Аппарат для массообменных процессов

Аппарат для массообменных процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АППАРАТ ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, содержа«ия горизонтально расЬоложениый цилиндрический барабан с днищам и патрубками для загрузки и выгрузки материала, привод врашения барабана относительно продольной его оси и tipeflCTBa тесадостатирования, от л и ч а ю щ. и и с я тем, что. с целью повышения 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 основания 1:2-1:5 и основания 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ(УБЛИК (Ю (П) 3(5П В 29 В 3 04 В 29 В 1/Об

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Пб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3441791/23-05 с целью повышения интенсивности (22) .17е 05.82 массообмена, на днищах барабана, на (46) 15в11.83е Бюл. 9 42 их внутренней поверхности, выполнены (72) В.Н,Саракуэ и Г.H.Тиманьков грани треугольной формы, а на торцах (53) 578.055.2(088.8) . . барабана - зизгагообраэные вырезы, (56) 1. Патент США В 3384974, .образованные каждый равнобедренным кл. 34-31, опублик. 1968. треугольником с основанием, располо2, Касаткин A.Ã. Основные процес- женным по укружности барабана, при сы и аппараты химической технологии, соотношении высоты и основания

М., "Химия", 1971, с. 755 (прототип). . 1:2-1:5 и основания и диаметра барабана 1:2"1:10, причем вырезы на (54)(57) AOIIAPAT дЛЯ ЯАССООВИЕННЫХ противоположных торцах барабана раэПРОЦЕССОВ, содержащий горизонтально мещены симметрично, а вершины протираспоЛожеиный цилиндрический барабан волежащих треугольников расположены с днищами и патрубками для загрузки на одной, образующей поверхности и выгрузки материала, привод враще- . барабана, при этом грани на днищах ния .барабана относительно продольной . барабана наклонены к продольной его

его оси и средства термостатирования, оси и ограничены зигзагообразными отличающийся тем, что, вырезами на .торцах барабана.

1054065

Изобретение относится к хнмичес- Поставленная цель достигается кому машиностроению, в частности тем, что в аппарате для массообменк устройствам для перемешивания ных процессов, содержащем гориэонполимерных материалов при проведении тально расположенный цилиндрический массообменных процессов (сушки), и барабан с днищами и патрубками для может найти применение при пронзвод- 5 загрузки и выгрузки материала, пристве, например, полиуретана. вод вращения барабана относительно

Известен аппарат для массообмен- продольной его оси и средства термо" ных процессов-сушки полимеров, содер- статирования, на днищах барабана, жащий горизонтальный цилиндрический на их внутренней поверхности, выполбарабан, оснащенный плоскими крышка- Я иены грани треугольной формы, а иа ми, патрубками для загрузки и выг- торцах барабана - зигзагообразные рузки материалов и устройством для вырезы, образованные каждый равновращения барабана вокруг горизон- бедренным треугольником с основанием, тальной оси. На.внутренней стенке . расположенным по окружности барабабарабана вдоль образующих укреплен j на при соотношении высоты и осноряд полок, которые расположены в вания 1:2-1 5 и основания и диаметра шахматном порядке так, что при вра- барабана 1:2-1:10, причем вырезы на шенин барабана гранулы высушиваемоГо противоположных. торцах барабана разматериала не перекатываются вдоль . мешены.симметрично, а вершины простенок барабана, а пересыпаются с тиволежащих треугольников расположеодной полки на другую $1) ны на одной образующей поверхности

Недостатками этого аппарата явля- барабана, при этом грани на днищах ются низкая эффективность перемешива" барабана наклонены к продольной ния при проведении массообменных . его оси и ограничены зигзагообраз.процессов вследствие отсутствия пе- . ными вырезами на торцах барабана. ремешивания материала в осевом нап- 25 Данное выполнение аппарата обесравлении, зарастание и трудность печивает интенсивную. тангенциальную очистки. внутренних поверхностей и осевую циркуляцию обрабатываемого стенок барабана и полок при перера- .. в нем полимерного материала. ботке полимерных материалов, склон- На фиг. 1 показан аппарат, общий

-ных к осмолению, подвулканизации, 30 вид, на фиг. 2 — вид А на фиг ° 1; . "коагуляции, например полиэфиров, на фиг. 3 -. днище барабана, на растворов каучуков, латексов. Поэто- фиг, 4 .- сечение В-Б на фиг. 1) на . му такой. аппарат находит примене- фиг. 5 - обечайка барабана, на фиг. 6 ние только при переработке инертных и - грани на днищах (варианты

-материалов. 3$ .âíïîëíåíèÿ).

Наиболее близким по технической ; . аппарат дня массообменных процес- сущности и достигаемому Результату сов содержит, горизонтально располок изобретению является аппарат женный барабан 1, выполненный иэ. для.массообменных процессов, содер- двух цилиндрических обечаек с фланжащий горизонтально расположенный : .цами соединенных болтовым соедине40 цилиндрический барабан с днищами . нием 2. Барабан 1 снабжен днищами 3, :и патрубками для загрузки и выгрузки патрубхом 4 для заг фэки и патрубком материала, привод вращения барабана 5 для выгрузки материала и соеди относительно продольной его оси нен с приводоМ для вращения баран средства термостатирования. Кроме бана 1 относительно продольной его того, по внутренней поверхности ба- :45 оси, выполненным в виде,.например, рабана установлены винтообразные : клиноремеиной передачи 6, Барабан 1 лопасти, обеспечивающие осевое пеРе- имеет подшипниковый узел 7, средмещение обрабатываемого материала Р). ства термостатирования в виде нагОднако. в таком ацпарате не 06ес- ревателя 3 и может. быть смонтирован печивается интенсивный масс обмен 5Q в вакуум-камере g, снабженной штупри переработке полимерных матерна- цером 10 дйя соедйнения с вакуумлов, так как затруднено движение насосом (не показан). в тангенциальном направлении, ограниченное винтообразными лопастями. . Цилиндрическйе обечайки баРабана

Недостатком этого аппарата является 5 .1 имеют на торцах зигзагообразные также зарастание и трудность очистки вырезы 11. Вырезы 11-выполнены в внутренних поверхностей стенок бара- . виде равнобедрейных треугольников с бана и винтообразных лопастей при основанием, расположенным на окруж» переработке полимерных материалов, ности барабана, отношением высоты к склонных к осмолению, поцвулкани- основанию 1:2-1:5 и отношением осзации, коагуляции, например полиэ- + нования к диаметру барабана 1:2-1:10, фиров, растворов каучуков, латексов, причем обращенные от торцов вершины что также снижает интенсивность противолежащих треугольников лежат массообмена. на одной образующей поверхности ба-

Цель изобретения — повышение рабана 1, а вырезы на противоположных интенсивности массообмена. 65 торцах барабана 1 Размещены оиммет1054065

65 рично. На днищах 3 барабана 1 по их внутренней поверхности выполнены грани 12 треугольной формы, поверхности которых наклонены к продольной оси барабана 1 и ограничены зигзагообразными вырезами 11 на торцах барабана 1. Зигзагообразные грани 12 на днищах 3 выполнены либо штамповкой из листового материала (фиг, 1 и 2), либо механической обработкой, например фрезеровкой толстостенных днищ (фиг. 3) .

В зависимости от угла наклона между линией, соединяющей вершины треугольных вырезов 11 с продольной: осью барабана 1 и ограничивающей грани 12, который составляет 90-30 днища 3 могут иметь грани 12.по периферии,, примыкающие к вырезам 11, и плоскую среднюю часть при угле наклона меньше 90 (фиг. 2 и б) или

0 грани 12 по всей поверхности при угле 90 (фиг..7).

Аппарат для массообменных процессов работает следующим образом, Через патрубок 4 в аппарат загружаются перерабатываемые полимерные материалы. С помощью клиноременной передачи б барабан 1 приводится во вращение вокруг горизонтальной продольной оси. Скорость вращения устанавливается такой, чтобы перерабатываемый материал, увлекаемый стенками цилиндрического барабана 1, поднимался вверх, а затем под действием силы тяжести стекал вниз (фиг. 4). При этом обеспечивается перемешивание перерабатываемого материала в тангенциальном направлении. Перемешивание перерабатываемого материала в осевом направлении осу.— ществляется благодаря наличию зигзагообразных вырезов 11 и граней 12.

Развертка внутренней поверхности барабана представляет собой ограниченный днищами 3 канал, имеющий переменное сечение.

При течении жидкого полимерного материала по каналу с переменным сечением образуются вторичные токи (вихри), обеспечивающие эффективное.перемешивание перерабатываемого материала в осевом направлении.

Выгрузка обработанного материала производится через патрубок 5, Предлагаемый аппарат предназначен для проведения массообменных процессов: сушки жидких олигомеров и полимеров, дегазации, гомогенизации и т.п, В табл. 1 приведено обоснование выбора геометрической формы и размеров аппарата для массообменных процессов при сушке (обезвоживании) полиэтиленадипината (ПЭ) при следующих условиях: диаметр барабана 250 мм, длина 150 мм, масса ПЭ

1 кг, начальная влажность ПЭ 0,59

ЗО

40 конечная влажность ПЭ О, 03Ъ, 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 основания 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 2) аппаратом.

Это объясняется интенсивной тангенциальной и осевой циркуляцией внутри потока жидкости в предлагаемом аппарате для массообменных процессов.

Выполнение. торцов цилиндрического барабана 1 с геометрическими размерами и днищ 3 с гранями 12, выходящими за укаэанные пределы, приводит к увеличению времени сушки вследствие уменьшения осевой циркуляции внутри потока жидкости.

В табл. 2 приведены данные по эффективности перемешивания на примере смешения полиэтиленадипината (1 кг) и толуилендиизоцианатом (0,2 кг) при получении полиуретанов,при этом начальная концентрация изоцианатных групп И1 <„ = 10 мас.Ъ, диаметр барабана 250 мм, длина 150 мм, время перемешивания 15 мин. Оценку эффективности перемешивания производят по определенному титрованием максимальному разбросу изоцианатных групп (Ь И1 ) в пробах, взятых из разных частей барабана, при этом в количественном отношении эффективность перемешивания принимается равной 100%, если Ь И1 не превышает 0,1Ъ, т.е. находится — пределах точности определения изоцианатных групп. Если д ИГ больше 0,1Ъ, то количественно качество перемешивания рассчитывается по формуле

И1 нач д 1Г

---------:-- ° 1 0 О Ъ

ИГна„

Из табл. 2 видно, что выполнение торцов барабана 1 с зигзагообразными вырезами 11, представляющими собой равнобедренные треугольники с основанием, совпадающим с окружностью барабана 1, с отношением высоты к основанию 1:2-1:5 и отношением основания к диаметру барабана 1г2-1:10 с днищами 3, имеющими прилегающие к вырезам 11 на цилиндрической.поверхности барабана 1 гранями 12, поверхности которых образованы линиями вырезов 11 на торцах барабана 1 и линией, соединяющей вершины треугольников с продольной осью барабана 1 и наклоненной к образующей цилиндрио ческой поверхности под углом 30-90 обеспечивает эффективное перемешива1О54Об5 нне и эффективность сушки. Выход эа указанные пределы, показывает, что эффективность перемешнвания и сушки, т.е. эффективность массообменных процессов, резко падает.

При.использовании известного аппа- 5 рата емкостью 1 л при скорости вращения мешалки 120 об/мнн, времени сушки 1 кг полиэтиленаципината 80 мин из-за неудовлетворительной сушки полиэтиленаднпнната часть изделий (до 20%) нз полкуретана СКУ-ПФЛ-100 идет в брак.

Экономический эффект только от сокращения брака (с 20 до 2%) для цеха по выпуску изделий нз полиуретана СКУ-ПФЛ-100 производительностью

15 т/г составляет (при цене 1 кг КУ-ПФЛ 20 руб) 54 тысэрубв

7 а б л и ц а 1

Отношение основания Время сушки треугольника к полиэтиленадипината, диаметру барабана мин

Отношение высоты треугольника к основанию

Известный P) 65

Предлагаемый

1:2

1з5

1:3

1:5

1:2

1:3

1:3

1:3.

1г3

1! 15

1:5

1!7

1:5

Т а б л и ц а 2

Отношение основания треугольника к диаметру барабана

Отношение высоты треугольника к основанию

Ъ перемешивания

Известный f2).

3,1 б9,7

Предлагаемый

1:2

135

0,082

100

0,10

100

1:3

1:5

1:5. 45

100

0,095

Угол между линией, соединяющей вер.шины треугольных вырезов с продольной осью барабана

Качество перемешивания 054065

ИГ, %

45

1:2

1:3

0,087

0,098

100

1:3

1:10

100

1:1

1:3

6,2

1:12

1:3

7,3 27

1:1

1:5

5,8

42 45

1:7

1 5

5,2

1!2

1!5

100

0,99

1з5

1:2

0,87

100

1:2

2,2

1:5

100

1:5

1:2

2,8

Угол между линией,соединяющей вершины треу- гольных вырезов с продольной осью барабана

Отношение высоты треугольни ка к основанию

Отношение основания треугольника к диаметру барабана

Продолжение таблицы

Качество перемещения

В перемешивания

1054065 фЬтию/ жкий даюс%м

Составитель Л, .Кольцова

Редактор Н. Швыдхая Техред А .Забинец . Корректор А. Ференц

Заказ 8994/16 Тираж 647. Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4