Реактор для проведения процесса полимеризации

 

1. РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, содержащий 1щлиндрический корпус, установленную в нем соосно охлаждаемую циркуляционную трубу с полыми стенками, устройства ввода и вьюода хладагента, привод с валом, на котором установлено перемешивающее устройство, и рамы со скребками для очистки внутренней поверхности корпуса, наружной и внутренней поверхностей циркуляционной трубы, отличающийся тем. что, с целью повышения качества продукта путем интенсификации процессов перемешивания и теплообмена за счет образования в пространстве между корпусом и циркуляционной трубой вихрей Тейлора, он снабжен дополнительным приводом, на валу которого жестко установлена циркуляционная труба, а рама со скребками для очистки внутренней поверхности циркуляционной трубы жестко установлена в корпусе. 2.Реактор поп.1, отличающийся тем, что циркуляционная труба снабжена кольцевыми перегородками , поочередно закрепленными на внутренних стенках ее полости, а пег ремешивающее устройство вьполнено в (Л виде пропеллерной мешалки. 3,Реактор, по п.1, о т л и чающийся тем, что рама со скребками для очистки наружной поверхности циркуляционной трубы жестко установлена в корпусе, а рама для очистки внутренней поверхности корпуса жестко соединена с циркуляционной трубой. 4. Реактор попп.1,2, отличающийся тем, что рамы со скребками для очистки внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности циркГуляционной трубы установлены в корпусе свободно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А

ran 4 В 01 J 19/00

1 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 3226036/23-26 (22) 03. 12,80 (46) 15.10.87. Бюл. 9 38 (71 ) Государственный проектный и научно-исследовательский институт промышленности синтетического каучука (SU) и "Прессиндустрия" (IT) (») У.А.Мамедов, Б.С.Короткевич, Е,Г,Тимофеев, Ю.А. Шмук, В.Е.Добровинский ($11), Странео Паоло, Голла Джузеппе и Киапетти Карло (IT) (53) 66.023(088.8) (56) Патент США У 2577856, НКИ23-285, 1951.

Авторское свидетельство СССР

Ф 199834, 12 g 1/01, 1966.

Авторское свидетельство СССР

Ф 234361, 12 g 2/01, 1967.

Патент США 11 3476522 НКИ 23-285

1 969,. (54)(57) 1. РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ПРОЦЕССА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем соосно охлаждаемую циркуляционную трубу с полыми стенками, уст- ройства 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, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта путем интенсификации процессов

- перемешивания и теплообмена за счет образования в пространстве между корпусом и циркуляционной трубой вихрей

Тейлора, он снабжен дополнительным приводом, на валу которого жестко установлена циркуляционная труба, а рама со скребками для очистки внутренней поверхности циркуляционной трубы жестко установлена в корпусе.

2. Реактор по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что циркуляционная труба снабжена кольцевыми перегородками, поочередно закрепленными на внутренних стенках ее полости, а пе- Я ремешивающее устройство выполнено в виде пропеллерной мешалки, 3. Реактор. по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что рама со скребками для очистки наружной поверх- ности циркуляционной трубы жестко установлена в корпусе, а рама для очистки внутренней поверхности корпуса жестко соединена с циркуляционной трубой, 4, Реактор по пп.1,2, о т л и— ч а ю щ и и о я тем, что рамы со скребками для очистки внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности циркуляционной трубы установлены в корпусе свободно.

1144229

Изобретение относится к аппаратам для проведения реакции полимеризации углеводородов в растворе или суспензии и может быть использовано, в частности, в процессе синтеза бутилкаучука.

Процесс полимеризации ряда олефиновых углеводородов, особенно изоолефиновых, например изобутилена, проводимый обычно в пределах температур между -40 и -110 С в присутствии катализаторов, в частности раствора хлористого алюминия, отличается рядом особенностей, которые предъявляют специфические требования к аппаратуре для проведения указанного процесса ° Высокая скорость реакции и ее большой тепловой эффект требуют обеспечения весьма. интенсивного перемешивания реакционной массы и эффективного отвода реакционного тепла.

Задача осложняется ввиду интенсивного отложения полимера на всех контактирующих с реакционной массой поверхностях аппарата.

Известны реакторы для проведения полимеризации, в которых концентрично корпусу, имеющему рубашку охлаждения, установлен неподвижный охлаждаемый цилиндр, внутри которого имеется осевой насос. Полимеризатор такой конструкции обеспечивает достаточно интенсивное перемешивание реакционной массы. Однако отмечается непрерывное положение эффективности отвода тепла реакции so время процесса полимеризации ввиду быстрого возрастания толщины слоя полимера, отлагающегося на всех теплообменных поверхностях полимеризатора.

Известен также,полимеризатор, в корпусе с рубашкой которого имеется вращающийся охлаждаемый цилиндр и скребковое, :устройство, непрерывно очищающее все теплообменные поверхности аппарата. Недостатками его являются отсутствие осевого перемешивания реакционной массы, ее интенсивной циркуляции и недостаточная интенсивность теплообмена.

20 ками для очистки внутренней поверх25

Наиболее близким предложенному является реактор, содержащий корпус с охлаждаемой циркуляционной трубой, устройства ввода и вывода хладагента, привод с валом, на котором установлены перемешивающее устройство и рамы со скребками, очищающими поверхности аппарата, Недостатком данного реактора является недостаточная интенсивность процесса и плохое качество продукта.

Целью изобретения является повышение качества продукта путем интенсификации процессов перемешивания и теплообмена за счет образования между корпусом и циркуляционной трубой вихрей Тейлора.

Поставленная цель достигается тем, что реактор для проведения процесса полимеризации, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем соосно охлаждающую циркуляционную трубу с полыми стенками, устройства ввода и вывода хладагента, привод с валом, на котором установлено перемешивающее устройство, и рамы со скребности корпуса, наружной и внутренней поверхностей циркуляционной трубы, снабжен дополнительным приводом, на валу которого жестко установлена циркуляционная труба, а рама со скребками для очистки внутренней поверхности циркуляционной трубы жестко установлена в корпусе.

Кроме того, циркуляционная труба снабжена кольцевыми перегородками, поочередно закрепленными на внутренних стенках ее полости, а перемешивающее устройство выполнено в виде пропеллерной мешалки, Рама со скребками,пля очистки наружной поверхности циркуляционной трубы жестко установлена в корпусе, а рама со скребками для очистки внутренней поверхности корпуса жестко соединена с циркуляционной трубой. Рамы со скребками для очистки внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности циркуляционной трубы установлены в корпусе свободно. Одновременное вращение цилиндра и расположенной соосно с ним пропеллерной мешалки вызывает появление в наружном кольцевом пространстве вихрей Тейлора, которые интенсифицируют процесс, Поочередное прикрепление к наружной и внутренней стенкам вращающегося цилиндра кольцевых перегородок позволяет предотвратить расслаивание газо-жидкостной смеси, которое может произойти при вращении цилиндра.

На фиг.1 показан реактор, продольный разрез; на фиг.2 — то же, вариант.

1144229

Реактор включает цилиндрический корпус 1 с полусферическими или эл липтическими днищами, оснащенный

Ф внутри рубашкой 2, соосно с которым располагается и может быть приведена во вращение циркуляционная труба 3.

Последняя имеет наружную 4 и внутреннюю 5 обечайки, которые оснащаются че" редующимися кольцевыми разделяющими перегородками 6, выступающими .внутрь полости, имеющейся между обечайками.

Труба 3 жестко соединена с валом 7 дополнительного привода (на фигуре не указан) и сообщается с полостью 15 посредством не менее двух трубчатых элементов 8 и 9 с соосными каналами 10 и 11, имеющимися в вале, Внутри трубы 3 соосно установлена пропеллерная мешалка 12, закреплен- 20 ная на конце вала 13, приводящегося во вращение от привода.

Жидкий хладагент вводится в полость 14, имеющуюся между внутренней и наружной обечайками трубы 3, через патрубок 15 и отводится. через патрубок 16, Такой же хладагент вводится в пространство рубашки 2 корпуса 1 через патрубок 17 и отводится через патрубок 18. 30

Полимеризуемая среда вводится в отведенное для нее свободное пространство через штуцеры 19 и забирается через штуцеры 20.

Для поддержания внутренней поверх- 35 ности корпуса 1 постоянно чистой предусматривается применение скребковых устройств 21, закрепленных соответствующим образом на раме 22, соединенной в свою очередь с валом 7,,а сле- 40 довательио, и соосно вращающейся с ним .

Для поддержания постоянно чистьпки наружной и внутренней поверхности цилиндра применяют скребковые устройст- 45 ва 23 к 24, закрепленные соответствующим образом на рамах 25 и 26, жестко связанных с неподвижной втулкой 27, крепящейся к корпусу аппарата.

Согласно другому варианту конструк-В0 ции реактора фиг.2 предусматривается применение скребковых устройств 28 и 29, установленных на рамах 30 и 31, жестко связанных между собой и подвешенных свОбОДКО через ПОДшипники .скольжения на валу 7 и цилиндрических втулках 32.

Поскольку вращение рамного сооружения происходит под действием трения скребковых устройств 29, очищающих поверхность трубы 3, то оно уравновешивается, по крайней мере частично, тормозящим действием скребковых устройств 28, действующих на внутреннюю поверхность корпуса 1. Внутренняя поверхность трубы 3 поддерживается постоянно чистой скребковьми устройствами 33, смонтированными на неподвижной раме 34, соединенной со стержнем 35, закрепленном на неподвижной конструкции аппарата и опирающимся на подпятник 36, жестко соединенный с трубой 3. Полимер, обра-, зующийся в аппарате, непрерывно забирается через штуцер 37.

Аппарат работает следующим образом.

Шихта и катализатор, вводящиеся в аппарат -через штуцеры 19, интенсивно перемешиваются по высоте аппарата при помощи мешалки 12, что создает, возможность интенсивного отвода тепла реакции из эоны первоначального контакта этих компонентов. Вра.щение циркуляционной трубы 3 одно- временно с работой мешалки 12 обеспечивает течение жидкости в реакторе по сложной траектории, что создает ус- . ловия, близкие к "идеальному смешеt2 нию, Этому способствует прежде всего гидродинамика в окружном пространстве между корпусом 1 и циркуляционной трубой 3, где целесообразно поддерживать режим, когда числа Т выше (М критических. В этом случае в указанном пространстве создаются вихри

Тейлора, облегчающие интенсивное радиальное перемешивание реакционной массы и ее эффективный теплообмен с наружной поверхностью трубы 3 и поверхностью корпуса 1.

Для предотвращения расслаивания хладагента в полости 14 циркуляционной трубы 3 на газообразную и жидкую фазы под действием центробежной силы, в случае применения испаряющегося хладагента (например, этилена), целесообразно применять многочисленные разделительные кольцевые перегородки 6 ° Эти перегородки предотвращают ухудшение теплообмена реакционной массы с внутренней поверхностью трубы 3, обеспечивая перемещение. газожидкостной смеси хладагента вверх зигзагом. !

Скребковые устройства, очищающие все теплообменные поверхности аппа1144229 рата, повышают эффективность теплообмена, кроме того, предотвращают отложение полимера на этих поверхностях, В первом варианте конструкции реактора скребковые устройства, очищающие поверхность корпуса 1, вращаются на рамах 22 с угловой скоростью вала 7, .а значит и трубы 3, а скребки, смонтированные на рамах 25 и 26,. жестко соединяются с пустотелой втул— кой 27 и очищают поверхности циркуляционной трубы 3.

Во втором варианте конструкции ап- )б парата рамы 29 и 31 (соединенные между собой) с соответствующими скребковыми органами вращаются благодаря действию скребков, очищающих наружную поверхность трубы 3. Учитывая сопротивление трения, которое встречают скребки, очищающие поверхность корпуса 1, скорость вращения этих рам значительно ниже скорости вращения трубы 3.

Этот вариант позволяет уменьшить сечение и жесткость рам 29 и 31 ввиду наиболее выгодного распределения нагрузок на них. С этой же целью раму 34 со скрепковьми устройствами ЗЗ, чистящими внутреннюю поверхность трубы 3, целесообразно подсоединить к стержню 35, один конец которого опирается на подпятник Зб, установленный на циркуляционной трубе 3, а другой конец соединен (на фигуре не указано) с неподвижной конструкцией аппарата.

1144229

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор Н.Сильнягина

Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 4938

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4