Способ перемешивания жидких полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А В 1 Одр,)цс, ц .)АЙ)Тйо .Ж К)МЧИМ ЫЬАИО ГНЬ ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.М АВТОРСКОМ В Т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Патент Франции Мф 1519683,кл, В 01 Р, опублик; 1968.2. Патент СНА Ю 367362,кл. 259-1, опублик, 1969 (прототип).(5 Ь (57) СПОСОБ 1 ЕРЕМЕВИВАНИЯ ЖИДКИХПОЛИМЕРНЫХ МИТЕРИЛЛОВ при проведениимассообменнцх процессов в горизон- тально расположенной цилиндрическойемкости, заключающийся. во вращениицилиндрической емкости относительноцентральной ее оси со скоростью,обеспечивающей частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками цилиндрической емкости, о т л ич а ю ц и й с я темчто, с цельюувеличения интенсивности массообменаза счет повышения эФФективности перемеыивания, цилиндрическую емкостьдополнительно врацают со скоростью,обеспечивающей равномерное распределение полимерного материала по стенкамцилиндрической емкости,при этом врацение осуществляют с чередованиемскоростей вращения при периоде их изменения 1"5 мин, отношении величинскоростей вращения внутри каждого пе"риода 1;( 2-3), отношении времен вращения внутри каждого периода при этихскоростях (2-3): 1.1 1046Изобретение относится к способамперемешивания жидких полимерных мате"риалов при проведении массообменныхпроцессов в химической промышленности,например, а также может найти исполе"зование в промышленности синтетического каучука,Известен способ перемешивания жидких полимерных материалов при проведении массообменных процессов например, выпаривание кристаллического продукта из растворов и суспензий, протекающих в горизонтально расположен-,ной цилиндрической емкости, заключающийся во вращении емкости вокруг 15центральной оси со скоростью, обеспечивающей частичное увлечение полимер.ного материала стенками емкости, при"чем для интенсиФикации материала оназаполнена насадкой в виде многогранников 11.Недостатком этого способа являет"ся низкая производительность массообменных процессов при обработке матери-алов, которые в, конце цикла обработки 25являются вязкими жидкостями, поскольку в результате налипания вязкого материала на поверхностях насадки затруднена выгрузка материала.Наиболее близким по техническойсуцности и достигаемому результа, ту к изобретению является способ перемеаивания жидких полимерных матери"аловпри проведении массообменных процессов в горизонтально расположеннойцилиндрической емкости, заключающий". З 5ся во вращении цилиндрической емкости относительно центральной ее осисо скоростью, обеспечивающей частич-,ное увлечение жидкого полимерного материала стенками емкости 1 2, 40Недостатком известного способа является низкая интенсивность массообмена, поскольку при перемешивании сукаэанной скоростью поверхность контакта и кратность циркуляции в жид" 45ком полимерном материале малы.Целью изобретения является увеличение интенсивности массообмена засчет повышения эффективности переме"шивания. 50Поставленная цель достигается тем,что согласно способу перемешиванияжидких полимерных материалов при проведении массообменных процессов в го-ризонтально расположенной цилиндри" ыческой емкости, заключающемуся во врацении цилиндрической емкости относи.тельно центральной ее оси со скорос" 106 2тью, обеспечивающей частичное увле- чение жидкого полимерного материала стенками цилиндрической емкости, цилиндрическую емкость дополнительно вращают со скоростью, обеспечивающей равномерное распределение полимерного материала по стенкам цилиндрической емкости,при этом вращение осуществляют с чередованием скоростей вращения при периоде их изменения 1-5 мин, отношении величин скоростей врацения внутри каждого периода 1;2-3) и отношении времен вращения внутри каждого периода при этих скоростях ( 2-3):1.Способ осуществляется следуоцим образом,В неподвижную горизонтальную расположенную цилиндрическую емкость загружается через загрузочный люк жидкий полимерный материал или несколько различных полимерных материалов. Затем закрывается загрузочный люк и при необходимых для проведения процессаф массообмена температуре и давлении внутри емкости вращают ее относительно центральной оси с чередованием двух скоростей вращения при периоде изменения скоростей 1,0-5,0 мин и отношением величин этих скоростей и времен вращения внутри каждого .периода, укаэанных в решении задачи. Авторами установлено, что интенсив.ность массообмена при проведении мас-сообменных процессов может быть значительно повыыена путем чередования скорости вращения цилиндрической емкости, при которой обеспечивается частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками емкости со скоростью вращения, которая в 2-3 раза выше первои. При этой скорости происходит равномерное распределение полимера по стенкам емкости и увелйчение свободной поверхности материалаоСкорость вращения цилиндрической емкости, при которой обеспечивается частичное увлечение жидкого полимерного материала стенками емкости при угле между вершиной потока полимерного материала и наивысшей точкой окружности емкости 0-10 , так назыоваемал "критическая" скорость вращенияП 1,)определяется экспериментально или по уравнению3 10461где Й - внутренний радиус цилиндрической емкости, и;0 - средняя толщина слоя жидкогополимерного материала, м;- ускорение силы тяжести,л/с- вязкость полимерного материала, нс/м;(,- электрический коэффициент дляполимерных материалов с плотностью 950-1200 кг/и"-, равный 6, 10 л/Н,При вращении цилиндрической емкости с критической скоростью находящийся в ней жидкий полимерный материал перемешивается с наибольшей посравнению с другими скоростямц вращения интенсивностью, при этом происходит постоянное обновление ее поверхности, что способствует увеличению 20интенсивности процессов массообмена.Однако при этом, примерно половина внутренней поверхности цилиндрической емкости не покрыта слоем полимерного материала и не используется. 25Чередование скоростей в предлагаемом изобретении приводит к тому, что .в период вращения емкости со скоростьюв 2-3 раза выше критической равномерное распределение полимерного матери- З 0ала по стенкам цилиндрической емкос-ти происходит практически мгновенно,в то время как в результате действиясцл инерции и вязкости разгон слоевполимерного материала до скоростивращенил емкости происходит постепен 35но: быстрее вовлекаются во вращениесо скоростью вращения емкости прилегающие к ней слои и медленнее болееотдаленные слои, При этом обеспечива.ется сдвиг между отдельными слоями40.и цх перемешцвание, Кроме того, бла"годаря действию центробежных сил обес.печцвается интенсивное перемешиваниесоставляющих жидкого полимерного материала с различной плотностью. К моменту выравнивания скоростей вращения слоя полимерного материала и емкости производят переключение снована более ледленную "критическую"скорость вращения. При этом полимерный материал не сразу приобретает этускорость, наружные его слои продолжают двигаться за счет. сил инерции спрежней скоростью, т.е. быстрее ем-.1 кости, при этом также обеспечивает" 55ся сдвиг и переиешивание между слоями. К моменту выравнивания скоростей 06 4емкости ц слоя полимерного материала: последний приобретает первоначальную конфигурацию, т,е. лишь частично увлечен стенками емкости, и далее переключение скоростей повторяется.Лвторами экспериментально установдено, что оптимальный период изменения скоростей составляет 1-5 мин перемешивания, а отношение внутри периода времен перемешивания при "крити" ческой",скорости и следующей за ней большей скоростью ( 2-3):1. Выбор первого соотношения диктуется необходимой кратностью циркуляции внутри жидкого полимерного материала. Выбор вто рого соотношения определяется тем, что вследствие наличия инерции у вращающегося полимерного материала при переключении на "критическую" скорость он не сразу приобретает конфигурацию, характерную для этой скорости, продолжая некоторое время двигаться кольцевым слоем, Это уменьшает фактическое время нахождения потока полимерного материала в критическом режиме.Предлагаемый способ перемешцвания жидких полимерных материалов предназначен для процессов лассообмена, например, дегазации (обезвоживания- удаление растворителей ц воды из жидких полимеров и олигомеров, в том чис ле удаление ацетона из бифункционального гцдроксилсодержащего полимера бутадцена с молекулярной массоц 2000, удаление воды из этого же полимера, удаление воды из полиэтиленадипцната и т.д. П р и м е р 1, контрольныйпо прототипу, В цилиндрическую емкость диаметром 150 мм и длиной 250 мм загружают 1 кг расплавленного полиэтиленадипцната СПЭ ) с влзкостью 0,1 нс/л при 100"С и начальной влажностью 0,53 иас.) Емкость устанавливают горизонтально относительно центральной оси в подацпниковые узлы и вращают с "критцческайп скоростью ( П ,), равной 115 об/мин и обеспечивающей частичное увлечение материала стенками емкости,о Прц перемешивании материала прц 100 С и остаточном дэвленцц 100 мм рт,ст, производят дегазаццю обезвоживание) ПЭ. Условия перемешцвания и длитель ность дегазации до влажности 0,043 для этого примера и всех последующих приведены в таблице.9 1046П р и и е р 17. Дегазацию обезвоживание ) ПЭ осуществляют также, как в примере 1, но перемешивание проводят при скорости, обеспечивающей равномерное распределение ПЭ по стенкам емкости ПРО,), равной 290 об/мин. Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ перемешивания позволяет примерно в четыре раза умень шить время .дегазации (обезвоживания жидких полимерных материалов, т.е.увеличить интенсивность массообмена, по сравнению с известным.Таким образом, предлагаемый спо" 1 соб благодаря тому, что перемешивание проводят при чередовании скорости, обеспечивающей частичное увлечение жидкого полимерного материала стен" ками емкости, и скорости, обеспечива О ющей равномерное распределение поли". мерного материала по стенкам емкости, при периоде изменения скоростей 106 101-5 мин и отношении величин указанныхскоростей и времен вращения внутрикаждого периода при этих скоростях1:(2-3) и (2-3 ):1 соответственно, обес.печивает увеличение интенсивности мас. сообмена.Экономический эФФект от использования предлагаемого способа в промыш"ленности в процессе обезвоживания,применяемого для изготовления плоскозубчатых ремней, по сравнению с базовым объектом, в качестве которого ,взят используемый в указанном производстве способ перемешивания вращающейся лопастной мешалкой скоростьвращения мешалки 120 об/нин), ожидается за счет сокращения брака плоскозубчатых ремней из-за неудовлетворительного обезвоживания ПЭ с 20 до23 и составляет при производстве100 тыс. ремней в год и стоимостиодного ремня 2 руб. - 36 тысяч руб,в год.Составитель Л. КольцоваРедактор И. Гулько Техов И Гайду Корректор А.ФеренцЗаказ:7628/15 Тираж Р 7 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1105 Москва Ж-Я Раушская наб., д. чДФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,