Полимеризатор

(5 П Э 01 д 19/2 ОС ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТВ 1362611/23-0512.09.6915.05.83, БН.А.Михалев66.023.095( ваны шнеки, в зацепление еэкой тарелок ин из неподтройство для нентов из( 54)щий Поли щ ия а еризатор по п. 1 с я тем, что у ения летучих комн куум-камеру с од отверстиями, им ую конфигурацию с ны тарелки и рас ьно по отношению релки с верхнейприв менн ано иск ем,проце произ тарел спира ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 57 ) 1, ПОЛИМЙРИЗАТОР, состояз корпуса, внутри которого на дном валу укреплены теплообе тарелки, между которыми услены неподвижные теплообменныео т л и ч а ю щ и й с я что, с целью интенсификации сса полимеризации и повышения водительности полимеризатора, ки снабжены с обеих сторон леобоазной нарезкой, а в нроточках дисков нареэка котор со спиралеобр и, по крайней вижных дисков удаления лету реакционной м чаюво дл удсодержит внесколькимщелеабразнми со стороными радиавращения троны. смонтир х входи зной на мере, о имее их к ссы,отли тройстонентов им или ющими скоса- оложенк оси е стоИзобретение касается полученияполимеров, а именно устройства дляполучения полимеров винильных соединений.Известен реактор для полученияполимеров, представляющий собойвертикальный корпус, внутри которого на приводном валу укреплены теплообменные тарелки и над ними расположены неподвижные диски,В таком реакторе для проведения 1 Ополимериэации используется одновременно большой объем материала, поэтому полимеризацию ведут при относительно низких температурах иэ-завозможного перегрева внутри материала вследствие его плохой теплопроводности.Целью изобретения является создание полимеризатора для непрерывного получения полимера, имеющегомалые габариты, использующего дляпроведения реакции небольшой, объемматериаЛа и обеспечивающего высокуюпроизводительность на единицуобъема оборудования. Это достигается тем, что теплообменные тарелкиснабжены с обеих сторон спиралеобразной нарезкой, а в проточках теп,лообменных дисков смонтированы шнеки, нарезка которых входит в зацепление со спиралеобразной нарезкойтарелок, причем один, по крайнеймере, из неподвижных дисков имеетустройство для удаления летучих компонентов из реакционной массы, Устройство для удаления из полимеризующейся массы летучих компонентовсодержит вакуум-камеру с одним илинесколькими отверстиями, имеющимищелеобразную конфигурацию со скосами со стороны тарелки, расположенными радиально по отношению к осивращения тарелки с верхней ее стороны.На фиг, 1 изображен предлагаемыйполимеризатор, общий вид; на фиг.2разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3разрез Б-Б на Фиг. 2 (вид в планена теплообменную тарелку со шнеком);на Фиг. 4 - разрез по В-В на Фиг. 1(показано расположение в вакуум-камере полимеризатора отверстий дляудаления летучих веществ); на фиг.5 сечение Г-Г на Фиг. 4 ( Форма поперечного сечения этих отверстий,стрелкой Д показано направлениедвижения тарелки полимеризатора).Корпус полимериэатора собран иэОтдельных секций. Секции, расположенные между верхней 1 и нижней 2секциями, образованы попеременночередующимися тарелками 3 и дисками4, укрепленными на общем полом приводном валу 5. На верхней секцииРасположены загрузочные отверстия6 и 7. При необходимости дополнитель"ные загрузочные отверстия могут 65 быть размещены в любой секции полимериэатора, Между тарелками 3 расположены распорные втулки 8, а наконце вала 5 размещен короткий шнек9, и все вместе закреплено пробкой 10,На тарелках 3 с обеих сторон наре"зана спиралеобразная канавка. прямоугольного или трапециевидного профиля (см. Фиг. 1 и 3). На наружныхцилиндрических поверхностях тарелоки на распорных втулках нарезанывинтообразные канавки прямоугольногопрофиля. Направление нарезки канавкина тарелках и распорных втулках выбрано таким образом, что при вращении вала 5 вместе с тарелками 3 ивтулками 8 полимеризуемый материалв этих канавках перемещается в радиальном направлении от оси полимериэатора к периферии по верхнейстороне тарелки 3, а затем - обратно к оси полимеризатооа по нижнейстороне этой же тарелки и далеепо винтообразной канавке распорнойвтулки 8 от верхней тарелки к последующей нижней. Таким образом, полимеризуемый материал при вращениивала 5 по этим канавкам перемещаетсяв направлении сверху вниз последовательно через все секции полимериэатора.Тарелки имеют полости для циркуляции теплоносителя. Теплоносительв тарелки подается со стороны привода через полый вал 5 по распределительному устройству 11.В проточках дисков 4 см.фиг. 1и 2 ) установлены шнеки 12, винтообразная нарезка каждого из которыхнаходится в зацеплении с минимальным зазором со спиралеобразной нарезкой тарелки 3 см. Фиг. 2,3), при"чем профиль винтообразной нарезкишнека 12 является по конфигурацииобратным профилю спиралеобразной нарезки тарелки 3. Направление вращения шнека 12 и его нарезки можетбыть и левым, и правым, но в обоихслучаях перемещение материала, создаваемое шнеком, способствует перемещению материала, создаваемомуспиралеобразной нарезкой тарелки3. При этом величина объема материа.ла, перемещаемого шнеком, зависитот соотношения размеров профиляканавок нарезки шнека и тарелки иот наружного диаметра шнека.Вал 5,и шнеки 12 вращаются от общего привода. За один оборот тарелки3 шнек совершает один оборот вокругсвоей оси если число заходов нарезки у них одинаковое.В нижней секции 2 полимеризаторасм фиг, 11 находится вакуум-камера,соединенная с вакуум-линией. Вакуумкамера имеет отверстия 13 см.Фиг, 4 ) для удаления остаточного10 35 мономера и других летучих веществ из полимеризуемого материала. Щелеобразная конфигурация этих отверстия со скосами со стороны тарелки, показанная на фиг. 4 и 5, и радиальное расположение их относительно оси5 вращения тарелки уменьшают вероятность попадания полимеризуемого материала в вакуум-камеру, что обеспечивает надежность в работе устройства для удаления летучих веществ из массы полимеризуемого материала. В этой секции полимеризатора условия для перемещения материала спи-. ралеобразной. нарезкой тарелки 3 хуже из-за наличия отверстий для удаления 15 летучих и особой конфигурации их, поэтому шнек 12 в этой секции имеет больший диаметр по сравнению с диа- метром шнеков, расположенных в остальных секциях полимеризатора. При необходимости количество таких зон для удаления летучих веществ из полимеризуемого материала может быть более одной.Нижняя часть полимеризатора с коротким шнеком 9 см. фиг. 1) представляет собой выдавливающую зону, аналогичную по устройству зоне обычного шнекового экструдера, и включает формующий инструмент 14.Окружная скорость разных точек тарелок 3 различна, а это оказывает влияние на объемную скорость перемещения полимериэуемого материала по канавкам тарелок, вследствие чего могут образоваться газовые пузыри, вызванные кипением мономера, особенно это относится к верхней стороне тарелки 3, где материал движется от оси полимеризатора к периферии. Выравнивание объемных 40 скоростей передвижения полимеризуемого материала обеспечивается путем установки различного зазора между тарелками 3 и стенками секций полимеризатора, что сказывается на 45 величине обратного потока, размерами профиля канавок и числом заходов нарезки шнеков 12 и тарелок, величиной диаметра и направлением вращения шнеков 12 (см. фиг. 1 и 2). В секциях полимеризатора, где происходит удаление летучих веществ, этими же способами достигается уменьшение плотности полимеризуемого материала, что необходимо,цля эффективного удаления летучих.В среднем глубина канавок нарезки делается возможно меньшей, чтобы облегчить отвод тепла экзотермической реакции полимеризации из реакционной среды, учитывая при этом влия 60 ние глубины канавок на производительность полимеризатора.Предлагаемый полимериазатор имеет, по меньшей мере, 4 температурные зоны каждая из которых состоит, 65 как минимум, из одной секции полимеризатора: 1 зона обеспечивает разогрев материала до температуры, необходимой для инициирования реакции полимеризации;11 - предназначена для отвода тепла экзотермической реакции полимеризации и служит для поддержания на заданном уровне температуры реакционной среды; П 1 зона - для удаления из расплава полимера остаточного мономера и других летучих веществ; 1 Ч зона - для создания необходимых условий для формирования изделия: давления, температуры или вязкости расплава полимера.Полимеризатор работает следующим образом.Полимеризуемый материал через загрузочные отверстия б или 7 поступает в пространство между вращающимися тарелками и стенками секций полимеризатора и в результате воздействия спиралеобразной канавки тарелок 3 и винтообразной канавки шнеков 12 и распорных втулок 8 перемещается сверху вниз, проходя последовательно через все секции полимеризатора.Эффективное перемешивание, возникающее вследствие деформации сдвига между вращающимися тарелками и стенками полимеризатора, обеспечивает хорошее распределение введенных раздельно компонентов и быстрый разог рев материала до температуры инициирования реакции полимеризации в 1 температурной зоне полимеризатора. Скорость полимеризации в разных интервалах конверсии различна, поэтому П температурная зона полимеризатора включает такое количество секций, которое обеспечивает оптимальную температуру реакционной среды при различных степенях превращения и тем самым увеличивает общую скорость реакции полимеризации и позволяет получить конечный продукт с хорошим распределением молекулярных весов. Во 11 температурной зоне вследствие экзотермического характера реакции полимеризации тепло отводится из реакционной среды, Так как полимеризуемый материал находится в виде тонкого слоя в условиях деформации сдвига между движущимися одна относительно другой стенками,. за которыми циркулирует теплоноси тель, легко управлять реакцией и вести полимеризацию при сравнительно высокой температуре, не опасаясь перегрева внутри материала, особенно это относится к тем секциям полимеризатора, где полимеризация происходит при больших степенях превращения и реакционная среда имеет высокую вязкость.На последних стадиях превращения скорость реакции маньше и, следова 358885тельно количество тепла, которое необходимо отвести иэ реакционной среды, меньше, поэтому последние тарелки 3 Ц температурной зоны поли меризатора могут не иметь полостей для циркуляции теплоносителя.Благодаря зацеплению нарезки шнеков 12 с нарезкой тарелок 3 с небольшим зазором поверхности тепло- обмена тарелок 8 очищаются от налипшего материала, что обеспечивает хорошие условия для теплопередачи от полимеризуемогоматериала через стенки тарелки к теплоносителю. Из ,11 температурной эоны полимеризуемый материал попадает в зону удаления остаточного мономера,При радиальном движении материала по верхнейстороне тарелки 3 в направлении от оси полимеризатора к периферии вследствие разности окружных скоростей и перемещения материала шнеком 12, находящимся в.этой зоне, полимериэуемый материал не заполняет свободного пространстваспиралеобразных канавок полимеризатора, Кроме того, материал находитсяв виде тонкого слоя в канавках тарелки.Сверху и снизу зона удаления летучих ограничена участками, где материалуплотняется, благодаря этому пониженное давление удерживается тольков зоне удаления летучих. Так как 10 полимеризуемый материал может переохладиться вследствие испарениямономера, полость тарелки полимеризатора имеет отдельный ввод длятеплоносителя, что позволяет создать 15 свой температурный режим для этойзоны полимеризатора. Из зоны удаления летучих материал подается в видерасплава полимера в выдавливающую;зону полимеризатора, где создается рО необходимая температура, вязкостьи давление, и через формующий инструмент зкструдируется в виде бесконечного профиля.358885 Филиал ППП фПатент",г.Ужгород, ул. Проектная ВНИИТираж Закаэ 6422/2 Подписно