Аппараты непрерывной полимеризации (АНП)

В промышленности применяют аппараты трех типов:

- прямоточные,

- V –образные,

- с концентрическими переливными перегородками.

Независимо от конструкции, суточная производительность рассчитывают по формуле:

Q = V×ρ×24 /T

V – полезный объем аппарата, м³,

T – время полимеризации, ч,

Ρ – плотность полимера, кг/м³.

Корпус прямоточного аппарата непрерывной полимеризации представляет собой вертикаль-

ную цилиндрическую трубу. Нижняя часть аппарата, меньшего диаметра, соединена с верхней конусным переходником. Обычно аппарат состоит из нескольких секций, соединяемых фланцами.

Для обогрева корпус 1 аппарата снабжен рубашкой 2 с электро­нагревательными элементами 3 в средней и нижней части и патруб­ками 4 для подвода и отвода теплоносителя в верхней части аппарата. Внутри аппарата расположены обогреваемые колосники 5, для быстрого и равномерного нагрева капролактама в тонком слое. Такое нагревательное устройство позволяет увеличивать производительность аппаратов путем увеличения их диаметра. Под колосниками в аппарате помещена штанга 6 с перфо­рированными дисками для равно­мерного перемещения массы по всему сечению аппарата.

На крышке 8 аппарата расположены смотровые стекла 9. В нижней части аппарата на штанге помещен вытеснитель 7, назначение которого - выравнивать температуры расплава в тонком слое перед выгрузкой полимера, для чего предусмотрен разгрузоч­ный штуцер 11; к нему присоединяется насосный блок с филь­ерами для литья жилки в случае получения гранулята или напорный блок с расплавопроводом в случае прямого формования (прядения).

Недостатки: затрудненный выход из реакционной массы паров воды и газов, выделяющихся в про­цессе полимеризации. Этого недостатка лишен аппарат непрерывной полимеризации U-образного типа.

U -образный аппарат непрерывной полимеризации состоит из трех вертикальных труб. Две трубы, снабженные обогре­вающими рубашками и соединенные в нижней части, образуют сооб­щающиеся сосуды. Третья так называемая переливная устанавли­вается в одной из труб таким образом, что нижний конец ее входит в разгрузочный штуцер.

Вследствие разности уровней в трубах реакционная масса совер­шает в аппарате сложный путь; сверху вниз по первой трубе; затем снизу вверх в пространстве кольцевого сечения, образованном вто­рой и третьей (переливной) трубами, и вновь сверху вниз по перелив­ной трубе, направляясь к разгрузочному штуцеру.

Наличие перелива обеспечивает свободный выход паров воды и газов; благодаря этому происходит дегазация продукта.

Аппарат состоит из нескольких секций, количество которых обус­ловливается технологией изготовления и монтажа, а также возмож­ностью обеспечить равномерный нагрев по высоте секции. Так, на­пример, аппараты небольшой производительности (порядка 500 кг/сутки)

1- обогреваемые колосни­ки; 2 - смотровые стекла; 3 - штуцера для уровнемера; 4 - переливная труба; 5 - нагревательная рубашка; 6 - перфорированные диски; 7 - литьевадхо,ловка; 8 - указа­тель уровня ВОТ; 9 — термопара; 10 — электронагревательные элементы; 11 — за­слонка

Недостатки: сложность конструкции по сравнению с прямоточными.

Достоинства: - меньшие габариты при большей производительности,

- надежная защита готового полимера от проникновения в капролактама и НМС,

- прогрев в тонком слое, и следовательно, равномерность свойств полимера,

- облегчение выхода газов и воды из продукта.

АНП с концентрическими пере­ливными перегородками

Устройство:

1 - штуцер для подачи капролактама;

2 - корпус;

3 - концентрические перегородки;

4 - змеевики для нагрева реакционной смеси;

5 - штуцер для выхода полимера;

6 - слив ВОТ из змеевиков аппарата;

7 — змеевики наружного обогрева

Представляет собой - цилиндрический сосуд со сферическими крышкой и днищем, с коническим переход­ником, оканчивающимся штуцером 5 для выхода полимера. Внутри аппарата 4-е перегородки 3 (цилин­дрической формы), две из которых прикреплены к крышке и две к днищу. Для нагрева реакционной массы между перегородками по всей высоте установлены змеевики 4. Для обогрева крышки и днища аппарата снаружи корпуса приварены змеевики 7. В качестве тепло­носителя применяется жидкий ВОТ.

Реакционная масса движется вследствие разности уровней в пер­вой зоне, т.е. в пространстве между корпусом аппарата и первой пе­регородкой и остальными зонами. В процессе движения в аппарате масса проходит через два перелива, что обеспечивает хорошие условия для отвода водяных паров и га­зов, выделяющихся в процессе полимеризации.

Для удобства монтажа и чистки аппарат выполнен с двумя разъе­мами, на специальных фланцевых соединениях.

В состав установок непрерывной полимеризации капролактама полимеризационно-прядильных агрегатов, как правило, входит ряд аппаратов, назначение которых: удаление из полимера избытка мономера, улавливание его и возврат в производство.

Вопросы для закрепления материала:

а) схема установки непрерывного плавления капролактама;

б) схема работы установки УЦП-22;

в) расплавитель капролактама – устройство;

г) расплавитель капролактама – схема работы;

д) растворитель ДМТ – устройство;

е) растворитель ДМТ – схема работы;

ё) автоклав для переэтерификации ДМТ – устройство;

ж) автоклав для поликонденсации – устройство;

з) типы аппаратов непрерывной полимеризации;

и) V-образный аппарат непрерывной полимеризации – устройство;

й) V-образный АНП – схема работы;

к) достоинства и недостатки АНП (V-образного);

л) АНП с концентрическими переливными перегородками – устройство;

м) АНП с концентрическими переливными перегородками – схема работы.

Устройства для плавления гранулята: