ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы для полимеризации в растворе из "Реакционная аппаратура и машины заводов основного органического синтеза и синтетического каучука Издание 2" Полимеризация в растворе в настоящее время стала основным вариантом процесса полимеризации в производстве синтетических каучуков. Это связано с тем, что только в сухом неводном растворителе возможно осуществление полимеризации под влиянием комплексных катализаторов (катализаторы Циглера—Натта и подобные системы) с получением стереорегулярных каучуков типа СКИ (полиизопреновый), СКД (полидивиниловый), а также этиленпропиленовых сополимеров (СКЭП, ЭПТ). Кроме того, только в неводных и неполярных растворах возможна полимеризация в присутствии катионных катализаторов А1С1з и ВРз, применяемых, соответственно, в производствах бутилкаучука и полиизобутилена. Полимеризация в растворах может проводится не только при повышенных температурах, но и при весьма низких (до —100 °С в производстве полиизобутилена), что полностью исключено для эмульсионных методов. [c.122] По аппаратурному оформлению полимеризация в растворе сложнее и дороже эмульсионной, требует применения большого количества растворителя, который необходимо сушить, регенерировать и очищать. Вязкость растворов каучука, получаемых при полимеризации, примерно натри порядка выше вязкости суспензии каучука, получаемой при эмульсионной полимеризации, что вызывает затруднения в ведении процесса и, в первую очередь, в отводе теплоты от реакционной массы. [c.122] Для получения низкомолекулярных каучуков полимеризацией в растворах можно использовать типовые аппараты с мешалками. Для высокомолекулярных каучуков, вязкость растворов которых высока, применяют более сложные аппараты. [c.122] Трубчатый полимеризатор, применяемый для систем со сравнительно невысокой вязкостью, показан на рис. 6.3. В верхней части аппарата, являющейся форполимеризатором, имеется механическая мешалка. Далее раствор каучука, уже обладающий повышенной вязкостью, проходит через трубчатые секции в межтрубном пространстве циркулирует хладагент. В трубках каждой секции раствор движется в ламинарном режиме, в результате чего по радиусу трубок устанавливается градиент температур. При переходе в следующую секцию слои раствора перемешиваются и температура усредняется. [c.122] Верхнее и нижнее днища полимеризатора снабжены рубашками. Хладагент (жидкий этилен с температурой —104 °С) проходит последовательно рубашку нижнего днища, межтрубное пространство корпуса и рубашку верхнего днища. Помимо основной функции — перемешивания системы и интенсификации теплообмена — мешалка обеспечивает турбулентный режим движения, что способствует уменьшению отложения полимера на внутренней поверхности аппарата. Однако полностью избежать отложения полимера не удается и через 20—60 ч работы аппарат останавливают на чистку, которая проводится путем растворения полимера в чистом углеводородном растворителе при работающей мешалке. [c.124] Циркуляционный контур состоит из центральной циркуляционной трубы 2 и периферийных контактных трубок 3. В периферийных трубках смесь охлаждается. Направление вынужденной конвекции, создаваемой мешалкой, совпадает с направлением естественной конвекции, и в центральной трубе смесь движется вверх, а в периферийных трубках — вниз. [c.124] Для более быстрого смешения катализатора с циркулирующей реакционной смесью катализатор подают через форсунку 5 в центральную циркуляционную трубу непосредственно под мешалку. Форсунка позволяет регулировать расход катализатора и конструктивно напоминает обычный вентиль удлиненного типа. Клапан форсунки снабжен иглой, с помощью которой прочищается сопло при забивке его полимером. [c.124] Скребковый полимеризатор (рис. 6.5), применяемый для синтеза каучуков СКД и СКИ, имеет цилиндрический корпус 1 с охлаждающей рубашкой и днищем и крышку 5, на которой смонтирован привод 6. Внутри корпуса на вертикальном валу 4 размещена рама 5, на которой закреплены несколько рядов (2—8) скребков 2. На крышке расположен штуцер для подвода реагентов, а в нижней части корпуса — штуцер для отвода реакционной смеси. [c.125] У типового аппарата с мешалкой при работе с вязкими растворами коэффициент теплопередачи составляет 23—35 Вт/(м К), а у скребкового аппарата он достигает 140—180 Вт/(м -К). [c.125] Основным конструктивным элементом аппарата является скребковое устройство. Применение жестких скребков, не имеющих упругих элементов, приводит к образованию зазора между корпусом и скребками из-за невозможности выдержать строго цилиндрическую форму аппарата. К группе жестко укрепленных скребков относятся также шнековые скребки, однако они могут быть использованы только для аппаратов небольшого диаметра. Не имеют упругих элементов шарнирные скребки (рис. 6.6), поджимаемые к стенке аппарата центробежной силой или силой давления среды. Скребок, изображенный на рис. 6.6, а, можно применять только в случае маловязких систем и при значительной скорости вращения. В основном его используют в пленочных аппаратах. Представленный на рис. 6.6, б скребок шарнирно соединяется с рамой скребкового устройства и может применяться при вращательном движении скребкового устройства. [c.125] Наиболее распространены скребковые устройстав с упругими элементами. Такое устройство состоит из скребка, несущей рамы и упругих элементов, соединяющих скребок с рамой. В полимеризаторах применяются скребки, имеющие в качестве упругих элементов металлические стержни из пружинной стали (рис. 6.7). Соединение стержней с рамой и скребком осуществляется с помощью цанговых зажимов, что позволяет легко выполнять разборку и сборку скребкового устройства. Лезвие скребка изготовляется из фторопласта. [c.125] Скребки могут крепиться к валу мешалки в одной и в нескольких плоскостях (рис. 6.9) либо любым произвольным образом в зависимости от конструкции рамы скребкового устройства. По высоте они располагаются так, что поверхность, ометаемая одним скребком, перекрывается поверхностями, ометаемыми соседними скребками. [c.126] Для полимеризации в растворах находят применение также ленточные и шнековые (червячные) полимеризаторы. Оба вида аппаратов используются в настоящее время для синтеза полиизобутилена. [c.127] Вернуться к основной статье