Установка получения и концентрирования растворов полимеров
INSTALLATION FOR OBTAINING AND CONCENTRATING POLYMER SOLUTIONS

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к конструкции устройств для смешивания материалов и/или месильно-транспортирующих устройств.
Известен диссольвер (патент РФ № 148796), который содержит установленный вертикально цилиндрический реактор с рубашкой и расположенный в реакторе вращающийся элемент для перемешивания раствора. В состав диссольвера входит узел загрузки смешиваемых компонентов, узел подачи и отвода газов, размещенный в верхней части диссольвера, узел выгрузки целевого продукта и узел контроля. Диссольвер снабжен также узлом циркуляции раствора и узлом возврата растворителя в диссольвер, при этом узел загрузки смешиваемых компонентов размещен в верхней части диссольвера, а узел выгрузки целевого продукта размещен в нижней его части. Узел выгрузки целевого продукта выполнен в виде последовательно установленных насоса и шнекового устройства, а в качестве насоса для выгрузки целевого продукта использован шестеренчатый насос.
Известный диссольвер имеет недостатки, заключающиеся в том, что перемешивание раствора происходит в объеме диссольвера, и в случае низкой скорости испарения газов, требуется длительное время нахождения смешиваемых компонентов в диссольвере, а также отсутствует образование тонкого слоя смешиваемых компонентов и поверхностного испарения газов. Кроме того, вертикальное расположение диссольвера не обеспечивает регулирование состава смешиваемых компонентов в зоне узла выгрузки за счет движения вращающегося элемента.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для изготовления прядильного раствора для производства полимерного волокна, в частности волокна из n-арамида. (патент РФ №2473721, прототип). Согласно изобретению в установке полимер смешивают с растворителем, перемешивают, расплавляют, гомогенизируют и подвергают дегазации, а затем выгружают. В качестве растворителя применяют жидкую серную кислоту, и по меньшей мере перемешивание, гомогенизирование и дегазацию осуществляют в одно- или двухшнековом месильном диссольвере, предпочтительно непрерывного действия.
Недостатком известной установки является то, что по меньшей мере перемешивание, гомогенизирование и дегазацию осуществляют в одно- или двухшнековом месильном диссольвере. Осевая скорость движения полимера с растворителем, следовательно, и время перемешивания, гомогенизации и испарения газов, определяется скоростью вращения шнека, которая жестко связана с окружной скоростью движения смешиваемых компонентов. Таким образом, применение шнека не позволяет гибко изменять время перемешивания, гомогенизации и испарения газов. Кроме того, применение шнека в диссольвере для смешиваемых компонентов, вязкость которых может изменяться в диапазоне от 1 Па·с до 1000 Па·с в процессе перемешивания, является нецелесообразным, так как конструкция шнека эффективно обеспечивает перемешивание для продуктов определённой вязкости.
Технической задачей предлагаемого  изобретения: является расширение эксплуатационных возможностей и уменьшение материалоемкости установки путем перемешивания раствора в тонком слое смешиваемых компонентов с регулированием их состава в зоне узла выгрузки за счет движения вращающихся элементов диссольвера.
Поставленная задача решается тем, что диссольвер поз. 8 фиг. 1 содержит цилиндрический реактор поз. 1 с рубашкой поз. 2 и расположенный в диссольвере поз. 8 вращающийся элемент поз. 3 для перемешивания раствора, в состав диссольвера входит узел загрузки поз. 4 смешиваемых компонентов, узел подачи и отвода газов поз. 5, размещенный в верхней части диссольвера поз. 8, узел выгрузки целевого продукта поз. 6, узел загрузки поз. 4 смешиваемых компонентов размещен в верхней части диссольвера поз. 8, а узел выгрузки целевого продукта поз. 6 размещен в нижней его части и выполнен в виде последовательно установленных насоса и шнекового устройства поз. 7. Диссольвер поз. 8 установлен горизонтально, вращающийся элемент поз. 3 состоит из горизонтального вала поз. 9 и расположенных на нем лопаток поз. 10, выполненных в виде диска поз. 11 и закрепленных с помощью разъемного соединения на его периферии не менее четырех месильных брусков поз. 12, расположенных под углом к оси диссольвера, при этом между внутренней цилиндрической поверхностью диссольвера поз. 8 и месильными брусками поз. 12 обеспечивается зазор δ, формирующий размазывание продукта и слой на внутренней цилиндрической поверхности диссольвера поз. 8.
Снабжение диссольвера поз. 8 вращающимся элементом поз. 3, состоящим из горизонтального вала поз. 9 и расположенных на нем лопаток поз. 10, выполненных в виде диска поз. 11 и закрепленных с помощью разъемного соединения на его периферии не менее четырех месильных брусков поз. 12, расположенных под углом к оси диссольвера позволяет обеспечить перемешивание раствора в тонком слое смешиваемых компонентов с регулированием их состава в зоне узла выгрузки поз. 6.
Параметры продукта в зоне узла выгрузки зависят от длины диссольвера, скорости вращения горизонтального вала с лопатками, количества лопаток, количества месильных брусков на периферийной части лопатки, угла наклона месильного бруска к оси диссольвера, величины зазора между месильным бруском и внутренней поверхностью диссольвера.
Кроме того, введение горизонтального вала с лопатками, выполненных в виде диска и закрепленных с помощью разъемного соединения на его периферии не менее четырех месильных брусков, в отличие от шнека обеспечивает регулирование осевой скорости перемещения продукта в диссольвере, скорости перемешивания, гомогенизации и испарения газов из раствора, что позволяет снизить массу установки и плавно регулировать её производительность.
Изобретение поясняется чертежами:
- на фиг. 1 изображен общий вид диссольвера,
- на фиг. 2 изображен вал с лопатками,
- на фиг. 3 изображена лопатка с месильными брусками.
Установка работает следующим образом.
В диссольвер поз. 8, содержащий установленный горизонтально цилиндрический реактор поз. 1 с рубашкой поз. 2 и расположенный горизонтально вращающийся элемент поз. 3 для перемешивания раствора, непрерывно с помощью узла загрузки поз. 4 вводят смешиваемые компоненты. В результате работы узла отвода газов поз. 5, размещенного в верхней части диссольвера поз. 8, происходит непрерывное испарение части раствора. Вращение горизонтального вала поз. 9 и расположенных на нем лопаток поз. 10, выполненных в виде диска поз. 11 и закрепленных с помощью разъемного соединения на его периферии не менее четырех месильных брусков поз. 12, расположенных под углом к оси диссольвера поз. 8, обеспечивает перемешивание раствора в тонком слое раствора с регулированием скорости перемешивания, гомогенизации и испарения газов из продукта, состава раствора в зоне узла выгрузки поз. 6.
Таким образом, за счет перемешивания раствора в тонком слое на внутренней поверхности диссольвера обеспечивается регулирование скорости перемешивания, гомогенизации и испарения газов из продукта, состава раствора в зоне узла выгрузки. Кроме того, выполнение лопаток в виде диска и закрепленных с помощью разъемного соединения на его периферии не менее четырех месильных брусков, расположенных под углом к оси диссольвера, позволит повысить ремонтопригодность конструкции.