SU1074584A1

SU1074584A1 - Polymerizator

Info

Publication number: SU1074584A1
Application number: SU813252074A
Authority: SU
Inventors: Ювеналий Валентинович Лебедев; Владимир Евсеевич Добровинский; Александр Владимирович Шишкин; Константин Георгиевич Корешов; Элеонора Донатовна Малютина; Евгений Григорьевич Тимофеев; Николай Борисович Архипов; Александр Георгиевич Полозов; Павел Григорьевич Паутов; Ярослав Николаевич Прокофьев; Евгений Павлович Копылов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6956; Предприятие П/Я В-8585
Priority date: 1981-02-20
Filing date: 1981-02-20
Publication date: 1984-02-23

Abstract

ПОЛИМЕРИЗАТОР, Содержащий корпус с теплообменной рубашкой и перемешивающим устройством. соединенный с ним циркул ционный контур, винтовой.насос и технологические штуцера о., т л и ч а ющ и и с тем, что, с целью повышени качества целевого продукта за счет обеспечени равномерного температурного -пол и интенсификации теплообмена путем обеспечени радиального перемешивани реакционной массы, он снабжен установленным в циркул ционном контуре параллельно основному дополнительным корпусом с рубашкой и перемешивакнцим устройством, перемё- шивающие устройства выполнены в виде полых цилиндрических роторов с шарнирно закрепленными на них скребками, при этом рабочие и про (Л тивоположные им кромки скребков расположены по разные стороны шарнира , а ширина скребков больше величины зазора между цилиндрическими поверхност ми корпуса и1ротора. gPOLYMERIZATOR Containing a housing with a heat exchange jacket and a mixing device. a circulating circuit connected to it, a screw pump and technological choke points, in order to improve the quality of the target product by providing uniform temperature -floor and intensifying heat exchange by ensuring radial mixing of the reaction masses, it is equipped with a jacket mounted in a circulation circuit parallel to the main additional housing and mixing device, mixing devices are made in the form of hollow cylindrical rotors with hinged fastening them scrapers, wherein the working and about the (A scraper edges them oppositely located on different sides of the joint, and the width of the scraper over the gap between the cylindrical surfaces of the housing i1rotora. g

Description

ч1P1

4 йГ14 yr1

0000

. Изобретение относитс к реакторам синтеза полимерных материалов например бутилкаучука, и может быть использовано в качестве реакционного оборудовани в.различных отрасл х химической и иефтехимической промышленности. Известен роторный пленочный аппарат , содержащий вертикальный корпус, снабженный рубашкой, сепарирующее устройство и ротор .с шарнирно закрепленными лопаст ми, . снабженными хвостовиками, на коИцах которыз установлены противовес соединенные между собой посредство гибкой т ги Сid. Недостатками данного аппарата вл ютс зарастание ротора и забивка сепарирующего устройства при ведении в нем процессов синтеза полимерных материалов. . Известен пленочный испаритель, содержащий вертикальный корпус и ротор в виде полого цилиндра, на наружной поверхности которого с помощью множества спиц установлены скребки C2J. Однако этот аппарат позвол ет о рабатывать продукты только за один проход, что невозможно при ведении процесса синтеза полимеров. Реакторы-полимеризаторы относ тс к еппаратам идеального смешени Кроме того, наличие спиц ведет к зарастанию ротора при обработке продуктов, обладающих адгезионными свойствами по отношению к конструк ционным материалам. Известен полимеризатор дл получени синтетических каучуков, содержащий охлаждаемый цилиндрический корпус и мешалку, выполненную в виде полого стакана, внутри которого соосно расположена верти кальна труба дл ввода реационно массы t3 . Недостатком данного аппарата вл етс то, что реакционна масс обрабатываетс в нем в ебъеме. При обработке в зких продуктов возника ют значительные градиенты темпера тур и концентраций реагентов по радиусу аппарата, что отрицательно сказываетс на качестве целевого продукта. . Известен также полимеризатор, содержсодий корпусы с рубашками, переточные-патрубки, перемешивающ устройства, винтовые насосы и тех гические штуцеры. Один из корпусо выполнен в виде емкостного реакто ра с мешалками, выполненньпш на одном валу, другой - в виде аппарата с внутренним циркул ционным контуром, образованным трубчаткой Один из винтовых насосов обеспечи вает циркул цию жидкости в одном из корпусов, второй - в полимеризаторе в целом. Аппарат обладает большой суммарной поверхностью теплообмена C lНедостатками такого полимеризатора вл ютс отсутствие скребковых элементов и, как следствие,зарастание теплообменных поверхностей при обработке веществ с ад- гезионной способностью, высокие градиенты температур и концентраций реагентов в емкостном аппарате, высока энергоемкость привода в аппарате с внутренним циркул ционнЕЛЛ контуром. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс реактор с внешним циркул ционным контуром дл суспензионной полимеризации, содержащий корпус с рубашкой и перемешивающим устройством, корпус в виде теплообменника, переточные патрубки, циркул ционный насос, перемешивающее скребковое устройство, расположенное в реакторе , технологические штуцеры. Аппарат может работать как непрерывно, так и периодически. Суммарна поверхность теплообмена, больша , циркул ци реакционной массы обеспечиваетс насосом, поверхность теплообмена в реакторе очищаетс скребками 5. Недостатками известного полимеризатора вл ютс высокий градиент температур и концентраций реагентов по радиусу емкостного аппарата, возможность образовани застойных зон в теплообменнике. Все это значительно снлжает качество целевого продукта. Цель изобретени - повышение качества целевого продукта за счет обеспечени равномерного температурно пол и интенсификаци теплообмена путем обеспечени радиального переме шивани реакционной массы. Поставленна цель достигаетс тем, что полимеризатор, содержгиций корпус с теплообменной рубашкой и . перемешивающим устройством, соединенный с ним циркул ционный контур, винтовой насос и технологические штуцеры, снабжен установленным в циркул ционном контуре параллельно основному дополнительньил корпусом с рубашкой и перемешивакщим устройством , перемешивающие устройства выполнены в виде полых цилиндрических роторов с шарнирно закрепленными на них скребками, при этом рабочие и противоположные им кромки скребков расположены по разные стороны шарнира, а ширина скребков больше величины зазора между цилиндрическими поверхност ми корпуса и ротора.. The invention relates to reactors for the synthesis of polymeric materials, for example, butyl rubber, and can be used as reaction equipment in various fields of the chemical and petrochemical industry. A rotor film apparatus is known, which comprises a vertical casing, a separating device and a rotor with articulated blades,. equipped with shanks, on which kits are installed a counterweight interconnected by means of a flexible string Cid. The disadvantages of this apparatus are the overgrowing of the rotor and the driving of the separating device when conducting in it the processes of synthesis of polymeric materials. . Known film evaporator, containing a vertical body and a rotor in the form of a hollow cylinder, on the outer surface of which with a set of spokes installed C2J scrapers. However, this apparatus allows for the processing of products in one pass only, which is impossible when conducting the process of polymer synthesis. Polymerization reactors are related to ideal mixing devices. Moreover, the presence of the spokes leads to the growth of the rotor during the processing of products with adhesive properties with respect to construction materials. A known polymerization agent for the production of synthetic rubbers, comprising a cooled cylindrical body and an agitator made in the form of a hollow cup, inside which a vertical pipe is coaxially positioned to introduce the reaction mass t3. The disadvantage of this apparatus is that the reaction mass is processed therein in the unit. When processing viscous products, considerable temperature gradients and concentrations of reagents occur along the radius of the apparatus, which adversely affects the quality of the target product. . A polymerizer is also known, containing jacketed housings, flow-through pipes, mixing devices, screw pumps and technical fittings. One of the bodies is made in the form of a capacitive reactor with agitators, made on one shaft, the other in the form of an apparatus with an internal circulation loop formed by a tubular tube. One of the screw pumps provides for the circulation of fluid in one of the bodies, the second is in the polymerizer as a whole. . The apparatus has a large total heat exchange surface. C l The disadvantages of such a polymerizer are the absence of scraper elements and, as a result, the overgrowth of heat exchange surfaces when treating adhesion agents, high temperature and concentration gradients of reagents in a capacitive apparatus, high energy intensity of a drive in an apparatus with internal circu National circuit. Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a reactor with an external circulation loop for suspension polymerization, comprising a housing with a jacket and a mixing device, a housing in the form of a heat exchanger, overflow pipes, a circulation pump, a mixing scraper device located in the reactor, technological fittings. The device can operate both continuously and periodically. The total heat exchange surface is large, the circulation of the reaction mass is provided by the pump, the heat exchange surface in the reactor is cleaned with scrapers 5. The disadvantages of the known polymerizer are the high temperature and concentration gradients of the reactants along the radius of the capacitive apparatus, the possibility of forming stagnant zones in the heat exchanger. All this significantly reduces the quality of the target product. The purpose of the invention is to improve the quality of the target product by providing a uniform temperature field and intensifying heat exchange by providing radial mixing of the reaction mass. The goal is achieved by the fact that the polymerizer, the housing with a heat exchange jacket and. a mixing device, a circulating circuit connected to it, a screw pump and process nipples are provided with a jacketed housing parallel to the main additional body with a jacket and a mixing device, the mixing devices are made in the form of hollow cylindrical rotors with hinged scraper plates on them, while the workers and opposite edges of the scrapers are located on opposite sides of the hinge, and the width of the scrapers is larger than the gap between the cylindrical surfaces orpusa and rotor.

На фиг.1 показана принципиальна схема полимеризатора; на фиг.2 схема расположени скребков и их омывание потоком. .Figure 1 shows a schematic diagram of a polymerizer; Fig. 2 shows the layout of the scrapers and their washing by the flow. .

Аппарат содержит два корпуса 1 с теплообменными рубашками, переточные трубы 2, соедин ющие корпусы между собой, перемешивающие скребковые устройства 3, выполненные в виде герметичных цилиндров 4 на наружных поверхност х которых установлены скребки 5, осевой насо 6, обеспечивающий циркул цию жидкости в контуре, образованном корпусами 1 .и переточными трубами .2, приводы 7, обеспечивающие работу перемешивающих устройств 3 и осевого насоса б, технологические штуцеры 8 дл ввода шихты, катализатора и вывода полимеризата Скребки 5 креп тс к герметичному цилиндру 4 с помощью шарнирных крелений 9.The apparatus contains two bodies 1 with heat-exchange jackets, overflow pipes 2 connecting the cases to each other, mixing scraper devices 3, made in the form of hermetic cylinders 4 on the outer surfaces of which are installed scrapers 5, axially pumped 6, providing circulation of fluid in the circuit, formed by the housings 1. and flow pipes .2, the drives 7, which ensure the operation of the mixing devices 3 and the axial pump b, technological fittings 8 for introducing the charge, the catalyst and the withdrawal of the polymerizate Scrapers 5 are attached to metichnomu cylinder 4 via hinge 9 kreleny.

Полимеризатор работает следующим образом. The polymerizer works as follows.

Шихта и. катализатор подаютс непрерывно через штуцеры 8 под осевой насос б, Стде интенсивно оме- . шиваютс и поступают в реакционный Iобъем. Реакционный объем образован двум кольцевыми зазорами между корпусами 1 и герметичными цилиндрами 4. При внутреннем диаметре корпуса 1, равном 1,6 м, величина зазора Ъ не превышает 0,1 м. Это позвол ет получить дов ольно высокий градиент тангенциальных скоростей в кольцевых зазорах между цилиндрическими поверхност ми, одна из которых неподвижна . Дополнительно вращательное движение и ;турбулизаци жидкости обеспечива бтс за счет обтекани реакционной массай скребков 5. Циркул ци среды в замкнутом циркул ционном контре обеспечиваетс осевым насосом бThe mixture and. the catalyst is supplied continuously through nozzles 8 under the axial pump b, Stde intensively ome-. are sewn and enter the reaction volume. The reaction volume is formed by two annular gaps between the bodies 1 and hermetic cylinders 4. With the internal diameter of the body 1 equal to 1.6 m, the gap b does not exceed 0.1 m. This allows a fairly high gradient of tangential velocities to be obtained in the annular gaps between cylindrical surfaces, one of which is fixed. In addition, rotational movement and; turbulization of the fluid ensure bts due to flow past the reaction mass of scrapers 5. Circulation of the medium in a closed circulation counter is provided by an axial pump

Так как площадь живого сечени кол1г цэвого зазора в корпусе полимеризатора значительно меньше живых сечений емкостных аппаратов, осевые скорости жидкости в зазорах до 5 статочно велики. Все это обеспечивает интенсивный отвод тепла. За .счет малой толщины сло жидкости по радиусу аппарата поддерживаетс небольшой перепад температур вSince the area of the living cross section of the collar in the polymerizer casing is much smaller than the live cross sections of the capacitive apparatuses, the axial velocities of the fluid in the gaps up to 5 are sufficiently large. All this provides intensive heat removal. Due to the small thickness of the liquid layer along the radius of the apparatus, a small temperature difference is maintained in

0 реакционном объеме, что очень важно при синтезе таких полимеров, . как бутилкаучук..0 reaction volume, which is very important in the synthesis of such polymers,. like butyl rubber ..

Вытеснение реакционного объема перемешивающим устройством, вы5 полненным в виде герметичного цилиндра , позвол ет снизить осевые нагрузки на подшипниковые узлы. Центрирование перемешивающ их устройств с учетом их малых чисел обороQ тов также обеспечиваетс жидкостью, проход щей по кольцевому зазору.The displacement of the reaction volume by a mixing device, made in the form of a hermetic cylinder, makes it possible to reduce the axial loads on the bearing assemblies. The centering of the mixing devices, taking into account their small numbers of turns, is also provided by the fluid passing through the annular gap.

На фиг. 2 показана схема уста: новки скребка и принципиальн в распределение лобовргр давлени &дFIG. 2 shows a schematic of the installation: the scraper inserts and, in principle, the distribution of the pressure of the pressure &

5.со стороны ж дк&р к на скребок. По обе стороны Я: йариирного креплени 9 возникай - моменты вращени , противоположные по знаку. Это снижает усилие прй:йсати скребка к корпусу и уменьшает их взаимный износ .5. From the side of the wk & p to the scraper. On either side of the I: Yarir 9, arise - torques opposite in sign. This reduces the pressure of the scraper to the body and reduces their mutual wear.

Ширина скребка, больша величины кольцевого зазора между корпусом и герметичным цилиндром, гаранти35 рует отсутствие высоких градиентов температур за счет подрезани пограничного теплового сло . В аппарате высока удельна поверхность теплообмена повышает его произво40 Длительность. В полимеризаторе отсутствуют застойные зоны, поверхности теплообмена очищаютс , осева скорость жидкости по сечени м корпусов практически посто нна .The width of the scraper, greater than the size of the annular gap between the casing and the hermetic cylinder, ensures the absence of high temperature gradients by cutting the boundary thermal layer. In the apparatus, a high specific heat exchange surface increases its production. Duration. In the polymerizer, there are no stagnant zones, the heat exchange surfaces are cleaned, the axial velocity of the fluid over the cross sections of the hulls is almost constant.

Claims

POLYMERIZER, Containing a housing with a heat-exchange jacket and a mixing device, a circulation loop connected to it, a screw pump and technological fittings; On the one hand, in order to improve the quality of the target product by ensuring a uniform temperature field and intensifying heat transfer by providing radial mixing of the reaction mixture, it is equipped with a main additional body with a jacket installed in a circulation loop parallel to the main and a mixing device, the mixing devices are made in the form of hollow cylindrical rotors with scrapers pivotally mounted on them, while the working and opposite edges of the scrapers are located They are located on opposite sides of the hinge, and the width of the scrapers is greater than the gap between the cylindrical surfaces of the yrotor body.

2 m

□ about