Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Для тарельчатых дегазаторов поверхность контакта фаз определяют как поверхность находящихся в барботажном слое пузырьков газа или пара. В этом случае зависимость (2.21) имеет вид [56]
(K0/Bm)pc<P (<W6e )* 0.025,
(2.28)
где е — газонаполнение барботажного слоя; 0*32 -пузырьков.
84
средний объемио-поверхностный диаметр
Уравнение, рекомендуемое для расчета 8 т имеет вид [108]
Nu = 540Re°.33prM5
для ситчатых тарелок (2.29)
В значение критерия Re вводится скорость пара в свободном сечении колонны.
Расчет ^32/бе достаточно сложен. Еще большую сложность представляет учет влияния на размер пузырьков и е остающихся в водной фазе после полимеризации поверхностно-активных веществ. Величину <W6t для дегазируемой суспензии можно оценить на лабораторной установке, моделируя гидродинамические условия промышленной колонны.
Принципиальная схема дегазации на дегазаторе барботажного типа представлена на рис. 2.8. Суспензия из сборника / насосом перекачивается через теплообменник в колонну дегазации барботажного типа 2, где подвергается термообработке. Дегазированная суспензия из куба колонны через теплообменник 3 направляется на стадию выделения полимера. Абгазы дегазации после пеноотбойника 4 и конденсатора 5 направляются на рекуперацию.
Зависимости (2.27), (2.28) и (2.11) позволяют выбрать оптимальную конструкцию дегазатора, режимы дегазации, обеспечивающие требуемое содержание остаточного ВХ и оценить эффективность того или иного способа дегазации.
В аппарате с мешалкой поверхность массообмена практически совпадает с площадью поперечного сечения реактора. Незначительное Увеличение S возможно при образовании воронки. Поверхность контакта можно приближенно оценить выражением
5 = л1Я. (2.30)
Масса ПВХ в реакторе
(2.31)
85
Вода оборотная на.
арошате
Ябгазына рекуперацию вх ¦Вода
ХСустнэия отдв?азиро8йнця
Рис. 2.9. Принципиальная технологическая схема дегазащ и ПВХ в горизонтальном торе емкостного типа:
1 — дегазатор; 2 — пеноотбойник; 3 — конденсатор
Двгаз
Отсюда
мпвх/5~ яоРФ-По данным [18] в аппарате с мешалкой значение рт может составить около 0,1 кг/(м2-с). Таким образом, для суспензионного пористого ПВХ {К0 = 0,035 1/с) параметр (2.21) приближенно составит
Ко wnBX / (Р m S) = (0,035/0,1)Н„ 1000 • 0,5 * 140 Щ. Для непористого ПВХ (Кй = 0,00035 1/с)
адпвх/(рт5)*1,4НР.
Обычно на практике Щ находится в пределах 1 - 7 м, т.е. KoMmx/($mS) '8> 0>025 и оптимальные условия дегазации не достигаются.
Условия, близкие к оптимальным для дегазации ПВХ жестк х марок, могут быть достигнуты в емкостном аппарате при кипе; и суспензии или барботировании ее инертным газом (паром). В э случае для оценки эффективности процесса дегазации можно испг зовать зависимость (2.11). Схема дегазации суспензии в емкости \* аппарате представлена на рис. 2.9.
86
Глава 3
ВЫДЕЛЕНИЕ И СУШКА СУСПЕНЗИОННОГО ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА
3.1. Суспензионный поливинилхлорид как объект сушки
По классификации П.А.Ребиндера, основанной на анализе форм и энергии связи влаги с материалом, суспензионный ПВХ после выделения его из суспензии в осадок содержит свободную (несвязанную) влагу, находящуюся в макрокапиллярах и макропорах с г> 10~7м. В принципе эта влага может быть удалена механическим способом, однако применяемое для разделения суспензий ПВХ высокопроизводительное оборудование, в частности осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка, не обеспечивает полного удаления свободной влаги. Например, после осадительных центрифуг в ПВХ остается 10 - 15% этого вида влаги из 25 - 30% общего количества воды в осадке. По данным Б.С.Сажина [120] содержание влаги в пористом ПВХ в макрокапиллярах при стыковом состоянии достигает 21 -26%. Большая часть остальной влаги является капиллярно связанной (радиус капилляров г< 10~7м), на испарение ее требуется дополнительная к теплоте фазового превращения энергия, обусловленная снижением давления пара над вогнутой поверхностью менисков воды. Дополнительную энергию можно рассчитать как работу отрыва одного моля при изотермическом обратимом процессе [82]:
E = -AF = RT\n(pJp), (3.1)
где AF - изменение свободной энергии; R - универсальная газовая постоянная; Т -абсолютная температура; р — давление пара; рн — давление насыщенного пара иад поверхностью воды.
При небольшом диаметре капилляра эта дополнительн"ая энергия Достигает значительной величины. Например, при 2г= 0,01 мкм величина Е = 530 Дж/моль.
Количество адсорбционно связанной влаги в ПВХ невелико-до 2,5%, из которых на долю влаги полимолекулярной адсорбции приходится до 2,3%, а на долю мономолекулярной адсорбции 0,1-0,2% [120], но энергия связи в соответствии с уравнением (3.1) представляет значительную величину (до 20 кДж/кг).
По классификации А.В.Лыкова [82], который разделил высушиваемые материалы по коллоидно-физическим свойствам на три группы (капиллярно-пористые, коллоидные и капиллярно-пористые коллоидные), суспензионный ПВХ относится к капиллярно-пористым материкам. Однако при нагреве полимера до температуры перехода в высокоэластическое состояние, когда стенки капилляров становятся эластичными, ПВХ можно отнести и к капиллярно-пористым коллоидным материалам.
