Реакторы типа теплообменника

На рисунке 12.4 показан трубчатый реактор для синтеза бутилкаучука.

Для интенсивной внутренней циркуляции реагентов предусмотрен осевой насос 4 (пропеллерная мешалка). Для интенсивного отвода тепла, выделяющегося при полимеризации изобутилена с изопреном, аппарат имеет встроенный охлаждаемый трубный пучок 3.

Верхнее и нижнее днища аппарата снабжены рубашками. Хладагент (жидкий этилен с температурой минус 104°С) проходит последовательно рубашку нижнего днища, межтрубное пространство корпуса и рубашку верхне­го днища.

М ешалка обеспечивает турбулентный режим движения реак­ционной массы, что способствует уменьшению налипания полимера на внутренние поверхности реак­тора. Через 20-60 часов работы аппарат останавливают на чистку от полимера путем растворения его в чистом углеводородном раство­рителе при работающей мешалке.

Циркуляционный контур со­стоит из центральной 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.

Для более быстрого смешения катализатора с циркулирующей реакционной смесью его подают через форсунку 5 в центральную циркуляционную трубу непосредственно под мешалку.

Рисунок 12.4 – Полимеризатор для синтеза бутилкаучука: 1 – корпус, 2 – центральная циркуляционная труба, 3 – патрубки, 4 – осевой насос, 5 – форсунка, 6 – электродвигатель.

Трубчатые полимеризаторы

Метод полимеризации этилена в газовой фазе при высоком давлении и повы­шенной температуре в присут­ствии инициатора является ос­новным способом производст­ва полиэтилена высокого дав­ления.

Рисунок 12.5 – Трубчатый полимеризатор

Процесс полимеризации осуществляется в трубчатом полимеризаторе. Он является наиболее типичным предста­вителем аппаратов идеального вытеснения.

Конструктивной особенностью полимеризатора является небольшой внутренний диаметр его труб и небольшая толщина стенок, что обеспечивает большую поверхность теплообмена, приходящуюся на единицу объема по­лимеризатора, и позволяет осуществить интенсивный теплосъем. На рисунке 12.5 показана конструкция трубчатого полимеризатора.

Труба 1 имеет длину 2-4 м при общей длине полимеризатора 57-100 м. Трубы соединены между собой двойниками 2.

Реакторы пленочного типа

Р еактор пленочного типа (рисунок 12.6) может быть выполнен в виде двух концентрических цилиндров с те­плопроводными стенками.

Внутренний цилиндр выполнен в виде винта, который при вращении равномерно перемешивает реакцион­ный слой и перемещает его вдоль оси реактора. Меняя скорость вращения внутреннего цилиндра и, следователь­но, время пребывания массы в реакто­ре, варьируют характеристики полу­чаемого полимера. Реакционная смесь из реактора подается в испарительную камеру, находящуюся под вакуумом.

Мгновенное расширение вызывает разделение реакционной массы на полимер и на побочные продукты реакции. Освобожденная от примесей полимер непре­рывно отбирается шнеком на охлаждение.

Рисунок 12.6 – Реактор пленочного типа

Другим примером реактора пленочного типа может служить аппарат со свободным движением пленки вдоль обогреваемой поверхности (рисунок 12.7).

Рисунок 12.7 – Камерный реактор пленочного типа

Реактор выполнен в виде колонны 1, разделенной коническими поверхно­стями на ряд реакционных камер, изоли­рованных друг от друга с помощью гид­розатворов. Каждая камера имеет инди­видуальный отвод 4 газообразных про­дуктов реакции поликонденсации. Ком­поненты по питающему патрубку 5 попа­дают в верхнюю камеру. Реакционная масса стекает вдоль обогреваемой кони­ческой поверхности 2 к стенке колонны и попадает в периферийный гидрозатвор 3, Затем движется по следующей конической поверхности 6 к центральному гидрозатвору 7. Готовый продукт отбирается нижней секции аппарата.

Недостатком реактора пленочного типа со свободным движением пленки является плохое перемешивание массы.