6.3. Крошкообразователи

Основным узлом водных дегазаторов является крошкообразователь. Он должен обеспечивать образование однородной и мелкой крошки диаметром 5 – 7 мм, которая быстро дегазируется.

При проведении дегазации особое внимание следует уделять процессу крошкообразования, т.к. величина и однородность крошки оказывают существенное влияние на полноту дегазации. Принцип действия их основан на дроблении полимеризата на капли паром, проходящим через инжектор с большой скоростью.

Образование крупных частиц в крошкообразователе типа фильера (рис. 6.20., 6.21.) объясняется малой скоростью истечения вязкого раствора через отверстия крошкообразователя.

Рис. 6.20. Крошкообразователь типа «фильеры»

Рис. 6.21. Форсунка для ввода полимеризата:

1 – головка с фильерами; 2 – рубашка для охлаждения водой

Часто применяются крошкообразователя типа инжектор (рис. 6.22.-6.24.).

Рис. 6.22. Инжектор-крошкообразователь:

1 – крошкообразователь; 2 – труба; 3 – корпус аппарата

Более эффективное дробление полимеризата достигается в двухступенчатом инжекторе (рис. 6.23).

Рис. 6.23. Схема двухступенчатого инжектора-крошкообразователя

Рис. 6.24. Крошкообразователь инжекторного типа

Полимеризат поступает через штуцер А в крошкообразователь, через штуцер Б с высокой скоростью подается водяной пар. В корпусе крошкообразователя осуществляется дробление полимеризата сходящимися струями водяного пара, поступающими через сопла, направленные под углом к оси движения потока раствора или суспензии полимера.

Очень широко распространены струйные крошкообразователи (рис. 6.25.-6.27.) с вводом струи полимера в водную фазу или с предварительным эмульгированием полимера в горячей воде.

Рис. 6.25. Схема крошкообразователя:

1 – дисперсионная камера; 2 – трубопровод для воды;

3 – трубопровод для водяного пара; 4 – трубопровод для полимеризата; 5 – инжектор; 6 – рубашка; 7 – испарительная емкость; 8 – сопла; 9 – торцевая крышка

Рис. 6.26. Крошкобразователь фирмы «Фарбанфабрикен-Байер».

Рис. 6.27. Устройство для выделения полимеров из растворов в виде крошки: 1 – вход пара; 2 – вход полимера; 3 – выход паров и крошки

Однако при использовании любых крошкообразователей концентрация растворителя в каучуке зависит только от удельного расхода пара. Для улучшения крошкообразования используется диспергирование воды в растворе каучука с помощью различных перемешивающих устройств (рис. 6.28.). Это позволяет интенсифицировать процесс отгонки растворителя, т.к. снижается размер частиц крошки каучука и увеличивается их пористость. Этот технологический прием используется на ОАО «Нижнекамскнефтехим» при дегазации полиизопренового каучука.

Рис. 6.28. Принципиальные схемы различных крошкообразующих устройств: а – «фильера»; б – паровой инжектор; в – система с использованием метода сброса давления. Потоки: I – раствор полимера; II – водяной пар;

III – пар

Достоинства водно-паровой дегазации: обеспечивается довольно полное освобождение от растворителя; в процессе дегазации каучук выделяется в виде крошки, которая в водной суспензии хорошо транспортируется; вода и водяной пар безвредны; дешевизна метода; сочетает в себе несколько одновременно протекающих процессов (отгонку растворителя, коагуляцию полимера, промывку образующихся частиц каучука).

Недостатки: необходимость тщательной осушки, как полимера, так и рекуперированных мономеров и растворителя перед повторным использованием при полимеризации; высокие удельные энергозатраты из-за отсутствия утилизации теплоты вторичного водяного пара, выходящего из дегазатора первой ступени, потерь теплоты циркуляционной воды на стадии выделения; наличие диффузионной области удаления растворителя, что снижает скорость переноса растворителя и соответственно требует применения громоздких аппаратов для увеличения времени пребывания каучука; большое количество вредных веществ в окружающей среде; большая громоздкость и металлоемкость аппаратуры.