RU2027592C1

RU2027592C1 - Apparatus for concentration of polymeric crumb

Info

Publication number: RU2027592C1
Authority: RU
Inventors: С.М. Комаров; В.Е. Добровинский; С.Б. Акимов; Р.Т. Шияпов; В.Г. Шамсутдинов
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Ярсинтез"; Нижнекамское производственное объединение "Нижнекамскнефтехим"
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: chemical branches of industry at treatment of suspensions of polymeric materials. SUBSTANCE: branch-pipe for withdrawal purified water is installed in the apparatus tangentially to the housing in its bottom part Branch-pipe for supply of source mixture is installed in the top part of the apparatus. The distance between these two branch-pipe equals 1 to 7 diameters of the apparatus housing. Installed in the bottom is a branch-pipe for supply of water and dilution of concentrated polymeric crumb. Mounted in the apparatus cover is a branch-pipe for withdrawal of concentrated polymeric crumb. The distance between these two branch-pipes equals 1 to 4 diameters of the apparatus housing. EFFECT: facilitated procedure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратуре для обработки взвесей полимерных материалов и может быть использовано в химических отраслях народного хозяйства. The invention relates to apparatus for processing suspensions of polymeric materials and can be used in the chemical sectors of the economy.

Известно использование для концентрирования полимерной крошки аппарата, включающего цилиндрический корпус, снабженный тангенциальным патрубком для ввода исходной смеси, и коническое днище с патрубком в нижней части для отвода тяжелого продукта. Легкий продукт отводится через патрубок, установленный в крышке аппарат [1]. It is known to use an apparatus for concentrating polymer crumb, including a cylindrical body equipped with a tangential nozzle for introducing the initial mixture, and a conical bottom with a nozzle in the lower part for draining the heavy product. A light product is discharged through a pipe installed in the lid of the device [1].

Концентрирование в данном аппарате происходит за счет отделения легкой (полимерной) фазы от воды (тяжелой фазы) в поле центробежных сил, возникающих в закрученном потоке. Concentration in this apparatus occurs due to the separation of the light (polymer) phase from water (heavy phase) in the field of centrifugal forces arising in the swirling flow.

Недостатком работы известного аппарата является ограниченная степень концентрирования полимера из-за неизбежной забивки при потере текучести сконцентрированной крошки. Кроме того, функциональные возможности этого аппарата ограничены только концентрированием, тогда как при обработке суспензий полимеров возникают задачи промывки, замены транспортной жидкости и т.д. The disadvantage of the known apparatus is the limited degree of concentration of the polymer due to the inevitable clogging with the loss of fluidity of the concentrated chips. In addition, the functionality of this apparatus is limited only by concentration, while in the processing of polymer suspensions there are tasks of washing, replacing the transport fluid, etc.

Известен и другой аппарат для концентрирования полимерной крошки, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, установленный в верхней части корпуса тангенциальный патрубок для ввода исходной смеси, патрубок для вывода сконцентрированной полимерной крошки в крышке, патрубок для вывода осветленной воды в нижней части корпуса и патрубок для ввода воды и разбавления сконцентрированной полимерной крошки [2]. В известном аппарате концентрирование крошки полимера также осуществляется в поле центробежных сил, при этом имеются элементы конструкции, позволяющие расширить функциональные возможности аппарата и его эффективность. Недостаток работы данного аппарата связан, во-первых, с установкой в нем наклонных лопаток для закручивания охлаждающей воды, которые являются источником забивки и ограничивают возможности концентрирования. Кроме того, расширенная часть корпуса, в которой установлены ребра для выпрямления закрученного потока, является ловушкой для крошки полимера, унесенной с осветленной водой, поскольку в выпрямленном потоке она всплывает и не выносится из аппарата. В результате образуются застойные зоны, что снижает производительность аппарата. Необходимость подачи газа для обеспечения эффективности концентрирования накладывает технологические ограничения на использование аппарата. Another apparatus for concentrating polymer chips is also known, comprising a cylindrical body with a lid and a bottom, a tangential nozzle for introducing the initial mixture, a nozzle for withdrawing concentrated polymer chips in the lid, a nozzle for removing clarified water in the lower part of the housing, and a nozzle for water input and dilution of concentrated polymer chips [2]. In the known apparatus, the concentration of polymer chips is also carried out in the field of centrifugal forces, while there are structural elements to expand the functionality of the apparatus and its effectiveness. The disadvantage of this apparatus is connected, firstly, with the installation in it of inclined blades for swirling cooling water, which are a source of clogging and limit the possibility of concentration. In addition, the expanded part of the housing, in which the ribs for straightening the swirling flow are installed, is a trap for polymer crumbs, carried away with clarified water, since in the straightened flow it floats up and cannot be carried out of the apparatus. As a result, stagnant zones are formed, which reduces the productivity of the apparatus. The need for a gas supply to ensure concentration efficiency imposes technological limitations on the use of the apparatus.

Целью изобретения является увеличение производительности аппарата и повышение надежности его работы. The aim of the invention is to increase the productivity of the apparatus and increase the reliability of its operation.

Цель достигается тем, что патрубок для вывода осветленной воды установлен тангенциально к корпусу и на расстоянии от патрубка для ввода исходной смеси, равном Н=1-7 диаметрам корпуса, а патрубок для ввода воды и разбавления сконцентрированной полимерной крошки смонтирован в днище, причем расстояние между обращенными навстречу друг другу торцами патрубка для ввода воды и патрубка для вывода сконцентрированной полимерной крошки равно h=1-4 диаметрам корпуса. The goal is achieved by the fact that the nozzle for withdrawing clarified water is installed tangentially to the body and at a distance from the nozzle for introducing the initial mixture, equal to H = 1-7 body diameters, and the nozzle for introducing water and diluting concentrated polymer chips is mounted in the bottom, and the distance between the ends of the nozzle for introducing water and the nozzle for withdrawing concentrated polymer chips facing each other are equal to h = 1-4 case diameters.

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата; на фиг. 2 - то же, вид сверху. In FIG. 1 shows a general view of the apparatus; in FIG. 2 - the same, top view.

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, установленный в верхней части корпуса 1 тангенциальный патрубок 4 для ввода исходной смеси, патрубок 5 для вывода сконцентрированной полимерной крошки в крышке 2, патрубок 6 для вывода осветленной воды в нижней части корпуса, установленный тангенциально к корпусу 1 и на расстоянии от патрубка 4 для ввода исходной смеси, равном Н=1-7 диаметрам D корпуса 1, т.е. Н=(1-7)D. The apparatus comprises a cylindrical body 1 with a cover 2 and a bottom 3, a tangential pipe 4 for introducing the initial mixture, a pipe 5 for outputting concentrated polymer chips in the cover 2, a pipe 6 for outputting clarified water in the lower part of the body, installed tangentially to the housing 1 and at a distance from the pipe 4 to enter the initial mixture equal to H = 1-7 diameters D of the housing 1, i.e. H = (1-7) D.

В днище 3 установлен патрубок 7 для ввода воды и разбавления сконцентрированной полимерной крошки. Расстояние h между обращенными навстречу друг другу торцами патрубка 7 и патрубка 5 равно h=1-4 диаметрам D корпуса, т.е. h=(1-4)D. In the bottom 3 there is a pipe 7 for introducing water and diluting the concentrated polymer chips. The distance h between the ends of the pipe 7 facing each other and the pipe 5 is equal to h = 1-4 to the body diameters D, i.e. h = (1-4) D.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Исходная смесь поступает по тангенциальному патрубку 4 в корпус 1, закручивается в нем и разделяется на легкую и тяжелую фазы в соответствии с их плотностями. Более легкая (полимерная) фаза собирается в центральной части аппарата по его оси, а более плотная (осветленная вода) - распределяется по внутренней стенке корпуса 1. При этом наиболее осветленная часть воды находится в нижней части аппарата в зоне расположения патрубка 6, по которому и выводится из аппарата. В случае необходимости в аппарат по патрубку 7 подается свежая вода, которая, попадая в зону концентрированной полимерной крошки, разбавляет ее до необходимой концентрации. Полученная взвесь выводится из аппарата по патрубку 5. The initial mixture enters through the tangential pipe 4 into the housing 1, twists in it and is divided into light and heavy phases in accordance with their densities. The lighter (polymer) phase is collected in the central part of the apparatus along its axis, and the denser (clarified water) is distributed along the inner wall of the housing 1. In this case, the most clarified part of the water is located in the lower part of the apparatus in the area of the nozzle 6, along which It is removed from the device. If necessary, fresh water is supplied to the apparatus through the pipe 7, which, falling into the zone of concentrated polymer chips, dilutes it to the required concentration. The resulting suspension is discharged from the apparatus through pipe 5.

Для иллюстрации работы предлагаемого аппарата приведены следующие примеры. To illustrate the operation of the proposed apparatus, the following examples are given.

П р и м е р 1. Используют аппарат, соответствующий показанному на фиг. 1. Диаметр аппарата 100 мм (D). В аппарате имеется возможность изменять расстояние между патрубком 4 и патрубком 6 (Н) и расстояние между патрубками 5 и 7 (h). EXAMPLE 1. Use the apparatus corresponding to that shown in FIG. 1. The diameter of the apparatus is 100 mm (D). The apparatus has the ability to change the distance between the pipe 4 and pipe 6 (N) and the distance between the pipes 5 and 7 (h).

По патрубку 4 подают пульпу полиэтилена в воде с концентрацией твердой фазы 3 мас.% (Х_исх). Определяют массовую долю твердой фазы в концентрированном (Х_к) и осветленном (Х_о) потоках.The pipe 4 serves the pulp of polyethylene in water with a concentration of solid phase of 3 wt.% (X _ref ). Determine the mass fraction of the solid phase in concentrated (X _to ) and clarified (X _about ) flows.

Эффективность работы аппарата оценивают по отношениям
E_к =

, где Е_к - эффект концентрирования;
E_o =

, где Е_о - эффект осветления.The effectiveness of the apparatus is evaluated by the relationship
E _to =

where E _to - the effect of concentration;
E _o =

where E _about - the effect of clarification.

При Н=0,8D, т.е. при Н/D=0,8 Хк=7,5% и Хо=2%, тогда Е_к=2,5 и Е_о=1,5.At H = 0.8D, i.e. when H / D = 0.8 Xk = 7.5% and Xo = 2%, then E _k = 2.5 and E _o = 1.5.

Как видно из приведенных результатов, если Н=0,8 D, то при наличии эффекта концентрирования осветление происходит крайне эффективно. As can be seen from the above results, if H = 0.8 D, then in the presence of a concentration effect, clarification is extremely effective.

П р и м е р 2. Опыт проводят так же, как в примере 1, но Н=N1D, при этом Е_к=3,2, Е_о=6,0.PRI me R 2. The experiment is carried out in the same way as in example 1, but H = N1D, with E _to = 3.2, E _about = 6.0.

П р и м е р 3. Опыт проводят так же, как в примере 1, но Н=7D, при этом Е_к=5,1, Е_о=15.PRI me R 3. The experiment is carried out in the same way as in example 1, but H = 7D, with E _to = 5.1, E _about = 15.

П р и м е р 4. Опыт проводят так же, как в примере 1, но Н=8D, при этом Е_к=5,1, Е_о=15.PRI me R 4. The experience is carried out in the same way as in example 1, but H = 8D, with E _to = 5.1, E _about = 15.

Таким образом, увеличение Н свыше 7D нецелесообразно. Thus, an increase in H over 7D is impractical.

П р и м е р 5. Опыт проводят так же, как в примере 3, но в патрубок 7 подают воду на замену исходной. При этом отношение свежей воды к исходной составляет 0,87, а расстояние h=2D. Отбор концентрированной пульпы равен подаче свежей воды на замену. Кроме коэффициентов эффективности определяют коэффициент массообмена
М= ΔG_c/G_c, где ΔG_c - часть свежей воды, смешавшейся с исходной при массообмене;
G_c - поток свежей воды, подаваемой по патрубку 7. ΔG_c определяют по наличию метки (этилового спирта) в осветленном потоке, выходящем по патрубку 6. Этиловый спирт предварительно вводят в свежую воду, подаваемую по патрубку 7
ΔG_c= ΔG_u=MG_c, где ΔG_u - количество исходной воды, смешавшейся со свежей и оставшейся в пульпе после концентрирования и разбавления;
ΔG_u=M ˙0,87˙ G_u,
В данном случае истинный коэффициент концентрирования (Е'_к ) определяется как
E

=

, где
X

= X

1 -

· E

, где Х'_к - истинная концентрация полимера в процессе концентрирования;
Х_к - концентрация полимера на выходе из аппарата после разбавления;
К - отношение расходов сухого полимера концентрированной пульпы и исходной.PRI me R 5. The experiment is carried out as in example 3, but in the pipe 7 serves water to replace the original. The ratio of fresh water to the source is 0.87, and the distance h = 2D. The selection of concentrated pulp is equal to the supply of fresh water for replacement. In addition to the efficiency coefficients determine the mass transfer coefficient
M = ΔG _c / G _c , where ΔG _c is the part of fresh water mixed with the source during mass transfer;
G _c is the flow of fresh water supplied through the pipe 7. ΔG _c is determined by the presence of the label (ethyl alcohol) in the clarified stream exiting through the pipe 6. Ethyl alcohol is preliminarily introduced into the fresh water supplied through the pipe 7
ΔG _c = ΔG _u = MG _c , where ΔG _u is the amount of initial water mixed with fresh and remaining in the pulp after concentration and dilution;
ΔG _u = M ˙0.87˙ G _u ,
In this case, the true concentration coefficient (E ' _k ) is defined as
E

=

where
X

= X

1 -

E

where X ' _to - the true concentration of the polymer in the concentration process;
X _{to the} concentration of the polymer at the outlet of the apparatus after dilution;
To - the ratio of the costs of the dry polymer of concentrated pulp and the original.

Полученные при испытаниях данные характеризуются следующими параметрами:
M=0,2 Е'_к = 13,5, Е_о=15.The data obtained during the tests are characterized by the following parameters:
M = 0.2 E ' _k = 13.5, E _o = 15.

П р и м е р 6. Опыт проводят так же, как в примере 1, но h=4D. При этом М=0,4, Е'_к=13,8, Е_о=15.PRI me R 6. The experiment is carried out as in example 1, but h = 4D. Moreover, M = 0.4, E ' _k = 13.8, E _o = 15.

П р и м е р 7. Опыт проводят так же, как в примере 5, но h=5D. При этом М=0,8, Е'_к=13,3, Е_о=15.PRI me R 7. The experiment is carried out as in example 5, but h = 5D. Moreover, M = 0.8, E ' _k = 13.3, E _o = 15.

Как видно из примеров 5-7, при увеличении расстояния h более 4D резко возрастает коэффициент массообмена М, что приводит практически к полному смешению исходной и свежей воды и замены не происходит. As can be seen from examples 5-7, with increasing distance h more than 4D, the mass transfer coefficient M sharply increases, which leads to almost complete mixing of the source and fresh water and no replacement occurs.

П р и м е р 8. Опыт проводят так же, как в примере 5, но h=1D. При этом М=0,15, Е'_к=13, Е_о=15. Имеет место неустойчивая работа в связи с периодическими завышениями давления на входе в аппарат из-за его забивки. При снижении концентрации на входе в аппарат до 2% эффективность работы восстанавливается.PRI me R 8. The experiment is carried out in the same way as in example 5, but h = 1D. Moreover, M = 0.15, E ' _k = 13, E _o = 15. Unstable operation occurs due to periodic overpressures at the inlet of the apparatus due to its clogging. With a decrease in concentration at the inlet of the apparatus to 2%, operating efficiency is restored.

Из полученных результатов можно сделать вывод о том, что дальнейшее уменьшение расстояния h нецелесообразно. From the results obtained, we can conclude that a further decrease in the distance h is impractical.

Claims

APPARATUS FOR CONCENTRATION OF POLYMER CRUMP, containing a cylindrical body with a lid and a bottom, a tangential nozzle for introducing the initial mixture installed in the upper part of the housing, a nozzle for withdrawing concentrated polymer chips in the lid, a nozzle for removing clarified water in the lower part of the housing, and a nozzle for introducing water and dilution of concentrated polymer chips, characterized in that, in order to increase the productivity of the apparatus and increase its reliability in operation, a pipe for removing clarified water is installed tangentially to the body and at a distance from the nozzle for introducing the initial mixture, equal to 1 to 7 diameters of the case, and the nozzle for introducing water and diluting concentrated polymer chips is installed in the bottom, and the distance between the ends of the nozzle for introducing water and the nozzle for facing output concentrated polymer chips selected equal to 1 to 4 body diameters.