Устройство аппарата для дегазации крошки каучука

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 кольцевая лопастная мешалка с вырезами по периметру кольца с углом наклона лопастей с плоскостью вращения от 20 до 70 градусов. Другой конец лопастей жестко приварен к усеченной конической поверхности с вырезами. Угол наклона граней конуса относительно вертикальной оси аппарата выбирается от 0 до 10 градусов. Высота конической части составляет 5/4 от ширины лопастей. Диаметр кольцевой лопастной мешалки на 1/4 больше диаметра верхней мешалки. Ширина лопастей составляет 3/2 от ширины лопастей верхней мешалки. На днище аппарата установлены отражательные перегородки.

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.

Известен способ выделения синтетических каучуков из растворов в легкокипящих углеводородных растворителях или из дисперсий путем водной дегазации, заключающейся в обработке раствора или дисперсии острым водяным 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 [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]. 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 пропеллерная мешалка для перемешивания жидких сред [РФ 2253506, МПК B01F 7/22, B01F 7/16, 10.06.2005.]. Гребень каждой лопасти данного устройства загнут в сторону рабочей поверхности на угол , имеющий интервал от 85 до 175°, а высота отогнутого гребня относительно рабочей поверхности составляет от 1 до 15% величины диаметра винта, радиус плавного перехода между рабочей поверхностью лопасти и рабочей поверхностью торцевого гребня составляет 1/3-1/15 часть от радиуса лопасти. Описан пример, в котором мешалка, вращаясь, создает осевое движение, направленное на дно аппарата. Известная мешалка не позволяет добиться равномерного распределения крошки каучука по всему объему аппарата, что значительно ухудшает процесс дегазации и массопереноса. Наблюдается следующая картина: крошка, обладая меньшей плотностью, движется не прямо вдоль лопасти, а как бы сползая по ней, достигая края лопасти, она не увлекается вниз, а срывается вверх, так как плоскость загнутого гребня направлена в сторону рабочей поверхности.

Технической задачей полезной модели является увеличение массопереноса за счет равномерного распределения крошки по всему объему аппарата, повышение эффективности и экономичности дегазации крошки каучука и достижения 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 0,1 D диаметра аппарата, диаметр выбирается из стандартного ряда, но не более 5/9D. Вторая нижняя кольцевая лопастная мешалка (4) с вырезами по периметру кольца для создания интенсивного осевого движения, выполнена 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. Другой конец лопастей жестко приварен к усеченной цилиндрической поверхности (6). Высота цилиндрической части составляет 5/4 от ширины лопастей второй мешалки. Диаметр кольцевой лопастной мешалки на 1/4 больше диаметра верхней мешалки. Ширина лопастей (4) должна составлять 3/2 от 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 аппарата. 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 (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 (7) к задней (8) 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. При вращении мешалки, с помощью лопастей жидкая среда закручивается вокруг оси, в этой закрученной массе жидкости создается центробежная сила, которая направлена по радиусу вращения к периферии, на которой жидкость встречает преграду в виде усеченной цилиндрической поверхности (6) с вырезами по периметру. 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. Благодаря (6) в зоне Г не увеличивается давление, именно в эту зону отбрасывается крошка от отражательных перегородок, устремляясь вверх. 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 перемешивания за счет равномерного распределения крошки, повышается эффективность массопереноса и экономичность дегазации крошки каучука.

Экспериментальные исследования подтвердили технологическую эффективность заявляемого устройства.

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 кольцевая конусообразная с вырезами по периметру кольца диаметром и шириной лопастей большими по сравнению с верхней стандартной, в днище аппарата установлены отражательные перегородки.