Реактор

 

РЕАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус и размещеннзоо по его центральной ось полую трубу со смесительными элементами в виде усеченных полых конусов, установленных поочередно большими и меньшими основаниями друг к другу, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет улучшения гидродинамики, реактор дополнительно снабжен установленными соосно в каждом ряду и размещенными один в другом пЬлЫми усеченными конусами, при этом на нижних и верхних основаниях конусов выполнены фигурные вырезы и каждыйконус установлен по отношению k двум рядом расположенным конусам предьщущего и к двум рядом расположенным конусам последующего ряда так, что вершины его выступов опи (Л раются на основание выступов одного предыдущего и одйогопоследующего конусов, а основания его выступов на вершины выступов следукнцих последующего и предьщущего конусов. 00 4i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)4 В 01 J 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ списочник изоБрят

Н АВТОРСМОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ в, Щ 2

4. Рд. (21) 3708229/23-26 (22) 07.03.84 (46) 15.09.85. Бюл. N - 34 (72) E.Ì. Матулевич (71) Проектно-конструкторское бюро по проектированию оборудования для производства пластических масс и синтетических смол (53) 66.023(088,8) (56) Патент Великобритании N 458878, кл. В 1 С, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 837385, кл. В 01 F 5/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 655417, кл. В 01 F 3/06, 1977. (54)(57) РЕАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус и размещенную по его центральной оси полую трубу со смесительными элементами в ви де усеченных полых конусов, установ„„SU„„.1 l 78477 ленных поочередно большими и меньшими основаниями друг к другу, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет улучшения гидродинамики, реактор дополнительно снабжен установленными соосно в каждом ряду и размещенными один в другом полыми усеченными конусами, ри этом на нижних и верхних основаниях конусов выполнены фигурные вырезы и каждый. конус установлен по отношению к двум рядом расположенным конусам предыдущего фяда и к двум рядом располо- женным конусам последукицего ряда так, что вершины его выступов опираются на основания выступов одного

1, предыдущего и одного последующего конусов, а основания его выступов— на вершины выступов следующих последующего и предыдущего конусов.

1178477

Изобретение отнбсится к оборудованию для получения и переработки полимерного материала и может быть использовано для непрерывного смешения вязких реакционноспособных компонентов, в производстве синтетических волокон, например волокна оксалон, Известно устройство для приготовления эмульсий, представляющее 10 собой комбинированный статический смеситедь и теплообменник. Устройство состоит из корпуса и размещенной в нем полой трубы, снаружи которой располагаются смесительные 1$ элементы tI).

Однако при непрерывном перемешивании вязких реакционноспособных материалов в таком устройстве происходит неудовлетворительное переме- р11 шиваиие из-за разности температур по сечению аппарата, что приводит к неоднородности реакционного процесса.

Известен также технический смеситель для вязких полимерных компо-. нентов, включающий корпус с рубашкой, по оси корпуса помещена полая труба. На трубе расположены поочередно секции со смесительными винтообразными элементами и секции с дополнительными смесительными элемен" тами, выполненными в виде параллельно расположенных пластин с радиальными вырезами, смещенными друг относительно друга (2).

Данный смеситель может быть использован для непрерывного смешения вязких реакционно-способных комгэнентов. Однако применительно к процессу синтеза полимера для волокна оксалон имеет существейный недостаток — слабое радиальное перемешивание вязкого компонента. Параллельно расположенные пластины хорошо смешивают продукт в осевом направлении и недостаточно в радиальном. Теплообмен от пластин, играющих роль оребрения в радиаторе, эффективен только при незначительном диаметре смесителя и, следовательно, небольшой производительности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и эффекту является реактор, содержащий верти- Я кальный цилиндрический корпус и размещенную no его центральной оси по" лую трубу со смесительными элементами в виде усеченных полых конусов, установленных поочередно большими и меньшими основаниями друг к другу И.

В этом смесителе исходные компоненты подвергаются многократному дроблению и слиянию потоков, имеющих низкую вязкость. При этом с помощью смесительных элементов материал приобретает вихревой характер течения с образованием турбулентных потоков в осевом направлении, параллельно теплопередающей поверхности аппарата. В радиальном направлении перемешивание происходит неудовлетв рительно, особенно вязких полимерных материалов. Это объясняется тем, что вязкий материал имеет только ламинарный характер течения, а для выравнивания температуры по сечению аппарата необходимо многократно направить отдельные потоки от стенок корпуса к центру и обратно. При недостаточном радиальном перемещении полимерный материал, нагреваясь у стенок, полимеризуется, утратив текучесть, а по центральной части коль цевого зазОра проходит к выходу из аппарата, не успев заполимеризоваться, при этом наблюдается проскок про дукта, т.е. не выдерживается время прибывания продукта, необходимое для проведения процесса.

Целью изобретения является интен сификаяия процесса.

Указанная цель достигается тем, что реактор, содержащий вертикальщ ч цилиндрический корпус и размещенную по его центральной оси полую трубу со смесительными элементами в виде усеченных полых конусов, установленных поочередно большими и меньшими основаниями друг к другу, дополнительно снабжен установленными соосно в каждом ряду размещенными один в другом полыми усеченными конусами, при этом на нижних в верхних основаниях конусов выполнены фигурные вырезы и каждый конус установлен по отношению к двум рядом расположенным конусам предыдущего ряда и к двум рядом расположенным конусам последующего ряда так, что вершины его выступов опираются на основания выступов одного предыдущего и одного последующего конусов, а основания его выступов — на вершины выступов

1178

3 следующих последующего и предыдущего конусов.

Наличие последовательных рядов полых конусов с фигурными вырезами у торцов, установленных друг в,дру-, ге, обеспечивает смешивание вязких мономеров за счет многократного дробления и слияние потоков с одновременным интенсивным перемешиванием в радиальном направлении, равномерное нагревание мономера с градиантом температуры по сечению аппарата не более 3-4 .с получением полимера о высокого качества.

На фиг. 1 изображен реактор, продольный разрез, на фиг. 2 — смесительный элемент в виде усеченного полого конуса, на фиг. 3 — взаимное расположение насадок.

Реактор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 и рубашкой обогрева и размещенную bio его цент, ральной оси полую трубу 2 со смесятельными элементами в виде усеченных полых конусов 3, установленных пооче- редно большими и меньшими основаниями друг к другу. Реактор дополнительI но снабжен установленными соосно в каждом ряду .и размещенными один в другом полыми усеченными конусами; при этом на нижних и верхних основаниях конусов выполнены фигурные вырезы 4 и 5 и каждый конус 3 установлен по отношению к двум рядом рас1 положенным конусам предыдущего ряда и и к двум рядом расположенным конусам З5 последующего ряда,так, что вершины

его выступов опираются на основание

Г выступов одного предыдущего и одного, последующего конусов, а основания его

40 выступов — на вершины выступов следующих последующего и предыдущего конусов.

В нижней части реактора усеченные полые конусы опираются на перфори-.

4$ рованную перегородку б. В верхней. части реактора установлена также перфорированная решетка 7. Реактор снабжен штуцером 8 для ввода мономера и 9 для вывода готового полимера.

Реактор работает следующим обра" зом.

Предварительно замешанный раствор о олигомера при 50-80 С вязкостью

5-10 П, насосом под давлением пода477

4 ется через штуцер 8. Проходя через перфорированную перегородку 6, рас1 о вор нагревается до 150-1?О С, равномерно распределяясь по сечению аппарата, поступает в кольцевые зазоры между коническими полыми конусами 3, которые делят поток раствора на ряд параллельных концентричеСких потоков. В местах контакта конусов, предыдущего и последующего рядов каждый такой поток делится на два потока, а за счет фигурных вырезов

4 и 5 на торцах полых конусов — на множесто струй. При этом струи соседних потоков, пересекаясь, слива" ются, проходят по кольцевым зазорам последующего ряда конусов и далее процесс повторяется. На выходе из первого ряда конусов поток делится на два, на выходе из второго — на четыре, из третьего — на восемь и т.д.

На фиг. 1 справа стрелками пока- зан путь прохождения элементарного объема продукта по длине аппарата, сопровождающийся осевым перемешиванием продукта.

При анализе путя прохождения частицы продукта по сечению аппарата (на фиг. 1 слева) видно, как частицы, находящиеся в центральной части сечения аппарата, перемещивают- ся в радиальном направлении, .доходят..I . до теплопередающих поверхностей корпуса и центральной трубы и вновь возвращаются в центральную зону. Таким образом осуществляется эффект радиального перемешивайия.

Готовый полимер вязкостью 3000 П, проходя сквозь перфорированную решетку 7, выводится через штуцер 9.

Таким образом, в процессе синте.за полимера оксалон одновременно, происходит смешивание вдоль апйарата за счет многократного дробления и слияния потоков и радиальное перемешивание.

Использование предложенного реактора обеспечивает интенсификацию реакционного процесса и выравнивание градиента температур по всему сечению аппарата, что в конечном счете дает возможность получить. полимер высокого качества.

1178477

Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Заказ 5585/8

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, ч

Составитель А.Телесницкий

Редактор Н.Горват Техред Ж-. Кастелевич Корректор, M.Ðîçìàí