АППАРАТ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЫРЬЕВЫХ СМЕСЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТЕХУГЛЕРОДА

Полезная модель относится к области использования схем, устройств, аппаратов в производстве техуглерода на стадии подготовки сырьевых рабочих смесей, состоящих из нескольких компонентов различного происхождения.
Известна схема подготовки сырья, включающая насос и резервуар, в которой осуществляется циркуляция сырья, состоящего из нескольких компонентов, снизу резервуара в верхнюю часть. Для получения однородной смеси требуется около 24 часов [1. В.П.Зуев, В.В.Михайлов. Производство сажи. Изд. 3-е перераб. и доп.Изд. «Химия», М., 1970, стр.64]. Известен кавитационный аппарат для обработки смесевых композиций для производства техуглерода, который включает высокооборотный электродвигатель постоянного тока и емкостную мешалку с лопастями, причем для получения однородной гомогенной рабочей смеси требуются высокие скорости вращения вала, вызывающие значительные энергозатраты [2. Проблемы получения и эффективного использования сырья для производства техуглерода. - Материалы Всес. научно-техн. сов., г.Омск, 18-19 сент., 1990 г., с.134].
Роторно-пульсационные аппараты, широко используемые для смешения различных жидких систем, в том числе, используемые в подготовке сырья для производства техуглерода [3. Патент РФ №2164527, Бюлл. №9, 27.03.2001 г.], также связаны с повышенными энергозатратами и сложностью эксплуатационного обслуживания.
Наиболее перспективными аппаратами для гомогенизации жидких сред являются вибрационные смесители, в которых осуществляют колебательное движение рабочей системы от вибровозбудителей [4. В.Д.Варсанофьев,
Э.Э.Кольман-Иванов. Вибрационная техника в химической промышленности. - М., «Химия», 1985, с 175-179].
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и конструкции является емкостной аппарат АПГ-2К-02 для обработки маловязких жидкостей [4. с.219], содержащий корпус с крышкой, входной и выходной штуцеры, электромагнитный вибровозбудитель, установленный на крышке корпуса, размещенное внутри корпуса перемешивающее устройство, состоящее из перфорированных тарелок, закрепленных на штоке, который через уплотнение в крышке соединен с вибровозбудителем, и пульт управления с устройством для регулирования частоты колебаний.
Недостатком этого аппарата является малая амплитуда колебаний (до 2,5 мм), создаваемых электромагнитным возбудителем, и изменение ее при колебаниях нагрузки, что снижает эффективность его работы. Кроме того, известный аппарат пригоден для обработки маловязких жидкостей, в то время как при подготовке сырьевых смесей в производстве техуглерода необходимо гомогенизировать компоненты с различной, в том числе и с повышенной вязкостью, и имеющих отличающуюся химическую природу.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы аппарата для подготовки сырьевых смесей в производстве техуглерода.
Поставленная задача решается тем, что в аппарате, содержащем корпус с крышкой, входной и выходной штуцеры, вибровозбудитель, установленный на крышке корпуса, размещенное внутри корпуса перемешивающее устройство, состоящее из перфорированных тарелок, закрепленных на штоке, который через уплотнение в крышке соединен с вибровозбудителем, и пульт управления с устройством для регулирования частоты колебаний, вибровозбудитель выполнен в виде двух,
установленных на подпружиненной плите, электромеханических дебалансных вибраторов, создающих направленные вертикальные колебания, и аппарат дополнительно снабжен коллектором для ввода компонентов и статическим смесителем с пластинчатыми лево- и правоизогнутыми винтовыми элементами, установленными между коллектором и входным штуцером корпуса.
Отличительным признаком заявляемой полезной модели от известного аппарата (прототипа) является то, что электромеханические дебалансные вибраторы, обладая меньшей металлоемкостью, создают большую амплитуду колебаний (до 10 мм), а также регулируемую в широком диапазоне возмущающую силу, что в сочетании с регулированием частоты колебаний обеспечивает настройку параметров обработки в зависимости от свойств обрабатываемого продукта.
Введение в конструкцию аппарата дополнительно коллектора для ввода компонентов и статического смесителя обеспечивает предварительное смешение компонентов перед их вибрационной обработкой в корпусе аппарата, сокращает время обработки, повышает ее качество и эффективность работы аппарата.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен общий вид аппарата.
Аппарат для подготовки сырьевых смесей в производстве техуглерода содержит корпус 1 с крышкой 2, входным 3 и выходным 4 штуцерами. На крышке установлен вибровозбудитель, состоящий из двух, установленных на подвижной плите 5, электромеханических дебалансных вибраторов 6 с регулируемым положением дебалансов. Внутри корпуса 1 размещено перемешивающее устройство, состоящее из перфорированных тарелок 7, закрепленных на штоке 8, который через уплотнение 9 в крышке 2 соединяется с плитой 5 вибровозбудителя.
Перед входным штуцером 3 последовательно установлены статический смеситель 10 с пластинчатыми лево- и правоизогнутыми винтовыми элементами 11 и коллектор 12 для ввода компонентов.
Полезная модель работает следующим образом. Компоненты сырьевой смеси вводят в коллектор 12, из которого они поступают в статический смеситель 10, снабженный лево- и правоизогнутыми винтовыми элементами 11, в котором происходит предварительное смешение компонентов, и через входной штуцер 3 смесь идет в корпус 1, закрытый крышкой 2. В корпусе аппарата компоненты проходят через перфорированные тарелки 7, закрепленные на штоке 8, для дополнительного распределения смеси по всему объему аппарата. Вибровозбудитель, выполненный в виде двух, установленный на подпружиненной плите 5, электромеханических дебалансных вибраторов 6, создает направленные вертикальные колебания в рабочей среде, вследствие которых смесь эффективно перемешивается. С помощью устройства на пульте управления регулируют режим виброобработки рабочей смеси в течение заданного времени в зависимости от свойств исходных компонентов. Далее подготовительную сырьевую смесь выводят через выходной штуцер 4 и направляют в реактор основного производства техуглерода или сырьевой резервуар для хранения.
В таблице приводятся конкретные данные по примерам 1, 2, 3, иллюстрирующим применение полезной модели. Пример 4 проводят с электромагнитным вибратором в условиях прототипа [4], и на сырье, аналогичном примеру 3.
3
В примерах используют следующие компоненты в составе сырьевых смесей: тяжелая смола пиролиза (ТСП) с плотностью при 20°С 1,042 г/м; кубовый остаток ректификации бензола (КОРБ) - 1,058;
тяжелый газойль каталитического крекинга (ТГКК) - 0,998; антраценовая фракция (АФ) - 1,143.
Из данных таблицы видно, что заявляемая полезная модель по сравнению с известным аппаратом позволяет увеличить устойчивость сырьевой смеси до 20 суток, причем расслоение смеси в известном аппарате (пример 4) составляет 92% по отношению к теоретически рассчитанному по плотностям самого легкого (0,998) и тяжелого (1,143) компонентов, а в примере 3 только 2,6%. Это свидетельствует о высокой степени дисперсности и гомогенности сырьевой смеси, полученной на предлагаемой полезной модели.
Таким образом предлагаемая конструкция полезной модели - аппарата для подготовки сырьевых смесей путем вибрационной обработки с помощью двух дебалансных электромеханических вибраторов, установленных на подпружиненной плите, и введение в аппарат дополнительных устройств - коллектора для ввода компонентов и статического смесителя, снабженного специальными элементами, установленного между коллектором и входным штуцером, в совокупности обеспечивают повышение эффективности работы аппарата по созданию высокодисперсных, гомогенных и устойчивых сырьевых смесей в производстве техуглерода.
Таблица
№ п/п
Наименование
Номер примера
1
2
3
4 [4]
1.
Компоненты сырьевой
2.
смеси, % мас.
3.
- ТСП
30
30
25
25
4.
- КОРБ
4
4
- ТГКК
50
50
25
25
- АФ
16
16
50
50
Условия виброобработки
- частота, Гц
25
60
50
50
- амплитуда, мм
10
5
2,5
2,5
- время, мин.
5
15
30
30
- температура, °С
180
180
135
135
Плотность сырьевой
смеси (d<sub>o</sub>) при 20°С, г/см<sup>3</sup>,
на выходе из аппарата
1,037
1,037
1,076
1,058
Изменение плотности (Δd)
по высоте резервуара при
хранении, % отн.*
через 1 сутки
0,02
0,01
0,04
1,47
через 5 суток
0,03
0,01
0,07
8,22
через 20 суток
0,12
0,08
0,34
12,47
<img he="12" wi="74" file="00000002.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />