SU845832A1

SU845832A1 - Apparatus for concentrating polymeric solutions

Info

Publication number: SU845832A1
Application number: SU792821116A
Authority: SU
Inventors: Альберт Владимирович Тиме; Олег Васильевич Доманский; Александр Петрович Туровский; Михаил Александрович Лейзерсон; Валентин Николаевич Саракуз; Геннадий Михайлович Тиманьков; Геннадий Алексеевич Мартиновский; Мария Степановна Перфильева; Николай Яковлевич Еременко; Владимир Иванович Пономаренко; Борис Сергеевич Красиков; Николай Михайлович Игнатьев; Валентин Петрович Староверов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6956
Priority date: 1979-09-04
Filing date: 1979-09-04
Publication date: 1981-07-15

Description

1one

Изобретение относитс к химическому машиностроению и может найти применение в производстве синтети- ; ческих каучуков.The invention relates to chemical engineering and can be used in the production of synthetic; cheskikh rubbers.

Одним из методов повьюени производительности в промышленном производстве синтетических каучуков и увеличени единичных производственных мощностей вл етс концентрирование растворов синтетических каучуков после полимеризации путем испарени части растворител безводным методом.One of the methods of increasing productivity in the industrial production of synthetic rubbers and increasing individual production capacities is to concentrate the solutions of synthetic rubbers after polymerization by evaporation of a part of the solvent by the anhydrous method.

Известен аппарат, предназначенный дл удалени летучих из растворов полимеров. Аппарат снабжен шнеком, имеющим две цилиндрические части с различными диаметрами и шагом вит- ков, и переходную коническую часть. Предварительно нагретый жидкий полимер вводитс в аппарат в средней части зоны большего диаметра. Образовавша с влажна масса транспортируетс шнеком к разгрузочному отверстию через коническую и суженную части корпуса аппарата. Пары раствЬ рител отвод тс через патрубок, pic положенный в верхней части аппарата 1.An apparatus is known to remove volatile polymer solutions. The device is equipped with a screw having two cylindrical parts with different diameters and coil pitch, and a transitional conical part. The pre-heated liquid polymer is introduced into the apparatus in the middle of the larger diameter zone. The wet mass is transported by the auger to the discharge opening through the conical and tapered parts of the apparatus body. Solvent vapors are discharged through the nozzle, pic laid in the upper part of apparatus 1.

Недостатком данного аппарата етс то, что патрубок ввода продукThe disadvantage of this apparatus is that the product inlet

расположен в зоне посто нного (цилиндрическа часть шнека) или постlocated in the constant zone (cylindrical part of the screw) or post

пенйо измен ющегос (конические шк pento changeable (conical sc

10 кй) шага витков. В обоих вариантах общее изменение шага витков шнеков в аппарате незначительно.Поэтому 10 ky) step turns. In both variants, the total change in the pitch of the turns of the screws in the apparatus is insignificant. Therefore

П{ рЫ растворител проход т путь к. выход1(о му патрубку между витками шнека со The solvents pass through the path to the outlet 1 (about the nipple between the turns of the screw with

15 сравнительно небольшим шагом и под 15 in relatively small steps and under

емом винтовой линии, что увеличквае сопротивление потоку и ослабл ет действие центробежных сил, необхо димых дл сепарации частиц раствор; i helix, which increases the flow resistance and weakens the effect of centrifugal forces required for the separation of particles solution; i

X полимера и, следовательно, снижает эффективность сепарации. Кроме того, концентрированный раствор полимера в начальный период проходит зону шнека с большим шагом витков, что ухудшает услови транспортировки жидкости в нижнюю часть аппарата В аппарате частота вращени шнека 66-88 об/мин, что вно недостаточно дл случа концентрировани высоков зких растворов синтетических каучуков, где дл удовлетворительного разделени парожидкостей смеси , согласно опытным данным, при диаметре шнека 100 мм требуетс час тота вращени 1000 об/мин. Наиболее близким по техни еской сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс аппарат, содержшдий цилиндрический корпус с патрубками ввода исходного продукта и вывода концентрированного продукта и пара, установленный в корпу се шнек с переменным шагом витков, уменьшающимс по направлению к патрубку вьюода концентрированного про дукта 2, Недостатком данного аппарата вл етс мала эффективность разделени парожидкостной смеси. Цель изобретени - повышение эффективности разделени за счет снижени уНоса частиц раствора полимер с парами растворител при обеспечении надежной непрерьгоной очистки В1сутреннюс поверхностей аппарата от раствора полимера и его выгрузки из аппарата. Поставленна цель достигаетс те что патрубок ввода исходного продук та установлен в месте изменени шага витков шнека, при этом соотношение шага БИТКОВ шнека, размещенных над патрубком ввода, к шагу витков, расположенных под ним, составл ет (5-6):1. При указанном расположении патру ка ввода продукта пары растворител выделившиес при входе, направл ютс к отводному паровому патрубку через зону шнека с большим шагом и крутым подьемом витков, приближаю щихс по форме к вертикальным лопас т м, где угол подьема витков равен 90 , что уменьшает сопротивление потоку паров и значительно усиливае действие центробежных сил, необходимы дл сепарации частиц раствора полимера , увлекаемых парами растворител . Концентрированный раствор полимера вместе с отсепарированными частицами транспортируетс в иижнн о 24 часть аппарата и выгружаетс шнеком с мальм шагом витков, обеспечивающим надежную подачу высоков зкого раствора полимера и выгрузку его из аппарата. На чертеже представлен аппарат, общий вид. Корпус аппарата состоит из цилиндрической обечайки 1,двух эллиптических днищ 2 и снабжен патрубками дл подвода исходного продукта (полимеризата ) 3, выгрузки концентрированного полимеризата 4 и отвода паров растворител 5. Шнекова мешалка выполнена в виде вала 6 с приваренвыг ными к нему двум шнековыми лопаст ми 7 и 8 с различным шагом, обеспечи- ,вающими сепарацно парожидкостной смеси, очистку внутоенних поверхностей аппарата, транспортировку и выгрузку концентрированного полимеризата . Мешалка приводитс во вращение электроприёодом 9. Аппарат работает следующим образом . Исходный продукт (полимеризат) , нагретый до , поступает в аппарат через патрубок 3 ввода, расположенный в месте изменени шага витков шнека, где при дросселировании перегретого полимеризата происходит вскипание растворител . Пары растворител с частицами раствора полимера направл ютс к отводному паровому патрубку 5 и, проход через зону шнека с большим шагом витков, подвергаютс сепарации и удал ютс через патрубок 5 на конденсацию. Отсепарированные частицы раствора полимера отбрасьшаютс лопаст ми шнека большего шага к периферии и подаютс в нижнюю часть аппарата, откуда лопас т ни шнека меньшего шага концентрированный полимеризат выгружаетс через патрубок 4.Привод шнека обеспечивает частоту вращени шнека, необходимую дл создани центробежных сил при сепарации. Таким образом осуществл етс эффективна сепараци паров растворител , очистка внутренних стенок аппарата от полимера и надежна выгрузка концентрированиого продукта.Соотношение шага витков шиека жидкостной и паровой ЗОИ аппарата определ етс из услови равенства сопротивлений при прохождении паров растворител и крицеитрированного раствора полимера соответствеино паровой и жчдкостной зон сепаратора. Равенство со противлений в этих зонах можно выра зить следуюцей посто нной зависимостью Г G П oon&fc. ipLro-d)tJ -плотность среды, -расход среды, т/ч -внутренний диаметр сепаг ратора.м; -диаметр вала, м; -шаг витков шнека, м. Экспериментальна проверка работы модельного аппарата описанной конструкции со шнековьм ротором с различным шагом витков при различных соотношени х шага на растворах синте тического каучука показала возможность наиболее эффективного разделени в нем частиц жидкости и газовой фазы при соотношении шага витков равном 1:(5-б).X polymer and, therefore, reduces the efficiency of separation. In addition, the concentrated polymer solution in the initial period passes through the screw zone with a large pitch of turns, which worsens the condition of transporting fluid to the lower part of the apparatus. In the apparatus, the screw rotation speed is 66-88 rpm, which is clearly not enough for concentrating highly viscous solutions of synthetic rubbers, where, according to experimental data, with a screw diameter of 100 mm, a rotational speed of 1000 rpm is required for satisfactory separation of vapor-liquids of the mixture. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is an apparatus containing a cylindrical body with nozzles for introducing the initial product and withdrawing a concentrated product and steam, installed in the screw box with variable pitch of turns, decreasing towards the nozzle of the concentrated product 2 The disadvantage of this apparatus is the low separation efficiency of the vapor-liquid mixture. The purpose of the invention is to increase the efficiency of separation by reducing the VOC of the polymer solution particles with solvent vapors while ensuring reliable non-divergent cleaning of the interior of the apparatus from the polymer solution and its discharge from the apparatus. The goal is achieved by the fact that the input pipe of the initial product is installed at the point where the pitch of the screw turns is changed, while the ratio of the pitch of the BITK auger located above the input pipe to the pitch of the coils below it is (5-6): 1. At the specified location, the solvent injection vapors released at the entrance are directed to the branch steam pipe through the screw zone with a large pitch and a steep rise of the coils, approaching in form to vertical loops, where the elevation angle of the coils is 90, which reduces the resistance the flow of vapor and greatly enhancing the effect of centrifugal forces are necessary for the separation of particles of a polymer solution entrained in solvent vapors. The concentrated polymer solution, together with the separated particles, is transported to the very small part of the apparatus and discharged by a screw with a small pitch of turns, ensuring reliable feeding of the highly viscous polymer solution and discharging it from the apparatus. The drawing shows the apparatus, a general view. The body of the apparatus consists of a cylindrical shell 1, two elliptical bottoms 2 and is equipped with nozzles for supplying the starting product (polymer) 3, discharging the concentrated polymer polymer 4 and removing solvent vapors 5. The screw mixer is made in the form of a shaft 6 with two screw screws welded to it 7 and 8 with different pitch, which ensure separation of the vapor-liquid mixture, cleaning of the apparatus’s internal surfaces, transportation and unloading of the concentrated polymerizate. The mixer is driven by the electric drive 9. The apparatus operates as follows. The initial product (polymerizate), heated to, enters the apparatus through the nozzle 3 of the inlet, located at the point where the screw turns change pitch, where the solvent boils up when the superheated polymerizate is throttled. Solvent vapors with polymer solution particles are directed to the exhaust steam pipe 5 and, passing through the screw zone with a large pitch of turns, are separated and removed through pipe 5 to condense. The separated particles of the polymer solution are removed from the larger-pitch auger blades to the periphery and fed to the lower part of the apparatus, from where smaller-pitch auger blasts the concentrated polymerization is discharged through the nozzle 4. The auger drive provides the frequency of rotation of the auger necessary to create centrifugal forces during separation. In this way, effective solvent vapor separation, cleaning of the inner walls of the apparatus from the polymer and reliable unloading of the concentrated product is carried out. The ratio of the turns of the liquid and steam chromium of the apparatus is determined from the condition of equality of resistances during the passage of the solvent vapor and the crytreated polymer solution to the vapor and liquid separator zones . Equality of resistance in these zones can be expressed by the following constant dependence of G G P oon & fc. ipLro-d) tJ is the density of the medium, is the flow rate of the medium, t / h is the internal diameter of a sepagorator.m; - shaft diameter, m; - screw auger turns, m. Experimental testing of the model apparatus of the described construction with a screw rotor with different step of turns at different ratios of steps on solutions of synthetic rubber showed the possibility of the most effective separation of fluid particles and gas phase in it at a ratio of step of turns of 1: (5 B).

Claims

Invention Formula

Apparatus for concentrating polymer solutions, C9 holding a cylindrical1. U.S. Patent ZA51A62, cl. 159-2, 1969.

2. US Patent 3737550, About kl. 159-i, 1974. A 2-body with nozzles of an input for a locally available product and an output of a concentrated product and steam, installed in the housing of an auger with variable aagon of coils, decreasing in the direction of the output of the concentrated product, and with the fact that , with the aim of povyvk and separation efficiency due to the reduction of the ash of the polymer solution with vapors of solvent solution, ensuring reliable continuous cleaning of the interior surfaces of the apparatus from the polymer solution and its discharge from the apparatus, the pipe of the original product It is inserted in the place where the shafts are changed, and the ratio of atara of the screw turns placed above the input nozzle to the step of the turns located below it is (5-6): 1. Sources of information taken into account in the examination