Устройство аппарата для дегазации крошки каучука

Авторы патента:

C08C2/06 - выделение каучука из растворов

Полезная модель относится к технике машин и аппаратов для перемешивания дисперсий в системе жидкость - твердое тело, где плотность твердой фазы меньше плотности сплошной фазы. Полезная модель может применяться в области получения синтетических каучуков в нефтехимической промышленности при выделении каучуков из растворов и дисперсий. Технической задачей полезной модели является увеличение массопереноса за счет равномерного распределения крошки по всему объему аппарата, повышение эффективности и экономичности дегазации крошки каучука и достижение большей чистоты каучука. Техническая задача решается предлагаемой конструкцией перемешивающего устройства, которое состоит из первой верхней стандартной 4-х лопастной мешалки. Вторая нижняя 4-х лопастная мешалка с углом наклона лопастей с плоскостью вращения от 20 до 70 градусов. Диаметр второй мешалки на 1/4 больше диаметра верхней мешалки. Ширина лопастей составляет от 2 до 3 ширины лопастей верхней мешалки. На днище аппарата установлены отражательные перегородки.

Известен способ выделения синтетических каучуков из растворов в легкокипящих углеводородных растворителях или из дисперсий путем водной дегазации, заключающейся в обработке раствора или дисперсии острым водным паром и горячей циркуляционной водой в крошкообразующем устройстве, отгонке углеводородного растворителя, хлорорганического разбавителя и незаполимеризовавшихся мономеров в одном или в двух последовательно установленных дегазаторах, с выдерживанием температуры водной фазы в дегазаторе в пределах 70-130°С, работающем при избыточном давлении либо под вакуумом, в зависимости от применяемого типа растворителя, разбавителя [1]. Известна конструкция аппарата, описанная в патенте [РФ 35630, МПК С08С 2/06, C08F 6/10, 27.01.2004]. Верхняя часть второй ступени дегазации выполнена в виде сепарационной камеры, под которой установлена многорядная тарельчатая мешалка, выполненная в виде диска с закрепленными радиальными лопастями. Лопасти закреплены на нижней поверхности диска и расположены к ней под углом, отличным от прямого, при этом торцы вынесены за внешнюю окружность диска. Крошка каучука и водяной острый пар подаются в нижнюю часть аппарата, пульпа отводиться снизу. Недостатком известной установки является то, что крошка каучука подается снизу аппарата, из-за своей плотности в сравнении с сплошной фазой, крошка всегда стремится всплыть на поверхность воды, а с увеличением числа оборотов мешалки примыкает к валу. Геометрия лопастей не позволяет поддерживать крошку во взвешенном состоянии, что значительно ухудшает процесс дегазации.

Наиболее близким техническим решением, перемешивающего устройства, является трехлопастная мешалка [2], которая выполнена из цилиндрической ступицы, к поверхности которой жестко прикреплены три плоскопрофильные лопасти, имеющие прямолинейные кромки торцевых гребней. При этом плоскости всех лопастей мешалки относительно плоскости ее вращения повернуты на определенный острый угол, что позволяет каждой лопасти, как наклонной поверхности внедряться передней кромкой в массу жидкой среды и передвигать ее с определенной скоростью вдоль оси вращения, обеспечивая заданную интенсивность перемешивания. Плоскопрофильность передней и задней кромки каждой лопасти позволяет более полно реализовать физические свойства наклонной поверхности лопасти при перемещении массы жидкой среды вдоль оси вращения. Описан пример, в котором мешалка, вращаясь, создает осевое движение, направленное на дно аппарата. Крошка каучука из-за своей плотности в сравнении с сплошной фазой, всегда стремится всплыть на поверхность воды, а с увеличением числа оборотов мешалки примыкает к валу. Известная мешалка - прототип, а также аналоги [3], [4] и [5] не позволяют добиться равномерного распределения крошки каучука по всему объему аппарата, что значительно ухудшает процесс дегазации и массопереноса. Конструкция такой мешалки не создает большие потоки, которые могли бы увлечь крошку на дно аппарата, либо это можно достичь при больших оборотах, при которых крошка начнет прилегать к валу, тем самым, затрудняя процесс погружения. Для интенсивного погружения необходимо создавать потоки большого объема, с помощью которых крошка будет увлекаться вниз на дно аппарата, при этом необходимо, чтобы внутренняя часть аппарата, перемешивающее устройство, содержали как можно меньше металлических конструкций.

Технической задачей полезной модели является увеличение массопереноса за счет равномерного распределения крошки по всему объему аппарата, повышение эффективности и экономичности дегазации крошки каучука и достижение большей чистоты каучука. Техническая задача решается предлагаемым техническим решением, а именно конструкцией перемешивающего устройства, которое состоит из двухярусной лопастной мешалки рис.1. Первая верхняя 4-х лопастная мешалка (2), наклон лопастей относительно плоскости вращения составляет острый угол от 20 до 70 градусов, угол атаки по всей длине лопасти остается постоянным, ширина лопастей 0,1D диаметра аппарата, диаметр выбирается из стандартного ряда, но не более 5/9D. Вторая нижняя лопастная мешалка (4) для создания интенсивного осевого движения, выполненная в виде сбалансированных совмещенных на кубической или цилиндрической поверхности втулки (1) нескольких лопастей (4), одна из двух поверхностей каждой лопасти является рабочей (5) и составляет с плоскостью вращения острый угол от 20 до 70 градусов. Угол атаки по всей длине лопасти остается постоянным. Диаметр второй лопастной мешалки на 1/4 больше диаметра верхней мешалки. Ширина лопастей (4) должна составлять от 2 до 3 ширины лопастей верхней мешалки (2). На днище аппарата установлены отражательные перегородки (16) для уменьшения первичной циркуляции. Они должны выступать не менее 0,3 метра от начала цилиндрической части аппарата. Нижняя кромка второй мешалки не должна находиться выше 1,5 метра от дна. Расстояние между нижней кромкой первой мешалки и верхней кромкой второй мешалки не должно быть более 1,5 метра. В общем виде устройство аппарата рис.2 включает (8) защита двигателя, (9) двигатель, (10) редуктор, (11) уплотнение торцевое, (12) выход паров углеводорода, (13) крышка, (3) вал, расположенный вдоль вертикальной оси аппарата, (14) ввод продукта, (15) вход воды, (16) отражательные перегородки, (17) дно, (18) подпятник вала, (19) выход продукта.

Мешалка работает следующим образом.

Смесь 3-9% крошки каучука, воды, легкокипящих углеводородов, незаполимеризовавшихся мономеров поступает через вход (14). При вращении вала (3) лопасти первой мешалки разбивают массу крошки скопившейся на поверхности воды. Из-за конструктивных особенностей, диаметр первой мешалки значительно меньше диаметра аппарата, жидкость, отбрасываемая центробежной силой, создает незначительное давление в зоне Б. В этой области с учетом того, что число оборотов мешалки поддерживается в диапазоне от 50-90 об/мин, крошка свободно перемешивается. Дальнейшее увеличение числа оборотов вызывает скапливание крошки на вале. Лопасти (4) второй мешалки своей передней кромкой врезаются в толщу перемешиваемой жидкой среды и, за счет рабочей поверхности (5) каждой лопасти, жидкость начинает смещаться от передней (6) к задней (7) кромке. Это смещение жидкости от всех лопастей суммируется и направляется вдоль оси вращения (3). В зоне В наблюдается интенсивное осевое движение направленное ко дну аппарата. Постоянно нагоняемый поток воды, направляется вниз аппарата, увлекая за собой крошку. На дне аппарата установлены отражательные перегородки (16), чтобы уменьшить первичную и увеличить вторичную циркуляцию. В зону Г отбрасывается крошка от отражательных перегородок и от лопастей второй мешалки за счет радиального движения. Выход продукта осуществляют через патрубки (19). Выход паров растворителя, мономеров и воды происходит через патрубок (12).

Предлагаемое устройство двухярусной механической пропеллерной мешалки позволяет увеличить объем перемещаемой вдоль оси вращения твердой фазы за счет увеличения скорости осевого потока. Крошка каучука перемешивается во всем объеме аппарата. Положительный эффект от предлагаемой полезной модели - увеличение интенсивности и равномерное перемешивание, повышается эффективность массопереноса и экономичность дегазации крошки каучука.

Экспериментальные исследования подтвердили технологическую эффективность заявляемого устройства. Источники информации

1. П.А.Кирпичников, В.В.Береснев, Л.М.Попова. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. Л., "Химия", 1986, с.130-141, 144-151.

2. Н.И.Гельперин. Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга первая. - М.: Химия. 1981. - 383 с.

3. М.Я.Дикие. А.Н.Мальский. Технологическое оборудование консервных заводов. - М.: "Пищевая промышленность, 1969. - 776 с.

4. В.Н.Стабников. В.Д.Попов. В.М.Лысянский. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 662 с.

5. Э.А.Васильцов, В.Г.Ушаков. Аппараты для перемешивания жидких сред: Справочное пособие. - П.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1979. - 272 с.

Аппарат для дегазации синтетических каучуков, включающий цилиндрический корпус с расположенными на верхней крышке двигателем с редуктором и штуцером выхода паров углеводородов, штуцерами выхода продуктов в днище, ввода крошки каучука и воды на боковой поверхности, в котором соосно установлена двухярусная лопастная мешалка, отличающийся тем, что вторая нижняя лопастная мешалка по сравнению с верхней стандартной имеет больший диаметр и ширину лопастей, в днище аппарата установлены отражательные перегородки.