Реактор-фибридатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пц 961 747(22) Заявлено 25.01. 80 (21) 2874499/23-26с присоединением заявки Й 9 -23) Приоритет -Опубликовано 30 Р 982. Бюллетень М 36Дата опубликования описания 30,09.82 Кпэ В 01,У 19/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.А, Никифоров, С,А. Жижилев, Н.И. Гельпери и Л.Б. Соколов Калининский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(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 установлена перфорировання перегородка со свободным сечением 25, Реакционная камера снабжена штуцерами входа жидкойфазы и выхода реакционной массы (1.Недостатками известной конструкции является отсутствие организованного распределения жидкой фазы по сечению реакционной камеры, что снижает молекулярную массу полимера, а выходфибридов в расчете на полученный по"лимер не превышает 50, причем средневзвешенная длина их ниже 70 дцг,что не позволяет применить их в производстве синтетической бумаги . Размещение центробежного пеногасителя исоответственно зоны сепарации и пеногашения непосредственно над реакционной камерой затрудняет эксплуатацию установки, приводит к накапливанию полимерной массы врасширителепеногасителя. Известен также реактор-фибридаторе 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 плоскос- тИ реакционной камеры, содержит обечайку, коаксиально установленную с внешней стороны реакционной камеры на таком расстоянии от названной реакци анной камеры, чтобы между внешней.стенкой и обечайкой образовалась,полость. При этом в нижней части реакционной камеры имеется кольцеваящель, высота которой состанляет 0,02 О,Об величины диаметра реакционной 5камеры. Через указанную щель названная полость сообщается с реакционнойкамерой. Между реакционной камеройи камерой генерирования газовой Фазы исходных продуктов установлено 10приспособление, обеспечивающее создание необходимого динамического на-пора газовой Фазы в месте ее контакта с жидкой Фазой. Названное приспособление выполнено в виде горизонталь)5ной перфорированной перегородки сосвободным сечением.от 18 до 40, причем перФорированную перегородку устанавлияают под названной кольцевойцелью на расстоянии от нее не менее0,015 и не более 0,1 высоты реакционной камеры 2),Известный реактор-Фибридатор обладает двумя недостатками. Наличие обечайки и полости вызывает необходимостьиметь н реакционной камере уплотни-тельиое устройство резьбового соединения и увеличенное количество болтовыхсоединений в верхнем Фланце реакционной камеры, обеспечивающих регулирование необходимой высоты коль- ЗОценой щели, что усложняет конструкцию и ее эксплуатацию. Так как диаметр кольцевой щели, сообщающей напорную полость с реакционной камерой,равен диаметру реакционной зоны, а 35высота ее регулируется ступенчатосечение щели велико, а скорости истечения жидкой Фазы в реакционнуюзону и я горизонтальной плоскости ееограничены, что ограничивает размеры получаемых фибридов, средневзвешенная длина которых не превышает70-100 дцг.Цель изобретения - упрощение конструкции реактора-фибридатора для по лучения Фибридов синтетических гетероцепных полимеров неравновесной гаэофазной поликонденсацией ацилируемых бифункциональных соединенийс дихлорангидридами дикарбононыхкислот и увеличение размеров получаемых Фибридов,Поставленная цель достигается тем,что в реакторе-Фибридаторе для получения синтетических гетероцепныхполимеров неравновесной газофазнойпаликонденсацией ацилируемых бифункциональных соединений с дихлорангидридами дикарбоновых кислот, включаю-.щем вертикально установленный цилин,дрический корпус, содержащий реакци Оонную камеру и расположенную под нейкамеру генерирования газовой фазыисходных продуктов, горизонтальнуюперфорированную 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 по 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 110-180 о, 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 я диффузор 11 под давлением инертного газа впрыскивают жидкий Факел раствора дихлорангидрида дикарбонояой кислоты н летучем растворителе или его .расплава небольшой степени перегрева. Сжатый воздух, нагретый выше температуры плавления мономера газовой Фазы, через кольцевой зазор Форсунки 12 поступает я диффуэор 11 и диспергирует жидкий Факел до аэрозоль- ного состояния.Туманообразный аэрозоль, поднимаясь в яертикальной плоскости вдоль поверхностей теплсобмена испарителя 2 и диффузора 11, за счет тепла, сообщающего электронагревательными элементами 8 и 13, превращается в парогаэояую смесь (газовую Фазу), содержащую на выходе в отверстия перфорированной перегородки 3 дихлорангидрид дикарбоновой кислоты всостоянии перегретого пара. В перфорации перегородки 3 при истечении газовой фазы создается необходимый газовому потоку динамический напор, пропорциональный квадрату увеличения линейной скорости потока в отверстиях перегородки 3,Воднощелочной раствор ацилируемого бифункционального соединения (жидкая Фаза исходных продуктов) с автоматически поддерживаемой температурой 99-102 ОС под давлением, создаваеьим центробежным насосом, иэ кольцевой щели (выходного отверстия) механической щелевой форсунки истекает в го ризонтальной плоскости реакционнойкамеры в виде сплошного потока (тон- кой пелены) над поверхностью перфорИ- рованной 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 двадцатикрат- ной 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 40 счет мгновенной или быстрой реакции поликонденсации полимерная польенка, испытывающая напряжение сдвига, динамическим напором газовой фазы диспергируется до состояния волокнисто 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 духа по соединительной трубе 5 направляется в сборник-сепаратор, где разделяется на инертную парогазовую, смесь и водную суспензию полимера, парогазовая смесь через центробежный 60 пеногаситель выбрасывается в атмосФеру, а из водной суспензии фильтрацией выделяются Фибрийы. Контроль и автоматическое 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 10Предлагаемый 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 изобретения1. Реактор-фибридатор для получе"ния синтетических гетероцепных поли"меров неравновесной газофазной поли.конденсацией ацилируеьых бифункциональных соединений с дихлорангидридами дикарбоновых кислот,.включающийвертикально установленный цилиндрический корпус, содержащий реакционную камеру и расположенную под нейкамеру генерирования газовой фазыисходных продуктов, горизонтальнуюперфорированную перегородку со свободным сечением от 18 до 40, установленную в нижней части реакционнойкамеря, .средства для ввода жидкойфазы исходных продуктов в реакционную камеру и для вывода продуктовреакции из реакционной камеры, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества получаемых фибридов за счет увеличения их размероВи упрощения конструкции, средство дляввода жидкой фазы установлено по осиреакционной камеры на расстоянии отповерхности горизонтальной перфорированной перегородки, равном 0,1-0,4высоты реакционной камеры.2. Реактор-фибридатор по п. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтосредство для ввода жидкой фазы выполнено в виде механической щелевойфорсунки с углом раскрытия выходногоотверстия, равном 110-180 С, и высоотой, равной 0,05 радиуса реакционнойкамеры,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Никифоров В.А. Разработка технологии синтеза полимеров методомполиконденсации в пенном режиме.Деп.ВИНИТИ М госрегистрации 74035815,инв, Р 5466424, 1976, с. 51.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2563805/26,кл;В 01 Ю 1/00,1979./9 Тираж 583ВНИИПИ Государственнопо делам иэобретени 113035, Москва, Ж, Ра илиал ППП П ент, г. ужгород, ул ная, 4 Редактор АЗакаэ 7355 Подписноео комитета СССРи открытийшская наб , д. 4