Реактор-фибридатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)961 747 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.01. 80 (21) 2874499/23-26 с присоединением заявки.¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 30Р982. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30,09.82 ($g) + Кп э

В 01 У 19/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66 .023 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.A. Никифоров, С.A. Жижилев, Н.И. Гельпери и Л.Б. Соколов

Калининский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) РЕАКТОР-ФИБРИЦАТОР

Изобретение относится к химической технологии полимерных материалов, в частности к реакторным устройствам для синтеза гетероцепных полимеров с ароматическими ядрами в цепи и волокнисто-пленочных полимерных связующих (фибридов) на их основе методом неравновесной поликонденсации на границе раздела жидкость-газ, и может быть исйользовайо в производстве пластических масс, синтетической бумаги, нетканых материалов.

Известен реактор, в котором в процессе синтеза полимеров одновременно происходит формование фибридов. Устройство содержит камеру генерирования газовой фазы,. реакционную камеру и расположенный над ней центробежный пеногаситель. Между реакционной камерой и камерой генерирования газовой фазы уст ановлен а перфорированн я перегородка со свободным сечением 25%.

Реакционная камера снабжена штуцерами входа жидкой фазы и выхода реакционной массы (1).

Недостатками известной конструкции является отсутствие организованного распределения жидкой фазы по сечению реакционной камеры, что снижает молекулярную массу полимера, а выход фибридов в расчете на полученный полимер не превышает 50%, причем средневзвешенная длина их ниже 70 дцг, что не позволяет применить их в производстве синтетической бумаги. Pasмещение центробежного пеногасителя и соответственно зоны сепарации и пеногашения непосредственно над реакционной камерой затрудняет эксплуатацию установки, приводит к накапливанию полимерной массы в расширителе пеногасителя.

Известен также реактор-фибридатор, включающий вертикально установленный цилиндрический корпус, содержащий реакционную камеру и расположенную под ней камеру генерирования газовой фазы. исходных продуктов, средства для ввода жидкой и газовой фаз исходных продуктов в реакционную камеру и средство для вывода продуктов реакции из реакционной камеры. Средство для ввода жидкой фазы исходных продуктов в виде сплошного потока, направленного в горизонтальной плоскостИ реакционной камеры, содержит обечайку, коаксиально установленную с внешней стороны реакционной камеры на таком расстоянии от названной реакцианной камеры, чтобы между внешней .стенкой и обечайкой образовалась, полость. При этом в нижней части реакционной камеры имеется кольцевая щель, высота которой составляет:0,020,0б величины диаметра реакционной 5 камеры. Через указанную щель названная полость сообщается с реакционной камерой. Между реакционной камерой и камерой генерирования газовой фазы исходных продуктов установлено )Q приспособление, обеспечивающее создание необходимого динамического на- пора газовой фазы в месте ее контакта с жидкой фазой. Названное приспособление выполнено в виде горизонталь-)5 ной перфорированной перегородки со свободным сечением. от 18 до 40%, причем перфорированную перегородку устанавливают под названной кольцевой целью на расстоянии от нее не менее

0,015 и не более 9,1 высоты реакционной камеры (2).

Известный реактор-фибридатор обладает двумя недостатками. Наличие обечайки и полости вызывает необходимость иметь в реакционной камере уплотни- тельиое устройство резьбового соединения и увеличенное количество болтовых соединений в верхнем фланце реакционной камеры, обеспечивающих регулирование необходимой высоты коль- ЗО цевой щели, что усложняет конструкцию и ее эксплуатацию. Так как диаметр кольцевой щели, сообщающей напорную полость с реакционной камерой, равен диаметру реакционной зоны, а 35 высота ее регулируется ступенчато сечение щели велико, а скорости истечения жидкой Фазы в реакционную зону и в горизонтальной плоскости ее ограничены, что ограничивает размеры получаемых фибридов, средневзвешенная длина которых не превышает

70-100 дцг.

Цель изобретения — упрощение конструкции реактора-фибридатора для по-45 лучения фибридов синтетических гетероцепных полимеров неравновесной газофазной поликонденсацией ацилируемых бифункциональных соединений с дихлорангидридами дикарбоновых кислот и увеличение размеров получаемых фибридов.

Поставленная цель достигается тем, что в реакторе-фибридаторе для получения синтетических гетероцепных полимеров неравновесной газофазной паликонденсацией ацилируемых бифункциональных соединений с дихлорангидридами дикарбоновых кислот, включаю-. щем вертикально установленный цилин.дрический корпус, содержащий реакци- 6О онную камеру и расположенную под ней камеру генерирования газовой фазы исходных продуктов, горизонтальную перфорированную перегородку со свободным сечением от 18 до 40%, установленную в нижней части реакционной камеры, средства для ввода жидкой фазы исходных продуктов в реакционную камеру и для вывода продуктов реакции иэ реакционной камеры, средство для ввода жидкой фазы установлено цо оси реакционной камеры на расстоянии 0,1-0,4 высоты реакционной камеры от поверхности горизонтальной перфорированной перегородки и выполнено в виде механической щелевой форсунки с углом раскрытия факела, равном 110-180о, и высотой выходного кольцевого отверстия (щели), равной

0,05 радиуса реакционной камеры.

На чертеже изображен реакторфибридатор.

Он содержит цилиндрическую реакционную камеру 1, которая нижним фланцевым соединением крепится к испарителю 2 камеры генерирования газовой

Фазы.Во фланцевом соединении установлена перфорированная перегородка 3.

Через отверстие в корпусе 1 внутрь реакционной камеры .вмонтировано устройство для вывода жидкой фазы 4, выполненное в виде механической щелевой форсунки. Патрубок 5 с гильзой для термопары б соединен с реакционной камерой фланцевым соединением и служит для отвода реакционной массы в сборник-сепаратор. Реакционная камера снабжена паровой рубашкой 7. Камера генерирования газовой фазы содержит испаритель 2, снабженный электронагревательными элементами 8,гильзой 9 для термопары и манометром 10, диффузор 11 и пневматическую эжекционную форсунку 12, Диффузор снабжен электрообогревателем 3.

Реактор-фибридатор работает следующим Образом.

Через сопла пневматической форсунки 12 в диффузор 11 под давлением инертного газа впрыскивают жидкий

Факел раствора дихлорангидрида дикарбоновой кислоты в летучем растворителе или его -расплава небольшой степени перегрева. Сжатый воэд„х, нагретый выше температуры плавления мономера газовой фазы, через кольцевой зазор форсунКи 12 поступает в диффуэор 11 и

Диспергирует жидкий факел до аэрозольного состояния.

Туманообразный аэрозоль, поднимаясь в вертикальной плоскости вдоль поверхностей теплообмена испарителя 2 и диффузора 11 за счет тепла, сообщающего электронагревательными элементами 8 и 13, превращается в парогаэовую смесь (газовую фазу), содержащую на выходе в отверстия перфорированной перегородки 3 дихлорангидрид дикарбоновой кислоты в состоянии перегретого пара. В перфорации перегородки 3 при истечении газовой фазы создается необходимый газовому потоку динамический напор, пропорциональ961747 ный квадрату увеличения линейной скорости потока в отверстиях перегородки 3.

- Воднощелочной раствор ацилируемого бифункционального соединения (жидкая фаза исходных продуктов) с автома-5 тически поддерживаемой температурой

99-102ОС под давлением, создаваемым центробежным насосом, иэ кольцевой щели (выходного отверстия) механической щелевой форсунки истекает в го- 3Р ризонтальной плоскости реакционной камеры в виде сплошного потока (тон- кой пелены) над поверхностью перфорИрованной перегородки 3, причем увеличение скорости истечения жидкой фазы в предлагаемой конструкции в сравнении с известной пропорционально отношению внутреннего диаметра

Корпуса реакционной камеры 1 и наружного диаметра форсунки. Для обеспечения сплошности потока жидкой фазы по всему сечению реакционной камеры над поверхностью перфорированной перегородки 3 радиус последней не должен превышать двадцатикратной высоты выходного отверстия кольцевой щели. механической форсунки.

При этом, в прирешетчатом пространстве реакционной камеры на расстоянии от поверхности перфорированной перегородки 3, равном 0,04-0,1 высоты реакционной камеры, в перекрестном токе происходит контакт истекающей со скоростью 5- 10 м/с и испытывающей соответственное напряжение сдвига жидкой фазы с газовой фазой, 35 подаваемой через перфорацию перегородки 3 в вертикальной плоскости и сохраняющей высокий кинематический напор в укаэанных пределах высоты реакционной камеры. Образуемая за 4р счет мгновенной или быстрой реакции поликонденсации полимерная польенка, испытывающая напряжение сдвига, динамическим напором газовой фазы диспергируется до состояния волокнисто- 45 пленочных полимерных связующих (фибридов) ° Одновременно с этим происходит инверсия фаз и образование высокотурбулизованной трехфазной подвижной пены, на развитой поверхности которой протекают реакция нейтрализации и дальнейшие процессы фибридообразования при постоянной температуре, обеспечиваемой паровой рубашкой

7. Реакционная масса в состоянии подвижной пены динамическим потоком воз- 55 духа по соединит ельной трубе 5 н аправляется в сборник-сепаратор, где разделяется на инертную парогазовую, смесь и водную суспензию полимера, парогазовая смесь через центробежный Ю пеногаситель выбрасывается в атмосферу, а из водной суспензии фильтрацией выделяются фибрийы.

Конт роль и авт оматическое регули- рование температурного режима газового потока осуществляется с помощью термопар типа ХК, вставляемых в гильзы 9 и 6. Непрерывный контроль давления в испарителе 2 и сопротивления перфорированной перегородки обеспечивает манометр 10 °

Предлагаемый реактор-фибридатор при простоте конструкции реакционной камеры, легкости регулирования высоты .щели и управления размерами фиб ридов позволяет за счет увеличения скорости истечения жидкой фазы повысить средневзвешенную длину фибридов до 220-275 дцг.

Формула изобретения

1. Реактор-фибридатор для получе" ния синтетических гетероцепных полимеров неравновесной газофазной поли.конденсацией ацилируеьмх бифункциональных соединений с дихлорангидридами дикарбоновых кислот, . включающий вертикально установленный цилиндрический корпус, содержащий реакционную камеру и расположенную под ней камеру генерирования газовой фазы исходных продуктов, горизонтальную перфорированную перегородку со свободным сечением от 18 до 40%, установленную в нижней части реакционной камеры, .средства для ввода жидкой фазы исходных продуктов в реакционную камеру и для вывода продуктов реакции из реакционной камеры, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества получаемых фибридов за счет увеличения их размероВ и упрощения конструкции, средство для ввода жидкой фазы установлено по оси реакционной камеры на расстоянии от поверхности горизонтальной перфорированной перегородки, равном 0,1-0,4 высоты реакционной камеры.

2. Реактор-фибридатор по п. 1, отличающийся тем, что средство для ввода жидкой фазы выполнено в виде механической щелевой форсунки с углом раскрытия выходного отверстия, равном 110-180 С, и высоо той, равной 0,05 радиуса реакционной камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Никифоров В.А. Раз работка технологии синтеза полимеров методом поликонденсации в пенном режиме.

Деп.ВИНИТИ 9 госрегистрации 74035815, инв. Р 5466424, 1976, с. 51.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2563805/26,кл;В 01 J 1/00, 1979.

96 747

Сост ави тель Н . Кацов ская . Техред Ж.Кастелевич Корректор A. Ференц

Редактор A. Мотыль

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 7355/9 Тираж 583 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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