Полимеризационная колонна3 пт б• •пап п^?'"чгг!:з"ггз h-unm t^tu^jius jbij

 

О П И C А Н И Е 43ОЦЗ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со;аз Советеких

Ссциалиатк еских

P xA$65vw (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 25.07.72 (21) 1814998/23-5 с присоединением заявки Ле— (32) Приоритет—

Опубликовано 30.05.74. Бюллетень X 20

Дата опубликования описания 17.01.75. (51) М.Кл. С 081 1/98

Гос/дарственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 678.02 (088.8) (72) Авторы изобретения 8. Д. Медведев, Н. Г. Цырина, В. Л, Садовский и С. 3. Лозовский (71) Заявитель (54) ПОЛИМЕРИЗАЦИОННАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к оборудованию для проведения непрерывных процессов полимеризации без механического перемешивания, например, для проведения блочной полимеризации стирола и может быть применено в химической промышленности для проведения различных химических процессов, где по условиям процесса требуется равномерное движение вязкой реакционной массы по всему попсречному сечению аппарата, т.е. должна быть обеспечена работа колонны в режиме

«аппарата идеального вытеснения».

Известна полимеризационная колонна для проведения непрерывных процессов полимеризации и сополимеризации, например, блочной полимеризации стирола, включающая крышку с патрубками для входа сырья, царги с наружной теплообменной рубашкой, наружный и внутренний трубчатые цилиндрические змеевики и выгрузное устройство.

Однако в такой колонне скорость течения реакционной массы по всему сечению колонны неравномерна.

С целью обеспечения равномерной скорости течения реакционной массы по всему сечению колонны согласно предлагаемому изобретению по центральной продольной оси колонны параллельно виткам внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика установлены элементы с переменным поперечным сече2 нием, причем отношение диаметра внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика к максимальному диаметру элементов находится в пределах 1,5 —,0.

Наиболее целесообразным является выполнение элементов с переменным поперечным сечением в виде двух усеченных конусов, имеющих общее основание, илп шарообразной формы.

1р На чертеже изображен продольный разрез предлагаемой полимеризационной колонны.

Г1олимеризационная колонна состоит из царг 1 с наружной теплообменной рубашкой, крышки 2 с патрубками для входа сырья и

15 шнека > для выгрузки готового продукта. Во внутреннюю полость полимеризационной колонны встроены внутренний 4 и внешний 5 трубчатые цилиндрические змеевики, которые делят колонну на центральную 6 и кольцевые

2р 7 и 8 зоны. B центральную зону по оси колонны параллельно виткам внутреннего змеевика

4 установлены цилиндрический стержень 9, а также элементы, одни из которых выполнены в виде двух усеченных конусов 10, имеющих общее основание, а другие в виде шара 11, причем отношение диаметра внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика к максимальному диаметру элементов равно 1,5 — 2,0.

Это соотношение диаметров является оп30 тималь ым для создания дополнительного

4301!3

3 сопротивления протеканию вязкой реакционной массы в вертикальной трубе, при котором прсскок частиц реакционной массы в центральной зоне является минимальным, а время пребывания частиц во всех зонах полимеризационной колонны одинаковым. Такое отношение диаметров змеевиков 4 и 5 к максимальному диаметру элементов 9 — 11 позволяет устранить центральную воронку с диаметром, равным максимальному диаметру указанных элементов, образуемую центральным ядром

noTBI

Расположение элементов 9 — 11 в полимеризационной колонне связано с увеличением вязкости реакционной массы по высоте колонны. B верхней части колонны, где вязкость реакционной массы невелика и обеспечивается ее перемешивание за счет естественной конвекции при теплообмене, целесообразно установить элемент наиболее простой формы— цилиндрической. В средней части колонны и в нижней, где вязкость достигает значений

500 †8 тыс. спз, необходимо установить элементы конической и шарообразной формы.

Причем, шарообразные элементы целесообразно устанавливать на большую вязкость, поскольку они имеют более крутые скаты и помогают перемешиванию в радиальном направлении. У конуоных элементов при большой вязкости реакционной массы эти свойства имеют меньшее значение. При средней вязкости, наоборот, конусные элементы более оптимальны.

Переменное поперечное сечение элементов

10 и 11 улучшает перемешивание высоковязкой реакционной массы в радиально-осевом направлении и компенсирует отсутствие конвекционного перемешивания из-за увеличения вязкости среды.

Конусные и шарообразные формы наиболее оптимальны для высоковязких сред, так как являются удобообтекаемыми в гидродинамическом отношении и исключают образование застойных зон.

Размеры и количество элементов 9 — 11 определяется расчетным путем, исходя из необходимости получения равномерного сопротивления и одинакового поля скоростей реакционной массы во всех зонах.

Полимеризационная колонна работает следующим образом.

s Реакционная масса через штуцера в крышке поступает в реакционное .пространство колонны и заполняет зоны 6 — 8. Вязкая реакционная масса по мере выгрузки шнеком 8 движется сверху вниз колонны, При этом необходимым условием эффективной работы является равномерное течение массы по всему поперечному сечению колонны. Это условие обеспечивается наличием в центральной зоне добавочного сопротивления в виде элементов с переменным поперечным сечением.

Через внутренний и внешний трубчатые цилиндрические змеевики 4 и 5 и рубашки корпуса производится теплообмен (отвод экзотермического тепла) и поддержание необходи2ð мого температурного режима процесса, В змеевиках 4 и 5 и в рубашке корпуса циркулирует теплохладоноситель.

Предмет изобретения

Полимеризационная колонна для проведения непрерывных процессов полимеризации и сополимеризации, например, блочной полимеризации стирола, включающая крышку с патрубками для ввода сырья, царги с наружной теплообменной рубашкой, наружный и внутренний трубчатые цилиндрические змеевики и выгрузное устройство, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения равномерной скорости течения реакционной массы по всему сечению колонны, по центральной продольной ее оси параллельно виткам внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика установлены элементы с переменным поперечным се<р чением, причем отношение диаметра внутреннего трубчатого цилиндрического змеевика к максимальному диаметру элементов находится в пр одел à х 1,5 — 2,0.

2. Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что

4 элементы с переменным поперечным сечением выполнены в виде двух усеченных конусов, имеющих общее основание.

3. Колонна по п. 1, отлича ощаяся тем, что элементы с переменным поперечным сечением

sp выполнены шарообразной формы, 7 в

Составитель А. Чал-Борю

Тех ред А. Камыш ни ко в а

Редактор К. Вейсбейн

Корректор Н. Учакина

МОТ, Загорский цех

-Заказ 5413 Изд. М 1633 Тираж 565 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5