RU180145U1

RU180145U1 - Мешалка

Info

Publication number: RU180145U1
Application number: RU2018101813U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Николаевич Косовский; Илья Александрович Кусый; Александр Борисович Крупнов; Наталья Александровна Петровская
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Компания Хома"
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2018-06-05

Abstract

Полезная модель относится к перемешивающим устройствам, применяемым в химической технологии в процессе получения водных полимерных дисперсий поливинилацетата методом радикальной полимеризации в эмульсии. Техническим результатом предложения является обеспечение высокого давления в реакционной области при сохранении низкого уровня локальных сдвиговых нагрузок в реакционной области, при сохранении высокой степени перемешивания всего реакционного объема. Технический результат достигается тем, что мешалка содержит вал с размещенными на нем под углом 90объемными лопастями, выполненными в виде усеченных конусов, внутренний профиль которых выполнен в виде сужающейся и расширяющейся частей, при этом соотношение диаметра основания конуса к диаметру критического сечения лежит в диапазоне от 0,47 до 0,52, соотношение диаметра основания конуса к диаметру усеченного конуса лежит в диапазоне от 0,58 до 0,61, а расстояние от диаметра основания конуса до диаметра критического сечения лежит в диапазоне от 0,3 до 0,33 от высоты усеченного конуса. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к перемешивающим устройствам, применяемым в химической технологии в процессе получения водных полимерных дисперсий поливинилацетата методам радикальной полимеризации в эмульсии.

Из химических свойств (кинетика реакции полимеризации) и физических (необходимость достаточного перемешивания, увеличение давления для ускорения реакции) требования к перемешивающему устройству формулируются следующим образом.

Для проведения реакции полимеризации (ступенчатой и радикальной) требуется обеспечить высокую степень перемешивания, высокое давление в реакционной области при сохранении низкого уровня локальных сдвиговых нагрузок в реакционной области.

В современной химической технологии применяются мешалки типа ViscoJet (см. viscotjet.ru). В мешалках этого типа на вертикальном валу закреплены лопасти, выполненные в виде усеченного конуса постоянного профиля. Направление вращения выбирается таким образом, чтобы поток реакционной массы проходил от основания конуса к его усеченному краю. Тем самым внутри лопасти формируется ускоряющийся поток жидкости, в котором градиент скорости направлен от основания конуса к его усеченному концу. В результате возникает реактивный поток, который эффективно турбулизирует реакционную среду в объеме всего реактора.

Однако мешалки типа ViscoJet традиционного с традиционным профилем недостаточно эффективно решают задачу обеспечения высокого давления в реакционной области при сохранении низкого уровня локальных сдвиговых нагрузок в реакционной области.

Задача заявляемой полезной модели – расширение арсенала технических средств для перемешивания.

Техническим результатом предложения является обеспечение высокого давление в реакционной области при сохранении низкого уровня локальных сдвиговых нагрузок в реакционной области, при сохранении высокой степени перемешивания всего реакционного объема.

Технический результат достигается тем, что мешалка содержит вал с размещенными на нем под углом 90^о объемными лопастями, выполненными в виде усеченных конусов, внутренний профиль которых выполнен в виде сужающейся и расширяющейся частей, при этом соотношение диаметра основания конуса Do к диаметру критического сечения Dkr лежит в диапазоне от 0,47 до 0,52, соотношение диаметра основания конуса Do к диаметру усеченного конуса Du лежит в диапазоне от 0,58 до 0,61, а расстояние от диаметра основания конуса Do до диаметра критического сечения Dkr лежит в диапазоне от 0,3 до 0,33 от высоты усеченного конуса Н.

На фиг. 1 представлена мешалка.

На фиг. 2 – профиль сечения лопасти.

Мешалка содержит вал 2 с размещенными на нем под углом 90^о объемными лопастями 1, выполненными в виде усеченных конусов, внутренний профиль которых выполнен в виде сужающийся и расширяющейся частей, при этом соотношение диаметра основания конуса Do к диаметру критического сечения Dkr лежит в диапазоне от 0,47 до 0,52, соотношение диаметра основания конуса Do к диаметру усеченного конуса Du лежит в диапазоне от 0,58 до 0,61, а расстояние от диаметра основания конуса Do до диаметра критического сечения Dkr лежит в диапазоне от 0,3 до 0,33 от высоты усеченного конуса Н.

Технический результат предложенного технического решения достигается только в пределах указанных выше соотношений, что подтверждается проведенными экспериментами.

Пример конкретного выполнения сопла: диаметр основания конуса Do= 70 мм; диаметр усеченный диаметр конуса Du= 40 мм; диаметр критического сечения Dkr= 35 мм.

При таких параметрах сопла и угловой скорости вращения мешалки 30-60 об/мин режим течения сохраняется дозвуковым во всех диапазонах скоростей. Однако при обычных для процесса полимеризации значениях динамической вязкости среды в пределах от 200 до 3000 спз, в части сопла, набегающей на поток, возникает локальная стоячая волна уплотнения, в которой давление реакционной массы повышается до 30% по сравнению с нормальным давлением в аппарате. В этой области, а также в ламинарном поверхностном слое, сформировавшемся на внутренней поверхности конуса, проходит в кинетической стадии при достижении концентрации мицелл 10¹⁸ на см куб. и макрокапель мономера 10¹⁰ на см куб. При этих параметрах реакция полимеризации протекает без образования макроразмерных частиц коагулюма.

Работа заявляемой мешалки осуществляется следующим образом. Мешалку устанавливают в реактор. В реактор дозируют необходимые мономеры. Включают двигатель 3 и начинают перемешивания вплоть до набора ею необходимых оборотов. После этого в реактор дозируют инициатор реакции полимеризации. Процесс полимеризации протекает до исчерпания мономеров. После завершения процесса мешалку останавливают и осуществляют перекачивание полимерной дисперсии на склад готовой продукции.

Синтез 1

М.д.н.в.%	49-51
Концентрация ионов водорода , ед рН	7-9
Условная вязкость по Вз-4, с	30-55
Динамическая вязкость по Брукфильду, мПа*с	800-1500
Диаметр частиц, нм	100-150

Режим перемешивания: Скорость вращения вала перемешивающего устройства 30-60 об/мин;

Линейная скорость - 4-5 м/с.

Синтез 2:

М.д.н.в.%	50-52
Концентрация ионов водорода , ед рН	6-8
Условная вязкость по Вз-4, с	12-25
Диаметр частиц, нм	100-200

Линейная скорость - 4-5 м/с.

Мешалка позволяет одновременно обеспечить:

оптимальный для проведения реакции полимеризации в эмульсии режим перемешивания;

формирование области повышенного давления в реакционной массе заключенной в объем лопасти;

оптимальные характеристики поверхностного слоя реакционной массы на поверхности лопастей, необходимые для проведения реакции полимеризации в кинетической стадии без образования макроразмерного коагулюма.

Claims

Мешалка, характеризующаяся тем, что содержит вал с размещенными на нем под углом 90^о объемными лопастями, выполненными в виде усеченных конусов, внутренний профиль которых выполнен в виде сужающейся и расширяющейся частей, при этом соотношение диаметра основания конуса к диаметру критического сечения лежит в диапазоне от 0,47 до 0,52, соотношение диаметра основания конуса к диаметру усеченного конуса лежит в диапазоне от 0,58 до 0,61, а расстояние от диаметра основания конуса до диаметра критического сечения лежит в диапазоне от 0,3 до 0,33 от высоты усеченного конуса.