реактор для проведения процесса полимеризации
Классы МПК: | B01J19/18 стационарные реакторы с подвижными элементами внутри |
Автор(ы): | Добровинский Владимир Евсеевич (RU), Сальников Сергей Борисович (RU), Беспалов Владимир Павлович (RU), Коргичев Александр Николаевич (RU), Чуркин Максим Владимирович (RU), Паутов Павел Григорьевич (RU), Артемов Владимир Николаевич (RU), Богуш Владимир Анатольевич (RU), Иванов Дмитрий Юрьевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" (ОАО НИИ "Ярсинтез") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-04-30 публикация патента:
10.11.2014 |
Изобретение относится к реакционному оборудованию для производства полимерных материалов и может быть использовано, в частности, в процессе синтеза бутилкаучука. Реактор содержит корпус с рубашкой охлаждения, верхнее и нижнее днище со штуцерами для подачи и вывода продуктов, соосно расположенный внутренний полый стакан с полостью для хладагента со штуцерами для ввода и вывода хладагента, перемешивающее устройство типа осевого насоса и скребковое устройство, каждое со своим приводом, причем привод перемешивающего устройства расположен на верхнем днище реактора, а привод скребкового устройства расположен на нижнем днище реактора, при этом штуцеры для подачи исходных соединений смонтированы на верхнем днище реактора и расположены диаметрально противоположно. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса полимеризации и надежность при эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Формула изобретения
1. Реактор для проведения процесса полимеризации, содержащий корпус с рубашкой охлаждения, верхнее и нижнее днище со штуцерами для подачи и вывода продуктов, соосно расположенный внутренний полый стакан с полостью для хладагента со штуцерами для ввода и вывода его, перемешивающее устройство типа осевого насоса и скребковое устройство, каждое со своим приводом, отличающийся тем, что штуцеры для подачи исходных соединений смонтированы на верхнем днище реактора и расположены диаметрально противоположно, привод скребкового устройства расположен на нижнем днище, а привод перемешивающего устройства - на верхнем.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что штуцер для подачи катализаторного раствора, смонтированный на нижнем днище, оборудован патрубком, направленным к оси реактора.
3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что для увеличения жесткости рамы скребкового устройства в отношении скручивающего усилия раму укрепляют геликоидальными ребрами.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к реакционному оборудованию для производства полимерных материалов и может быть использовано, в частности, в процессе синтеза бутилкаучука.
Известен реактор для проведения процесса полимеризации, содержащий цилиндрический корпус с рубашкой, установленную в нем соосно охлаждаемую циркуляционную трубу с полыми стенками, приводимую во вращение индивидуальным приводом, устройства ввода и вывода хладагента, привод с валом, на котором установлено перемешивающее устройство, и рамы со скребками для очистки внутренней поверхности корпуса, наружной и внутренней поверхностей циркуляционной трубы, и осевой насос, создающий циркуляцию содержимого реактора по центральной трубе, образованной внутренней стенкой вращающейся циркуляционной трубы, и, далее, по периферийной зоне, образованной наружной стенкой циркуляционной трубы и стенкой корпуса. Охлаждение корпуса производится подачей этилена в рубашку, а циркуляционной трубы - подачей этилена во вращающийся вал (авт.св. СССР № 1144229, В01 J 19/00, опубл. 15.10.1987).
Недостатком этого реактора является сложность конструкции, связанная с необходимостью уплотнения коммуникаций прямого и обратного этилена, подаваемого во вращающуюся циркуляционную трубу, наличием неконтролируемых внутренних разъемов, работающих в циклическом температурном режиме.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является полимеризатор, содержащий цилиндрический корпус с теплообменной рубашкой, соосно расположенную циркуляционную трубу, скребковое устройство с валом, мешалку в виде осевого насоса и технологические штуцеры. (Авт.св. СССР № 1279664, B01J 19/18, опубл. 30.12.1986.) Охлаждение аппарата осуществляется кипящим этиленом, подаваемым в рубашку корпуса и теплообменную полость циркуляционной трубы.
Исходные реагенты (шихта) подаются в штуцер отдельно от катализаторного раствора, подаваемого в другой штуцер. Штуцеры для подачи шихты и катализаторного раствора расположены в нижней крышке аппарата.
Этот полимеризатор имеет ряд недостатков.
Во-первых, газожидкостная смесь, образующаяся в результате кипения этилена, выводится из верхней части циркуляционной трубы через нижнюю крышку по вертикальной петле, что связано с конструктивной особенностью рамы скребкового устройства, не позволяющей вывести газожидкостную смесь естественным образом с верхней части стакана. Эта петля препятствует равномерному выходу газожидкостной смеси и приводит к колебаниям питания циркуляционной трубы этиленом.
Во-вторых, скребковая рама, образуя консоль, подвержена скручивающим усилиям, что снижает надежность работы.
В-третьих, подача исходных реагентов и катализаторного раствора в одну зону повышает вероятность контакта концентрированного катализаторного раствора с концентрированными мономерами.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение эффективности работы реактора для проведения процесса полимеризации и надежности при эксплуатации за счет выравнивания концентраций взаимодействующих продуктов и стабилизации охлаждения теплообменных поверхностей.
Указанный результат достигается реактором для проведения процесса полимеризации, содержащим корпус с рубашкой охлаждения с соосно расположенным внутренним полым стаканом с полостью для хладагента, со штуцерами для ввода и вывода его, верхнее днище, на котором смонтированы штуцеры для подачи исходных соединений и расположены диаметрально противоположно, нижнее днище со штуцером для подачи катализаторного раствора, перемешивающее устройство типа осевого насоса и скребковое устройство, каждое со своим приводом, при этом привод скребкового устройства расположен на нижнем днище, а привод перемешивающего устройства - на верхнем.
Для направления катализаторного раствора в центральную трубу, образованную внутренней стенкой полого стакана, штуцер снабжен патрубком, направленным к оси реактора.
Для увеличения жесткости рамы скребкового устройства в отношении скручивающего усилия раму укрепляют геликоидальными ребрами.
Установка штуцеров для подачи исходных соединений (шихты) на верхней крышке диаметрально противоположно обеспечивает направление потоков в периферийную область, образованную стенкой корпуса и наружной стенкой стакана.
На фиг.1 показан общий вид реактора, на фиг.2 - скребкового устройства.
Реактор содержит корпус 1 с рубашкой охлаждения 2, со штуцером 3 для подачи хладагента и штуцером 4 для его вывода, скребковое устройство, содержащее раму 5 и закрепленные на ней скребки 6 (фиг.2), полый стакан 7, нижнее днище 8, куда вмонтирован штуцер 9 для подачи катализаторного раствора, и привод скребкового устройства, верхнее днище 10 со штуцерами 11, 12 для подачи шихты, штуцера 13 для вывода продуктов реакции, штуцеров 14 для подачи хладагента и штуцеров 15 для вывода хладагента. На верхнем днище монтируется привод осевого насоса 16.
Рама скребкового устройства (фиг.2) укреплена кольцами 17, 18 и геликоидальными ребрами 19.
Полимеризатор работает следующим образом.
В предварительно заполненный полимеризатор подают шихту двумя потоками через штуцеры 11 и 12, расположенные в верхней крышке. Осевой насос 16 приводит в движение содержимое полимеризатора по направлению вверх по центральной трубе, образованной внутренними стенками полого стакана 7 и далее через верхнее днище 10 вниз по периферийной зоне, образованной наружной стенкой полого стакана 7 и стенкой корпуса 1. Шихта, проходя периферийную зону совместно с циркулирующей смесью, смешивается с ней. При этом происходит усреднение концентрации продуктов. Далее содержимое реактора попадает в нижнее днище 8, откуда направляется в центральную трубу и таким образом замыкается контур циркуляции.
Катализаторный раствор подается через штуцер 9, расположенный в нижнем днище 8 и снабженный патрубком, направляющим поток катализатора на смешение с циркулирующей смесью с выровненными концентрациями продуктов и далее в центральную трубу. При этом создаются условия, при которых отсутствуют зоны, содержащие избыточные концентрации исходных соединений при смешении с катализатором, что способствует получению каучука однородного качества.
Для снятия тепла химической реакции и тепла, выделяющегося при работе осевого насоса и скребкового устройства, в рубашку корпуса 2 и в полый стакан 7 подают жидкий этилен, который испаряется и в виде парожидкостной смеси выводится из рубашки и стакана. При этом конструкция полимеризатора позволяет выводить парожидкостную смесь как из рубашки, так и из стакана без петли, что стабилизирует питание стакана хладагентом и создает условия для эффективного съема тепла.
Скребковое устройство (фиг.2) позволяет поддерживать тепловые возможности полимеризатора на высоком и постоянном уровне в течение длительного времени за счет очищения теплопередающих поверхностей от каучука, способного загрязнять стенку. Во время работы происходит налипание каучука на движущиеся детали скребкового устройства, что повышает сопротивление движению скребковой рамы и увеличивает усилие скручивания, особенно при нарушениях режима и увеличении концентрации каучука в реакционной смеси выше разрешенной. Геликоидальные ребра позволяют избежать необратимых деформаций рамы и выхода из строя полимеризатора.
Класс B01J19/18 стационарные реакторы с подвижными элементами внутри