Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Ctx,m/i Н,Ь
Рис. 2.6. Равновесное содержание ВХ в воде при 30 "С и Р° -450 кПа (О) и 50 "С и Р° =771 кПа (*) m
o,z о,4 о,б h
Винилхлорид диффундирует в воду, а затем в газовую фазу. Процесс массопередачи ВХ из водной фазы в газовую при незначительной растворимости ВХ в воде можно описать выражением
dMBXldx=-$mSCB, (2.18)
где В m - коэффициент массоотдачи ВХ из водной фазы к поверхности раздела жидкость -газ; 5 — поверхность раздела жидкость - газ.
Изменение концентрации ВХ в воде описывается выражением
dC»/dx~(-$mSCB/MB)- (MnBX/MB)(dCldx) (2.19) (Мв - масса водной фазы).
Из уравнений (2.17) и (2.18) можно определить условие, при котор водная фаза не оказывает существенного влияния на удаление ос точного ВХ.¦
fimS/(Q,2K0yMmx)>l. (2.;
В этом случае для выбора режимов в дегазации можно использовать зависимость (2.11).
2.3. Особенности расчета процессов дегазации
Процессы дегазации дисперсий ПВХ можно проводить как в колонных аппаратах (барботажных, пленочных), так и в емкостных с меша :¦ ками. В промышленности дегазацию осуществляют в токе водяного п -ра. При этом смесь десорбированного ВХ и водяного пара из десорбе; з направляют в конденсатор, в котором происходит отделение ВХ водяного пара путем конденсации последнего. 82
При выборе конструкции дегазатора для удаления ВХ из частицы ПВХ необходимо обеспечить условие (2.20). Если принять PmS/(0,2fCo7MnBx)=*iO, то можно с достаточным основанием считать, что водная фаза не лимитирует удаление остаточного ВХ.
Значение коэффициента распределения можно оценить для различных температур, используя зависимости, представленные на рис. 2.4 и 2.6, из которых следует, что величина у может изменяться в пределах 10 - 20. При наиболее неблагоприятном случае (v = 20) условие (2.20) преобразуется к виду
KoMnBX/($mS)^ 0,025. (2.21)
Для различных марок суспензионного ПВХ значение Kq может изменяться в пределах от 0,035 (пористый ПВХ, 95 "С) до 0,00035 1/с (непористый ПВХ, 70 °С). Для латексов Ко имеет значение от 0,7 (микросуспензионный ПВХ, 60 °С) до 70,0 1/с (эмульсионный ПВХ, 90 °С).
В полочной колонне поверхностью контакта фаз является поверхность стекающей пленки дисперсии ПВХ. Гидродинамический режим движения пленки определяется критерием Рейнольдса для
пленки[56]: R^ = ^р^. (2.22) Кепл = 4Г/л, (2.23)
где w - средняя скорость движения пленки; d3 — эквивалентный диаметр пленки; Г -линейная массовая плотность орошения.
Плотность орошения представляет собой массу суспензии G, проходящей в единицу времени через единицу длины периметра поверхности S, по которой движется пленка. Толщина пленки суспензии определяется
выражением , ._
6-73ГТ)/(р»*). (2.24)
Для наклонных поверхностей вместо g вводят произведение g sin а (где а - угол наклона поверхности к горизонту).
Для турбулентного течения пленки суспензии коэффициент массоотдачи в жидкой фазе Р т можно рассчитать по уравнению [56]
Nu3K = 7,7-10-5RePr°.5) (2.25)
где Яиж « Вт6 Пр/Ов-диффузионный критерий Нусселыа для жидкой пленки; ' пр * (Л 2/Р с*')1'3 ~ приведенная толщина пленки.
Коэффициент диффузии ВХ в воде при различных температурах можно определить по зависимости [100]
DBr = DB2rc[l + 0,02(r-20)]. (2.26)
Для пленочных колонн зависимость (2.21) имеет вид
(К0/Рт)брсф*? 0,025 (2.27)
(ф - массовая доля ПВХ в суспензии).
Как показывают расчеты, в применяемых на практике полочных (пленочных) колоннах дегазации для большинства марок суспензион-
83
Вода оборотная
Рбгазы на
Вода оборотная
Явгази на ре-
Рис. 2.1. Принципиальная технологическая схема дегазации ПВХ в колонне-дегазато[х| полочного типа: t
1, 2 — сборники суспензии; 3 — дегазатор; 4 — барометрическая емкость; 5 — пеноотбойник; 6 конденсатор \
вода оборотная Суспензия ПВХ отдегазироданная
Рис. 2.8. Принципиальная технологическая схема дегазации суспензии ПВХ в колонне-дегазаторе барботажного типа:
I — сборник суспензии; 2 — дегазатор; 3 — теплообменники; 4 — пеноотбойник; 5 — конденсатор
ного ПВХ условие (2.27) практически выполняется, т.е. при выборе режимов дегазации и расчете изменения концентрации ВХ в ПВХ в процессе дегазации можно использовать зависимость (2.11).
Принципиальная схема дегазации ПВХ в колонне-дегазаторе пленочного типа представлена на рис. 2.7. Суспензия из сборника / насосом через пароструйный подогреватель подается в колонну 3. В колонне суспензия с помощью распределителя поступает на тарелки и подвергается термовакуумной обработке в тонком слое. Дегазированная суспензия стекает из колонны в барометрическую емкость 4, откуда насосом перекачивается в сборник 2 и далее на стадию выделения полимера. Схема дает возможность проводить многократную циркуляцию суспензии через колонну с целью достижения требуемого содержания ВХ в полимере. В процессе дегазации абгазы после пено-отбойника 5 и конденсатора 6 направляются на рекуперацию.
Основным недостатком полочных колонн является невозможность обеспечения времени пребывания, необходимого для достижения достаточно низкого содержания ВХ в ПВХ за один проход, т.е. возникает необходимость многократной циркуляции суспензии через колонну. В настоящее время пленочные колонны в основном используют для дегазации дисперсий эмульсионного и микросуспензионного ПВХ, так как дегазация их в барботажных колоннах приводит к значительному пенообразованию.
