Установка для безперервного одержання натрієвої солі карбоксиметилцелюлози

1. Установка для безперервного одержання натрієвої солі карбоксиметилцелюлози, що містить з'єднані системою трубопроводів і масопроводів послідовно розташовані вузли подачі целюлози, розчину гідроксиду натрію, гідропульпер, пристрій віджиму, вузли подачі активованої целюлозної маси, натрієвої солі монохлороцтової кислоти й C2 2 (19) 1 3 85641 При цьому пристрій віджиму виконаний з декількох апаратів: накопичувача, масового насоса, дозатора суспензії, роздільника й шнек-преса. Вузол подачі активованої целюлозної маси також має складне апаратурне оформлення. Він складається з розпушувача маси (після шнек-преса), пневмотранспорту з поділяючим циклоном і гвинтового конвеєра. При цьому гвинтовий конвеєр виконує також функцію попереднього змішувача. Целюлоза різних видів (тюки, листи) подається в гідропульпер, куди також подається вода або слабкий розчин (0,01-6,0%) гідроксиду натрію. При високих швидкостях перемішування утворюється суспензія концентрацією 0,1-2,5 мас.%, яка збирається в накопичувачі й насосом прокачується через об'ємний дозатор у роздільник, де концентрується, і далі віджимається в шнек-пресі. Рідка фаза повертається в процес, а активована целюлозна маса подається в розпушувач. Отримана покришена маса подається пневмотранспортом через циклон у гвинтовий конвеєр, куди через дозатор подається також натрієва сіль монохлороцтової кислоти. Попередньо перемішана суміш подається в реакторно-змішувальний пристрій. Сюди ж подається розчин гідроксиду натрію. У реакторно-змішувальній машині компоненти перемішуються, гомогенізуються, відбувається реакція карбоксиметилірування. Далі продукт надходить у сушильний апарат, де завершується реакція карбоксиметилірування. Висушений продукт по лінії замкнутого пневмотранспорту подається на вузли дроблення й упаковується. Переваги даної установки в порівнянні з розглянутим вище аналогом: - можливість переробляти різні види целюлози з одержанням продукту високої якості; - відсутність вузла дроблення початкової целюлози; - можливість забезпечення різних режимів переробки з регулюванням потоків і температури обробки. До недоліків установки варто віднести: - конструктивне виконання установки (накопичувач, масовий насос, об'ємний дозатор, шнекпрес) не дозволяє обробляти масу з концентрацією вище 2,5% і використовувати розчин гідроксиду натрію з концентрацією більше 6%, що обмежує застосування даної установки, - необхідність багаторазового перекачування великих об'ємів рідкої фази призводить до збільшення енерговитрат на процес, - суміщення завершення реакції карбоксиметилірувания (дозрівання) із сушінням готового продукту, що не дозволяє регулювати процес дозрівання й може призвести до погіршення якості одержуваного продукту, - відсутність передаточних пристроїв між реакторно-змішувальним пристроєм і сушильним апаратом, що вимагає великої висоти поверхового розміщення устаткування в будівлі для забезпечення руху оброблюваного матеріалу самопливом. Розв'язувана винаходом задача полягає в створенні універсальної компактної установки для безперервного одержання натрієвої солі карбок 4 симетилцелюлози з різних видів целюлози при високій якості продукту й зниженні енерговитрат. Задача вирішується завдяки тому, що в установці для безперервного одержання натрієвої солі карбоксиметилцелюлози, що включає з'єднані системою трубопроводів і масопроводів послідовно розташовані вузли подачі целюлози, розчину гідроксиду натрію, гідропульпер, пристрій віджиму, вузли подачі активованої целюлозної маси, натрієвої солі монохлороцтової кислоти й розчину гідроксиду натрію, попередній змішувач, реакторнозмішувальний пристрій, сушильний апарат, вузол дроблення, відповідно до винаходу, пристрій віджиму виконаний у вигляді двошнекового апарата, що має перфорацію по довжині корпуса для відводу надлишкового розчину гідроксиду натрію, а між реакторно-змішувальним пристроєм і сушильним апаратом установлений апарат шнековий із сорочкою для подачі й відводу теплоносія. У кращому варіанті реалізації винаходу на шнеках пристрою віджиму передбачена, принаймні, одна зона ущільнення матеріалу. В іншому варіанті виконання установки реакторно-змішувальний пристрій з'єднаний з апаратом шнековим транспортером. Ще в одному варіанті виконання установки між гідропульпером і пристроєм віджиму встановлений гвинтовий конвеєр, переважно з нахилом убік завантаження. При цьому корпус конвеєра перфорований і закритий кожухом зі штуцером відводу рідкої фази. Виконання пристрою віджиму у вигляді двошнекового апарата, який має перфорацію по довжині корпусу, забезпечує відвід води або розчину гідроксиду натрію завдяки застосуванню взаємоочищувальних шнекових насадок зі зменшуваною відстанню нарізки. При цьому забезпечується примусовий рух целюлозної маси на виході. Маса з апарата вивантажується у вигляді шматочків розміром до 15мм, що дозволяє дозувати її безпосередньо в реакторно-змішувальний пристрій. Установка між реакторно-змішувальним пристроєм і сушильним апаратом апарата шнекового із сорочкою й штуцерами для подачі й відводу теплоносія забезпечує задану витримку оброблюваної маси за часом і при визначеній температурі для завершення реакції карбоксиметилірування (дозрівання) перед сушінням отриманого продукту. Обладнання шнеків віджимного пристрою по довжині, принаймні, однією зоною ущільнення матеріалу (переважніше двома або трьома) дозволяє забезпечити більш надійний віджим надлишкового розчину по довжині віджимного пристрою. З'єднання реакторно-змішувального пристрою з апаратом шнековим (дозрівателем) за допомогою транспортера, бажано похилого або, переважніше вертикального (типу норії), дозволяє розмістити уста ткування установки в будівлі меншої висоти й зменшити витрати на його монтаж й обслуговування. Обладнання установки гвинтовим конвеєром з перфорованим корпусом, що закритий кожухом зі штуцером відводу рідкої фази й установлений між гідропульпером і пристроєм віджиму, переважніше з нахилом убік завантаження, дозволяє попере 5 85641 дньо відводити частину рідкої фази й забезпечує більш стабільну й надійну роботу пристрою віджиму за рахунок подачі в нього маси з меншим вмістом рідкої фази. Сукупність істотних ознак технічного рішення, що заявляється, забезпечує високу якість одержуваного продукту при переробці різних видів целюлози з можливістю регулювання параметрів при підготовці активованої целюлозної маси, віджиму з неї надлишкового розчину, а також регулювання часу і температури дозрівання й наступного сушіння отриманого продукту. Установка ілюструється прикладеними кресленнями, на яких показані: Фіг.1 - Установка для безперервного одержання натрієвої солі карбоксиметилцелюлози. Фіг.2 - С хема робочої зони двошнекового апарата для віджиму активованої целюлозної маси, поздовжній розріз у вертикальній площині. Фіг.3 - С хема робочої зони двошнекового апарата для віджиму активованої целюлозної маси, поздовжній розріз у горизонтальній площині. Установка (Фіг.1) включає гідропульпер (мерсеризатор) 1, до якого підключений живильник целюлози 2 і збірник циркулюючого розчину 3 за допомогою насоса 4, похилий гвинтовий конвеєр 5, за яким установлений пристрій віджиму у вигляді двошнекового апарата 6. До апарата 6 підведений трубопровід свіжого розчину гідроксиду натрію зі збірника 7 через дозуючий насос 8. Вихід апарата 6 з'єднаний масопроводом з бункером вузла подачі (дозатора) активованої целюлозної маси 9, що з'єднаний з попереднім змішувачем 10. Вузол подачі (дозатор) натрієвої солі монохлороцтової кислоти 11 також з'єднаний масопроводом з попереднім змішувачем 10, вихід якого приєднаний до входу реакторно-змішувального пристрою у вигляді двошнекового апарата 12. Вихід апарата 12 приєднаний до входу вертикального транспортера (норії) 13 у його нижній частині. Вихід транспортера 13 у верхній частині з'єднаний масопроводом з апаратом шнековим (дозрівателем) 14, установленим над сушильним апаратом 15, до якого підведений трубопровід повітря від вентилятора 16 через підігрівник 17. Вихідний трубопровід повітря від апарата 15 з'єднаний послідовно із циклоном 18, рукавним фільтром 19 і витяжним вентилятором 20. При цьому виходи циклону 18 і рукавного фільтра 19 у нижній частині закриті шлюзовими затворами 21. Вихід сушильного апарата 15 з'єднаний масопроводом з бункером роздрібнювача 22, який, у свою чергу, через циклон 23 і рукавний фільтр 24 з'єднаний з витяжним вентилятором 25. Циклон 23 і фільтр 24 у нижній частині мають шлюзові затвори 26. Вихід від циклону 23 з'єднаний з бункером 27 пакувальної машини 28. Двошнековый апарат для віджиму целюлозної маси (Фіг.2 і Фіг.3) складається з перфорованого корпусу 29, дво х валів 30 із установленими на них шнековими взаємоочищувальними насадками 31 і 32 з різними відстанями нарізки й ущільнювальними пристроями 33, 34, що забезпечують різні умови підтиску целюлозної маси. Установка працює в такий спосіб: 6 Тюки або паки листів целюлози розпаковуються, розподіляються на частини або листи й за допомогою живильника 2 подаються в гідропульпер (мерсеризатор) 1. Сюди ж зі збірника 3 насосом 4 подається вода або розчин гідроксиду натрію заданої концентрації. У гідропульпері шматки целюлози розбиваються обертовою мішалкою, целюлоза активується, а суспензія, що утворилася, подається з нижньої частини гідропульпера (мерсеризатора) в завантажувальну зону похилого гвинтового конвеєра 5, при цьому концентрація суспензії може досягати 15-25%, а концентрація розчину гідроксиду натрію 20%. Переміщуючись за допомогою шнека нагору целюлозна активована маса звільняється від частини рідкої фази, яка через перфорацію в корпусі відводиться в кожух конвеєра й далі через штуцер у збірник 3. При цьому чим менше концентрація суспензії в гідропульпері (мерсеризаторі), тим більше рідкої фази виводиться через перфорацію в корпусі гвинтового конвеєра й, отже, з конвеєра вивантажується однорідна маса практично з однаковою вологістю. Потім активована целюлозна маса подається в завантажувальну зону двошнекового апарата 6 з перфорованим корпусом 29, де захоплюється шнековими насадками 31, установленими на валах 30, і просувається до ущільнювальних пристроїв 33. При цьому целюлозна маса стискується, з неї віджимається частина рідкої фази й відводиться через перфорацію в збірник 3. Решта маси продавлюється через зазори в ущільнювальних пристроях 33, підхоплюється шнековими насадками 32 з меншою відстанню нарізки, стискується, продавлюється через ущільнювальні пристрої 34, подрібнюється й із заданою вологістю вивантажується із двошнекового апарата 6 у бункер дозатора активованої целюлозної маси 9. У випадку забивання перфорації в корпусі двошнекового апарата вона промивається зворотним потоком свіжого розчину гідроксиду натрію, що подається дозувальним насосом 8 зі збірника 7. Завдяки застосуванню взаємоочищувальних шнекових насадок здійснюється стабільна подача целюлозної маси незалежно від вмісту рідкої фази. Активована целюлозна маса дозатором 9 подається в попередній змішувач 10. Сюди ж дозатором 11 подається в заданому співвідношенні натрієва сіль монохлороцтової кислоти. Просуваючись за допомогою шнека з лопатками по довжині попереднього змішувача, початкові компоненти перемішуються й частково реагують із утворенням натрієвої солі карбоксиметилцелюлози. Тепло, що виділяється, відводиться через стінку корпусу подаваною в сорочку захолодженою водою. Далі суміш спрямовується в завантажувальну зону двошнекового апарата 12. Сюди ж, при необхідності, подається насосом-дозатором 8 задана кількість розчину гідроксиду натрію. В апараті завдяки взаємодії взаємоочищувальних шнекових насадок і кулачків маса піддається багаторазовим зусиллям зрушення. У результаті компоненти рівномірно розподіляються в об'ємі маси, відбувається реакція карбоксиметилірування. Тепло, що виділяється, відводиться через корпус подаваною в 7 85641 сорочки захолодженою водою. Отримана сипуча покришена маса із заданою вологістю вивантажується, підхоплюється ковшами вертикального транспортера (норії) 13 і подається на верхню позначку будівлі, де встановлений апарат шнековий (дозріватель) 14. У дозрівателі продукт просувається уздовж корпусу із сорочкою, куди подається гаряча вода, за допомогою шнека й лопаток, витримується заданий час і перевантажується в сушильний апарат 15. Для забезпечення заданого часу перебування продукту в дозрівателі привод шнека підключений через електропривод, що забезпечує зміну частоти обертання шнека в широких межах. Дозріватель 14 може бути виконаний з декількох шнекових апаратів, встановлених один понад другим, з передачею оброблюваної маси послідовно з верхнього апарату в розташовані нижче. При цьому шнеки апаратів можуть мати самостійні регульовані приводи, що розширює можливості забезпечення заданого часу витримки. У сушильний апарат 15 (аналогічний по конструкції дозрівателю 14) також вентилятором 16 подається повітря, підігріте до заданої температури в паровому або електричному підігрівнику 17. Насичене парами повітря відводиться в циклон 18, що обігрівається гарячою водою для виключення конденсації пару далі просмоктується вентилятором 20 через рукавний фільтр 19 і вики 8 дається в атмосферу. Часточки, що відокремилися, відводяться із системи через шлюзові затвори 21. Висушена натрієва сіль карбоксиметилцелюлози подається в роздрібнювач 22, де в результаті зіткнення як з обертовим ротором, так і з нерухомим кільцем, відбувається здрібнювання часток до заданих розмірів. Частки відсмоктуються вентилятором 25 через рукавний фільтр 24 і циклон 23, де продукт відокремлюється й через шлюзові затвори 26 збирається в бункері 27. Далі у вузлі пакування 28 продукт затарюється й відвантажується споживачеві. Слід зазначити, що застосування заявленої установки не обмежується наведеним в описі прикладом її конструктивного виконання. Залежно від вимог технологічного процесу в ній можуть бути передбачені інші вузли подачі компонентів. Так, транспортер подачі продукту із двошнекового апарата (реакторно-змішувального пристрою) в апарат шнековий (дозріватель) може бути похилим або вертикальним гвинтовим. Сушильний апарат і вузол дроблення можуть бути виконані конструктивно по-іншому, вузли подачі й очистки повітря також можуть бути видозмінені. Заявлена установка призначена для промислового використання в середньотонажних виробництвах потужністю 500-1500т/рік по одержуваному продукту (NаКМЦ). 9 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 85641 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601