SU1046106A1 - Способ перемешивани жидких полимерных материалов - Google Patents

Description

4

й: Изобретение относитс  к способам перемешивани  жидких полимерных материалоо при проведении массообменных процессов в химической промышленности например, а также найти исполь зование в промышленности синтетического каучука. Известен способ перемешивани  жидких полимерных материалов при проведении массообменных процессов например , выпаривание кристаллического про дукта из растворов и суспензий), протекающих в горизонтально расположенной цилиндрической емкости, заключающийс  во вращении емкости вокруг центральной оси со скоростью, обеспемивдющей частичное увлечение полимерного материала стенками емкости, причем дл  интенсификации материала она заполнена насадкой в виде миогограннйкоо IT. Недостатком этого способа  вл етс  низка  производительность массообменных процессов при обработке матери алов, которые в.конце цикла обработки  вл ютс  в зкими жидкост ми, поскольку в результате налипани  в зкого материала на поверхност х насадки затруднена выгрузка материала. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ перемешивани  жидких полимерных материалов ., при проведении массообменных про цессов в горизонтально расположенной цилиндрической емкости, заключающийг с  во вращении цилиндрической емкости относительно центральной ее оси со скоростью, обеспечивающей частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками емкости Недостатком известнаго способа  вл етс  низка  интенсивность массообмена , поскольку при перемешив.ании с указанной скоростью поверхность кон-i такта и кратность циркул ции о иидком полимерном материале малы, Целью изобретени   вл етс  увеличение интенсивности -массообмена за счет повышени  эффективности перемешивани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу перемешивани  жидких полимерных материалов при проведении массообменных процессов в горизонтально расположенной цилиндрической емкости, заключающемус  во вра щении цилиндрической емкости относительно центральной ее скоростью , обеспечивающей частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками цилиндрической емкости, цилиндрическую емкость дополнительно вращают со скоростью, обеспечивающей равномерное распределение полимерного материала по стенкам цилиндрической емкости,при этом вращениеосуществл ют с чередованием скоростей вращени  при периоде их изменени  1-5 мин, отношении величин скоростей вращени  внутри каждого периода 1:(,2-3) и отношении времен вращени  внутри каждого периода при этих скорост х (. Способ осуществл етс  следующим образом. В неподоижную горизонтальную расположенную цилиндрическую емкость загружаетс  через загрузочный люк жидкий полимерный материал или несколько различных полимерных материалов. Затем закрываетс  загрузочный люк и необходимых дл  проведени  процесса массообмена температуре и давлении внутри емкости вращают ее относительно центральной оси с чередованием двух скоростей вращени  при периоде изменени  скоростей 1,0-5,0 мин и отношением величин этих скоростей и времен вращени  внутри каждого .периода , указанных в решении задачи. Авторами установлено, что интенсивность массообмена при проведении мае- -сообменных процессов может быть значительно повышена путем чередовани  скорости вращени  цилиндрической емкости , при которой обеспечиваетс  частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками емкости со скоростью вращени , котора  в 2-3 раза выше первой. При этой скорости происходит равномерное распределение полимера по стенкам емкости и увеличение свободной поверхности материала . Скорость вращени  цилиндрической емкости, при которой обеспечиваетс  частичное увлечение жидкого полихерного материала стенками емкости при угле между вершиной потока полимерного материала и наивысшей точкой окружности емкости 0-10, так называема  критическа  скорость вращени  С П|(р)Определ етс - экспериментально или по уравнению ( i)..n 310 где R- внутренний радиус цилиндрической емкости, м; ({ - средн   толщина сло  х и кого полимерного материала, м; ускорение силы т жести, . м/с, 1 - в зкость полимерного материала , ( С- электрический коэффициент дл  полимерных материалов с плотностью 950-1Р.ОО кг/м, равный 6,, При вращении цилиндрической емкости с критической скоростью наход щийс  в ней иидкий полимерный материал перемешиваетс  с наибольшей по сравнению с другими скорост ми вращени  интенсивностью, при этом происходит посто нное обновление ее поверхности , что способствует увеличению интенсивности процессов массообмена. Однако, при этом, примерно половина внутренней поверхности цилиндричес кой емкости не покрита слоем полимерного материала и не используетс . Чередование скоростей в предлага емом изобретении приводит к тому, что в период вращени  емкости со скорость в 2-3 раза выше критической равномерное распределение полимерного материала по стенкам цилиндрической емкоети происходит практически мгновенно, в то врем  как в результате действи  сил инерции и в зкости разгон слоев полимерного материала до скорости вращени  емкости происходит постепенно: быстрее вовлекаютс  во вращение со скоростью вращени  емкости прилега ющие к ней слои и медленнее более отдаленные слои. При этом обеспечиваетс  сдвиг между отдельными сло мии их перемешивание. Кроме того, fxnaгодар  действию центробежных сил обес печиваетс  интенсивное перемешивание составл ющих жидкого полимерного материала с различной плотностью.. К мо менту выравнивани  скоростей вращени  сло  полимерного материала и емкости производ т переключение снова на более медленную критическую скорость вращени . При этом полимер-: ный материал не сразу приобретает эту скорость, наружные его слои продолжают двигатьс  за счет, сил инерции с прежней скоростью, т.е. быстрее емI кости, при этом обеспечиваетс  сдвиг и перемешивание между сло ми К моменту выравнивани  скоростей б4 емкости и сло  полимерного материала : последний приобретает первоначальную конфигурацию, т.е. лишь частично увлечен стенками емкости, и далее переключение скоростей повтор етс . Авторами экспериментально установлено , что оптимальный период изменени  скоростей составл ет 1-5 мин перемешивани , а отношение внутри периода времен перемешивани  при критической .скорости и следующей за ней большей скоростью ( 2-37i1. Выбор первого соотношени  диктуетс  необходимой кратностью циркул ции внутри жидкого , полимерного материала. Выбор второго соотношени  определ етс  тем, что вследствие наличи  инерции у вращающегос  полимерного материала при . переключении на критическую скорость он не сразу приобретает конфигурацию , характерную дл  этой скорости , продолжа  некоторое врем  двигатьс  кольцевым слоем. Это уменьшает фактическое времй нахождени  потока полимерного материала в критическом режиме . Предлагае « й способ перемешивани  жидких полимерных материалов предназначен дл  процессов массообмена. Например, дегазации (обезвоживани  удаление растворителей и воды из жидких полимеров и олигомеров, в том числе удаление ацетона из бифункционального гидроксилсодержащего полимера бутадиена с молекул рной массой 2000, удаление воды из этого же полимера, удаление воды из полиэтиленадипината и ТоДо., .Пример 1. ( конт Р.ОЛЬ ный ) по прототипу, В цилиндрическую емкость диаметром 150 мм и длиной 250 мм загружают расплавленного полиэтилен дипииата (ПЭ ) с в зкостью 0,1 при и начальной влажностью 0,5 (мае.) Емкость устанавливают горизонтально относительно центральной оси в подшипниковые узлы и пра1члют с критической скоростью (, равной 115 об/мин и обеспечивающей частичное увлечение материала стенками емкости. При перемешивании материала при 100 С и остаточном давлении 100 мм рт,ст. производ т дегазацию Собезвоживание) ПЭ. Услови  пepeмeшивaf ил и длительг ность дегазации до влажности 0, дл  эт-ого примера и всех последующих приведены в таблице.

Пример 2. В цилиндрическую емкость диаметром 150 мм и длиной 250 мм загружают 1 кг расплавленного ПЭ с в зкостью 0,1 нс/м при и начальной олажностью 0,.). g Емкость устанавливают горизонтально относительно центральной оси п подипниковые узлы и вращают при чередооании двух скоростей вращени . Период чередовани  скоростей 1 мин. Внутри ю периода врем  вращени  при скорости П.хр- 115 об/мин, обеспечивающей частичное увлечение материала стенками емкости р 5 с и врем  враени  (Травм ) при скорости (ПрОЕ,Н ) tS

равной 330 об/мин и обеспечивающей равномерное распределение материала по стенкам емкости, 15 с. При и остаточном давлении 10 мм рт,ст. производ т дегазацию (обез- о вохтвание). ПЭ.

Пример 3. Перемешивание в процессе дегазации (обезвоживани ) ПЭ провод т как в примере 2 при том е периоде чередовани  скоростей, 5 равном 1 мин, но врем  вращени  при скорости равно tKp - с; врем  вращени  при скорости равноtg 20 с.

Пример k. Перемешивание в процессе дегазации (обезвоживани ) ПЭ провод т как в примере 2 при том же периоде чередовани  скоростей, равном 1 мин, но врем  вращени  при скорости П равно - НЗ с; врем  вращени  при скорости flpoftH равноТройт 7 с,35

П р и м.е р 5 { контрольный. Перемешивание в процессе дегазации {обезвоживани ) ПЭ провод т как в примере 2 при том же периоде чередовани  скоростей , равном 1 мин, но врем  враще-40 ни  при скорости равноTl tp - 8 с, врем  вращени  при скорости П рав--- л рОрИ

.12 с.

п р и м ер 6 (контрольный „ Перемешивание в процессе дегазации (обез-45 воживани ) ПЭ провод т как в примере 2 при том «е периоде чередовани  скоростей, равном J мин, но врем  вращени  при скорости равноТкр 36 с, врем  вращени  при скорости jo Про „равиогравн 24 с.

Пример . Перемешивание в к роцессе дегазации (обезвоживани ) ПЭ провод т как в примере 2 при том же периоде чередовани  скоростей, равном 55

мин, и отношенииТкр5Гравн|Р ч° 3:1, но при этом устанавливают скорость , обеспечивающую равномерное

распределение материала по стенкам емкости Прд 230 об/мин.

Пример 8. Перемешивание в процессе дегазации (обезвоживани ) ПЭ провод т как в примере 7, но при скорости П.,равной 290 об/мин.

Пример 9 ( контрольный. Перемешивание в процессе дегазации ( обезвоживани  ПЭ провод т как в примере 7, но при скорости П -ь,равной 170 об/мин.

Пример 10 ( контрольHuvi . Перемешивание в процессе дегазации (обезвоживание) ПЭ провод т как в примере 7 но при скорости П .равной (60 об/мин о

Пример 11. Перемешивание дегазацию ( обезвоживание ) ПЭ провод т как в примере k, но при этом период чередовани  скоростей устанавливают равным 3 мин.

Пример 12. Перемешивание в процессе дегазации ( обезвоживани ) ПЭ провод т как в примере , но при этом устанавливают период чередовани  скоростей равным 5 мин.

Пример 13 (контрольный). Перемешивание в процессе дегазпции (обезво ; иванил) 1Э провод т как в примере (, но при- этом устанавливают период чередовани  скоростей равным 6 мин.

Пример 1. Перемешивание в процессе дегазации ( обезвоживани ) ПЭ провод т как в примере 4, но при этом устанавливают период чередовани  скоростей равным 0,5 мин.

Пример 15« В цилиндрическую емкость загружают 1 кг бифункционального гидроксилсодержащего полимера бутадиена с молекул рной массой 2000 с в зкостью 1 содерм анием ацетона 10 (мае.)о Далее дегазацию . (удаление растворител ) до содержани  ацетона 0,1 (мае.) провод т как в примере , но при скорости П равной 66 об/мин скорости П равной. 1-65 об/мин.

Пример 16. В цилиндрическую емкость загружают 1 кг бифункционального гидроксилсодержащего полимера бу тадиена с молекул рной массой 2000 с в зкостью 1 нс/м и содержанием воды 5ч. Долее дегазацию (обезвоживание ) полимера провод т как в примере 4,но при скорости , равной 66 об/мин, и скорости П . равной 165 об/мин.

Пример 17. Дегазацию ((обезрожиоание ) ПЭ осуществл ют такпе, как D примере 1, но перемешиоание провод т при скорости, обеспечивающей равномерное распределение ПЭ по стенкам емкости HlpQgj,), равной 290 -об/мин.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ перемешивани  позвол ет примерно в четыре раза уменьшить врем  .дегазации (; обезвоживани ) жидких полимерных материалов, т„е. увеличить интенсивность массообмена, по сравнению с известным.

Таким образом, предлагаемый способ благодар  тому, что перемешивание провод т при чередовании скорости, обеспечивающей частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками емкости, и скорости, обеспечивающей равномерное распределение полимерного материала по стенкам емкости, при периоде изменени  скоростей

1-5 мин и отношении величин указанных скоростей и времен вращени  внутри ках(дого периода при этих скорост х 1:(2-3; и (2-3):1 соответственно, обе почивает увеличение интенсивности массообмена .

Экономический эффект от использовани  предлагаемого способа в промышленности в процессе обезвоживани , . примен емого дл  изготовлени  плоскозубчатых ремней, по сравнению с базовым объектом, в качестве которого взпт используемый в указанном производстве способ перемешивани  вращающейс  лопастной мешалкой (скорость вращени  мешалки 120 об/мин), ожидаетс  за счет сокращени  брака плоскозубчатых ремней из-за неудовлетворительного обезвоживани  ПЭ с 20 до 2% и составл ет при производстве 100 тыс. ремней в год и стоимости одного ремн  2 руб. - Зб тыспч руб,

в ГОДо

Claims (1)

1. 2. Патент США Ν’ 3467362, кл. 259-14, опублик. 1969 (прототип). . СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ при проведении массообменных процессов в горизонтально расположенной цилиндрической емкости, заключающийся во вращении цилиндрической емкости относительно центральной ее оси со скоростью, обеспечивающей частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками цилиндрической емкости, о т л ич а ю щ и й с я тем, .что, с целью увеличения интенсивности массообмена за счет повышения эффективности перемешивания, цилиндрическую емкость дополнительно вращают со скоростью, обеспечивающей равномерное распределе ние полимерного материала по стенкам цилиндрической емкости,при этом вра щение осуществляют с чередованием скоростей вращения при периоде их изменения 1-5 мин, отношении величин скоростей вращения внутри каждого периода 1:(2-3), отношении времен вращения внутри каждого периода при этих скоростях ((2-3):1.