelných konstrukčních nákladech.

Míchací lopatky jsou konstruovány a umístěny podél hnacího hřídele tak, že v podstatě nedochází к dopřednému nebo zpětnému pohybu částeček, to jest nedochází ke znatelnému míchání obsahu částeček v podélném směru.

Velikost a tvar vnitřních otvorů a obvodových výřezů v přepážkách nejsou kritické, měly by však být takové, aby rychlost průtoku hmoty byla přiměřená účelu a aby výsledný průtok hmoty částeček přepážkou se blížil nule. Velikost, tvar a umístění vnitřních otvorů a obvodových výřezů závisí také na charakteru proudění hmoty částeček a na množství a měrné hmotnosti shluků.

Hmotou se rozumějí shluky, zejména shluky polymeru v lůžku z částeček polymeru. Tato hmota má takovou měrnou hmotnost, že neplove na povrchu míchaného částečkového lůžka, ale nechází se při míchání více ve spodních třech čtvrtinách a nejvíce ve spodní polovině obsahu nádoby. Jestliže jsou v lůžku částečky polyethylenu, je jejich měrná hmotnost přibližně v rozmezí 0,4 až 0,6 g/ /cm³ a měrná hmotnost hmoty, to jest shluků, je přibližně v rozmezí 0,6 až 0,9 g/cm³.

Jestliže je lůžko složeno z částeček polypropylenu, jsou odpovídající měré hmotnosti přibližně 0,25 až 0,45 a 0,6 až 0,95 g/cm³. Velikost částeček v částečkovém lůžku není kritická, avšak mezi velikostí částeček a velikostí shluků by měl být znatelný rozdíl.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že popsané kombinace přepážek s lopatkami umožňují koncentrovat shluky vznikající v lůžku z částeček do jedné sekce nádoby polymerizačního reaktoru, ze které pak mohou být snadno odstraněny. Odstraněním shluků, které mohou způsobit zablokování pohyblivých částí polymerizačního reaktoru a jeho zanesení, popřípadě poruchy připojených zařízení, se podstatně zvýší provozní spolehlivost polymerizačního reaktoru.

Podstata vynálezu bude v dalším objasně na na příkladu jeho provedení, který je popsán s pomocí připojeného· výkresu, kde je znázorněn na obr. 1 vnitřek reaktoru obsahující dvě kombinace přepážka-lopatka (nejsou znázorněny všechny sousední míchací lopatky a celý hnací hřídel), na obr. 2 detail kombinace přepážka-lopatky v pohledu

2—'2 z obr. 1; v přepážce je vytvořen vnitřní otvcr a obvodový výřez a přepážka je spojena s přední a zadní lopatkou, které jsou úhlově natočeny o 99°, obě lopatky sestávající ze dvou částí vystupujících proti sobě z hnacího hřídele, na obr. 3 perspektivní pohled na kombinaci přepážka-lopatky z obr.

2.

Na obr. 1 jsou znázorněny dvě poblíž sebe umístěné lopatky 13, 14, které jsou vůči sobě úhlově natočeny a jsou upevněny na hnacím hřídeli 10; jsou znázorněny pouze čtyři dvojice lopatek 13, 14. Hnací hřídel 10 je v reaktoru uložen ve dvou ložiskách 11 a 12. Přepážky 15 rozdělují reaktor celkem na tři sekce s nepravou koncovou deskou na jednom konci, která není znázorněna, a vyjímatelnou přepážkou na druhém konci, která rovněž není znázorněna. Přední sekce (ve směru zahušťování) je nejmenší. Přepážky 15 a všechn ylopatky 13, 14 se otáčejí společně s hnacím hřídelem 10. Vzadu umístěné lopatky 13 jsou spojeny s přepážkami 15 a jestliže lopatka 13 projde směrem vzhůru vrstvou částeček, shluky a Částečky nesené touto lopatkou 13 s pravděpodobností 1:1 propadávají obvodovým výřezem 21 přepážky 15 ve směru koncentrování. Vpředu umístěné lopatky 14, spojené s přepážkami 15, jsou vůči vnitřnímu otvoru 19 v každé z přepážek 15 uspořádány tak, že shluky nebo částečky zachycené lopatkami 14 nemají snahu propadnout vnitřním otvorem 19 a zůstanou v sekci. Přepážky 15 tedy působí jako jednocestné ventily pro shluky. Úkolem vnitřních otvorů 19 spolu s obvodovými výřezy 21 je napomáhat vyrovnávání hladiny bsahu po stranách přepážky 15, to jest mají propouštět částečky, avšak nikoliv větší množství shluků.

Na obr. 2 je znázorněn pohled na přepážku 15 při pohledu ve směru koncentrování. Lopatky 13, 14 jsou umístěny před přepážkou 15 a za ní. Obvodový výřez 21 má tvar kruhové výseče bez vrcholu. Jedna strana obvodového výřezu 21 je v rovině s lopatkami 13 a probíhá podél větší části délky jedné poloviny lopatky 13, takže shluky a částečky mohoou obvodovým výřezem 21 ve směru koncentrování snadno projít. Vnitřní otvor 19 má rovněž tvar kruhové výseče a je vzdálen od obvodu přepážky 15 a rovněž od vpředu umístěné lopatky 14, takže vnitřní otvor 19 zajišťuje vyrovnání hladiny obsahu v sekcích reaktoru. Shluky a částečky zachycené lopatkou 14 při průchodu obsahem reaktoru mají snahu padat s lopatky 14 zpět do sekce.

Dále jsou popsány charakteristické příklady. Je třeba zdůraznit, že tyto příklady jsou uvedeny pouze pro názornost. Pracovní205072

kovi v oboru mohou být na základě uvedených příkladů zřejmé další obměny a úpravy, které spadají do rozsahu ochrany vynálezu.

Přikladl

Byl použit reaktor dlouhý 915 mm Q průměru 620 mm s hnacím hřídelem, na kterém byly poblíž sebe upevněny lopatky. Hnací hřídel byl· poháněn motorem. Lopatky byly vůči sobě natočeny o 90° a jednotlivé dvojice lopatek byly vůči sousedním dvojicím lppa: tek natočeny o 180°. Šířka každé z lopatek byla 152 mm a konec každé z lopatek procházel těsině kolem vnitřního obvodu reaktoru. V přepážce byly vytvořeny dva obvodové výřezy a dva čtvercové vnitřní otvory, které měly rozměry 76,2X76,2 mm. Oba obvodové výřezy byly vyříznuty tak, že jedna strana každého čtvercového obvodového' výřezu lícovala se zadní lopatkou a druhá strana čtvercového obvodového výřezu byla pokračováním obvodu přepážky. Dva vnitřní otvory byly vyříznuty tak, že bližší strana směrem к vpředu umístěné lopatce každého vnitřního otvoru byla 76,2 mm vzdálena od povrchu přední lopatky. V každém z kvadrantů přepážky byl tedy vyříznut jeden otvor. Reaktor obsahoval sedm lopatek, včetně (Jvo-u spojených s přepážkou. Přepážka byla к hnacímu hřídeli připevněna mezi čtvrtou a pátou lopatkou.

Reaktor byl po celou dobu asi z poloviny naplněn částečkami polyethylenu, které prošly sítem o 1’6 až 28 okách -na cm, a polyethylenem přiváděným v množství kolem 27 kilogramů za hodinu.

Spojitého vyprazdňování polyethylenu stejnou rychlostí se dosahovalo přepadem na jednom koinci reaktoru, polyethylen byl pak odváděn trubicí ve spodní čá9ti reaktoru. Na počátku pokusu bylo v zadní sekci dvanáct spečených shluků polyethylenu. Hřídel se otáčel kolem 1’5 otáček za minutu.

Uvedený pokus byl opakován stejným způsobem,, avšak na počátku pokusu byly všechny shluky v přední, to· jest přepadové sekci. Pp 40 minutách byly všechny, shluky v téže sekci.,

Příklad II

Byl použit postup a zařízení z příkladu I s úpravou spočívající v tom, že vnitřní otvory — vyrovnávací otvory — příslušející, к vpředu umístěným lopatkám měly svoji'bližší stranu (směrem к vpředu umístěné lopatce) vzdálenou místo 76,2.. mm pouze 5'0,8 mm od povrchu vpředu umístěné lopatky. Každé číslo pokusu v tabulce označuje samostatný pokus.

Tabulka

Pokus č. Oas (minuty) % shluků přepravovaných mezi sekcemi

1	6	17
2	15	50
3	30	58
4	60	75
5	120	92

Uvedený pokus byl opakován stejným způsobem s tím, že na počátku pokusu byly shluky v přední — přepadové — šekel. Po 30 minutách nebyl v zadní sekci nalezen žádný shluk.

Příklad III

Byl použit postup a zařízení podle příkladu I, avšak použité shluky měly menší měrnou hmotnost než v případě příkladů I а II. Tyto shluky byly lehké a nesoudržné. Po 30 minutách přešlo 42 procent shluků přepážkou ze zadní sekce do přední, přepadové sekce.

Tabulka

Čas (minuty) Počet shluků přepravených mezi sekcemi

Claims (3)

1. Zařízení pro polymerací v parní fázi, sestávající z vodorovného válcového reaktoru, ve kterém je souose uspořádán hnací hřídel procházející reaktorem v podélném směru, vyznačující se tím, že na hnacím hřídelí ' (10) je kolmo k jeho ose uspořádána nejméně jedtna přepážka (15), vyplňující s vůlí celý příčný průřez reaktoru, která je na obou stranách opatřena příčnými pravoúhlými · lopatkami ' ' (13, 14) svírajícími navzájem pravý úhel, které · dělí přepážku (15) v kvadranty, přičem nejméně v jednom kvadrantu je v přepážce (15) vytvořen obvodový výřez (21), jehož jedna strana se kryje s lopatkou (13), a nejméně v jednom sousedním kvadrantu je v přepážce (15) mezí lopatkami (13, 14) vytvořen vnitřní otvor (19), přičemž součet ploch vnitřních otvorů (19) a obvodového výřezu (21) představuje 10 až % plochy přepážky (15). :

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že součet ploch vnitřního otvoru (19) a obvodového výřezu (21) představuje 20- až 40 °/o plochy přepážky (15).

3. Zařízení podle bodu 1 nebo 1 a 2, vyznačující se tím, že plocha vnitřního otvoru (19) je rovna ploše obvodového výřezu (21).

1 list vvkrrsů