Устройство для проведения экзотермических реакций, преимущественно полимеризации в суспензии,эмульсии,растворе или в блоке

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО . ПОЛИМЕРИЗАЦИИ В СУСПЕНЗИИ, ЭМУЛЬСИИ, РАСТВОРЕ ИЛИ В БЛОКЕ, которое состоит из цилиндрического реактора , оснащенного охлаждающей рубашкой , перемешивающим устройством и обратным холодильником, причем рубашка образована полутрубой, навитой по винтовой линии на внешнкно поверхность кожуха реактора и приваренной к нему, отличающееся тем, что навивка рубашки выполнена многозаходной, преимущественно двухзаходной , причем полутрубы 9 нечетнь1х нитей навивки приварены к внешней поверхности кожуха 7 реактора 1, а полутрубы 10 четных нитей навивки - к стенкам полутруб 9 нечетных нитей, Q Н СП1 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 В 01 3 19 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA . (89) 215263 ЧССР. (21) 7770587/23-05 (22) 22,05,79 (31) РЧ 3371-78. (32) 24.05 ° 78 (33) ЧССР (46) 07,10,83, Бюл, 9 37 (72) Дочекал йиржи и Свобода Милан, (ЧССР) (71) Научно-исследовательский институт химического оборудования, Брно (ЧССР) (53) 66,023(088.8) (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЧ

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО- НОЛИМЕРИЗАЦИИ В СУСПЕНЗИИ

„„SU„„1045907 А

ЭМУЛЬСИИ, РАСТВОРЕ ИЛИ В БЛОКЕ, которое состоит из цилиндрического реактора, оснащенного охлаждающей рубашкой, перемешивающим устройством и обратным холодильником, причем рубашка образована полутрубой, навитой по винтовой линии на внешнюю поверхность кожуха реактора и приваренной к нему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что навивка рубашки выполнена многозаходной, преимущественно двухзаходной, причем полутрубы 9 нечетных нитей навивки приварены к внешней поверхности кожуха 7 реактора 1, а полутрубы 10.четных нитей навивки — к стенкам полутруб 9 нечетных нитей, : 1., В

1045907

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что проходные сечения полутруб 9 и 10 всех ниток навивки одинаковы, 3. Устройство по пп,1 и 2, о т л и. а ю щ е е с я тем, что шаги всех нитей навивки равны между собой, 4, Устройство по пп,1-3, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что полутруба по меньшей мере одной нити навивки оазделена на секции с самостоятельным входом и выходом хладагента. изобретение относится к оборудованию для проведения экзотермических реакций, особенно полимеризации в

cyñïåHçèè, эмульсии, растворе или в блоке, как правило сопровождающихся выделением реакционного тепла.

Реакции полимеризации, например суспа««зионнач полимеризация винилхлорида, осуществляются при давлении

0,8-1,2 МПа и 40-80 С (в зависимости t0 от требуемого типа и характера полимера« в реакторах высокого давления с охлаждаемым корпусом или же с ру=- а«:.«кой. Рубашка, через которую проте-, кает технологическая охлаждающая во- у да, используется для отвода избыточного тепла полимеризации, Однако эффективность охлаждения с помощью рубашки зависит от геометрических размеров реактора, особенно от соотношения его диамегра и высоты, Отвод тепла реакции с помощью рубашки возможен у аппаоатов объемом до 15-20 и з, Постоянно возрастающая потребность в полимерах типа суспензионного ПВХ, змульсионного ПВХ., каучука и т.п. (так называемых полимеров массового с««роса), вместе с эконо мческими соображениями приводит к необходимости постоянного увеличения объема реакторов полимеризации, В настоящее время эксплуатируются реакторы объемом до

200 м З, При постоянном увеличении габаритов реакторов указанный параметр должен выйти за пределы эффективности применения холодильной ру- 35 башки, Отвод тепла через корпус реактора сам по себе лимитирован и гидродинамическими условиями внутри реактора, т,е, режимом перемешивания, толщиной,Щ плакированной стенки реактора и коэффициентом теплопередачи в рубашке.

Ограничивающим Фактором является также температурный перепад охлаждающей воды, который часто бывает лими5. Устройство по пп,1-4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что секции присоединены последовательно к источнику одного хладагента, 6. Устройство по пп.1-5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что секции присоединены параллельно к источнику одного или нескольких хладагентов °

7, Устройство по пп ° 1-6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что секции присоединены частично последовательно и частично параллельно к источнику одного или нескольких хладагентов. тирован возможностями эффективного . охлаждения воды и наличием холодильного оборудования, Кроме того, технологии полимеризации винилхлорида и других мономеров в настоящее время основаны на применении сочетаний инициаторов реакции, которые позволяют существенно сократить цикл полимеризации, За счет этого интенсифицируется выделение реакционного тепла и возрастают требования к его отводу или же к размерам поверхностей теплообмена °

B реакторах нового типа с большим объемом указанная проблема решается отводом реакционного тепла не только через стенку аппарата, но и путем конденсации кипящего мономера в об» ратном холодильнике, Укаэанный принцип хорошо известен и находит применение в производственном масштабе, Выделение реакционного тепла неравномерно, оно имеет максимум в определенной фазе процесса, когда охлаждение в значительной степени осуществляется посредством испарения и конденсации паров мономера в обратном холодильнике, Однако опыт производственной эксплуатации крупнообъемных реакторов, оборудованных обратным холодильником, показывает, что при применении обратных холодильников возникают новые проблемы, особенно в области отложений полимера внутри холодильника за счет выноса пены реагирующих компонентов, улетучивания инициатора и последующей полимеризации. В результате забивания холодильника полимером не только понижается эффективность отвода тепла с последующим влиянием на качество продукта, но и возникают трудности с очисткой халодильника, Таким образом, идеальным кажется состояние, когда весь объем РеактоРа можно охладить без применения обрат1045907 ного холодильника, Однако это нереально при современных требованиях к производительности реактора порядка нескольких сот тонн/м з/год. Поэтому

I большое внимание уделяется оптимиза.— ции отвода тепла иэ реактора с боль- 5 шим объемом, особенно в части улучшения теплопередачи через стенку реактора.

Существенным прогрессом в этом направлении является устройство для 10 проведения экзотермических реакций, особенно полимериэаций в эмульсии, суспензии, растворе или в блоке согласно изобретению. Это оборудование состоит из цилиндрического сосуда с холодильной рубашкой, перемешивающим устройством, и, по мере потребности, с обратным холодильником, Рубашка реактора образована полутрубой, винтообразно навитой по внутреннему кожуху реактора и приваренной к нему.

Устройство отличается тем, что навивка рубашки выполнена многозаходной, преимуще -твенно двухзаходной или с четным числом заходов. Полутрубы нечетных нитей навивки приварены к внешней поверхности кожуха реактора, а полутрубы четных нитей навивки при- варены к стенкам полутруб нечетных нитей.

Проходные сечения полутруб всех нитей навивки так же, как и всех нитей навивки соответственно равны между собой.

Нити навивки могут быть соединены с источником одного или нескольких 35 хлад- или теплоа ентов последовательно или параллельно, Одна .или несколько нитей навивки могут быть помимо указанного разделены на несколько секций с самостоя- 4Q тельным подводом и отводом хладоагента, причем эти секции соединены или последовательно или параллельно., или частично последовательно и частично параллельно с источником одного или нескольких хладоагентов, Таким обра" зом, может быть получено множество конструктивных вариантов, которые позволяют в зависимости от конкретных требований эффективно управлять теп лопередачей через стенку реактора и таким путем обеспечить оптимальные условия проведения процесса и равномерное распределение температуры по стенке реактора в осевом направлении.

Преимущественно таким путем осущест- 55 вляется более интенсивный отвод тепла в.зонах, где это особенно требуется, например в пространстве соприкосновения жидкой и газообразной фаз на уровне реакционной смеси, чем по- 6О пенообразование в обратном холодильнике.

На фиг.1 представлено частично в продольном вертикальном разрезе и частично в виде сбоку общее исполне- 65 ние полимеризационного реактора, оборудованного обратным холодильником и рубашкОй в виде полутрубы, навитой по однозаходной винтовой линии; на фиг,2 — участок стенки реактора с рубашкой, навивка которой выполнена двухэаходной, поперечный разрез, Полимеризационный реактор (фиг.1) состоит иэ цилиндрического корпуса 1 с рубашкой 2, которая образована полутрубой, навитой по винтовой линии, Реактор в своей нижней части оборудован пропеллерной мешалкой 3, вал ко торой проходит через дно реактора, На боковых стенках- цилиндрического корпуса 1 реактора расположены вертикально один под другим поворотные ребра, которые используются для направления потока реакционной смеси и для разрушения центрального завихрения. В верхней части реактора, по его вертикальной оси,. расположен обратный холодильник 5, который непосредственно связан с гидродинамическим устройством для очистки б, На фиг,2 детально показано исполнение кожуха 7 реактора и приваренной к нему рубашки 2. Рубашку 2 образуют полутрубы 9 и 10 с одинаковым свободным сечением, навитые в виде двухходовой винтовой линии, Полутруба 9 по всей длине приварена к кожуху 7 реактора, причем полутруба 10 второго хода приварена.к боковым поверхностям полутрубы 9 в положении, перекрывающем зазоры между витками навивки полутрубы 9. Внутренняя стенка реактора . снабжена плакировкой 8 из нержавеющего материала, Применение полутруб, навитых в одно- и несколькозаходные винтовые линии для образования рубашки,обеспечивает следующие преимущества: навитая по винтовой линии полутруба позволяет понизить толщину стенки реактора, так как нагрузка воспринимает ся как стенкой цилиндрической части корпуса, так и навитой полутрубой рубашки, что ведет к экономии материала и общему снижению массы реактора, включая обратный холодильник, в Результате уменьшения .толщины стенки реактора коэффициент теплопередачи возрастает до 10%, что позволяет уменьшить высоту обратного холодильника и повысить теплонапряженность на единицу поверхности; приваренная по винтовой линии полутруба одновременно является оребрением цилиндрической части реактора, что также улучшает теплопередачу, таким образом, применение рубашки из полутрубы, приваренной к корпусу реактора, вмаксимальной степени позволяет увеличить коэффициент теплопередачи в охлаж- . денном контуре. Кроме того, для достижения оптимальной линейной скорости охлаждающей воды в полутрубной

1045907

Составитель И.Волгина

Редактор В.Ковтун Техред M,Íàäü КорректорИ.Ватрушкина

° М

Заказ 7599/5 Тираж 537 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР ао делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушскан иаб.к д 4 5

Филиал ппп "патент", г,ужгород, ул.проектная, 4 рубашке не нужен такой большой объем охлаждающей води, как в случае традиционной рубашки. Максимальное использование холодильного эффекта полутрубной рубашки позволяет также понизить забивание обратного холодильника и связанные с этим ослож,нения.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Чехословацкой Социалистической Республики,