ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты для водной дегазации каучуков из "Реакционная аппаратура и машины заводов основного органического синтеза и синтетического каучука Издание 2" Вода является низкостоящим и безвредным теплоносителем. Отделение растворителя и мономера от воды происходит очень легко, так как органические мономеры и растворители в воде практически нерастворимы. При непосредственном смешении полимеризата с теплоносителем — горячей водой — отсутствует термическое сопротивление стенки, поэтому коэффициент теплопередачи большой. [c.141] Водная дегазация осуществляется путем диспергирования полимеризата в горячей воде. После отгонки растворителя и мономера из капель полимеризата образуются пористые частицы каучука — крошка, которая отделяется от воды и поступает на дальнейшую переработку. Теплота подводится к воде паром, который барботирует через водную дисперсию крошки каучука. Водная дегазация применяется для всех стереорегулярных каучуков. Количество растворителя в полимеризате обычно намного превышает количество оставшегося мономера. Кроме того, в большинстве случаев температура кипения растворителя выше температуры кипения мономера. Поэтому процесс дегазации стереорегулярных каучуков лимитируется отгонкой растворителя. [c.141] Дегазация может проводиться в одном или в нескольких последовательно соединенных аппаратах, поэтому различают одноступенчатую и многоступенчатую дегазацию. При отгонке растворителя и мономера, имеющих низкие температуры кипения и, соответственно, высокие давления паров при температуре дегазации, а также при хорошем диспергировании полимеризата удается осуществить дегазацию до необходимого остаточного содержания растворителя в одноступенчатом аппарате. [c.141] Рабочие параметры процесса дегазации — давление и температура — определяются на основе технико-экономических соображений. С повышением температуры скорость дегазации увеличивается, однако при температуре, превышающей 100 °С, процесс необходимо вести под давлением. Повышение температуры влияет и на качество каучука. При образовании пористой крошки каучука имеет место некоторая деструкция полимерных цепей с уменьшением молекулярной массы полимера. Это чисто механическая деструкция, не изменяющая свойств полимера. С повышением же температуры начинается термическая деструкция, существенно влияющая на качество готового полимера. Кратковременный перегрев каучука возможен, однако длительное пребывание каучука в дегазаторе при повышении температуры недопустимо. Максимальная температура дегазации для каучука СКД может составлять 140 °С, а для каучука СКИ — 170 °С. [c.142] Растворитель выводится из дегазатора в виде смеси с водяным паром. Если общее давление увеличивается, то давление водяного пара возрасгает быстрее, чем давление паров растворителя. Это приводит к повышению расхода водяного пара. При использовании многоступенчатых схем дегазации, когда давление по ступеням возрастает и на первой ступени, с которой отводится смесь паров растворителя и воды, давление наименьшее, удается избежать повышенного расхода пара. [c.142] Аппараты для водной дегазации снабжены перемешивающими устройствами. Мешалка необходима для непрерывного перемешивания водной дисперсии каучука во избежание всплывания легких его частиц и образования слипшейся массы, которую сложно выводить из аппарата. С этой же целью в дегазатор вводится поверхностноактивное вещество — антиагломератор, адсорбирующийся на поверхности частиц каучука и предотвращающий их слипание. В качестве антиагломераторов используются вещества, которые не ухудшают качество каучука, не дают пены и осадков (соли стеариновой и других жирных кислот). [c.142] Емкостной дегазатор, обычно применяемый в двухступенчатой схеме дегазации, представлен на рис. 7.7. Диаметр аппарата 3—4 м, высота 10—12 м. Аппарат заполнен примерно на одну треть, поэтому мешалка находится в нижней части и, соответственно, используется нижний привод. Небольшой коэффициент заполнения аппарата объясняется высокой скоростью паров и необходимостью иметь большое сепарационное пространство. В аппарат непрерывно поступает полимеризат и циркуляционная вода. Из аппарата выводится взвесь частично продегазированной крошки каучука. Пар подается в нижнюю часть аппарата и распределяется по его сечению с помощью барботера, имеющего форму кольца или многоугольника. Отверстия для выхода пара находятся в нижней части барботера. Аналогичную конструкцию может иметь дегазатор второй ступени. [c.142] Интенсивное перемешивание крошки каучука мешалкой и барботирующим паром приводит к тому, что режим работы емкостного дегазатора близок к режиму идеального смешения, в результате чего появляется возможность проскока через аппарат частиц каучука, пробывших в нем малое время и непродегазированных до нужной степени. Для устранения этого явления применяются секционированные или тарельчатые аппараты. Конструкция двухступенчатого дегазатора, в котором крошка каучука последовательно проходит верхнюю и нижнюю секции, приведена на рис. 7.8. Перелив пульпы из верхней секции в нижнюю осуществляется через переливную трубу. Секции дегазатора снабжены самостоятельными приводами мешалок. Наличие независимых приводов облегчает проведение ремонтов. В днище верхней секции расположен подшипник скольжения, который является промежуточной опорой вала. Утечки воды в этом месте не оказывают вредного влияния на работу дегазатора. [c.143] Если давление в первой ступени намного больше, чем во второй, то для обеспечения работы двухсекционного дегазатора применяется удлиненная переточная труба, выполняющая одновременно роль гидрозатвора. Вместо нее можно использовать дроссельное устройство, поддерживающее необходимый перепад давления при заданной производительности дегазатора. Скорость барботирующих паров, рассчитанная на полное сечение дегазатора, составляет 0,3— 0,6 м/с. Кроме того, для диспергирования полимеризата в первую ступень подается пар через форсунки. В результате этого в первой секции бывает значительным брызгоунос. Частицы каучукп. уносимые с брызгами, забивают каплеотбойпик. Для уменьшения брызгоуноса используется повышенное давление, приводящее к уменьшению объема проходящих паров. [c.144] Секционированные аппараты могут состоять из двух, трех и четырех секций, устанавливаемых одна на другой. [c.144] Разновидностью секционированных аппаратов являются тарельчатые дегазаторы, используемые на второй ступени. Тарельчатый дегазатор с глухими тарелками показан на рис. 7.9. Водная дисперсия каучука проходит последовательно по всем тарелкам сверху вниз, переливаясь через сливные перегородки. Пар подается отдельно на каждую тарелку. [c.144] Применяется также конструкция с переливными трубами для перетока пульпы и патрубками для прохода водяного пара. В этом варианте пар тоже подается отдельно на каждую тарелку и проходит по паровым патрубкам. Наибольшее количество пара проходит через два верхних патрубка, где соединяются все потоки пара, подаваемого на отдельные тарелки. Возможен также отвод паров с тарелок и по выноской трубе. [c.144] В дегазаторах с глухими тарелками расход пара высок. Он значительно меньше в дегазаторах с колпачковыми тарелками (рис. 7.12). В этом случае пар подается только в куб и последовательно проходит по всем тарелкам снизу вверх противотоком к пульпе. На каждой тарелке смонтировано по два колпачка. Переток пульпы с тарелки на тарелку осуществляется по переточным трубам. Колпачки и передаточные трубы выполняют роль отражательных перегородок, поэтому они имеют большую высоту. Тарелки — сварные, что позволяет избежать налипания полимера на резьбу крепежных деталей. Ремонт тарелок проводится внутри аппарата, для чего возле каждой тарелки имеется люк-лаз. [c.145] В двухступенчатых схемах первая ступень дегазации с крошкообразователем выполняет роль узла крошкообразования. Во второй ступени идет диффузионный процесс отгонки остатков растворителя из сформированных частиц каучука. Такое разделение узла дегазации на ступени позволяет поддерживать в них различную температуру. В первой ступени предпочтительны невысокие давление и температура. Крошкообразование от этого не затрудняется, а расход пара на отгонку растворителя в виде азеотропной смеси с водяным паром уменьшается. Во второй ступени для интенсификации процесса предпочтительны повышенные давления и температура. [c.146] Аппарат, в котором обе ступени дегазации совмещены, изображен на рис. 7.13. В процессе крошкообразования испаряется основная масса растворителя, поэтому для уменьшения брызгоуноса верхняя секция имеет больший диаметр, чем нижняя (тарельчатая) секция. Особенность этого дегазатора — проведение процесса при 140 °С. Однако вывод из аппарата пульпы с температурой 140 °С мог бы привести к сильному парообразованию и большим потерям теплоты. Для утилизациия теплоты снижение температуры путем сброса давления и испарения части воды проводится в самом дегазаторе. Из предпоследней секции пульпа поступает в последнюю секцию по трубопроводу, на котором установлен дроссель. При уменьшении давления часть воды испаряется и температура оставшейся воды снижается со 140 до 100 °С. Образующийся пар присоединяется к вновь подаваемому пару и проходит через дегазатор снизу вверх. Для введения пара низкого давления в аппарат с более высоким давлением установлен инжектор. [c.147] Таким образом, циркулирующая вода уходит из дегазатора с температурой 100 °С и входит в дегазатор с температурой, несколько сниженной в результате теплопотерь на линии отделения крошки каучука. Циркуляция теплоты, связанная с перегревом воды, сосредоточена внутри дегазатора. [c.147] В нижней секции теплота выделяется при снижении температуры воды со 140 до 100 °С, в верхних секциях такое же количество теплоты расходуется на нагрев циркуляционной воды от 100 до 140 °С. [c.147] На каждой тарелке имеется по одному колпачку, насаженному на вал и вращающемуся вместе с ним. На колпачке укреплены лопасти мешалки. [c.147] Вследствие того, что жидкость от мешалки движется вниз, пар увлекается жидкостью и распределяется по всему ее объему. [c.147] Крупные частицы каучука дегазируются плохо и снижают среднюю степень дегазации всей массы каучука. Очень мелкие частицы также нежелательны, так как теряются при отделении крошки от воды на ситах после дегазации. Крошкообразователь должен давать однородную мелкую крошку диаметром 5—7 мм, которая дегазируется быстро. Для получения такой крошки используются специальные крошкообразователи более сложной, чем рассмотренные ранее, конструкции. [c.148] Вернуться к основной статье