установка для выделения полимеров из углеводородных растворов

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РАСТВОРОВ, содержащая крошкообразователь, аппарат первой ступени выделения, насос, измельчитель с установленным по его центру приводным рабочим органом, аппарат второй ступени выделения и патрубки для подачи и отвода веществ, участвующих в процессе выделения полимеров, отличающаяся тем, что измельчитель снабжен установленными по периферии его корпуса и сопряженными с основным рабочим органом дополнительными рабочими органами, заглушенными с одной стороны трубами для подвода перегретого водяного пара по месту сопряжения дополнительных рабочих органов с основным, установленными со стороны патрубков для отвода веществ, и коллектором подачи пара, соединенным с трубами, причем на поверхностях труб, обращенных в сторону сопряжения основного рабочего органа и дополнительных рабочих органов, выполнены перфорации в виде цилиндрических отверстий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству синтетических полимеров, в частности к производству синтетического каучука, а именно к выделению полимеров из их углеводородных растворов.

Известна установка для выделения полимеров из углеводородных растворов, содержащая крошкообразователь, аппарат первой ступени выделения, насос, измельчитель с установленным по его центру приводным рабочим органом, аппарат второй ступени выделения и патрубки для подачи и отвода веществ, участвующих в процессе выделения полимеров (авт.св. СССР N 712260, кл. В 29 В 15/02, 1980).

Недостатком известной установки является высокий удельный расход водяного пара на дегазацию крошки полимера вследствие того, что перенос массы растворителя из глубины крошки полимера на поверхность происходит за счет разности концентраций в основном молекулярной диффузией в твердой фазе несмотря на интенсивное перемешивание, которое играет второстепенную роль во внутреннем массопереносе.

Цель изобретения - повышение эффективности дегазации крошки каучука.

Для этого измельчитель снабжен установленными по периферии его корпуса сопряженными с основным рабочим органом дополнительными рабочими органами, заглушенными с одной стороны трубами для подвода перегретого водяного пара по месту сопряжения дополнительных рабочих органов с основными, установленными со стороны патрубков для отвода веществ, и коллектором подачи пара, соединенным с трубами, причем на поверхностях труб, обращенных в сторону сопряжения основного рабочего органа и дополнительных рабочих органов, выполнены перфорации в виде цилиндрических отверстий.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - измельчитель, поперечный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4-5 - варианты исполнения измельчителя; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Установка содержит аппарат 1 первой ступени выделения, в котором установлены тарелки 2 с размещенными над ними лопастными мешалками 3. С аппаратом 1 соединен патрубком 4 крошкообразователь 5 с патрубками 6 и 7 для подачи раствора диспергатора и водяного пара соответственно. В верхней части аппарата 1 расположен патрубок 8 для отвода паров воды и углеводородов, в нижней части - патрубок 9 для отвода воды и крошки каучука. Патрубки 10 и 11 предназначены для подвода пара.

Установка содержит аппарат 12 второй ступени выделения с патрубком 13 в верхней ее части для отвода паров воды и углеводородов и подачи их через патрубок 10 в аппарат 1.

В аппарате 12 второй ступени выделения установлены тарелки 14 с размещенными над ними лопастными мешалками 15. В нижней части аппарата 12 имеется патрубок 16. Патрубки 17 и 18 предназначены для подачи острого водяного пара и для ввода воды и крошки каучука из аппарата 1. Через патрубок 16 отводится вода с крошкой каучука и насосом 19 подается в крошкоотделитель (не показан). Насос 20 предназначен для подачи смеси воды и крошки каучука из аппарата 1 в аппарат 12 через измельчитель 21. Измельчитель 21 выполнен в виде цилиндрического корпуса 22 (фиг. 2), в котором смонтирован по его центру основной рабочий орган-валок 23, связанный с приводом в виде приводного шкива 24 (фиг. 3), и зубчатой шестерни 25, смонтированной на валу 26 валка 23. Валок 23 образован расположенными по образующей стержнями 27 с шарнирно закрепленными на них внахлест одна на другую упругими пластинами 28 и ограничителями 29. Стержни 27 закреплены на боковых дисках 30, смонтированных в корпусе 22.

Установка снабжена смонтированными по периферии корпуса 22 измельчителя дополнительными рабочими органами - валками 31, кинематически соединенными с основным валком 23 посредством зубчатых шестерен 32, смонтированных на валках 33 валков 31. Шестерни 32 находятся в зацеплении с шестерней 25 для обеспечения синхронного вращения центрального валка 23 и валков 31 в противоположных направлениях.

Валки 31 образованы упругими пластинами 34 с цилиндрическими поверхностями. На валах 33 валков 31 закреплены боковые диски 35, в которых по образующим закреплены стержни 36. На стержнях 36 смонтированы проушины 37 упругих пластин 34, смонтированных внахлест одна на другую по направлению вращения валов 33.

Стержни 36 валов 31 расположены посередине упругих пластин 28, а стержни 27 - посередине упругих пластин 34. Свободные концы расположенных снаружи внахлест упругих пластин 34 имеют с внутренней стороны валков 31 ограничители 38 в радиальных направлениях для предупреждения отбрасывания пластин 34 под действием центробежных сил при вращении валков 31. Длины упругих пластин 28 по окружностям валка 23 и пластин 34 валков 31 одинаковы и количество пластин 28 на валке 23 и пластин 34 на валках 31 кратно. Расстояние между поверхностями упругих пластин 28 валка 23 и упругих пластин 34 и валков 31 обеспечивается конструктивно размерами пластин 28 и 34 и расстояние между осями стержней 27 и 36 валков 23 и 31 и равно минимальному заданному линейному размеру крошки каучука после деформации. К боковой стенке цилиндрического корпуса 22 измельчителя 21 между отдельными или несколькими валками 31 прикреплены радиальные пластины 39, плотно примыкающие к цилиндрическим стенкам корпуса 22 и к боковым крышкам, а с другой стороны с зазором к пластинам 28 валка 23. С каждой стороны радиальной пластины 39, между ближайшим валком 31 и радиальной пластиной 34, к цилиндрическому корпусу 22 измельчителя 21 подсоединены соответственно патрубки 40 для подачи веществ и патрубки 41 для отвода веществ, участвующих в процессе выделения полимеров.

В измельчителе 21, изображенном на фиг. 2 и 3, принята схема двухпоточной двухступенчатой деформации крошки каучука. В каждом потоке происходит последовательно две деформации крошки каучука, по которой общий поток воды с крошкой делится на два потока, и в каждом потоке происходит две деформации крошки каучука. Аналогично, в зависимости от конкретных потребностей может быть использовано схема шестиступенчатой однопоточной деформации (фиг. 4), когда требуется более полная дегазация крошки каучука, или схемы четырехпоточной деформации крошки каучука (фиг. 5), когда требуется обеспечить дегазацию крошки каучука и высокую производительность.

У сопряжения основного 23 и дополнительных 31 валков со стороны патрубков 41 для отвода веществ, участвующих в процессе выделения полимеров, установлены трубы 42 для подвода перегретого водяного пара вдоль основного 23 и дополнительных 31 валков параллельно их осям. С одной стороны трубы 42 соединены с коллектором (не показан) подачи перегретого водяного пара, а с другой стороны имеют заглушки 43, со стороны сопряжения основного 23 и дополнительных 31 валков в трубе 42 выполнены перфорации в виде цилиндрических отверстий 44.

Установка работает следующим образом.

В верхнюю часть аппарата 1 по патрубку 4 подается вода, по патрубку в раствор диспергатора и по патрубку 7 водяной пар. В нижнюю часть аппарата 1 по патрубку 11 подается острый водяной пар, а по патрубку 10 - пары воды и углеводородов из верхней части аппарата 12. Пары воды и углеводородов отводятся из верхней части аппарата 12 по патрубку 8 в конденсатор (не показан), а вода и крошка каучука отводятся снизу по патрубку 9 и подаются насосом 20 в измельчитель 21 через входные патрубки 40. Под действием перепада давления, создаваемого насосом 20, вода и крошка каучука проходят между упругими пластинами 28 и 34 соответственно основного 23 и дополнительных 31 валков, вращающихся в противоположные стороны, при этом крошка каучука сжимается до минимальных размеров, из объема пористой крошки каучука вытесняются вода и углеводороды, которые распределяются в окружающей горячей воде и испаряются, в результате чего значительно уменьшается содержание углеводородов в крошке каучука. Вода с крошкой каучука (пульпа) проходит (фиг. 2 и 3) последовательно между двумя валками и происходит двухступенчатая деформация крошки каучука, при этом в измельчителе происходит процесс в двух параллельных потоках.

В зависимости от конкретных условий в измельчителе может быть принята аналогично схема шестиступенчатой однопоточной деформации крошки каучука (фиг. 4) или двухступенчатой четырехпоточной деформации крошки каучука (фиг. 5).

При выходе пульпы между основным 23 и дополнительным 31 валками со стороны патрубков 41 для отвода веществ, участвующих в процессе выделения полимеров, углеводороды, перешедшие из крошки каучука в жидкую фазу вследствие механических деформаций между валками 23 и 31, взаимодействуют с перегретым водяным паром, поступающим через отверстия 44 трубы 42, и мгновенно испаряются, переходят в паровую фазу, поэтому уже не могут быть обратно сорбированы крошкой каучука, что обеспечивает повышение эффективности дегазации крошки каучука.

Из измельчителя 21 вода с крошкой каучука отводится по выходным патрубкам 41 и подается в верхнюю часть аппарата 12 по патрубку 18, где на тарелках 14 с лопастными мешалками 15 происходит окончательная дегазация оставшихся углеводородов из крошки каучука под действием перемешивания и острого водяного пара, подаваемого в нижнюю часть аппарата 12 по патрубку 17. Пары воды и углеводородов отводят из аппарата 12 по патрубку 13 в нижнюю часть аппарата 1, а воду с дегазированной крошкой каучука отводят снизу через патрубок 16 и подают насосом 19 в крошкоотделитель.

При минимальных размерах деформированной крошки происходит отжим воды и углеводородов из крошки и практически выравнивание концентрации углеводородов в крошке и в окружающей воде, при этом расход энергии и тепла (пара) на дегазацию при механических деформациях значительно ниже по сравнению с тепловыми воздействиями на дегазацию. Далее цикл повторяется.