Способ и установка для получения полимера стирола в реакторе с механической мешалкой

Способ и установка для получения полимера стирола в реакторе с механической мешалкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу и установке для получения полимера стирола в реакторе с механической (приводной) мешалкой.

Известны способы получения различных полимеров стирола, в первую очередь, гомополимеров или сополимеров стирола, в частности:

- стандартного полистирола, который обычно представляет собой аморфный гомополимер полистирола, имеющий аморфное строение, блестящий на вид, жесткий и прозрачный, который благодаря его прозрачности часто называют "кристаллический ПС" и который обычно имеет средневесовую молекулярную массу M_w в пределах от 150000 до 400000 дальтон;

- ударопрочного полистирола, который отличается стойкостью к ударным нагрузкам и непрозрачный на вид, представляет собой полистирол, модифицированный путем прививки на каучук или эластомер, или натуральный, или синтетический, например, полибутадиен, точнее сополимер полибутадиена и стирола;

- блок-сополимера бутадиена и стирола или прозрачного ударопрочного полистирола, с высоким содержанием стирола, стойкого к ударным нагрузкам и прозрачного на вид; и

- вспениваемого гранулированного полистирола в виде гранул, содержащего вспенивающий агент и предназначенного для получения вспененного и формованного полистирола с ячеистой структурой, который является жестким и имеет низкую плотность.

Эти полимеры стирола получают в результате экзотермической реакции полимеризации стирола и обычно получают путем полимеризации в массе, в растворе, водной суспензии или водной эмульсии. Эти способы могут осуществляться в одном или нескольких реакторах полимеризации с механической мешалкой, непрерывного или периодического действия.

При осуществлении процесса полимеризации стирола в массе или в растворе жидкая реакционная смесь для полимеризации в ходе реакции полимеризации становится все более вязкой. Перемешивание этой смеси является важным фактором как для регулирования теплообмена, так и для контроля качества полимера. Поэтому одна из целей настоящего изобретения заключается в создании устройства для перемешивания, которое особенно подходит для этого способа.

В случае способа получения ударопрочного полистирола, осуществляется по меньшей мере одна стадия форполимеризации (предварительной полимеризации) в процессе взаимодействия стирола с каучуком в условиях, которые обеспечивают возможность и полимеризации стирола, и прививки полимера стирола на каучук. На этой стадии возникает явление, которое обычно называют "обращение фаз": полимер стирола, вначале нерастворимый в непрерывной фазе, включающей стирол и каучук, становится непрерывной фазой, в которой появляется новая прерывная (дискретная) фаза, в основном состоящая из гранул каучука. Во время обращения фаз вязкость жидкой смеси для полимеризации претерпевает большие изменения. Перемешивание жидкой смеси в данном случае также является важным фактором для контроля качества полимера и, в первую очередь, размера и гранулометрического состава гранул каучука, включенных в матрицу полистирола. Одна из задач настоящего изобретения относится к разработке устройства для перемешивания, которое особенно подходит для такого процесса, в частности, с целью контроля стадии обращения фаз, а также размера и гранулометрического состава гранул каучука, независимо от присутствия известных добавок, в первую очередь, с целью влияния на размер гранул. Поэтому одна из задач заключается в создании устройства для перемешивания, предназначенного для получения ударопрочного полистирола, в первую очередь, модифицированного путем прививки на каучук и в котором гранулы каучука имеют сравнительно большой размер, например в пределах от 6 до 12 мкм, в частности от 8 до 12 мкм, при сравнительно узком молекулярно-массовом распределении.

При осуществлении процесса полимеризации стирола в водной суспензии, в первую очередь, предназначенного для получения вспениваемого гранулированного полистирола, перемешивание суспензии также является важным фактором, который обеспечивает возможность сохранения гранул полимера, образовавшихся в суспензии, а также регулирования размера и гранулометрического состава этих гранул, в частности, независимо от присутствия стабилизатора суспензии. Поэтому одна из задач настоящего изобретения относится к разработке устройства для перемешивания, которое особенно подходит для этого процесса.

Известно, что эти процессы могут осуществляться в реакторе полимеризации с механической мешалкой, в основном, представляющем собой вертикальный цилиндрический аппарат (емкость), оснащенный механическим устройством для перемешивания, включающим центральный вращающийся вал и один или несколько перемешивающих элементов, прикрепленных к валу. Система привода, соединенная с центральным валом и включающая двигатель, вращает вал и перемешивающие элементы. В зависимости от требуемого движения жидкой смеси для полимеризации могут быть выбраны различные перемешивающие элементы; это движение создается при вращении вала и этих элементов. Создаваемый таким образом в аппарате гидродинамический режим обычно зависит от типа перемешивающего элемента, от геометрических коэффициентов аппарата, таких как форма и размеры аппарата, и от наличия или отсутствия направляющих перегородок, прикрепленных к аппарату. В частности, наблюдения показывают, что если в аппарате не предусмотрена направляющая перегородка и если ось перемешивания совпадает с осью аппарата, то движение жидкой смеси для полимеризации может иметь очень небольшие вертикальные составляющие скорости. Возможно образование завихрения, которое приводит к ограничению рассеяния мощности двигателя устройства для перемешивания и к недостаточной гомогенности жидкой смеси для полимеризации. В таком реакторе может быть установлена по меньшей мере одна направляющая перегородка, она может быть или прикреплена к стенке аппарата, или установлена на каком-то расстоянии от стенки. Направляющая перегородка, смонтированная на расстоянии от стенки аппарата, обычно состоит из вертикальной штанги, имеющей форму вертикального цилиндра вращения. Однако было обнаружено, что такое использование направляющей перегородки при осуществлении одного из этих процессов полимеризации обычно приводит к ее загрязнению, в первую очередь, к отложению гетерогенных веществ на наружной поверхности направляющей перегородки с противоположной стороны от поверхности, подверженной воздействию движущейся жидкой смеси для полимеризации. Очень высокая вязкость жидкой смеси и возможные изменения этой вязкости через некоторое время могут привести к отделению (или отрыву) этих отложений, которые с трудом диспергируются в жидкой смеси и будут мешать осуществлению реакции полимеризации. В результате это приведет к значительному снижению качества полимера. Следовательно, одна из задач настоящего изобретения заключается в создании такого устройства для перемешивания, в частности, включающего по меньшей мере одну направляющую перегородку, которое обеспечивает возможность уменьшения или даже предотвращения загрязнения направляющей перегородки и получения (со)полимера стирола, качество которого является удовлетворительным и с течением времени остается стабильным.

В случае процесса полимеризации стирола в водной суспензии также было замечено, что в зависимости от используемого перемешивающего элемента и возможного наличия направляющей перегородки, радиальная скорость (в основном, тангенциальная или окружная скорость) жидкой смеси для полимеризации может стать чрезмерно высокой и несмотря на присутствие стабилизатора суспензии привести к потере или ослаблению устойчивости суспензии. Кроме того, это может привести к перемешиванию жидкой смеси для полимеризации с более высокой осевой скоростью, так что может возникать эффект всасывания, при котором часть газообразной фазы, находящейся над жидкой фазой, всасывается в суспензию, и в итоге происходит потеря или ослабление устойчивости суспензии. Поэтому одна из задач настоящего изобретения заключается в создании такого устройства для перемешивания, которое во время полимеризации стирола в водной суспензии обеспечит сохранение устойчивости жидкой смеси для полимеризации.

Найденное решение всех этих проблем и является предметом настоящего изобретения. Это решение по существу заключается в использовании в реакторе, предназначенном для осуществления одного из вышеописанных процессов полимеризации стирола, механического устройства для перемешивания, которое имеет по меньшей мере одну направляющую перегородку.

Настоящее изобретение относится, во-первых, к способу (со)полимеризации стирола, осуществляемому с использованием жидкой реакционной смеси для полимеризации, содержащей стирол, в реакторе с механической (приводной) мешалкой, представляющем собой аппарат (емкость), включающий боковую стенку, имеющую форму цилиндра вращения с вертикальной осью (осевой линией) (А), нижнее и верхнее днища (части), соединенные с боковой стенкой; аппарат оснащен механическим устройством для перемешивания, включающим (i) центральный вал с вертикальной осью, совпадающей с осью (А), соединенный с системой привода, включающей двигатель для вращения центрального вала, (ii) по меньшей мере один перемешивающий элемент, прикрепленный к центральному валу, и (iii) по меньшей мере одну направляющую перегородку, прикрепленную к аппарату; предлагаемый способ отличается тем, что направляющая перегородка установлена на некотором расстоянии от боковой стенки аппарата и имеет колонновидную форму (на основе цилиндра) с вертикальной осью (осевой линией) и поперечное сечение, выбранное из трех форм, указанных ниже: первую ромбовидную форму с длинной и короткой диагоналями, имеющими длины соответственно (D) и (d), обеспечивающие отношение D/d в пределах от 0,1/1 до 0,9/1, причем короткая диагональ направлена в радиальном направлении по отношению к вертикальной оси (А) аппарата или в направлении к этому радиальному направлению под углом (α) больше 0°, но меньше или равного 45°;

вторую ромбовидную форму, аналогичную первой форме, за исключением того, что каждый из двух острых углов, находящихся на концах длинной диагонали, заменен одинаковыми или различными круговыми дугами, имеющими центр, находящийся на длинной диагонали, радиус такой величины (r), что отношение 2r/d находится в пределах от 0,1/1 до 0,8/1, и два конца, прилегающих к двум соответствующим сторонам острого угла; и

третью ромбовидную форму, аналогичную второй форме, за исключением того, что круговой дугой заменен только находящийся на конце длинной диагонали острый угол, обращенный в направлении, противоположном направлению вращения центрального вала.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 схематически показан реактор с механической мешалкой, используемый, в частности, для осуществления способа (со)полимеризации стирола в массе или в растворе; этот реактор представляет собой аппарат (емкость), оснащенный механическим устройством для перемешивания в соответствии с настоящим изобретением, включающим центральный вал, перемешивающий элемент, создающий осевой или в основном осевой поток, имеющий форму двойной спирали, и четыре направляющие перегородки;

фиг.2 - схематическое изображение реактора, показанного на фиг.1, вид сверху по вертикали, в поперечном сечении по линии ВВ';

на фиг.3, 4 и 5 схематически показано поперечное сечение направляющей перегородки в соответствии с данным изобретением, имеющее одну из трех соответствующих форм, описанных выше;

на фиг.6 схематически показан реактор с механической мешалкой, используемый, в частности, при осуществлении процесса(со)полимеризации стирола в водной суспензии; этот реактор представляет собой аппарат, оснащенный механическим устройством для перемешивания в соответствии с данным изобретением, включающим центральный вал, два перемешивающего элемента, создающие осевой или в основном осевой поток, в виде турбинной мешалки с четырьмя наклонными лопастями, и четыре направляющие перегородки, имеющие внутреннюю конструкцию типа рубашки с двойными стенками;

фиг.7 - схематическое изображение реактора, показанного на фиг.6, вид сверху по вертикали, в поперечном сечении по линии СС';

фиг.8 - схематическое изображение одной из направляющих перегородок, имеющих внутреннюю конструкцию типа рубашки с двойными стенками, как показано на фиг.6, вид сверху по вертикали, в поперечном сечении по линии DD';

фиг.9 - продольное схематическое изображение внутренней конструкции типа рубашки с двойными стенками в направляющей перегородке, показанной на фиг.6 и 8.

Емкость реактора включает боковую стенку в форме цилиндра вращения с вертикальной осью (А) и диаметром (Δ). Выражение "цилиндр вращения с вертикальной осью" в общем означает огибающую (поверхность), образованную прямолинейным сегментом, который перемещается по вертикали, параллельно самому себе, находясь на окружности. Боковая стенка аппарата, в частности, соединена с нижней частью и верхней частью, так что аппарат имеет общую высоту (H) и диаметр (Δ), а отношение (Н/Δ) может изменяться в пределах от 0,5/1 до 5/1, предпочтительно от 1/1 до 4/1, в частности от 1,5/1 до 3/1. Жидкая реакционная смесь для полимеризации может занимать часть аппарата на высоту (h), так что отношение (h/Δ) может быть выбрано в пределах от 0,25/1 до 3/1, предпочтительно, от 0,5/1 до 2,5/1.

Боковая стенка аппарата присоединена нижней и верхней кольцеобразными частями к нижнему и верхнему днищам соответственно. Нижнее и верхнее днища могут иметь одинаковую форму или разную форму, в основном, форму, выбранную из группы, включающей круглую плоскую поверхность, полусферическую или в основном полусферическую поверхность, поверхность в форме эллипсовидной или трехцентровой арки. Они могут иметь отверстия для ввода продуктов и добавок, необходимых для (со)полимеризации стирола и(или) для удаления жидкой реакционной смеси для полимеризации и продуктов, получаемых в результате реакции (со)полимеризации. Верхняя часть может быть съемной и соединена с верхним круглым основанием боковой стенки аппарата, в частности, с помощью комплекта фланцев, уплотнений и системы креплений. В аппарате может быть предусмотрена наружная рубашка, соединенная с устройством для нагрева и(или) охлаждения, предназначенным для нагрева и(или) охлаждения жидкой реакционной смеси для полимеризации.

Кроме того, в реакторе имеется механическое устройство для перемешивания, включающее центральный вал, вертикальная ось которого совпадает с осью (А) аппарата. Центральный вал соединен с системой привода, включающей двигатель для вращения вала, в частности, в направлении (S). Центральный вал может представлять собой полый вал (в виде трубы) или сплошной вал. В частности, один конец вала соединяет его с системой привода либо через нижнее, либо, предпочтительно, через верхнее днище аппарата. Другой конец центрального вала может быть свободным или удерживаться с помощью направляющей системы, например, опоры в виде (глухого) отверстия (под нижний конец вала) или подшипника. Направляющая система может быть установлена в той части аппарата, на противоположной стороне от которой присоединена система привода. Двигатель вращает центральный вал с относительно малой частотой вращения, которая может изменяться в диапазоне от 10 до 50 оборотов в минуту, предпочтительно, от 12 до 45 оборотов в минуту. Устройство для перемешивания может быть рассчитано на возможность вращения центрального вала в любом направлении вращения или, предпочтительно, постоянно в одном и том же направлении вращения (S).

Устройство для перемешивания включает по меньшей мере один перемешивающий элемент, прикрепленный к центральному валу. Перемешивающий элемент может быть выбран из перемешивающих элементов, создающих радиальный поток, или, предпочтительно, из перемешивающих элементов, создающих осевой или в основном осевой поток. Обычно перемешивающий элемент, создающий радиальный поток, обеспечивает поток, по существу перпендикулярный по отношению к центральному валу, и может вызвать значительные сдвиговые усилия. При осуществлении процесса получения (со)полимера стирола, осуществляемого в массе, в растворе, в водной суспензии или в водной эмульсии, перемешивающий элемент, создающий радиальный поток, может создавать движение смеси для полимеризации с большой тангенциальной составляющей. Следовательно, один или несколько перемешивающих элементов, создающих радиальный поток (возможно, с тангенциальной составляющей), могут быть выбраны из группы, включающей турбинные мешалки с прямыми или изогнутыми лопастями, дисковые турбинные мешалки типа "Rushden" и с прямыми или изогнутыми лопастями, якорные мешалки и мешалки для тонкоизмельченных материалов.

При осуществлении процесса (со)полимеризации стирола в водной суспензии, используемого, в частности, для получения вспениваемого гранулированного полистирола, перемешивающий элемент, создающий радиальный поток, может создать такие большие сдвиговые усилия, что становится трудно сохранять суспензию и регулировать размер и гранулометрический состав гранул. При осуществлении процесса (со)полимеризации стирола в массе или в растворе, в частности, используемого для получения ударопрочного полистирола, перемешивающий элемент, создающий радиальный поток, может создать такие сдвиговые усилия, что становится трудно осуществлять контроль на стадии обращения фаз и регулировать размер и гранулометрический состав гранул каучука. Кроме того, во всех случаях предпочтительно использовать перемешивающий элемент, создающий осевой или в основном осевой поток, в котором скорость сдвига сравнительно небольшая, возможно, в диапазоне от 2 до 60 с^-1, предпочтительно от 5 до 50 с^-1, хотя он все же обеспечивает достаточную способность к перемешиванию жидкой смеси для полимеризации. Перемешивающий элемент, создающий осевой или в основном осевой поток, обычно вызывает движение жидкой смеси для полимеризации в осевом или в основном осевом направлении, другими словами, в вертикальном или в основном вертикальном направлении, либо вверх, либо вниз, в то же время все же обеспечивая достаточную циркуляцию жидкой смеси и, следовательно, достаточную способность к перемешиванию. В частности, можно использовать перемешивающий элемент, создающий в основном осевой поток, в котором преобладает осевая составляющая, а радиальная составляющая является второстепенной. Один или несколько перемешивающих элементов, создающих осевой или в основном осевой поток, могут быть выбраны из группы, включающей двухпоточные винтовые мешалки, турбинные мешалки с наклонными лопастями, винтовые мешалки с фасонными лопастями или профильными лопастями, архимедовы винтовые мешалки с одним или двумя архимедовыми винтами и спирально-лопастные мешалки с одним, двумя, тремя или четырьмя винтовыми роторами (геликоидальными лопастями), по выбору, в комбинации с архимедовыми винтовыми мешалками (архимедовыми винтами). Предпочтительно использовать один или несколько перемешивающих элементов, создающих осевой или в основном осевой поток, выбранных из группы, включающей турбинные мешалки с наклонными лопастями и одно, дву- или трехспирально-лопастные мешалки.

Таким образом, при применении, например, способа (со)полимеризации стирола в водной суспензии, используемого, в частности, для получения вспениваемого гранулированного полистирола, может быть целесообразным применение одного или нескольких перемешивающих элементов, создающих осевой или в основном осевой поток, в основном небольшую скорость сдвига, как было указано выше, при сравнительно большой способности к перемешиванию. Перемешивающий элемент, в частности, может быть выбран из группы, включающей двухпоточные винтовые мешалки и, предпочтительно, винтовые мешалки с фасонными лопастями или профильными лопастями, турбинные мешалки с наклонными лопастями и, в частности, турбинные мешалки, имеющие от 2 до 6 лопастей, в частности от 4 до 6 лопастей; лопасти имеют, в частности, угол наклона к горизонтальной плоскости в пределах от 20 до 70°, предпочтительно от 30 до 60°, в частности от 40 до 50°. Центральный вращающийся вал, к которому прикреплен перемешивающий элемент, может вращаться со скоростью в пределах от 10 до 50 оборотов в минуту, предпочтительно, от 15 до 45 оборотов в минуту.

При осуществлении процесса (со)полимеризации стирола в массе или в растворе, используемого, в частности, для получения стандартного полистирола или ударопрочного полистирола, может быть целесообразным применение одного или нескольких перемешивающих элементов, создающих осевой или в основном осевой поток, имеющих, в частности, сравнительно небольшую скорость сдвига, возможно, в пределах от 2 до 60 с^-1, предпочтительно от 5 до 50 с^-1, в то же время все же гарантирующих достаточную способность к перемешиванию. В частности, перемешивающий элемент может быть выбран из группы, включающей архимедовы винтовые мешалки с одной или двойной архимедовой спиралью и, предпочтительно, одно, двух, трех или четырех спирально-лопастные мешалки, по выбору, в комбинации с архимедовыми винтовыми мешалками. В частности, можно использовать одно, двух или трех спирально-лопастные мешалки без архимедовых винтовых мешалок. Двулопастная мешалка, имеющая в основном шаг спирали (р) и диаметр (δ), в частности, может быть выбрана, так чтобы отношение (р/δ) можно было выбирать в пределах от 0,35 до 3,5, предпочтительно от 0,5 до 3, например от 1 до 2,8. Центральный вращающийся вал, к которому прикреплен перемешивающий элемент, может вращаться со скоростью в пределах от 10 до 45 оборотов в минуту, предпочтительно от 12 до 40 оборотов в минуту.

Расстояние между внешней кромкой перемешивающего элемента и боковой стенкой аппарата, которое называют также шириной зазора между перемешивающим элементом и стенкой (е), в некоторых случаях может быть важным фактором при перемешивании. Поэтому при осуществлении процесса (со)полимеризации стирола в массе или в растворе, осуществляемого с использованием механического устройства для перемешивания, включающего перемешивающий элемент, создающий осевой или в основном осевой поток, ширина зазора между перемешивающим элементом и стенкой (е) может быть очень небольшой. В частности, ширина (е) может быть выбрана так, чтобы отношение ширины зазора между перемешивающим элементом и стенкой (е) к внутреннему диаметру (Δ) аппарата (е/Δ) было меньше или равно 0,08, предпочтительно не превышало 0,05, в частности, было выбрано в пределах от 0,005 до 0,08, предпочтительно от 0,005 до 0,05. Так, к примеру, перемешивающий элемент, создающий осевой или в основном осевой поток, выбранный из группы, включающей одно, двух или трех спирально-лопастные мешалки, преимущественно может вращаться вблизи боковой стенки аппарата, отношение (е/Δ), предпочтительно, не превышает 0,05, в частности, выбрано в пределах от 0,005 до 0,05.

Устройство для перемешивания, включающее по меньшей мере один перемешивающий элемент, создающий осевой или в основном осевой поток, (например, в виде одно, дву- или трехспирально-лопастной мешалки), прикрепленный к центральному вращающемуся валу, преимущественно может иметь нижний перемешивающий элемент, прикрепленный, в частности, к тому же центральному валу. Нижний перемешивающий элемент может иметь форму якоря, особенно, при очень небольшой ширине зазора между перемешивающим элементом и нижним днищем, в частности, такой же, как вышеуказанная ширина зазора между перемешивающим элементом и стенкой (е).

Центральный вращающийся вал, к которому прикреплен перемешивающий элемент, предпочтительно элемент, создающий осевой или в основном осевой поток, например турбинная мешалка с наклонными лопастями или одно, дву- или трехспирально-лопастная мешалка, может вращаться в направлении вращения (S), так что жидкая реакционная смесь для полимеризации благодаря перемешивающему элементу опускается к нижней части аппарата по оси (А), а затем снова поднимается вверх вдоль боковой стенки. Вал может также вращаться в противоположном направлении вращения, так что жидкая реакционная смесь благодаря перемешивающему элементу поднимается к верхней части аппарата по оси (А), а затем снова опускается вдоль боковой стенки. Обычно отдают предпочтение первому варианту.

Устройство для перемешивания включает по меньшей мере одну направляющую перегородку, которая находится на некотором расстоянии от боковой стенки аппарата и имеет колонновидную форму с вертикальной осью. Направляющая перегородка прикреплена к аппарату, в частности, одним концом, например, нижним концом в низу аппарата, или, предпочтительно, верхним концом в верху аппарата. Направляющая перегородка может быть прикреплена другим концом к боковой стенке аппарата. Для соединения направляющей перегородки с аппаратом и(или) с другими направляющими перегородками могут использоваться элементы усиления, например продольные балки. Места крепления направляющей перегородки и возможных элементов усиления выбираются так, чтобы не мешать вращению центрального вала и перемешивающих элементов. Вертикальная ось направляющей перегородки может быть удалена от оси центрального вала, например, на расстояние (1), так что отношение (1) к внутреннему диаметру (Δ) аппарата выбирается в пределах от 0,1 до 0,8, предпочтительно от 0,2 до 0,6. Направляющая перегородка может быть частично или полностью погружена в жидкую реакционную смесь для полимеризации. Так, глубина погружения направляющей перегородки, имеющей длину (L), может составлять по меньшей мере часть высоты (h) жидкой реакционной смеси, например, при отношении (L/h) в пределах от 0,5/1 до 1,2/1. В аппарате высотой (H) длина (L) направляющей перегородки может быть такой, чтобы отношение (L/H) было выбрано в пределах от 0,5/1 до 0,9/1.

Направляющая перегородка имеет форму на основе цилиндра (колонновидную форму), например, сплошного или полого цилиндра. Предпочтение отдается направляющей перегородке в виде полого цилиндра, и в этом случае конец цилиндра, не прикрепленный к аппарату, целесообразно закрывать. Направляющую перегородку в виде полого цилиндра желательно усилить прочной внутренней конструкцией пористого, трубчатого типа, разделенной на секции и(или) внутренней конструкцией типа рубашки с двойными стенками, так чтобы, в частности, она выдерживала высокие внешние нагрузки и давления, действующие при движении жидкой реакционной смеси для полимеризации. В частности, полая внутренняя часть направляющей перегородки может включать рубашку, которая преимущественно используется для циркуляции текучего теплоносителя, предназначенного для отвода и(или) подачи тепла к жидкой реакционной смеси для полимеризации. В этом случае направляющая перегородка может быть соединена на наружной стороне аппарата с устройством для нагрева и(или) охлаждения и таким образом использоваться как теплообменник. В частности, направляющая перегородка с внутренней конструкцией типа рубашки с двойными стенками применима для способа (со)полимеризации стирола в водной суспензии, особенно для получения вспениваемого полистирола в виде гранул. Поэтому, например, такие направляющие перегородки могут способствовать увеличению теплообменной способности до величины, составляющей возможно до 40 или даже 60% от общей теплообменной способности реактора, особенно если в реакторе, имеющем объем до 100 или даже 150 м³, используются от 4 до 6 направляющих перегородок такого типа.

Направляющая перегородка может иметь колонновидную форму с вертикальной осью и формой поперечного сечения, выбранной из трех форм, указанных ниже.

Первая форма представляет собой ромб, имеющий длинную диагональ и короткую диагональ, длина которых соответственно (D) и (d). Отношение этих величин длины диагоналей (d/D) может быть выбрано в пределах от 0,1/1 до 0,9/1, предпочтительно от 0,2/1 до 0,8/1, а в основном от 0,25/1 до 0,65/1. Короткая диагональ направлена в радиальном направлении по отношению к оси (А) аппарата или в направлении под углом (α) к вышеуказанному радиальному направлению, этот угол больше 0, но меньше или равен 45°, предпочтительно меньше или равен 30°, так чтобы движение жидкой смеси в основном было направлено к боковой стенке аппарата. Так как длинная диагональ перпендикулярна короткой диагонали, то отсюда следует, что два острых угла, находящиеся на концах длинной диагонали, расположены таким образом, что один из этих углов, по существу обращен в направлении вращения (S) центрального вала, а другой угол по существу обращен в направлении, противоположном (S).

Вторая форма поперечного сечения направляющей перегородки является более целесообразной и предпочтительной по сравнению с первой формой. Вторая форма представляет собой ромб, аналогичный ромбу первой формы, за исключением того, что каждый из двух острых углов, находящихся на концах длинной диагонали, заменен одинаковой или другой круговой дугой. Каждая круговая дуга из этих двух имеет центр, находящийся на длинной диагонали, и радиус разной или, предпочтительно, одинаковой длины (r). В частности, радиус круговой дуги имеет длину (r), так что отношение (2r/d) выбрано в пределах от 0,1/1 до 0,8/1, предпочтительно от 0,2/1 до 0,7/1, а в основном от 0,35/1 до 0,65/1. Два конца круговой дуги прилегают к двум соответствующим сторонам острого угла. Каждый конец круговой дуги преимущественно прилегает к соответствующей стороне острого угла, с которой дуга соединяется, по касательной к круговой дуге, которая в точке соединения совпадает с направлением вышеуказанной стороны.

Третья форма поперечного сечения направляющей перегородки представляет собой ромб, аналогичный ромбу второй формы, за исключением того, что круговой дугой, как в вышеприведенном описании второй формы, заменен только один острый угол, находящийся в конце длинной диагонали и обращенный в направлении, противоположном направлению вращения центрального вала, (в основном, в направлении, противоположном направлению вращения (S)). Каждый конец круговой дуги преимущественно прилегает к соответствующей стороне острого угла, с которой дуга соединена, по касательной к круговой дуге, которая в точке соединения совпадает с направлением вышеуказанной стороны.

Использование такой направляющей перегородки в реакторе с механической мешалкой, в первую очередь, для реакции (со)полимеризации стирола, осуществляемой в массе, в растворе, в водной суспензии или водной эмульсии, дает возможность избежать вышеописанных проблем, особенно проблем загрязнения направляющей перегородки, в частности образования отложений гетерогенных веществ на наружной поверхности направляющей перегородки на стороне, которая противоположна стороне, обращенной в направлении вращения центрального вала.

Кроме того, было установлено, что когда направляющая перегородка, имеющая поперечное сечение, предпочтительно, второй формы, подвергается действию внешних нагрузок и давлений, вызываемых, в частности, движением жидкой реакционной смеси для полимеризации, она демонстрирует большую механическую прочность.

И, наконец, наблюдения показали, что вышеописанная направляющая перегородка, используемая в реакторе с механической мешалкой, в частности, для осуществления процесса (со)полимеризации стирола в массе, в растворе, в водной суспензии или водной эмульсии, может значительно уменьшать радиальную составляющую и в противоположность этому поддерживать осевую (аксиальную) составляющую движения жидкой смеси для полимеризации. Таким образом, такая направляющая перегородка может, в первую очередь, препятствовать равномерному вращению всей массы жидкой смеси относительно центральной оси вращения.

Реактор для полимеризации может иметь одну или несколько направляющих перегородок такого типа, предпочтительно от 2 до 6 перегородок, в основном установленных на равном расстоянии друг от друга и на одинаковом расстоянии (1) от оси центрального вращающегося вала, в частности, как указано выше.

Процесс (со)полимеризации стирола может осуществляться с использованием жидкой реакционной смеси для полимеризации по меньшей мере частично в реакторе с механической мешалкой, как указано выше. (Со)полимеризация стирола может представлять собой гомополимеризацию стирола или сополимеризацию стирола по меньшей мере с одним сомономером, выбранным из группы, включающей, кроме стирола, другие винилароматические мономеры, например, α-метилстирол, стирол, галоидированный в ароматическом кольце, и стирол, алкилированный в ароматическом кольце, или же полимеризацию стирола с частичной прививкой на каучук или эластомер, натуральный или синтетический, например полибутадиен. (Со)полимеризация стирола обычно представляет собой реакцию радикальной полимеризации, инициированную термически или с помощью инициатора полимеризации, в частности источника свободных радикалов, выбранного, в частности, из группы, включающей пероксиды, гидропероксиды, перкарбонаты, перцеталы, перэфиры и азосоединения. Это может быть также реакция ионной полимеризации, осуществляемая в присутствии инициатора анионной или катионной полимеризации, выбранного из группы, включающей, например, н-бутиллитий, сек-бутиллитий, кумилкалий, дифенилметилкалий, флуоренилкалий и хлорид лития.

В зависимости от процесса осуществления (со)полимеризации стирола - в массе, в растворе, в водной эмульсии или суспензии - жидкая реакционная смесь для полимеризации, содержащаяся в реакторе с механической мешалкой может включать, соответственно:

- стирол и, по выбору, по меньшей мере один сомономер, натуральный или синтетический каучук, например полибутадиен, и(или) по меньшей мере один инициатор полимеризации, в первую очередь, источник свободных радикалов, например, из тех, что указаны выше; или

- стирол, органический, предпочтительно, ароматический растворитель, выбранный из группы, включающей, в первую очередь, бензол и алкилбензолы (или алкилированные производные бензола), в частности, выбранные из группы, включающей толуол, этилбензол, ортоксилол, метаксилол, параксилол и кумол, и, по выбору, по меньшей мере один сомономер, натуральный или синтетический каучук, например, полибутадиен, а также по меньшей мере один инициатор полимеризации, в первую очередь, источник свободных радикалов, например, из тех, что указаны выше; или же

- стирол, воду, по меньшей мере один стабилизатор суспензии или эмульсии, в первую очередь, выбранный из группы, включающей органические суспендирующие или эмульгирующие агенты, например поливиниловые спирты, гидроксиэтилцеллюлозу, метилцеллюлозу, додецилбензолсульфонат натрия, крахмал, полиакриламиды или поливинилпирролидоны, или выбранный из группы, включающей неорганические суспендирующие или эмульгирующие агенты, например оксид алюминия, силикат магния, оксид магния, оксид цинка, трикальцийфосфат, фосфат бария, фосфат алюминия, пирофосфат магния, карбонат кальция или фторид кальция, и, по выбору, по меньшей мере один сомономер, натуральный или синтетический каучук, например полибутадиен, и(или) по меньшей мере один инициатор полимеризации, в первую очередь, источник свободных радикалов, например, из тех, что указаны выше.

(Со)полимеризация стирола может осуществляться с использованием жидкой реакционной смеси для полимеризации в реакторе с механической мешалкой в условиях, способствующих развитию реакции (со)полимеризации, в первую очередь, при таком режиме температуры и давления, который обеспечивает возможность инициирования и(или) развития реакции (со)полимеризации стирола и, по выбору, прививки сополимера стирола на каучук, например полибутадиен. Так, температура полимеризации может быть выбрана в области от 80 до 200°С, предпочтительно от 90 до 190°С, в частности от 90 до 180°С, в частности, при осуществлении процесса полимеризации в массе или в растворе, или в области от 80 до 150°С, предпочтительно от 85 до 140°С, в частности при осуществлении процесса полимеризации в водной эмульсии или суспензии. Абсолютное давление, в первую очередь, в реакторе с механической мешалкой может быть от 0,1 до 10 МПа, пред