Колонные аппараты

К ним относятся аппараты, служащие для получения полистирола, фенолформальдегидных смол, поликапролактама и других полимеров.

На рисунке 11.4 изображена колонна для синтеза полистирола в массе. Колонна состо­ит из шести цилиндрических царг 1-6, ниж­него конуса 7 и крышки 8, и образует соот­ветственно семь температурных зон, снаб­женных отдельными рубашками для высоко­температурного нагревания. Кроме того, царги 1 и 2 оборудованы дополнительными внутренними змеевиками 9 и 10.

28%-ный раствор полимера в мономере после полимеризатора вводится в верх­нюю царгу колонны, расплав готового поли­мера непрерывно выгружается в шнек-приемник через штуцер в нижнем конусе аппарата. Скорость движения реакционной массы в аппарате не превышает 0,1 м/ч, что, с учетом высоких значений вязкости, свидетельствует о ламинарном характере потока.

При высоте корпуса аппарата свыше 8 м процесс полимеризации длит­ся 30-40 часов, причем температура в реакционном объеме растет от 100 до 200~220°С.

Р исунок 11.4 –Полимеризационная колонна

На рисунке 11.5 приведена конструкция реактора колонного типа для полу­чения фенолформальдегидных смол непрерывным методом.

К олонна состоит из расположенных одна над другой секций 1. Мешалка 2 всех секций имеют общий вал 3 и приводятся в движение приводом 5. Вал мешалки свободно проходит из одной секции в другую через вваренные в днище каждой секции патрубки 4. Верхние концы их приподняты над уров­нем реакционной массы.

Паровые пространства всех секций колонны сообщаются между собой соединены штуцером 6 с общим обратным холодильником.

Ввод реагентов осуществляется в верхний загрузочный штуцер 7, а выход готового продукта происходит через штуцер 8, расположенный в нижней части аппарата. Каждая секция реактора снабжена рубашкой 9.

Процесс конденсации протекает в каждой секции ступенчато, и состав реакционной смеси изменяется от секции к секции.

Рисунок 11.5 –Много секционная колонна для синтеза фенолформальдегидных смол непрерывным способом.

Для газофазной полимеризации этилена сконструирован реактор, вид которого показан на рисунке 11.6.

Реактор представляет собой колонный по­лимеризатор непрерывного действия.

Он состоит из двух зон: зоны полимериза­ции 1 и зоны сепарации 2. Зона полимеризации 1 представляет собой цилиндрический сосуд 3 диа­метром 1,4 м, который снабжен коническим от­бортованным днищем 4. В днище тангенциально установлены шесть барботеров 5 для подачи мо­номера. Днище закрыто крышкой 6 со штуцером 7. Для подачи катализатора. Зона полимеризации соединена с зоной сепарации ко­ническим переходником 8.

З она сепарации 2 представ­ляет собой цилиндрический сосуд 9 диаметром 2,2 м с сферической отбортованной крышкой 10. При выходе парогазовой смеси в зону сепарации ее скорость уменьшает­ся, что позволяет снизить унос час­тиц полиэтилена. Давление в аппа­рате 2,5 МПа.

Для ввода катализатора в ре­актор, находящийся под давлением используется поршневая конструкция, работающая от сжатого газа. Этот узел оказался наиболее капризным при эксплуатации промышленной уста­новки.

Рисунок 11.6 – Реактор полимеризации этилена в газовой фазе.

Колонные аппараты вытесняющего действия находят также применение в процессах непрерывной полимеризации капролактама (рисунок 11.7).

Реакционный аппарат состоит из трех вертикальных секций, соединенных между собой по принципу сообщающихся сосудов. Первая и вторая секция находятся 1 в одной трубе, снабженной крышкой 1, смотровым стеклом 2 и штуцером для уровнемера 3. Для турбулизации потока массы и во избежание проскока капролак­тама в нижнюю часть колонны верхняя ее часть снабжена мешалкой 11, а средняя и нижняя - несколькими перфорированными тарелками.

Н агрев колонны осуществляется теплоносителем до температуры порядка 270°С через секции нагревательной ру­башки 6. Нагревание теплоносителя происходит при помощи электропатронов, располо­женных в карманах 7.

Перепуск реакционной смеси в нижнюю часть второй трубы 4 происхо­дит через соединительный патрубок 10. Труба 5 смонтирована внутри трубы 4. Полимеризующаяся масса поднимается по трубе 4, переливается в верхний открытый конец трубы 5, спускается по ней вниз и выводится из аппарата че­рез штуцер 8, расположенный в коническом днище трубы 5.

Рисунок 11.7 – Колонный полимеризатор для капролактама.