SU1054065A1 - Аппарат дл массообменных процессов - Google Patents

Abstract

АППАРАТ ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, содержа«и  горизонтально расЬоложениый цилиндрический барабан с днищам и патрубками дл  загрузки и выгрузки материала, привод врашени  барабана относительно продольной его оси и tipeflCTBa тесадостатировани , от л и ч а ю щ. и и с   тем, что. с целью повышени  интенсивности массообмена, на днищах барабана, на их анутренней поверхности, выполнены грани треугольной формы, а на торцах барабана - эйзгагообразные вырезы, образованные каждый равнобедренные треугольником с основанием, расположенным по укружности барабана, при соотношении высоты и основани  1:2-1:5 и основани  и диаметра барабана 1:2-1:10, причем вырезы на противоположных торцах барабана размещены симметрично, а весшины противолежащих треугольников расположены на одной, образующей поверхности барабана, при грайи на днмщах барабана наклонены к продольной его оси и ограничены зигзагообразными вырезами на торцах барабана.

Description

Изобретение относитс  к химичес кому машиностроению, в частности к устройствам дл  перемешивани  полимерных материалов при проведени массообменных процессов (сушки), и может найти применение при производ стве, например, полиуретана. Известен аппарат дл  массообменных процессов-сушки полимеров, соде жащий горизонтальный цилиндрический Оарабан, оснащенный плоскими крышка ми, патрубками дл  загрузки и выгрузки материалов и устройством дл  вращени  барабана вокруг горизонтальной оси. На внутренней стенке барабана вдоль образующих укреплен р д полок, которые расположены в шахматном пор дке так, что при вравдении барабана гранулы высушиваемог материала не перекатываютс  вдоль стенок барабана, а пересыпаютс  с одной полки на другую l| . Недостатками этого аппарата  вл  ютс  низка  эффективность перемешив ни  rtpa проведении массообменных процессов вследствие отсутстви  rieремешивани  материала в направлении , зарастание и трудность очистки внутренних поверхностей стенок барабана и полок при переработке полимерных материалов, склонных к осмолению, подвулканйзации, коагул ции, например полиэфиров, растворов каучуков, латексов. Поэто му такой .аппарат находит применение толь ксэ при переработке инертных материалов.. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  аппарат дл . массообменных процессов, содержащий горизонтально расположенный цилиндрическ-йй барабан с днищами и патрубками дл  загрузки и выгрузк материала, привод вращени  барабана .относительно продольной его оси, и средства термостатировани , KpoiMe того, по внутренней поверхности барабана установлены винтообразные лопасти, обеспечи.вакнцне осевое пере мещение обрабатываемого материала Однако, в таком адпарате не обеспечиваетс  интенсивный масс обмен . при переработке полимерных материалов , так как затруднено движение втангенциальномнаправлении, огран ченное винтообразными лопаст ми. Недостатком этого аппарата  вл етс  также зарастание и трудность очистк внутренних поверхностей стенок бара бана .и винтообразных лопастей при переработке полимерных материалов, склонных к осмолению, подвулканнзации , коагул ции, например полиэ-. фиров, растворов каучуков, латексов что также снижает интенсивность массообмена. Цель изобретени  - повышение ин-тенсивности массообмена. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в аппарате дл  массообменных процессов, содержащем горизонтально расположенный цилиндрический барабан с днищами и патрубками дл  загрузки и выгрузки материала, привод вращени  барабана относительно продольной его Оси и средства тер лостатировани , на днищах барабана, на их внутренней поверхности, выполнены грани треугольной формы, а на торцах барабана - зигзагообразные вырезы, образованные каждый равнобедренным треугольником с основанием, расположенным по окружности бара.бана , при соотношении высоты и основани  1:2-1:5 и основани  и диаметра барабана 1:2-1:10, причем вырезына противополо  ных торцах барабана размещены симметрично, а вершины противолежащих треугольников расположены на одной образующей поверхности барабана, при этом грани на днищах барабана наклонены к продольной его оси и ограничены зигзагообразными вырезами на торцах барабана. Данное выполнение аппарата обеспечквает интенсивную тангенциальную и осевую циркул цию обрабатываемого в нем полимерного материала. На фиг. 1 показан аппарат, общий вид; На фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 г-дниифе барабана; на фиг 4 - сечение Б-Б на фиг, Ij на фиг. 5 - обечайка барабана; на фиг. 6 и 7 - грани на днищах (варианты Выполнени ., . vV . . - Аппарат дл  массообменных процессов содержит горизонтально расположенный барабан 1, выполненный из двух цилиндрических дЪечаек с флан- цами , соединенных болтовым соединением 2. Барабан 1 снабжён днищами 3, патрубком 4 дл  и патрубком 5 Дл  выгрузки материала и соединен с приводом дл  вращени  барабана 1 относительно продольной его оси, вьоюлменным 8 виде, например, клиноременной передачи 6, Барабан 1 имеет подшипниковый узел 7, средства термостатировани  в виде нагревател  8 и иожет быть смонтирован в вакуум-камере 9, снабженной штуцером 10 дЛ  соединени  с вакуумнасосом (не показан). Цилиндрические обечайки барабана 1 имеют на торцах зигзагообразные вырезы 11. Въ|резы 11 вьшоЛнены в виде равнобедренных /треугольников с основанием, р;асположенным на окружности барабана, отношением высоты к основанию 1:2-1:5 и отношением основани  к диаметру барабана 1:2-1:10, причем обращенные от торцов вершины противолежащих треугольников лежат на одной образующей поверхности барабана 1, а вырезы напротивоположных торцах барабана 1 размещены симметрично . На днищах 3 блрабаиа 1 по их внутренней поверхности выполнены грани 12 тредтольной формы, поверхности которых наклонены к продольной оси барабана 1 и ограничены зигзагообразными вырезами 11 на торцах барабана 1. ЗиJ зaгooбpaэныe грани 12 на днищах 3 выполнены либо штамповкой из листового матери ала (фиг. 1 и 2, либо механической обработкой, например Фрезеровкой толстостенных днищ (фиг. 3) . В зависимости от угла наклона между линией, соедин ющей вершины треугольных вырезов 11 с продольной осью барабана 1 и ограничивающей грзни 12, который составл ет 90-30 днища 3 могут иметь грани 12 по периферии,, примыкающие к вырезам 1 и плоскую среднюю часть при угле наклона меньше 90 (фиг. 2 и 6) или грани 12 по всей поверхности при угле 90(фиг..7). Аппарат дл  массообменных процес сов работает следующим образом. Через патрубок 4 в аппарат загру жаютс  перерабатываемые полимерные материалы. С помощью клиноременной передачи 6 барабан 1 приводитс  во вращение вокруг горизонтальной продольной оси. Скорость вращени  устанавливаетс  такой, чтобы перерабатываемый материал, увлекаемый стенками цилинд:рического барабана 1 поднималс  вверх, а затем под дейст вием силы т жести стекал вниз (фиг. 4). При этом обеспечиваетс  перемещивание перерабатываемого материала в тангенциальном направле нии. Перемешивание перерабатываемог материала в осевом направлении осу-ществл етс  благодар  наличию зигзагообразных вырезов 11 и граней 12 Развертка внутренней поверхности барабана представл ет собой огра- . ниченный днищами 3 канал, имеющий переменное сечение. При течении жидкого полимерного материала по каналу с переменным сечением образуютс  вторичные токи (вихри), обеспечивающие эффективное перемешивание перерабатываемого материала в осевом направлении. Выгрузка обработанного материала производитс  через патрубок 5. Предлагаемый аппарат пре,цназначе дл  проведени  массообменных процес сов : сушки жидких олигомеров и поли меров, дегазации, гомогенизации и т.п. В табл. 1 приведено обоснование выбора геометрической формы и размеров аппарата дл  массообменных процессов при сушке (обезвоживании ) полиэтиленадипината (ПЭ)прИ следующих услови х: диаметр барабана 250 мм, длина 150 мм, масса ПЭ 1 кг, начальна  влажность ПЭ 0,5%, конечна  влажность ПЭ 0,03%, температура 120°С, давление 20 мм рт.ст. Из табл, 1 видно, что выполнение торцов цилиндрического барабана 1 с зигзагообразными вырезами 11 в виде равнобедренных треугольников с отношением высоты к основанию 1:2-1:5 и отношением основани  к диаметру барабана 1:2-1:10 и выполнение граней 12 на днищах 3 обеспечивает сокращение времени сушки ПЭ до 3 раз. по сравнению с известным jYj аппаратом. Это объ сн етс  интенсивной танген-; циальной и осевой циркул цией внутри потока жидкости в предлагаемом аппарате дл  массообменных процессов. Выполнение, торцов цилиндрического барабана 1 с геометрическими размерами и днищ 3 с гран ми 12, выход щими за указанные пределы, приводит к увеличению времени сушки вслед- ствие уменьшени  осевой циркул ции внутри потока жидкости. В табл. 2 приведены данные по эффективности перемешивани  на примере смешени  полиэтиленадипината (1 кг) и толу,илендиизоцианат6м (0,2 кг) при получении полиуретанов,при этом начальна  концентраци  изоцианатных групп ИГнач 1 мас.%, диаметр барабана 250 мм, длина 150 мм, врем  перемешивани  15 мин. Оценку эффективности перемешивани  производ т по определенному титрованием максимальному разбросу изоцианатных групп ( йИГ) в пробах, вз тых из разных частей барабана, при этом в количественном отношении эффективность перемешивани  принимаетс  равной 100%, если ЛИГ не превышает 0,1%, т.е. находитс  - пределах точности определени  изоцианатных групп. Если дИГ больше 0,1%, то ко;шчественно качество перемешивани  рассчитываетс  по формуле - &ИГ --.100% Из табл. 2 видно, что выполнение торцов барабана 1 с зигзагообразными вырезами 11, представл ющими собой равнобедренные треугольники с основанием, совпадающим с окружностью барабана 1, с отношением высоты к основанию 1:2-1:5 и отношением основани  к диаметру барабана 1:2-1:10 с днищами 3, имеющими прилегающие к вырезам 11 на цилиндрической, поверхности барабана 1 гран ми 12, поверхности которых образованы лини ми вырезов 11 на торцах барабана 1 и линией, соедин ющей вершины треугольников с продольной осью барабана 1 и наклоненной к образующей цилиндрической поверхности под углом 30-90, обеспечивает эффективное перемоиивание и эффективность сушки. Выход за указанные пределы, показывает, что эффективность перемешивани  и сушки, т.е. эффективность массообменных процессов, резко падает.

При- использовании известного аппарата емкостью 1 л при скорости вращени  мешалки 120 об/мин, времени сушки 1 кг полиэтилеиадипината 80 мин из-за, неудовлетворительной сушки

Отношение основани  треугольника к диаметру барабана

Известный 2j Предлагаемый

полиэтиленадипината часть изделий (до 20%) из полиуретана СКУ-ПФЛ-100 идет в брак.

Экономический эффект только от сокращени  брака (с 20 до 2%) дл  цеха по вьпуску изделий из полиуретана СКУ-ПФЛ-100 производительностью 15 т/г составл ет (при цене 1 кг - КУ-ПФЛ 20 руб) 54 тыс.руб.

Таблица 1

Врем  сушки полиэтиленадипината, мин

65

. Известный 2.

Предлагаемый

1:2

1:5 1:3 1:5

1:5

1.J-5 ,

69,7

3,1

100 100 100

фуг.2.

Продолжение таблица cpt/e. .

l(

vec/ftfv ffcfpaSBff

Фtfг.S

Claims (1)

1. АППАРАТ ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, содержащий горизонтально расположённый цилиндрический барабан с днищами И патрубками для загрузки и выгрузки материала, привод вращения барабана относительно продольной его оси и Средства термостатирования, от л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения интенсивности массообмена, на днищах барабана, на их внутренней поверхности, выполнены грани треугольной формы, а на торцах барабана - зизгагообраэные вырезы, 'образованные каждый равнобедренные треугольником с основанием, расположенным по укружности барабана, при соотношении высоты и основания 1:2-1:5 и основания и диаметра барабана 1:2-1:10, причем вырезы на противоположных торцах барабана размещены симметрично, а вершины противолежащих треугольников расположены на одной, образующей поверхности барабана, при этом грани на днищах барабана наклонены к продольной его оси и ограничены зигзагообразными вырезами на торцах барабана.