установка для выделения полимеров из углеводородных растворов

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РАСТВОРОВ, содержащая крошкообразователь, аппарат первой ступени выделения с боковым патрубком для подачи пара, нижним патрубком для перекачки пульпы из него в дегазатор второй ступени выделения и верхним патрубком для вывода парогазовой фазы, дегазатор второй ступени выделения с патрубком для ввода пульпы, нижним патрубком для отвода пульпы и перекачки ее в аппарат третьей ступени, который имеет боковой патрубок для подачи пара, нижний патрубок для отвода раствора полимера в воде и верхний патрубок для отвода парогазовой фазы, и насосы, отличающаяся тем, что дегазатор второй ступени выделения снабжен мешалкой, установленным по его оси верхним патрубком, соединенным с ним паровым эжектором для создания вакуума в дегазаторе второй ступени выделения, перфорированными коническими тарелками, установленными в верхней части дегазатора попарно одна над другой и обращенными основаниями одна к другой, причем в каждой паре одна тарелка имеет диаметр основания, меньший диаметра дегазатора, и обращена вершиной конуса вверх, вторая тарелка в каждой паре выполнена в виде усеченного конуса с диаметром основания, равным диаметру дегазатора, а перфорация в тарелках выполнена по форме арки, обращенной выпуклостью от поверхности тарелки, расположена по концентрическим окружностям и под острым углом к поверхности тарелки, при этом нижний патрубок дегазатора для отвода пульпы установлен на уровне мешалки, патрубок дегазатора для ввода пульпы установлен с возможностью подачи пульпы на центр верхней конической тарелки, а верхний патрубок для отвода парогазовой фазы аппарата третьей ступени выделения соединен с паровым эжектором.

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 полимерных материалов из углеводородных растворов, содержащая аппараты первой и второй ступени выделения, сепаратор, последовательно установленные после каждого аппарата концентрации и насосы [1]

Однако в известной установке невозможно обеспечить требуемую степень растворителя из крошки.

Известна установка для выделения полимеpов из углеводородных растворов, содержащая крошкообразователь, аппарат первой ступени выделения с боковым патрубком для подачи пара, нижним патрубком для перекачки пульпы из него в дегазатор второй ступени выделения и верхним патрубком для вывода парогазовой фазы, дегазатор второй ступени выделения с патрубком для ввода пульпы, нижним патрубком для отвода пульпы и перекачки ее в аппарат третьей ступени, который имеет боковой патрубок для подачи пара, нижний патрубок для отвода раствора полимера в воде и верхний патрубок для отвода парогазовой фазы и насосы [2]

Однако в известной установке высок 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.

Технический результат состоит в повышении эффективности и экономичности выделения полимеров из углеводородных растворов и достижении большей чистоты полимеров.

Для достижения технического результата дегазатор второй ступени выделения снабжен мешалкой, установленным по его оси верхним патрубком, соединенным с ним паровым эжектором для создания вакуума в дегазаторе второй ступени выделения, перфорированными коническими тарелками, установленными в верхней части дегазатора попарно друг над другом и обращенными основаниями друг к другу, причем в каждой паре одни тарелки имеют диаметр оснований меньше диаметра дегазатора и обращены вершинами конусов вверх, другие тарелки в каждой паре выполнены в виде усеченных конусов с диаметром оснований, равным диаметру дегазации, а перфорации в тарелках выполнены по форме арки, обращенной выпуклостью от поверхности тарелки, расположены по концентрическим окружностям и под острым углом к поверхности тарелки, при этом нижний патрубок дегазатора для отвода пульпы установлен на уровне мешалки, патрубок дегазатора для ввода пульпы установлен с возможностью подачи пульпы на центр верхней конической тарелки, а верхний патрубок для отвода парогазовой фазы аппарата третьей ступени выделения соединен с паровым эжектором.

На фиг.1 изображена установка, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.2.

Установка для выделения полимеров из углеводородных растворов включает аппарат 1 первой ступени выделения, в котором установлены тарелки 2 с размещенными над ними мешалками 3. С аппаратом 1 соединен патрубок 4 инжектора 5 с патрубками 6 и 7 для подачи раствора диспергатора и водяного пара соответственно. Над аппаратом 1 расположены соединенные с ним сепаратор 8, конденсатор 9, отстойник 10 с патрубками 11 и 12 для отвода растворителя и воды. Аппарат 1 первой ступени выделения в нижней части содержит патрубки 13 и 14 для подачи острого пара. Установка включает также насос 15 для отвода из нижней части аппарата 1 смеси воды и крошки каучука в верхнюю часть дегазатора 16 второй ступени выделения, выполненного в виде цилиндрической колонны 17 высотой не менее 14 м с мешалкой 18 в нижней части и поочередно поярусно расположенными в верхней части коническими перфорированными центробежными и центростремительными тарелками 19, 20, перфорации в которых выполнены в виде арок 21, обращенных выпуклостью вверх, расположенных по концентрическим окружностям с осями, направленными под острым углом к горизонтали вниз в одну и ту же сторону, с боковым патрубком 22 в верхней части для подачи пульпы на центр верхней конической центробежной тарелки 19 насосом 15 из нижней части аппарата первой ступени выделения 1, с нижним боковым патрубком 23 на уровне мешалки 18 для отвода пульпы из дегазатора 16 насосом 24 в верхнюю часть аппарата 25 третьей ступени выделения. По центральной оси корпуса дегазатора 16 второй ступени выделения установлен верхней патрубок 26, соединенный с паровым эжектором 27 для отвода паров углеводородов и воды под действием рабочего пара, поступающего из парового патрубка 28 в верхней части аппарата 25 третьей ступени выделения в паровой эжектор 27. Выходной патрубок парового эжектора 27 соединен трубопроводом с патрубком 14 в нижней части аппарата 1 первой ступени выделения для ввода острого пара. Центробежные конические тарелки 19 выполнены в виде конусов с вершинами, ориентированными вверх, с основаниями меньше диаметра цилиндрического корпуса 17 дегазатора 16 второй ступени выделения, а центростремительные конические тарелки 20 в виде усеченных конусов, ориентированных большими основаниями вверх, прилегающих плотно к стенкам цилиндрического корпуса 17 дегазатора 16. В аппарате 25 третьей ступени выделения уcтановлены тарелки 29 c размещенными над ними мешелками 30. В нижней чаcти аппарата 25 третьей cтупени выделения подсоединен патрубок 31 для ввода острого водяного пара. Для отвода пульпы из нижней части аппарата 25 третьей ступени выделения служит насос 32, подающий раствор полимеров в воде на концентрирование в крошкоотделитель (сепаратор) 33.

Установка для выделения полимеров из углеводородных растворов работает следующим образом.

Раствор полимеризата подается инжектором 5 в аппарат 1 первой ступени выделения, из верхней части которого отводится смесь паров воды и углеводородного растворителя через сепаратор 8 в конденсатор 9, из которого конденсат поступает в отстойник 10, через верхний патрубок 11 отстойника 10 отводится углеводородный растворитель, а через нижний патрубок 12 отводится вода. В нижнюю часть аппарата 1 первой ступени выделения через патрубки 13 и 14 вводится острый пар. Из нижней части аппарата 1 первой ступени выделения насосом 15 подается пульпа смесь крошки полимера, углеводородного растворителя и воды в верхнюю часть дегазатора 16 через патрубок 22 в центр верхней центробежной конической таpелки 19, откуда пульпа стекает в периферийную внутреннюю часть поверхности центростремительной конической тарелки 20, на которой пульпа перемещается от периферии к центру и стекает через меньшее отверстие основание в центр нижележащей центробежной конической тарелки 19 и т. д. взаимодействуя на тарелках 19 и 20 с поднимающимся вверх паром и проходящим через арки 21 в тарелках 19 и 20, при этом под действием выходящего пара через арки 21 пульпа перемещается на центробежных тарелках 19 от центра к периферии вниз, и на центростремительных тарелках 20 от периферии к центру вниз. В дегазаторе 16 создается вакуум за счет парового эжектора 27, в который в качестве рабочего пара подается пар из патрубка 28 второй ступени выделения 25, который вместе с отсасываемыми из дегазатора 16 парами воды и углеводородов смешивается и подается в качестве острого пара через патрубок 14 в нижней части аппарата 1 первой ступени выделения. В дегазаторе 16 пульпа движется по поверхности тарелок 19 и 20 вниз и взаимодействует с движущимся противотоком вверх поднимающимися парами углеводородов и воды, которые выделяются из пульпы за счет самоиспарения вследствие создаваемого вакуума, при этом углеводороды испаряются из водяного раствора и из глубины крошки полимеров путем молекулярной диффузии за счет разности давления внутри крошки полимеров и на поверхности, находящейся под вакуумом. Кроме того, перенос массы углеводородов внутри крошки полимеров будет происходить также и за счет разности температур, так как температура поверхности крошки будет резко понижаться в дегазаторе 16 за счет явления самоиспарения. В нижней части дегазатора 16 крошка полимеров интенсивно перемешивается мешалкой 18 и происходит продолжение внутренней диффузии углеводородов в крошке полимеров за счет увеличения разности концентраций углеводородов внутри крошки и на поверхности, так как при самоиспарении в дегазаторе 16 в первую очередь происходит испарение воды и углеводородов из жидкой фазы по сравнению с крошкой полимеров, углеводороды в которой находятся внутри твердых частиц крошки. Из нижней части дегазатора 16 крошка полимеров с водой в виде пульпы откачивается через патрубок 23 на уровне мешалки 18 насосом 24 в верхнюю часть аппарата 25 третьей ступени выделения, где продолжается дегазация на тарелках 29 под действием мешалок 30 и острого водяного пара, подаваемого через патрубок 31 в нижней части аппарата 25.

Крошка полимеров, освобожденная от углеводородного растворителя, отводится вместе с водой насосом 32 из нижней части аппарата 25 третьей ступени выделения в крошкоотделитель 33, где крошка полимера отделяется от воды и подается на сушку, а горячая вода частично поступает в аппарат 1 первой ступени выделения вместе с раствором полимеризата и т.д.

Высота вакуумного дегазатора принята равной не менее 14 м для обеспечения гидравлического затвора между минимальным давлением в нижней части вакуумного дегазатора, которое может быть равно 0,1 МПа, и минимальным давлением в верхней части вакуумного дегазатора, обеспечиваемым паровым эжектором, которое теоретически может быть равно нулю. При плотности пульпы, равной меньше 800 кг/м³, принимаем 750 кг/с³, для обеспечения гидрозатвора потребуется высота вакуумного гидрозатвора, равная не менее 14 м, так, чтобы произведение этой высоты, плотности и ускорения силы тяжести составляло давление около 0,1 МПа, 147509,81=0,105 МПа.

В дегазаторе происходит дополнительная дегазация крошки полимеров, при этом создаются условия для интенсивного переноса углеводородов внутри крошки полимера за счет термо- и влагопроводности под действием двух движущих сил: разности давлений и разности вакуума в дегазаторе 16, а в качестве рабочего пара используется тот же пар, который подается из аппарата 25 третьей ступени выделения в аппарат 1 первой ступени выделения в обычной схеме двухступенчатой водной дегазации.

За счет использования дополнительной дегазации в дегазаторе понижается содержание углеводородов в крошке полимеров при одновременном уменьшении удельного расхода энергии и водяного пара на дегазацию крошки полимера за счет интенсификации процесса внутреннего массопереноса несмотря на необходимость установки дополнительного оборудования: дегазатора, эжектора и насоса.