Трубчатый реактор для получения полимеров в расплаве

 

ТРУБЧАТЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ -ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ В РАСПЛАВЕ, СОдержалий корпус с патрубками ввода и вывода продуктов и размещенное коаксиально в корпусе у патрубка ввода продукта устройство для выравнивания по сечению трубы профиля скоростей ламинарного течения массы расплава, выполненное в виде штока с закрепленными .на нем перпендикулярно оси дисками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы реактора, повьзшения нгадежности процесса и качества продукта, длина устройства для выравнивания по сечению трубы профиля скоростей ламинарного течения массы расплава § составляет

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. 3(5П . В 01 7 19/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ И OTHP (21) 3355084/23-26 (22) 12.11.81 (46) 07.09.83. Бюл, М 33

i(72) A.Â.Áåðåçoâñêèé, Э.Э.Бокарева, Л.С.Гордеев, В,В.Кафаров, A.A.Êëî÷èH, В,В.Коврига, Е.C.Àðöèñ, Й.Н.Варнек, М.К.доброхотова, Л.A.Íîñoâà, A.Е.Павлова, Г.A.Эненштейн и Б.В.Якобсон (53) 66.063(088.8) (56) 1. Патент США 9 3524729, кл. 23-285, 1970.

2. Патент Англии Р 1097347, кл. В 1 Х, 1970.

3. Вольф Л.A. и др. Производство поликапроамида. М., "Химия", 1977, . с. 95, рис. 36.

4. Фишман К.E. и др. Производство волокна капрон. M., "Химия", 1976> с. 56, рис. 15.

„„80„„1039548 А (54)(57) ТРУБЧАТЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ В РАСПЛАВЕ, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода продуктов и размещенное коаксиально в корпусе у патрубка ввода продукта устройство для выравнивания по сечению трубы профиля скоростей ламинарного течения массы расплава, выполненное в виде штока с закрепленными .на нем перпендикулярно оси дисками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы реактора, повышения надежности процесса и качества продукта, длина устройства для выравнивания по сечению трубы профиля скоростей ламинарного течения массы расплава Я составляет (0,3-0,4) .,где . — общая длина корпуса.

1039548 практически по всей высоте аппарата.

Стержень с дисками центрируется вверху и внизу аппарата (4 3, 10 Недостатком прототипа является низкая эффективность работы реактора с этим устройством для выравнивания профиля скоростей. Низкий эффект вызван плохим выравниванием по сече 5 нию трубы профиля скоростей движения расплава, что отрицательно сказывается на надежности процесса и на .качестве получаемого продукта. Кроме того, устройство довольно громоздкое, учитывая, что оно расположено по всей высоте аппарата.

Бель изобретения — повышение эффективности работы реактора, повышение стабильности процесса и качест25. ва продукта .

Поставленная цель достигается тем, что в трубчатом реакторе для получения полимеров в расплаве, содержащем корпус с патрубками ввода и вывода продуктов и размещенное коаксиально в корпусе у патрубка ,ввода продукта устройство для вырав-, нивания по сечению трубы профиля скоростей ламинарного течения мас сы расплава, выполненное в виде

Изобретение относится к KQHGTpóêцмм трубчатых реакторов, применяемых в непрерывных процессах получения полимеров в расплаве, преимущественно получение полиамидов методом ги дролитической полимериэации лактамов, например в получении полиамида-12 гидролитической полимеризацией ы — додекалактама, или получение полиамида-б гидролитической полимериэацией Е, -капролактама, а также сополимеров на их основе.

Известны трубчатые и колонные реакторы, в которых для выравнивания профиля скоростей применяется устройство в виде установленных поперек колонны на разных уровнях нескольких рядов трубок, имеющих поперечное сечение в виде призмы. По трубкам циркулирует теплоноситель, а расплав протекает в зазоре между боковыми стенками трубок (1 ).

Недостатком такой конструкции является сложность и малая эффективность

Неравномерный профиль скоростей отрицательно сказывается на качестве получаемого полимера из-за разного времени пребывания отдельных элементов .потока в аппарате. Поэтому приходится значительно увеличивать его ° для выравнивания качественных показателей всех частиц расплава, что эквивалентно увеличению объема реактора. В результате эффективность работы реактора падает, т.е. падает его удельная производительность, уменьшается надежность ведения процесса в заданном интервале времени, понижается качество продукта.

Известны реакторы, в которых для выравнивания профиля скорости приме- 40 няют ввод внутрь колонны мешалок с внешним приводом: мешалки выполнены в виде перпендикулярных оси вала дисков с отверстиями Е2>.

Однако такие констрУкции аппара- 45 тов сложны в эксплуатации в связи с их значительной высотой .и наличием движущихся частей и подшипников, находящихся в расплаве при высокой о температуре (выше 250 С).

Известна конструкция аппарата, где поток расплава протекает между коаксиальными цилиндрами, в кольцевом пространстве между которыми расположены змеевики из трубки. Змеевики играют роль винтовых вставок и улучшают профиль скоростей 53 ), Однако объем такого аппарата более чем вдвое больше объема колонны. Сложность этого аппарата заключается в том, что размещать выравни- 60 вающее устройство в трубчатом или колонном реакторе нетехнологично.

Наиболее близким к изобретению, по технической сущности и достигаемому результату является конструкция 5 колонного аппарата с неподвижными выравнивающими устройствами, выполненньтщи в виде дисков, закрепленных на центральном стержне. Диски установлены перпендикулярно оси аппарата или под разными углами к ней. Это устройство с дисками расположено штока с закрепленными на нем перпендикулярно.оси дисками, длина устройства для выравнивания по сечению трубы прооиля скоростей ламинарного течения массы расплава составляет (0,3- 0,4)4, где,4 - общая длина корпуса.

На чертеже показан трубчатый реактор для получения полимеров в раснлаве.

Трубчатый реактор имеет корпус 1 с наружной рубашкой 2, в которую теплоноситель поступает через штуцер

3, а выходит через штуцер 4. Трубча" тый реактор имеет также штуцер 5 для ввода расплава реакционной смеси и штуцер б для вывода расплава продукта. Устройство для выравнивания по сечению трубы. профиля скоростей ламинарного течения массы расплава состоит из сплошных дисков 7, закрепленных на штоке 8 перпендикулярно его оси. Устройство размещено коаксиально в корпусе реактора и закреплено в крышке 9 реактора у патрубка ввода 5. Другой конец штока центрируется внутри трубы с помощью известных элементов, не препятствующих протеканию жидкости, например с помощью тонкого кольца 10 с тремя спицами, расположенными под углом

120 град. друг к другу. Шток 8 может

1039548

Составитель Г. Эненштейн

Редактор T. Веселова Техред Ж.Кастелевич Корректора Тяско

Заказ 6776/5 Тираж 53/ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 центрироваться и в промежуточных точках. Отбор проб продукта на анализ для определения эффективности работы. реактора производится через пробоотборник 11. Длина реактора определя» ется, исходя из необходимого для про-.5 ведения реакции времени, зависящего свою очередь от объемного расхода идкости, т.е. от средней скорости течения массы по трубе. . Диск 7 устройства для выравнивания1О профиля скоростей имеет. предпочтительно диаметр, равный 0,6 внутреннего диаметра трубы, расстояние между дисками равно 40-50 внутренним диаметрам трубы. 15

Устройство работает/следующим . образом. /

Расправ лактама в смеси с необходимыми компонентами поступает под давлением в трубчатый реактоР через gp .штуцер 5. B реакторе при нагревании протекает реакция гидролитической полимеризации. Нагрев обеспечивается подачей теплоносителя в рубашку 2 через штуцер 3 и выводом его через

Штуцер 4.. Масса расплава, Поступая . в трубчатый реактор, движется по нему в ламинарном режиме. Быстрые .частицы расплава, которые двигаются вдоль оси реактора и в приосевой зоне,: тормозятся дисками 7, благодаря чему профиль скоростей в сечении трубй выравнивается. Полимер выходит .из.реактора через штуцер 6, где про- йзводится отбор проб на анализ через йробоотборник 11. . 35

Как показывают данные экспериментальных исследований, при длине устройства со сплошными дисками, равной (0,3-0,4) -при g =1,6-2,0 л/ч,. достигается на выходе из реактора заданная степень. превращения 0,9850,990 и при дальнейшем увеличении длины устройства степень превращения практически не растет, но зато конструкция устройства и реактора усложняются. В реакторе применяется выравнивающее устройство именно со сплошными дисками. Монтаж, и особенно, демонтаж устройства с перфорированными дисками сложны. Это связано с тем, что монтаж и демонтаж необходимо вести при разогретом реакторе (примерно, 200 С), так как полиамид, оставшийся в нижней части сечения трубы после слива расплава из реактора, застывает (т.пл. полиамида

12 около 180 С) и диски заклинивают вследствие того, что их диаметр равен практически внутреннему диаметру трубы. В устройстве со сплошными дисками, диаметр которых равен

0,5-0,6 внутреннего диаметра трубы, этот процесс упрощается.

Кроме того, сплошные диски более полно выравнимают профиль скоростей.

Расстояние между дисками, как показывают эксперименты, целесообразно выбирать из следующей зависимости: — 38 - 52, 0 вн где 6 — расстояние между дисками;

d9„- внешний диаметр корпуса реактора,что позволяет значительно повысить качество продукта.