ES2155494T5 - Aparato reactor para preparar un material polimerico. - Google Patents
Aparato reactor para preparar un material polimerico.Info
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Abstract
UN REACTOR DE POLICONDENSACION (20) PARA PROCESAR POLIESTER DE BAJA VISCOSIDAD U OTRO POLIMERO EN POLIMERO DE RELATIVAMENTE ALTA VISCOSIDAD, QUE CONSTA DE UN RECIPIENTE SUSTANCIALMENTE HORIZONTAL Y CILINDRICO (22) CON UNA ENTRADA DE POLIMERO (36) Y UNA SALIDA (40) ADYACENTE A SUS EXTREMOS OPUESTOS, Y UNA ABERTURA DE ESCAPE DE VAPOR (44) EN LA PARTE SUPERIOR DEL RECIPIENTE EN SU EXTREMO DE SALIDA. UN AGITADOR DE POLIMERO (32) ROTA AXIALMENTE DENTRO DE LA CAMARA E INCLUYE UN SOBREFLUJO ANULAR ALTERNANTE (56, 256) Y ESPACIADORES DE INFRAFLUJO (58, 258) Y PANTALLAS MULTIPLES PERFORADAS FORMADORAS DE UNA PELICULA (60, 560, 660) DISPUESTAS ENTRO LOS MISMOS EN UN RELACION PARALELA ESPACIADA ENTRE SI. LOS SEPARADORES DE SOBREFLUJO SE ENCUENTRAN EN UNA RELACION DE SELLAJE POLIMERICO PERIFERICA AL RECIPIENTE, MIENTRAS LOS SEPARADORES DE INFRAFLUJO POSEEN MULTIPLES RECESOS (82) EN SUS PERIFERIAS EXTERNAS, DONDE LOS ESPACIADORES DEFINEN UN CURSO DE FLUJO POLIMERICO TORTUOSO ALTERNANTEMENTE A TRAVES DESUS ABERTURAS DE SOBREFLUJO E INFRAFLUJO POLIMERICO RESPECTIVAS PARA CONTROLAR EL TIEMPO DE PERMANENCIA, DISTRIBUCION CRECIMIENTO DE VISCOSIDAD AL FLUIR EL POLIMERO ENTRE LOS SEPARADORES. LOS SEPARADORES Y PANTALLAS SE ENCUENTRAN FIJADOS INTEGRA Y COAXIALMENTE EN SUS PERIFERIAS EXTERNAS MEDIANTE BARRAS LIMPIADORAS QUE SE EXTIENDEN AXIALMENTE (62). LAS ABERTURAS DE LOS ESPACIADORES Y PANTALLAS ALINEADAS A LO LARGO DEL EJE ROTATORIO DEL AGITADOR PROPORCIONAN UN FLUJO LIBRE DE VOLATILES A LA ABERTURA DE ESCAPE.
Description
Aparato reactor para preparar un material
polimérico.
El presente invento se refiere en términos
generales a un aparato reactor destinado a usarse en la preparación
de un material polimérico y, más particularmente, se refiere a un
aparato reactor de policondensación destinado a usarse para
convertir un líquido polimérico de baja viscosidad en un líquido
polimérico de viscosidad relativamente más alta, favoreciendo la
evaporación de un material constituyente volátil a partir del
polímero.
La preparación a escala comercial de polímeros de
condensación, tales como poliésteres y poliamidas, se consigue de
una manera característica por un procedimiento que se conoce como
policondensación, realizado en un recipiente reactor en el que se
usa cierta forma de agitador para inducir la liberación por
evaporación de un material constituyente volátil en el polímero que
se está tratando. De esta manera, se pueden aumentar selectivamente
la viscosidad del polímero y la uniformidad viscosa del mismo.
En un recipiente convencional del tipo antes
descrito, este proceso de policondensación se lleva a cabo en
régimen continuo introduciendo el polímero de baja viscosidad por un
extremo del recipiente y transportándolo a través del recipiente
hasta llegar a una salida situada adyacentemente al extremo opuesto
del recipiente, mientras que se somete el polímero a la acción del
agitador durante el período de permanencia del polímero dentro del
recipiente. El recipiente está orientado en un eje geométrico
horizontal y el agitador tiene de manera característica la forma de
una jaula que se hace girar coaxialmente y tiene elementos
perforados o de otro modo similares a tamices, montados radialmente
en un árbol de accionamiento central que se ha de revestir
progresivamente con el polímero y que tiene también elementos
enjugadores periféricos para aplicar progresivamente a la pared
interior anular del recipiente un revestimiento a modo de película
del polímero, sirviendo la acción combinada de los elementos
enjugadores y de los tamices para aumentar el área de superficie
expuesta a evaporación del polímero, mientras que gira
progresivamente el agitador. Los aparatos de este tipo se citan
corrientemente en el comercio como reactores de polimerización con
"paredes enjugadas", describiéndose un ejemplo representativo
de dicho reactor en la patente de los EE.UU. nº 3.248.180.
Según ha avanzado la tecnología de los polímeros
y la industria ha continuado demandando polímeros con tenacidades
cada vez mayores, se ha desarrollado una necesidad creciente de
polímeros con viscosidades más altas y una uniformidad así como una
calidad global mayores. Un aparato reactor convencional adolece de
varias desventajas a este respecto. En primer término, la presencia
de un árbol central por toda la longitud del agitador tiende a
restringir la circulación con evaporación de los materiales
volátiles hasta una salida de evacuación situada corrientemente en
la región superior del extremo de descarga del recipiente y forma
también una superficie de recolección sobre la que el polímero se
puede recoger en zonas estancadas adyacentes y finalmente resultar
sobrecalentado, produciendo contaminantes carbonosos dentro del
material polimérico. Pueden producirse similarmente acumulaciones
del material polimérico en otras regiones estancadas dentro del
recipiente, especialmente en las regiones extremas y superiores del
recipiente, que pueden no ser enjugadas satisfactoriamente por el
agitador. La necesidad de montar los tamices en el árbol limita
también la proximidad con la que los tamices pueden estar separados
unos de otros, limitando a su vez la capacidad del recipiente para
producir evaporación. La capacidad volumétrica de los convencionales
recipientes de policondensación está limitada por la necesidad de
evitar un sobrecalentamiento del material polimérico. Un problema
relacionado es la incapacidad de los reactores convencionales para
medir de una manera no invasiva la temperatura del polímero
existente dentro del recipiente.
Correspondientemente, un objeto del presente
invento es proporcionar un aparato reactor mejorado para usarse en
la preparación de un material polimérico, que solvente los
problemas y las desventajas de la técnica anterior. Más
específicamente, un objeto del presente invento es proporcionar un
reactor de polimerización mejorado del tipo de "pared enjugada"
que tenga una capacidad volumétrica sustancialmente acrecentada, al
mismo tiempo que sea capaz de preparar polímeros por el
procedimiento de policondensación a un nivel de viscosidad
apropiadamente alto y con un alto grado de uniformidad viscosa, con
reducido riesgo de sobrecalentamiento del polímero y de
contaminación de este polímero, en comparación con los reactores
convencionales. Objetos particulares del presente invento son el de
proporcionar un reactor de policondensación de polímeros del tipo de
"pared enjugada" que tenga un nuevo agitador sin ningún árbol
central, con una disposición para desviación del polímero a fin de
controlar el caudal del polímero, y con una capacidad mejorada para
conseguir el enjugamiemto progresivo de sustancialmente todas las
superficies interiores existentes dentro de la cámara para
tratamiento del polímero situada en el recipiente. Otro objeto es el
de proporcionar unos nuevos medios para controlar la temperatura del
polímero dentro del recipiente de reacción por medición no invasiva
de la temperatura del polímero y unos nuevos medios para enfriar y/o
calentar el polímero por intercambio de calor dentro del recipiente.
Otros objetos del invento resultarán evidentes a partir de la
descripción de una realización preferida del presente invento,
presentada a continuación.
Resumido de modo breve, el presente invento
consigue los objetivos precedentes al proporcionar mejoras en un
aparato reactor del tipo fundamental destinado a preparar un
material polimérico por utilización de un recipiente reactor en el
que está dispuesto de modo capaz de girar un agitador para el
polímero. El recipiente reactor define una cámara interior, que se
extiende horizontalmente, para tratamiento del polímero, un orificio
para la entrada del polímero dentro de la cámara de tratamiento y un
orificio para la salida del polímero desde la cámara de tratamiento,
dispuestos a una distancia entre ellos axialmente a lo largo de la
cámara de tratamiento, y un orificio de salida para la evacuación de
vapor desde la cámara de tratamiento. El agitador para el polímero
se extiende axialmente dentro de la cámara de tratamiento y, de
acuerdo con el presente invento, comprende un elemento desviador
anular para la circulación superior, que forma de manera eficaz una
obturación para el polímero con respecto a la pared cilíndrica de
una envoltura del recipiente, y que define un orificio central para
la circulación superior del polímero y un elemento desviador para la
circulación inferior, que tiene una periferia exterior, que define
por lo menos un orificio para la circulación inferior del polímero
entre su periferia exterior y el recipiente. Los elementos
desviadores para la circulación superior y para la circulación
inferior están fijados conjuntamente para girar unitariamente en
relación distanciada axialmente, generalmente paralela, entre ellos
dentro de la cámara de tratamiento, de manera tal que una porción de
la trayectoria de circulación del material polimérico entre la
entrada para el polímero y la salida para el polímero se extienda a
través de los orificios para la circulación superior y para la
circulación inferior que presentan los elementos desviadores. En
muchas realizaciones del presente invento, se preferirá que esté
dispuesto entre los elementos desviadores por lo menos un tamiz
perforado que forme una película del polímero, para dar lugar a que
el material polimérico resulte aplicado como revestimiento sobre el
tamiz en una forma a modo de película durante la rotación del
agitador, para producir una liberación intensificada del vapor desde
el polímero como parte del proceso de policondensación.
En una realización preferida del presente
recipiente reactor, la cámara interior para tratamiento del polímero
presenta una configuración sustancialmente cilíndrica y los
orificios de entrada y salida para el polímero están situados
respectivamente en colocación adyacente a extremos opuestos de la
cámara. El agitador incluye una pluralidad de los elementos
desviadores para la circulación superior y para la circulación
inferior, dispuestos en alternancia unos a otros axialmente a lo
largo del agitador y al menos un tamiz (preferiblemente múltiples
tamices) dispuesto(s) entre cada par de los elementos
desviadores adyacentes, estando fijados los elementos desviadores y
los tamices conjuntamente para girar unitariamente en una relación
distanciada axialmente, generalmente paralela, entre ellos. Cada
elemento anular desviador para la circulación superior tiene una
periferia exterior sustancialmente circular dispuesta en relación de
cierre hermético rotacional para el polímero con el recipiente. La
periferia exterior de cada elemento desviador para la circulación
inferior está formada preferiblemente con una pluralidad de rebajos
distanciados circunferencialmente, que definen una correspondiente
pluralidad de los orificios para la circulación inferior. Mediante
la disposición alternativa de los elementos desviadores para la
circulación superior y para la circulación inferior, el agitador
define una trayectoria tortuosa de circulación para el material
polimérico, que se extiende entre la entrada y la salida para el
polímero de manera alternativa a través de los orificios para la
circulación superior y para la circulación inferior del polímero que
presentan los elementos desviadores para la circulación superior y
para la circulación inferior que se alternan sucesivamente, lo que
sirve para controlar el tiempo de permanencia, la distribución y la
viscosidad del material polimérico durante la circulación entre
sucesivos elementos desviadores para la circulación superior.
Preferiblemente, los elementos desviadores para
la circulación inferior y los tamices tienen respectivos orificios
centrales alineados axialmente dentro de los orificios para la
circulación superior que presentan los elementos desviadores para la
circulación superior a fin de proporcionar colectivamente una
trayectoria central para una circulación intensificada del vapor
hasta la salida para evacuación de vapor. Como se comprenderá, la
viscosidad del polímero aumenta según va avanzando el polímero
axialmente a través de la cámara de tratamiento entre la entrada y
la salida y, en correspondencia con el aumento de la viscosidad en
el polímero, los tamices están dispuestos a distancias crecientes
unos de otros y con respecto a los elementos desviadores, y están
provistos también de un área descubierta creciente desde
adyacentemente a la entrada para el polímero hasta adyacentemente a
la salida para el polímero desde la cámara. Para ayudar a liberar el
vapor, el orificio central para la circulación superior que presenta
cada elemento desviador para la circulación superior comprende un
anillo central perforado que, similarmente a los tamices, resulta
revestido con una película del polímero según va avanzando la
rotación del agitador, para inducir adicionalmente la liberación de
vapor desde el polímero. Con las mismas finalidades, cada elemento
desviador para la circulación inferior puede estar provisto también
de un anillo central perforado.
De acuerdo con un aspecto del presente invento,
la dimensión diametral de los orificios centrales para la
circulación superior existentes en los elementos desviadores para la
circulación superior puede aumentar desde adyacentemente a la
entrada para el polímero hasta adyacentemente a la salida para el
polímero, de manera tal que la trayectoria de circulación del
polímero se vuelve menos tortuosa según va aumentando la viscosidad
del polímero.
El agitador tiene preferiblemente una pluralidad
de elementos conectadores que se extienden entre las respectivas
periferias de los elementos desviadores y los tamices, y están
fijados a ellas, sirviendo de esta manera para rigidizar al
agitador. Cada elemento conectador puede estar configurado con un
borde trasero que forma una superficie enjugadora dispuesta
radialmente hacia fuera del agitador para aplicar y retirar polímero
a y desde la superficie interior de la cámara del recipiente durante
la rotación del agitador, contribuyendo adicionalmente a una
policondensación por evaporación del polímero. Cada tamiz está
formado con unas rendijas periféricas que reciben a los elementos
conectadores y definen orificios de descarga del polímero entre los
tamices y los elementos conectadores.
El agitador incluye también preferiblemente un
par de discos de soporte estructural junto a los extremos axiales
opuestos del agitador, teniendo cada disco de soporte una pluralidad
de orificios que se extienden a su través en diferentes ángulos con
relación al eje geométrico del agitador. El disco de soporte situado
junto al extremo del agitador adyacentemente a la salida del
recipiente, en donde será máxima la viscosidad del polímero, está
provisto preferiblemente de una pluralidad de paletas que sobresalen
desde la cara dirigida hacia fuera del disco de soporte para enjugar
material polimérico desde la superficie interior de la cámara
durante la rotación del agitador.
Para facilitar un tamaño y una capacidad
aumentado/a del aparato reactor en comparación con un aparato
convencional, el recipiente está formado preferiblemente con uno o
más pasajes que se extienden en torno a la cámara para acarrear la
circulación de un material intercambiador de calor en relación de
transferencia de calor con el material polimérico existente en la
cámara con el fin de controlar la temperatura del material
polimérico por calentamiento y/o enfriamiento, según sea necesario
o deseable. Preferiblemente, el pasaje se extiende anularmente en
torno a la cámara, formando por lo menos una porción del pasaje una
trayectoria generalmente helicoidal de circulación para el material
intercambiador de calor. Dependiendo del funcionamiento y de la
aplicación particulares del aparato, el material intercambiador de
calor puede ser dirigido a través del pasaje o bien en dirección
opuesta a la circulación de material polimérico o en la misma
dirección que ella dentro de la cámara. En una realización
preferida, se pueden disponer pasajes separados para diferentes
zonas a lo largo de la extensión axial del recipiente, de manera tal
que el control de la temperatura por calentamiento y/o enfriamiento
y la dirección de circulación del material intercambiador de calor
se puedan manipular de modo diferente para cada una de las
respectivas zonas.
El presente invento proporciona también una
percepción no invasiva de la temperatura y del material polimérico
durante el tratamiento dentro de la cámara por medio de un sensor de
emisión térmica de infrarrojos, dispuesto en el exterior de la
cámara de tratamiento para enfrentarse hacia dentro de la cámara a
través de una ventana herméticamente cerrada que bordea a la
cámara.
El aparato reactor del presente invento está
equipado también para detectar el nivel de material polimérico
dentro de la cámara por medio de una fuente de radiación proyectada
radialmente a través de la cámara de tratamiento desde un lado de
ésta y un detector situado en el lado opuesto de la cámara. Un
microprocesador o una forma similar de controlador extrapola el
nivel del polímero en el sitio de la proyección de radiación
basándose en la diferencia entre las cantidades proyectadas y
detectadas de la radiación.
La Figura 1 es una vista en alzado lateral,
parcialmente en sección transversal vertical, del aparato reactor
del presente invento de acuerdo con una forma preferida de
realización del mismo;
la Figura 2 es una vista en alzado lateral
ligeramente ampliada del agitador para el polímero del aparato
reactor de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en sección trasversal
axial ampliada aún más, tomada a través de una porción del aparato
reactor de la Figura 1 a lo largo de las líneas 3-3
de ésta;
las Figuras 4A-4H son vistas en
sección transversal vertical del agitador, tomadas respectivamente a
lo largo de las líneas 4A-4A hasta
4H-4H de la Figura 2, que muestran diferentes
elementos desviadores para la circulación superior del agitador en
vista en alzado delantera;
la Figura 5 es una vista en sección transversal
radial de una porción central del elemento desviador para la
circulación superior de la Figura 4A, tomada a lo largo de la línea
5-5 de ésta;
la Figura 6 es una vista en alzado delantera
ampliada de una porción periférica del elemento desviador para la
circulación superior de la Figura 4A junto a la conexión con éste de
una de las barras enjugadoras de polímero;
las Figuras 7A-7F son vistas en
sección transversal vertical a través del agitador de la Figura 2,
tomadas respectivamente a lo largo de las líneas
7A-7A hasta 7F-7F de ésta, que
muestran los diferentes elementos desviadores para la circulación
inferior en vista en alzado delantera;
las Figuras 8A-8H son vistas en
sección transversal vertical a través del agitador de la Figura 2,
tomadas respectivamente a lo largo de las líneas
8A-8A hasta 8H-8H de ésta, que
muestran los diferentes tamices que forman películas en vista en
alzado delantera;
la Figura 9 es una vista en sección transversal
vertical a través del agitador de la Figura 2, tomada a lo largo de
la línea 9-9 de ésta, que muestra en vista en alzado
delantera la cara dirigida hacia dentro de la placa situada en el
extremo de entrada del agitador;
la Figura 10 es una vista en sección transversal
vertical a través del agitador de la Figura 2, tomada a lo largo de
la línea 10-10 de ésta, que muestra en vista en
alzado delantera la cara dirigida hacia dentro de la placa situada
en el extremo de salida del agitador;
la Figura 11 es una vista en sección transversal
vertical tomada a través del agitador de la Figura 2 a lo largo de
la línea 11-11 de ésta, que muestra en vista en
alzado delantera la cara orientada hacia fuera de la placa situada
en el extremo de salida del agitador;
la Figura 12 es una vista en sección transversal
horizontal tomada a través del recipiente del aparato reactor de la
Figura 1 a lo largo de la línea 12-12 de ésta, que
muestra las zonas para intercambio de calor definidas dentro de la
envoltura del recipiente;
la Figura 13 es una vista en sección transversal
vertical tomada a través de una porción del recipiente del aparato
reactor de la Figura 1 a lo largo de la línea 13-13
de ésta, que muestra un sensor para la temperatura del polímero del
aparato; y
la Figura 14 es una vista en sección transversal
vertical tomada a través del aparato reactor de la Figura 1 a lo
largo de la línea 14-14 de éste, que muestra la
disposición detectora del nivel de polímero del aparato.
Haciendo referencia ahora a los dibujos anejos, e
inicialmente a la Figura 1, un aparato reactor de acuerdo con una
realización preferida del presente invento se indica en términos
generales en su totalidad por la referencia 20. El aparato reactor
20 comprende fundamentalmente un recipiente alargado 22
sustancialmente cilíndrico, soportado en una disposición extendida
horizontalmente por puntales 24 montados adyacentemente a extremos
axiales opuestos del recipiente 22. El recipiente 22 está formado
por una envoltura cilíndrica 26 de doble pared, encerrada de manera
hermetizable en sus extremos axiales opuestos por respectivas
cubiertas extremas 28 para definir una cámara de tratamiento
interior 30 correspondientemente cilíndrica, dentro de la cual un
agitador a modo de jaula 32 está soportado de modo capaz de girar
por conjuntos de apoyo 34 montados en las cubiertas extremas
opuestas 28 para extenderse axialmente a través de sustancialmente
toda la longitud de la cámara 30.
Un conducto 36 para la entrada de polímero está
montado exteriormente con respecto a una cubierta extrema 28 de modo
anular en torno a un orificio de entrada 38 formado a través de la
cubierta 28 adyacentemente a la cara de ésta orientada hacia arriba
para comunicar con el correspondiente extremo de la cámara de
tratamiento interior 30. Un adaptador tubular 40 para la salida del
polímero, de tamaño relativamente mayor, está fijado a la envoltura
26 del recipiente 22 en su cara orientada hacia abajo
adyacentemente al extremo opuesto de la cámara 30, en forma anular
en torno a un orificio de salida 42 formado a través de la envoltura
26 dentro de la cámara de tratamiento 30. Un orificio 44 para la
evacuación de vapor está formado similarmente a través de la
envoltura 26 en su lado orientado hacia arriba y se abre dentro de
un alojamiento en forma de campana 46 para la recogida de vapor,
montado exteriormente con respecto a la envoltura 26 en torno al
orificio 44. Un conducto de evacuación 48 se extiende lateralmente
desde el alojamiento 46 para la recogida de vapor, en comunicación
interior con éste.
Como se explica más completamente en lo sucesivo,
el conducto 36 para la entrada del polímero está conectado a través
de una apropiada estructura de conducto (no mostrada), con una
fuente de un polímero de baja viscosidad tal como, citado a modo de
ejemplo pero sin sentido limitativo, un poliéster, como se indica
sólo representativamente en 50, para proporcionar un suministro
continuo del polímero para tratamiento dentro del extremo adyacente
de la cámara 30. Un polímero con una viscosidad relativamente más
alta, producido por funcionamiento del presente aparato reactor 20,
como se describe a continuación, es descargado continuamente en una
velocidad correspondiente desde el extremo opuesto de la cámara 30
hacia abajo a través del adaptador de salida 40 para su suministro a
un puesto de tratamiento situado circulación abajo o a un sitio
apropiado de recogida y almacenamiento, indicado solamente a título
representativo por la referencia 52. El conducto de evacuación 48
está conectado con una apropiada fuente de vacío 54 para retirar
progresivamente los vapores producidos por evaporación, que resultan
del proceso de policondensación inducido dentro de la cámara de
tratamiento 30.
Haciendo referencia adicional a la Figura 2, el
agitador 32 está formado por un par de placas extremas opuestas 64,
65 y una serie interpuesta de elementos desviadores anulares 56, 58
para la circulación superior y para la circulación inferior del
polímero y tamices anulares 60 que forman películas de polímero,
conectados en relación paralela distanciada, de manera enteriza unos
con otros en sus respectivas periferias por una serie de barras
enjugadoras 62 del polímero, que se extienden axialmente, fijadas
respectivamente a las placas extremas 64, 65, a los elementos
desviadores 56, 58 para la circulación superior y para la
circulación inferior, y a los tamices 60 en iguales distancias
circunferenciales a su alrededor. Un árbol de soporte axial central
66 se extiende hacia fuera desde cada placa extrema 64, 65, para
soportar el agitador 32 dentro de los conjuntos de apoyo 34,
teniendo el árbol 66, que sobresale desde la placa extrema 65 en el
extremo de salida del recipiente 22, una longitud aumentada para
extenderse más allá del correspondiente conjunto de apoyo 34 para la
conexión en propulsión del agitador 32 a un apropiado motor
propulsor, indicado solamente a título representativo por la
referencia 68.
Los elementos desviadores 56, 58 para la
circulación superior y para la circulación inferior están dispuestos
en alternancia unos con otros por toda la longitud del agitador 32,
estando un elemento desviador 56 para la circulación superior
dispuesto inmediatamente adyacente a la placa extrema 64 en el
extremo de entrada del recipiente 22 y estando un elemento desviador
58 para la circulación inferior dispuesto inmediatamente adyacente a
la placa extrema 65 en el extremo de salida del recipiente 22.
Múltiples tamices 60 en números diferentes están dispuestos entre
cada par de elementos desviadores 56, 58 adyacentes.
Como se observa en las Figuras 3 y
4A-4H, cada elemento desviador 56 y respectivamente
156, 256.... 856 para la circulación superior está formado por un
cuerpo anular principal no perforado 70 a modo de placa, que tiene
una periferia exterior circular y define un orificio central
circular concéntrico 72 dentro del que un elemento de tamiz 74
perforado anular de espesor relativamente reducido sobresale
coplanariamente con el cuerpo anular principal 70. (Véase también la
Figura 5). Con referencia a las Figuras 7A-7F, cada
elemento desviador 58 para la circulación inferior está formado
similarmente por un cuerpo anular principal 76 a modo de placa que
define un orificio circular central 78, dentro del que se extiende
un elemento de tamiz perforado anular 80, pero estando formada la
periferia exterior circular del cuerpo 76 por una serie de rebajos
arqueados 82 distanciados circunferencialmente en torno al cuerpo
76. El diámetro exterior de los respectivos cuerpos anulares 70, 76
de los elementos desviadores 56, 58 para la circulación superior y
para la circulación inferior se selecciona para aproximarse muy
cercanamente al diámetro interior de la envoltura 26 del recipiente,
dentro de tolerancias predeterminadas relativamente finas, de manera
tal que los elementos desviadores 56 para la circulación superior
forman efectivamente un cierre hermético del polímero con relación a
la pared cilíndrica interior de la envoltura 26. Como se comprenderá
por lo tanto, la disposición en alternancia de los elementos
desviadores 56, 58 para la circulación superior y para la
circulación inferior da lugar a que el polímero siga una trayectoria
tortuosa de circulación de manera alternativa por encima del cuerpo
anular 70 y a través del orificio central 72 de cada elemento
desviador 56 para la circulación superior y por debajo del cuerpo
anular 76 y a través de los orificios para la circulación inferior
formados por los rebajos arqueados 82 de cada elemento desviador
interpuesto 58 para la circulación inferior.
Fundamentalmente, se reconocerá que la distancia
entre cada elemento desviador 56 para la circulación superior y el
elemento desviador 58 inmediatamente subsiguiente para la
circulación superior 56 divide esencialmente a la cámara global 30
situada dentro del recipiente 22 en una serie de compartimentos
generalmente distintos, en los que el polímero es contenido
transitoriamente mientras que va circulando a través de la cámara 30
en sucesión desde uno de tales compartimentos al siguiente a través
de los sucesivos orificios 72 para la circulación superior. Este
modo de contención compartimentada en serie del polímero hace
posible que el tiempo de permanencia del polímero dentro de cada
compartimento sucesivo sea controlado de manera relativamente
estrecha, lo cual a su vez hace posible el control de la
distribución global del polímero por toda la longitud de la cámara
30 y un control relativamente estrecho del aumento de la viscosidad
en el polímero entre los compartimentos en serie. Como tal, el
control de la circulación tortuosa del polímero hacia arriba y hacia
abajo, conseguido por los elementos desviadores 56, 58 favorece una
circulación del tipo de embolada del polímero con un reflujo
minimizado de polímero hacia compartimentos precedentes.
Desde luego, como lo reconocerán las personas
expertas en la técnica, el dimensionamiento y la configuración
particulares de los elementos desviadores 56, 58 para la circulación
superior y para la circulación inferior, particularmente el diámetro
de los orificios centrales 72 de los elementos desviadores 56 para
la circulación superior 56 y la forma y el tamaño de los rebajos 82
para la circulación inferior de los elementos desviadores 58 para la
circulación inferior, conjuntamente con la distancia relativa de los
elementos desviadores 56, 58, se pueden hacer variar selectivamente
de un reactor a otro y también dentro de un reactor dado, según sea
deseado o deseable para inducir que el polímero circule en una
cualquiera de diversas formas de trayectorias tortuosas
alternadamente por encima y por debajo de los respectivos elementos
desviadores con el fin de conseguir un control relativamente fino
del tiempo de permanencia, de la distribución y del aumento de la
viscosidad del material polimérico durante la circulación entre cada
elemento desviador para la circulación superior y el elemento
desviador para la circulación superior inmediatamente
subsiguiente.
A modo de ejemplo y sin limitación, la
realización particular del aparato reactor 20 ilustrado en los
dibujos utiliza una disposición de ocho elementos desviadores 56
para la circulación superior, que se alternan con ocho elementos
desviadores 58 para la circulación inferior, comenzando con un
primer elemento desviador 56 para la circulación superior situado a
una corta distancia desde la plaza extrema 64 junto al extremo de
entrada de la cámara 30 y terminando con un elemento desviador 58
para la circulación inferior, distanciado de la placa extrema 65 en
el extremo de salida de la cámara 30 por una dimensión suficiente
para disponer el último elemento desviador 58 para la circulación
inferior delante del orificio de salida inferior 42 en el recipiente
22. Los elementos desviadores 56, 58 para la circulación superior y
para la circulación inferior están dispuestos a iguales distancias
unos de otros por toda la longitud de la cámara 30 y, de acuerdo con
esta realización particular, la dimensión del diámetro de los
orificios centrales 72 en los elementos desviadores 56 para la
circulación superior aumenta con cada subsiguiente elemento
desviador 56 para la circulación superior, mientras que, en
contraste, el diámetro de los orificios centrales 78 en los
elementos desviadores 58 para la circulación inferior, así como
también el tamaño, la forma, el número y la distancia entre los
rebajos 82 para la circulación inferior en los elementos desviadores
58 para la circulación inferior, son constantes entre los sucesivos
elementos desviadores 58 para la circulación inferior, todo ello
como se reconocerá con facilidad a partir de la ilustración de los
respectivos elementos desviadores individuales 156, 256, 356, y
siguientes, para la circulación superior, que se muestran en las
Figuras 4A-4H en los respectivos elementos
desviadores individuales 158, 258, 358, y siguientes, para la
circulación inferior, que se muestran en las Figuras
7A-7F. Como se comprenderá, este dimensionamiento y
esta disposición particulares de los elementos desviadores 56, 58
para la circulación superior y para la circulación inferior dan
lugar a que la trayectoria de circulación del polímero se haga
gradualmente menos tortuosa con el correspondiente aumento gradual
en la viscosidad del polímero según va avanzando éste por toda la
longitud de la cámara 30.
En la realización ilustrada particular, se
reconocerá también que los tamices 60 están dispuestos a distancias
gradualmente crecientes unos de otros, estando dispuestos cada vez
menos tamices 60 entre cada par de elementos desviadores 56, 58
adyacentes, para la circulación superior y para la circulación
inferior, por toda la longitud de la cámara 30 desde su extremo de
entrada a su extremo de salida. Además, como se muestra por las
ilustraciones de los respectivos tamices individuales 160, 260, 360,
y siguientes, en las Figuras 8A-8H, los tamices
varían en su estructuración, en la forma de los orificios perforados
allí existentes y en la resultante relación de descubrimiento (es
decir la cantidad de área descubierta total definida por los
orificios perforados en cada tamiz, en relación con el área total
ocupada por el tamiz). Fundamentalmente, los tamices 60 están
dispuestos para aumentar en su distancia unos de otros y en el área
descubierta total definida por cada tamiz individual 60 desde el
extremo de entrada hasta el extremo de salida de la cámara 30 en
correspondencia y en relación con el aumento de viscosidad del
polímero desde un compartimento provisto de elementos de desviación
hasta el siguiente compartimento de desviación sucesivo provisto de
elementos de desviación a lo largo del agitador 30.
Específicamente, por ejemplo, los tamices 160,
260, 360, 460, dispuestos en el primer compartimento de desviación
entre los elementos desviadores 156, 256 para la circulación
superior, están formados cada uno por un cuerpo plano y liso a modo
de placa 84, que tiene un orificio central 85 y una pluralidad de
ánimas 86 separadas entre sí a cortas distancias, taladrados
axialmente a través del cuerpo 84 sustancialmente por toda el área
de su superficie, aumentando el tamaño de las ánimas 86 mientras que
disminuye el número de ánimas 86 por tamiz desde los tamices 160
hasta los tamices 460. Véanse las Figuras 8A-8D. Los
tamices 560 dispuestos entre el elemento desviador 256 para la
circulación superior y el elemento desviador 258 para circulación
inferior adyacente, inmediatamente siguiente, tienen un orificio
central 89 y están formados como una rejilla de alambres 88 soldados
unos con otros en relación que se interseca perpendicularmente,
separada a iguales distancias, para definir una pluralidad de
orificios perforados cuadrados 90 dispuestos en filas
perpendiculares lineales. Véase la Figura 8E. Los restantes tamices
660, 760, 860 tienen un orificio central 95 y están estructurados
también a base de una rejilla de alambre, pero en la forma de una
serie de alambres circulares 92 de diámetros crecientes conectados
en relación concéntrica por una serie de alambres lineales 94
soldados radialmente entre los alambres circulares 92 a distancias
circunferenciales iguales a su alrededor, para definir unos
orificios 96 en cierto modo similares a trapezoides, que son
considerablemente mayores que los orificios cuadrados 90 de los
tamices 560.
Como se comprenderá, los tamices 60 actúan
durante el funcionamiento del aparato reactor 20 para resultar
revestidos continuamente con una película del material polimérico
mientras que el agitador 32 hace girar a los tamices 60 a través de
la masa de material polimérico contenido dentro de cada
compartimento provisto de elementos de desviación y, de este modo,
mientras que las porciones revestidas de los tamices 60 giran a
través de las regiones superiores de la cámara 30, el revestimiento
de película del polímero en cada tamiz 60 es expuesto plenamente
para activar la evaporación de materiales volátiles desde el
polímero. Con el fin de maximizar esta acción de policondensación
por evaporación es importante que los tamices 60 retengan al
revestimiento de polímero en una forma a modo de película, lo que se
comprenderá que es una función de la viscosidad del polímero y de la
estructuración particular de cada tamiz individual. Esto es, con un
polímero de viscosidad relativamente alta, el carácter viscoso del
polímero hace posible que éste forme puente entre perforaciones
mayores, mientras que permanezca en una forma a modo de película,
que con un polímero con menor viscosidad. Por lo tanto, la
estructuración y la posición indicada de los tamices 160, 260, 360,
y siguientes, se selecciona de manera tal que las respectivas
relaciones de descubrimiento de los tamices aumentan progresivamente
desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida de la cámara
30 en relación con el aumento de la viscosidad en el polímero que se
realiza desde un compartimento provisto de elementos de desviación
al siguiente.
También es deseable, con el fin de maximizar la
evaporación total de materiales volátiles, conseguida dentro de la
cámara 30, que los tamices 60 estén distanciados lo más cercanamente
que sea posible unos de otros, sin dar lugar a que las películas de
polímero en tamices adyacentes 60 formen un puente desde un tamiz al
siguiente, lo cual se entenderá que es una función de la viscosidad
del polímero y la consiguiente tensión superficial del polímero. Por
lo tanto, como se indica, los tamices 60 están distanciados en la
máxima proximidad unos de otros en el extremo del agitador 32 dentro
del extremo de entrada de la cámara 30, aumentando gradualmente la
distancia entre los tamices 60 por toda la longitud del agitador 32
hacia el extremo de salida de la cámara 30. Véanse las Figuras 1 y
2.
Como se ha indicado anteriormente, cada uno de
los elementos desviadores 56, 58 para la circulación superior y para
la circulación inferior, tiene un anillo 74, 80 de tamiz perforado
centralmente, dentro de sus respectivos orificios centrales 72, 78,
que se entenderá que actúan de la misma manera que los tamices
adyacentes 60 para resultar revestidos con una película del polímero
con el fin de intensificar la evaporación de los materiales
volátiles desde el polímero. Igual que con los tamices 60, la
estructuración particular de cada anillo de tamiz 74, 80 varía para
proporcionar a los tamices 74, 80 un área descubierta
progresivamente creciente desde el extremo de entrada hasta el
extremo de salida de la cámara 30 en relación con el correspondiente
crecimiento de la viscosidad en el polímero por toda la longitud de
la cámara 30. Por lo tanto, la estructuración particular de los
anillos de tamiz 74, 80 para cada respectivo elemento desviador 56,
58 para la circulación superior y para la circulación inferior,
corresponde a la de los tamices adyacentes 160, 260 y siguientes.
Por lo tanto, como se describe en las Figuras 4A-4H,
los anillos de tamiz 74 de los elementos desviadores 156, 256 para
la circulación superior están en la forma de un cuerpo a modo de
placa plana, taladrado de modo axial sustancialmente por toda el
área de su superficie con una pluralidad de ánimas circulares
separadas a cortas distancias, mientras que los restantes elementos
desviadores 356, 456, y siguientes, para la circulación superior,
tienen anillos de tamiz 74 en la forma de una rejilla de alambre a
base de alambres circulares concéntricos soldados con alambres que
conectan radialmente. El primer elemento desviador 158 para la
circulación inferior tiene similarmente un anillo de tamiz 80 a modo
de placa, taladrado con ánimas circulares separadas a cortas
distancias, y el segundo elemento desviador 258 para la circulación
inferior tiene un anillo de tamiz 80 formado por una rejilla de
alambre a base de alambres individuales soldados perpendicularmente,
que definen orificios perforados cuadrados, mientras que los
restantes elementos desviadores 358, 458 y siguientes, para la
circulación inferior, tienen un anillo de rejilla de alambre 80 a
base de alambres circulares concéntricos soldados con alambres
conectadores radiales, como se muestra en las Figuras
7A-7F.
Como se observa del mejor modo en las Figuras
9-11, las placas extremas 64, 65 del agitador 32
están conformadas como discos planos circulares de espesor
relativamente mayor que el de los elementos desviadores 56, 58 y sin
ningún orificio central, para servir como miembros de soporte
estructural para los extremos del agitador 32. Cada placa extrema
64, 65 está formada con una pluralidad de orificios 98 para la
circulación del polímero, situados en una disposición circular a
distancias circunferenciales iguales concéntricamente en torno al
eje geométrico de la placa extrema 64, estando orificios alternados
tomados entre los orificios 98 formados angularmente a través del
cuerpo de la placa extrema 64, 65 en una dirección angular con
relación al eje geométrico de la placa y estando similarmente los
orificios intermedios 98 formados angularmente a través del cuerpo
de placas en la dirección angular opuesta al eje geométrico de la
placa. La orientación angular de los orificios 98 hace posible que
las placas extremas 64, 65 "bombeen" eficazmente al polímero a
través de los orificios 98. La periferia exterior de la placa
extrema 65 junto al extremo de salida de la cámara 30 está formada
con una pluralidad de rebajos arqueados someros (poco profundos) 100
para actuar como orificios para la circulación inferior del polímero
de la misma manera que los rebajos periféricos 82 para la
circulación inferior de los elementos desviadores 58 para la
circulación inferior. Véanse las Figuras 10 y 11. Además, como se
observa en la Figura 11, la cara extrema dirigida hacia fuera de la
placa extrema de salida 65 está formada con múltiples paletas
radiales 102 que sirven como paletas enjugadoras de polímero, para
enjugar progresivamente polímero desde la superficie interior
enfrentada adyacente de la cubierta 28 del extremo de salida.
Como se observará en las Figuras
1-11, cada una de las barras enjugadoras 62 de
polímero es una barra lineal alargada con sección transversal
rectangular que se monta en correspondientes rebajos rectangulares
formados en alineación unos con otros respectivamente en las
periferias exteriores de los elementos desviadores 56 para la
circulación superior, los elementos desviadores 58 para la
circulación inferior, los tamices 60 y las placas extremas 64, 65 en
una relación angular trasera con respecto al eje geométrico del
agitador 32 con respecto a su dirección de rotación. Las barras
enjugadoras 62 están contenidas dentro de los respectivos rebajos
104 en los elementos desviadores 56 para la circulación superior,
los elementos desviadores 58 para la circulación inferior y las
placas extremas 64, 65 de manera tal que el respectivo borde situado
más hacia fuera radialmente de cada barra 62 está dispuesto de modo
sustancialmente exacto en alineación con las respectivas periferias
exteriores de los elementos desviadores y las placas extremas. Los
tamices 60, sin embargo, presentan un diámetro exterior ligeramente
menor que los elementos desviadores 56, 58 y las placas extremas 64,
65, con lo que los bordes situados más hacia fuera radialmente de
las barras enjugadoras 62 sobresalen ligeramente más allá de las
periferias exteriores de los tamices 60. Preferiblemente, las barras
enjugadoras 62 están fijadas a los elementos desviadores 56, 58 para
la circulación superior y para la circulación inferior y a las
placas extremas 64, 65 por soldaduras continuas formadas a lo largo
de la totalidad de los respectivos rebajos 104 allí existentes, pero
dentro de los rebajos 104 formados en los tamices 60, las barras
enjugadoras 62 están soldadas solamente a los extremos dirigidos
hacia fuera radialmente de dichos rebajos 104, estando lateralmente
ensanchadas las extensiones situadas más hacia dentro radialmente de
dichos rebajos 104 en los tamices 60, de manera tal que se produzca
una distancia 108 entre las barras enjugadoras 62 y el cuerpo de los
respectivos tamices 60 a fin de favorecer la descarga de polímero
para la mejor formación de película y reducir cualquier tendencia
del polímero a congregarse y estancarse en dichas zonas.
De esta manera, las barras enjugadoras 62
presentan un borde enjugador trasero 62' que funciona, según va
girando el agitador 32, retirando progresiva y continuamente el
polímero desde la región inferior de la cámara 30 y, de una manera
similar a un enjugamiento, aplicar el polímero a la pared cilíndrica
interior de la cámara 30 mientras que se retira el polímero en
exceso de manera tal que se mantiene una película del polímero
sustancialmente sobre la totalidad de la pared interior cilíndrica
de la cámara. La formación de una película del polímero, conseguida
por esta acción de enjugamiento progresivo, sirve para maximizar aun
más el área de superficie del polímero que se expone a la acción de
evaporación con el fin de ayudar a los tamices 60, 74, 80 a
favorecer la policondensación maximizada del polímero.
Con el fin de aumentar aun más la acción
enjugadora de las barras 62, se prefiere adicionalmente que barras
seleccionadas entre las barras 62 tengan una varilla 106 soldada al
borde enjugador 62' dirigido hacia fuera, a lo largo de
sustancialmente toda la longitud de cada barra enjugadora 62
seleccionada para sobresalir ligeramente hacia fuera en una
proximidad relativamente más cercana con respecto a la pared
interior de la cámara 30 que las otras barras enjugadoras 62, como
se muestra en la Figura 6. La varilla 106 está formada
preferiblemente de un metal que es relativamente más blando que
aquél del que está fabricada la estructura de envoltura 26 del
recipiente, p.ej. níquel, de manera tal que cualquier contacto no
intencionado que se produzca entre las varillas 106 y la pared
interior de la cámara 30 deformará solamente a la varilla 106 sin
arañar ni estropear de otro modo a la pared de la cámara
interior.
De modo digno de resaltarse, las barras
enjugadoras 62 integran a las respectivas placas extremas 64, 65,
los respectivos elementos desviadores 56, 58 y los respectivos
tamices 60 del agitador 32 sin la necesidad de proporcionar un árbol
axial central, como es corriente en los convencionales reactores de
policondensación de polímeros. Ventajosamente, la ausencia del árbol
central elimina el riesgo de una acumulación potencial de polímero
sobre él y la resultante contaminación posible del polímero dentro
de la cámara 30. Además, la ausencia del árbol central en conjunción
con los orificios centrales alineados en los elementos desviadores
56, 58 y los tamices 60 proporciona una zona descubierta axial
relativamente grande, que se extiende centralmente por toda la
longitud del agitador 32, a través de la que los materiales
volátiles evaporados desde el polímero pueden circular relativamente
sin obstáculos hasta el orificio de evacuación 44. Hacia este
extremo, las porciones centrales de los orificios definidos por los
anillos de tamiz 74, 80 en los elementos desviadores 56, 58 y el
orificio central definido por los tamices anulares 60 se alinean
coaxialmente y son de diámetros interiores sustancialmente idénticos
en la realización preferida que se ilustra, variando solamente los
diámetros exteriores de los anillos de tamiz 74 de los elementos
desviadores 56 para la circulación superior (y a su vez los
respectivos diámetros de los orificios centrales 72 allí
existentes), por toda la longitud del agitador 32.
Como antes se menciona, la envoltura 26 del
recipiente reactor 22 presenta una estructuración de doble pared,
reproducida en términos generales en la Figura 1, que tiene una
pared cilíndrica interior 26', que define a la cámara de tratamiento
30, y una camisa cilíndrica exterior 26'' de diámetro ligeramente
mayor, soportada en relación concéntrica en torno a la pared
interior 26' por barras 110 sustentadoras de la camisa, soldadas a
ella, para extenderse radialmente entre éstas. Ventajosamente, el
espacio anular creado de esta manera entre la pared interior 26' y
la camisa exterior 26'' de la envoltura 26 del recipiente
proporciona la capacidad de transportar un material intercambiador
de calor, mediante el cual se puede extraer el calor en exceso
procedente del polímero, para enfriar al polímero o,
alternativamente, el polímero puede ser calentado
suplementariamente, o pueden realizarse ambas cosas a la vez.
En particular, por medio de un ejemplo, pero sin
limitación, la Figura 12 ilustra una disposición preferida de las
barras 110 sustentadoras de la camisa para definir tres zonas
anulares separadas 112, 114, 116 para intercambio de calor,
dispuestas en serie por toda la longitud del recipiente 22,
definidas entre barras paralelas 110' sustentadoras de la camisa,
distanciadas axialmente entre sí, en la forma de paredes no
perforadas, que dividen a las zonas, se extienden radialmente entre
la pared interior 26' y la camisa exterior 26'' junto a los linderos
axiales de las zonas para intercambio de calor. Dentro de cada zona
112, 114, 116 para intercambio de calor una serie de barras 110''
sustentadoras de la camisa están dispuestas en relación paralela
distanciada para servir como paredes para control de la circulación,
estando formada cada una de ellas con un orificio circunferencial
118 (véase la Figura 1), en el que las paredes 110''' para
desviación de la circulación se extienden angularmente entre paredes
110'' adyacentes para control de la circulación.
De esta manera, las paredes 110'' para control de
la circulación, en conjunción con las paredes 110''' para desviación
de la circulación definen una trayectoria de circulación continua
del material intercambiador de calor que se extiende anularmente de
una manera esencialmente en espiral desde un extremo axial de cada
zona para intercambio de calor hasta el otro extremo axial de ésta.
Unos conductos 120 a modo de boquillas de entrada y salida están
fijados a la camisa exterior 26'' de la envoltura 26 del recipiente
junto a los respectivos extremos axiales opuestos de cada zona para
intercambio de calor 112, 114, 116 de modo que se abren dentro de
los extremos opuestos de la trayectoria de circulación definida en
ella, para transportar material intercambiador de calor dentro de
cada zona y para retirar material intercambiador de calor desde cada
zona.
Como se comprenderá por las personas expertas en
la técnica, la dirección real de circulación del material
intercambiador de calor dentro de cada zona 112, 114, 116 se puede
seleccionar de manera tal que se consiga una circulación global de
intercambio de calor o bien en la misma dirección, o bien
opuestamente a la dirección de circulación del polímero dentro del
recipiente 22, dependiendo de que se desee, y en qué extensión,
calentar o enfriar el polímero dentro de la región adyacente de la
cámara 30 de tratamiento interior. Por ejemplo, toda vez que el
polímero de viscosidad relativamente baja, que entra por el extremo
de entrada de la cámara 30 a través del orificio de entrada 38,
estará típicamente a una temperatura menor que el polímero que ya
está siendo sometido a tratamiento dentro de la cámara 30, puede ser
deseable hacer circular material para intercambio de calor con una
temperatura relativamente elevada dentro de la adyacente zona 112
para intercambio de calor, para circular de modo anular y en espiral
alrededor de la cámara 30 en la misma dirección global en la que
circula el polímero de la cámara 30 con el fin de inducir un
calentamiento más rápido del polímero hasta su temperatura deseada
de tratamiento, mientras que en contraste sería deseable típicamente
transportar un material intercambiador de calor relativamente más
frío a través de la última zona 116 para intercambio de calor
adyacentemente al extremo de salida del recipiente en una dirección
en espiral global en contra de la dirección de circulación del
polímero dentro del recipiente, con el fin de enfriar al polímero
dentro de la región adyacente de la cámara 30, de manera que se
eviten un sobrecalentamiento y una degradación posibles del
polímero. Dentro de la zona intermedia 114 para intercambio de
calor, una circulación con intercambio de calor puede producirse en
cualquiera de las direcciones según se pueda necesitar un
calentamiento o enfriamiento del polímero por las condiciones de
tratamiento particulares.
Como podrán comprender las personas expertas en
la técnica, se puede utilizar sustancialmente cualquier apropiado
material intercambiador de calor para transportarlo a través de las
respectivas zonas para intercambio de calor, siendo un material
particularmente preferido un material a base de fenoles que tiene un
alto punto de ebullición. tal como el líquido intercambiador de
calor vendido bajo la marca registrada DOWTHERM por la entidad Dow
Chemical Corporation.
Ventajosamente, el control de la temperatura del
polímero, conseguido por funcionamiento selectivo de las zonas para
intercambio de calor 112, 114, 116, en conjunción con la nueva
estructura del agitador 32 que antes se ha descrito, hace posible
que el recipiente 22 del presente aparato reactor se fabrique con un
diámetro sustancialmente más largo y con una mayor longitud que el
o la que ha sido convencionalmente practicable conseguir en
reactores de policondensación conocidos, con lo que la capacidad de
tratamiento global del presente reactor es sustancialmente mayor con
los conocidos reactores convencionales.
Fundamentalmente, las limitaciones en cuanto al
tamaño en los reactores existentes resultan de una combinación de
varios factores. Con el fin de conseguir un aumento global en la
capacidad de tratamiento, es necesario, o por lo menos deseable,
mantener esencialmente igual la velocidad de rotación del agitador
según vaya aumentando el tamaño del recipiente y del agitador, pero
el correspondiente aumento en la potencia que se requiere para
accionar un agitador de tamaño aumentado tiende necesariamente a
generar calor dentro del polímero que se está tratando, en un grado
correspondientemente mayor, planteando con ello problemas de
calentamiento en exceso y degradación del polímero. La aparición de
zonas estancadas dentro la cámara de tratamiento del polímero y los
problemas consiguientes para conseguir uniformidad en la viscosidad
del polímero y evitar la contaminación del polímero se pueden
exacerbar con un aumento en el tamaño del recipiente.
Correspondientemente, en contraste con los
convencionales reactores en los que han sido difíciles o imposibles
de conseguir aumentos significativos en la capacidad del reactor sin
comprometer potencialmente a la calidad de los polímeros, el
presente aparato reactor se puede construir con un tamaño y una
capacidad de tratamiento sustancialmente mayores que los reactores
convencionales, al mismo tiempo que hacen posible conseguir
realmente mejoras en la calidad del polímero. La nueva
estructuración del agitador sin ningún árbol central minimiza el
riesgo de contaminación del polímero debido a zonas estancadas
dentro del polímero, hace posible que los tamices que forman
películas sean soportados en una relación distanciada más
cercanamente unos con otros que en el caso de agitadores que
utilizan un árbol central, para maximizar con ello la evaporación de
materiales volátiles dentro de un volumen dado de la cámara, y se
favorece también una circulación más libre y una evacuación más
rápida de los vapores evaporados desde la cámara de tratamiento. La
estructuración del agitador permite también mantener tolerancias más
estrechas entre la periferia del agitador y la pared cilíndrica
interior del recipiente 22, particularmente entre la pared del
recipiente y las barras enjugadoras 62, para favorecer una múltiple
acción enjugadora del polímero después de cada revolución del
agitador, proporcionando el doble beneficio de favorecer una
liberación más rápida de materiales volátiles así como de calor
desde el polímero, y minimizando también la extensión de las
superficies no enjugadas dentro del recipiente. El control
relativamente fino de la temperatura, que es permitido por la
estructuración de doble pared de la envoltura 26 del recipiente, con
múltiples zonas distintas para intercambio de calor, favorece una
extracción más rápida del calor en exceso desde el polímero,
consiguiente a la mayor capacidad del aparato, y con ello asegura
que las mejoras de calidad conseguidas por la nueva estructuración
del agitador no sean neutralizadas perjudicialmente por la
degradación del polímero debida a un sobrecalentamiento.
Para ayudar aun más al control de la temperatura
del polímero dentro de la cámara de tratamiento 30 del presente
aparato 20, unos sensores no invasivos de la temperatura están
montados junto a la cara inferior de la envoltura 26 del recipiente
junto a cada zona para intercambio de calor 112, 114, 116 para hacer
posible una medición directa de la temperatura del polímero dentro
de cada zona sin ninguna intrusión estructural dentro de la cámara
de tratamiento 30. Como se observa del mejor de los modos en la
Figura 13, en cada sitio de percepción de la temperatura a lo largo
del recipiente 22, un manguito de montaje anular 122 está fijado de
manera tal que se extiende entre la pared inferior 26' y la camisa
exterior 26'' de la envoltura 26 del recipiente para recibir y
soportar un sensor 126 de la temperatura, preferiblemente en la
forma de un sensor de emisión térmica de infrarrojos, de una manera
cerrada herméticamente junto a un orificio 124 de ventana, situado
en la pared interior 26' para conseguir una medición exacta de la
temperatura del polímero directamente desde el polímero situado
dentro de la región adyacente de la cámara 30. Cada sensor 126 de la
temperatura está conectado preferiblemente a un controlador
principal del aparato reactor 20, que puede ser un ordenador u otro
controlador programable basado en microprocesadores, con lo que las
mediciones de la temperatura se pueden utilizar para iniciar
variaciones programadas en el funcionamiento de la zona para
intercambio de calor 112, 114, 116 o se pueden utilizar de otro modo
para controlar funciones relacionadas del aparato reactor 20.
El presente aparato está equipado también con
unos medios mediante los cuales se puede detectar el nivel de
polímero dentro de la cámara de tratamiento 30 en uno cualquiera o
en más sitios por toda la longitud del recipiente 22 y, a su vez, se
puede utilizar para controlar la entrada y la salida del polímero en
y desde el recipiente 22, o cualquier otra variable o parámetro
apropiada/o del funcionamiento del proceso en el aparato reactor 20.
Más particularmente, como se muestra en la Figura 14, la disposición
para detección del nivel de polímero utiliza un dispositivo de
proyección, indicado representativamente en 128, mediante el cual
una fuente de una cantidad predeterminada de radiación nuclear es
proyectada desde un sitio exterior adyacente lateralmente al lado
inferior del recipiente 22 transversalmente hacia arriba en una
dirección generalmente radial a través del recipiente 22 hacia un
detector 10 de radiación dispuesto en el lado exterior opuesto
dirigido hacia arriba del recipiente 22. El proyector 128 y el
detector 130 de radiación están conectados, cada uno de ellos,
operativamente a través de un cable 132 al controlador central del
aparato reactor 20 (o a cualquier otro apropiado dispositivo de
control) que esté programado para calcular el espesor del polímero
dentro del plano vertical en la cámara 30 a través del que se
proyecta la radiación como una función matemática de la diferencia
entre la cantidad predeterminada conocida de radiación, transmitida
por el proyector 128 y la cantidad de la radiación realmente
recibida y detectada por el detector 130, tomando en cuenta por
extrapolación la radiación desviada o absorbida por la estructura
del recipiente 22. Preferiblemente, una disposición para la
detección del nivel de polímero, como se ha descrito, está dispuesta
en dos o más sitios separados por toda la longitud del recipiente
22, incluyendo por lo menos sitios adyacentes a los extremos de
entrada y salida del recipiente.
Por lo tanto, se comprenderá con facilidad por
las personas expertas en el sector de la técnica que el presente
invento es susceptible de presentar una utilidad y una aplicación
amplias. Muchas realizaciones y adaptaciones del presente invento,
distintas de las que aquí se han descrito, así como muchas
variaciones, modificaciones y disposiciones equivalentes, resultarán
evidentes a partir del presente invento, o serán sugeridas
razonablemente por él, y la descripción del mismo que antecede, sin
apartarse de la sustancia ni del alcance del presente invento.
Correspondientemente, aunque el presente invento ha sido descrito
aquí en detalle con relación a su realización preferida, ha de
entenderse que esta descripción es solamente ilustrativa y
ejemplificadora del presente invento y se da meramente con
finalidades de proporcionar una descripción plena y habilitadora
del invento. La precedente descripción no se pretende, o no se ha de
considerar como, que limite al presente invento o excluya por otra
razón cualquiera de dichas otras realizaciones, adaptaciones,
variaciones, modificaciones y disposiciones equivalentes, siendo
limitado el presente invento solamente por las reivindicaciones
adjuntas a la presente memoria y los equivalentes de éstas.
Claims (46)
1. Un aparato reactor (20) para preparar un
material polimérico, que comprende:
un recipiente reactor (22) que define una cámara
interior (30), que se extiende horizontalmente, para tratamiento del
polímero, un orificio de entrada (38) para el polímero dentro de la
cámara de tratamiento y un orificio de salida (42) para el polímero
desde la cámara de tratamiento, dispuestos a una cierta distancia
unos de otros axialmente a lo largo de la cámara de tratamiento, y
un orificio de salida (44) para evacuación del vapor desde la
cámara de tratamiento, y
un agitador (32) para el polímero, dispuesto de
modo capaz de girar dentro de la cámara, comprendiendo el agitador
por lo menos un elemento desviador anular (56) para la circulación
superior, que forma de manera eficaz una obturación para el polímero
con respecto a la pared cilíndrica de una envoltura del recipiente,
y que define un orificio central (72) para la circulación superior
del polímero, y por lo menos un elemento desviador (58) para la
circulación inferior, que tiene una periferia exterior que define
por lo menos un orificio (78) para la circulación inferior del
polímero entre su periferia exterior y el recipiente, estando los
elementos desviadores (56; 58) para la circulación superior y para
la circulación inferior fijados conjuntamente para girar
unitariamente en relación distanciada axialmente, generalmente
paralela, unos de otros dentro de la cámara de tratamiento (30) para
definir una porción de una trayectoria de circulación para el
material polimérico entre la entrada y la salida (38, 42) para el
polímero, que se extiende a través de los orificios (72, 78), para
la circulación superior y para la circulación inferior del polímero
que presentan los elementos desviadores (56; 58) para la circulación
superior y para la circulación inferior.
2. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
y que comprende además por lo menos un tamiz
perforado (60) que forma una película del polímero, dispuesto entre
los elementos desviadores (56; 58), para dar lugar a que el material
polimérico resulte aplicado como revestimiento sobre el por lo menos
un tamiz en forma de una película durante la rotación del agitador
(32) para producir una liberación intensificada del vapor desde el
polímero para la policondensación de éste.
3. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que cada uno de los elementos desviadores
(58) para la circulación inferior y cada uno de los tamices (60)
tienen un respectivo orificio axial central (78; 85) alineado
generalmente con el orificio (72) para la circulación superior que
presenta el elemento desviador (56) para la circulación
superior.
4. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el elemento desviador (58) para la
circulación inferior tiene un orificio axial central (78) alineado
generalmente con el orificio (72) para la circulación superior que
presenta el elemento desviador (56) para la circulación
superior.
5. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el agitador (32) comprende una
pluralidad de elementos conectadores (62) que se extienden entre las
respectivas periferias de los elementos desviadores (56; 58) y están
fijados a ellas, teniendo cada elemento conectador (62) una
superficie enjugadora dispuesta radialmente hacia fuera del
agitador, para aplicar y retirar polímero a y desde la superficie
interior de la cámara (30) del recipiente (22) durante la rotación
del agitador (32).
6. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 5,
en el que la superficie enjugadora comprende un
borde trasero (62') del elemento conectador (62).
7. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el orificio (72) para la circulación
superior que presenta el elemento desviador (56) para la circulación
superior comprende un anillo perforado (74).
8. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 7,
en el que el elemento desviador (58) para la
circulación inferior comprende un anillo perforado (80) alineado
generalmente de modo axial con el orificio (72) para la circulación
superior que presenta el elemento desviador (56) para la circulación
superior.
9. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el elemento desviador (58) para la
circulación inferior comprende una pluralidad de rebajos (82)
distanciados circunferencialmente en su periferia exterior, los
cuales definen una correspondiente pluralidad de los orificios para
la circulación inferior.
10. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el agitador (32) incluye un par de
discos de soporte (64, 65) junto a los extremos axiales opuestos del
agitador, teniendo cada disco de soporte una pluralidad de orificios
(98) que se extienden a su través en ángulos diferentes con relación
al eje geométrico del agitador.
11. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 10,
en el que el disco de soporte (65), situado junto
al extremo del agitador (32) opuestamente a la entrada del
recipiente (22), incluye una pluralidad de paletas (102) que
sobresalen desde un lado dirigido hacia fuera del disco de soporte
para aplicar y enjugar material polimérico a y desde la superficie
interior de la cámara (30) del recipiente (22) durante la rotación
del agitador (32).
12. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el recipiente (22) incluye un pasaje
(110'', 110''') que se extiende en torno a la cámara (30) para la
circulación de un material intercambiador de calor en relación de
transferencia de calor con el material polimérico en la cámara a fin
de controlar la temperatura del material polimérico.
13. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 12,
en el que el pasaje (110'', 110''') está
configurado para una circulación del material intercambiador de
calor generalmente opuesta a la dirección de circulación del
material polimérico dentro de la cámara (30).
14. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 12,
en el que el pasaje (110'', 110''') está
configurado para una circulación del material intercambiador de
calor generalmente en la misma dirección de circulación del material
polimérico dentro de la cámara (30).
15. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicaciones 1 y 5,
que comprende además medios (126) soportados en
el recipiente fuera de la cámara (30) para la percepción no invasiva
de la temperatura del material polimérico.
16. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1,
y que comprende además unos medios (128) para
detectar el nivel de material polimérico dentro de la cámara
(30).
17. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:
un recipiente reactor (22) que define una cámara
interior (30) sustancialmente cilíndrica, que se extiende
horizontalmente, para tratamiento del polímero, un orificio de
entrada (38) para el polímero dentro de la cámara de tratamiento
(30) y un orificio de salida (42) para el polímero desde la cámara
de tratamiento dispuestos a una distancia unos de otros axialmente a
lo largo de la cámara de tratamiento, y un orificio (44) para la
salida y evacuación de vapor desde la cámara de tratamiento (30),
y
un agitador (32) para el polímero, dispuesto
axialmente de modo capaz de girar dentro de la cámara, comprendiendo
el agitador una pluralidad de elementos desviadores (56, 58) que
controlan la circulación del polímero, fijados conjuntamente para
girar unitariamente en una relación distanciada axialmente,
generalmente paralela, unos con otros dentro de la cámara de
tratamiento;
comprendiendo los elementos desviadores una
pluralidad de elementos desviadores anulares (56) para la
circulación superior, cada uno de los cuales tiene una periferia
exterior sustancialmente circular dispuesta en relación de cierre
hermético rotacional del polímero con respecto al recipiente (22) y
que define un orificio central (72) para la circulación superior del
polímero y una pluralidad de elementos desviadores (58) para la
circulación inferior, cada uno de los cuales tiene una periferia
exterior que define por lo menos un orificio (82) para la
circulación inferior del polímero entre su periferia exterior y el
recipiente, estando dispuestos los elementos desviadores (56) para
la circulación superior y los elementos desviadores (58) circulación
inferior en alternancia unos con otros axialmente a lo largo del
agitador (32) para definir una trayectoria tortuosa de circulación
para el material polimérico entre la entrada para el polímero y la
salida para el polímero, que se extienden alternativamente a través
de los orificios para la circulación superior y para la circulación
inferior del polímero de los elementos desviadores para la
circulación superior y para la circulación inferior que se alternan
sucesivamente, a fin de controlar el tiempo de permanencia, la
distribución y la viscosidad del material polimérico durante la
circulación entre cada elemento desviador para la circulación
superior y el elemento desviador para la circulación superior,
inmediatamente siguiente.
18. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que el agitador (32) comprende una
pluralidad de elementos desviadores (156'; ... 856; 158; ... 858)
que controlan la circulación del polímero y una pluralidad de
tamices perforados (160; .... 860) que forman películas, fijados
conjuntamente para girar unitariamente en una relación distanciada
axialmente, generalmente paralela, unos con otros dentro de la
cámara de tratamiento (30), estando dispuesto por lo menos uno de
los tamices (160; ... 860) entre cada par de los elementos
desviadores adyacentes para dar lugar a que el material polimérico
resulte aplicado como revestimiento sobre cada tamiz en la forma de
una película durante la rotación del agitador para producir una
liberación intensificada del vapor desde el polímero para una
policondensación del polímero.
19. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 18,
en el que cada uno de los elementos desviadores
de circulación inferior y cada uno de los tamices tienen un
respectivo orificio axial central (78; 85) alineado generalmente de
modo axial con los orificios para la circulación superior que
presentan los elementos desviadores (156; ... 856) para la
circulación superior, a fin de producir una circulación
intensificada del vapor hasta la salida (44) para evacuación del
vapor.
20. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que cada uno de los elementos desviadores
(158; ... 858) para la circulación inferior comprende una pluralidad
de rebajos (82) distanciados circunferencialmente en su periferia
exterior, que definen una correspondiente pluralidad de los
orificios para la circulación inferior.
21. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 18,
en el que una pluralidad de los tamices
(160;
... 860) están dispuestos entre cada par de los elementos desviadores adyacentes.
... 860) están dispuestos entre cada par de los elementos desviadores adyacentes.
22. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 21,
en el que los tamices (160; ... 860) están
dispuestos a distancias crecientes unos de otros y con respecto a
los elementos desviadores desde adyacentemente a la entrada (38)
para el polímero hasta adyacentemente a la salida (42) para el
polímero de la cámara (30).
23. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 21,
en el que los tamices (160; ... 860) tienen un
área descubierta aumentada desde adyacentemente a la entrada (38)
para el polímero hasta adyacentemente a la salida (42) para el
polímero de la cámara (30).
24. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que el orificio (72) para la circulación
superior que presenta cada elemento desviador (156;
... 856) para la circulación superior comprende un anillo perforado (74).
... 856) para la circulación superior comprende un anillo perforado (74).
25. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que los orificios (72) para la circulación
superior que presentan los elementos desviadores (156; ... 856) para
la circulación superior son de dimensiones diametrales crecientes
desde adyacentemente a la entrada (38) para el polímero hasta
adyacentemente a la salida (42) para el polímero.
26. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que cada elemento desviador (158; .... 858)
para la circulación inferior comprende un anillo perforado (80).
27. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 18,
en el que el agitador (32) comprende una
pluralidad de elementos conectadores (62) que se extienden entre las
respectivas periferias de los elementos desviadores (156; ... 856;
158, .... 858) y de los tamices (160; ... 860) y están fijados a
ellas, teniendo cada elemento conectador una superficie enjugadora
dispuesta radialmente hacia fuera del agitador para aplicar y
retirar polímero a y desde la superficie interior de la cámara (30)
del recipiente (22) durante la rotación del agitador.
28. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 27,
en el que la superficie enjugadora comprende un
borde trasero (62') del elemento conectador (62).
29. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 28,
en el que cada tamiz está formado con rendijas
periféricas (104) configuradas para recibir a los elementos
conectadores (62) con un orificio para descarga del polímero
definido entre el tamiz y cada elemento conectador.
30. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que el agitador (32) incluye un par de
discos de soporte (64, 65) junto a los extremos axiales opuestos del
agitador, teniendo cada disco de soporte una pluralidad de orificios
(38) que se extienden a su través en ángulos diferentes con relación
al eje geométrico del agitador.
31. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 30,
en el que el disco de soporte (65), situado junto
al extremo del agitador (32) opuesto a la entrada (38) del
recipiente (22), incluye una pluralidad de paletas (102) que
sobresalen desde un lado dirigido hacia fuera del disco de soporte
(65) para enjugar material polimérico desde la superficie interior
de la cámara (30) del recipiente (22) durante la rotación del
agitador.
32. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que el recipiente incluye un pasaje (110'',
110''') que se extiende en torno a la cámara (30) para la
circulación de un material intercambiador de calor en relación de
transferencia de calor con el material polimérico en la cámara a fin
de controlar la temperatura del material polimérico.
33. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 32,
en el que el pasaje (110'') está configurado para
la circulación del material intercambiador de calor generalmente en
sentido opuesto a la dirección de circulación del material
polimérico dentro de la cámara (30).
34. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 32,
en el que el pasaje (110'', 110''') está
configurado para la circulación del material intercambiador de calor
generalmente en la misma dirección de circulación del material
polimérico dentro de la cámara (30).
35. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 32,
en el que por lo menos una porción del pasaje
(110''') define una trayectoria de circulación generalmente
helicoidal para el material intercambiador de calor.
36. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con las reivindicaciones 17 y 27,
que comprende además unos medios (126) soportados
en el recipiente por el exterior de la cámara para la percepción no
invasiva de la temperatura del material polimérico.
37. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 36,
en el que el recipiente (22) comprende una
ventana herméticamente cerrada (124) que bordea a la cámara de
tratamiento (30), y los medios que perciben de temperatura (126)
comprenden un sensor de emisión térmica de infrarrojos, dispuesto
fuera de la cámara de tratamiento (30) para enfrentarse hacia dentro
de la cámara de tratamiento a través de la ventana.
38. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 17,
y que comprende además unos medios (128) para
detectar el nivel del material polimérico dentro de la cámara
(30).
39. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 38,
en el que los medios que detectan el nivel (128)
comprenden unos medios para proyectar una fuente de una cantidad
predeterminada de radiación generalmente en sentido radial a través
de la cámara de tratamiento (30) desde un lado de ésta, unos medios
(130) para detectar la cantidad de la radiación proyectada junto al
lado opuesto de la cámara, y unos medios para extrapolar el nivel
del polímero en el sitio de la proyección de radiación basándose en
la diferencia entre las cantidades proyectadas y detectadas de la
radiación.
40. Un aparato reactor para preparar un material
polimérico de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:
un recipiente reactor (22) que define una cámara
interior (30) sustancialmente cilíndrica, que se extiende
horizontalmente, para tratamiento del polímero, un orificio de
entrada (38) para el polímero dentro de la cámara de tratamiento
adyacentemente a un extremo de ésta y un orificio de salida (42)
para el polímero desde la cámara de tratamiento adyacentemente al
extremo opuesto de ésta, un orificio de salida (44) para la
evacuación del vapor desde la cámara de tratamiento, y un pasaje
(110'', 110''') que se extiende anularmente en torno a la cámara,
definiendo por lo menos una porción del pasaje (110''') una
trayectoria generalmente helicoidal para la circulación de un
material intercambiador de calor junto en y opuestamente a la
dirección de circulación del material polimérico dentro de la cámara
para una relación de transferencia de calor con el material
polimérico existente en la cámara con el fin de controlar la
temperatura del material polimérico;
un agitador (32) para el polímero, dispuesto
axialmente de modo capaz de girar dentro de la cámara (30),
comprendiendo el agitador una pluralidad de elementos desviadores
(56, 58) que controlan la circulación del polímero, una pluralidad
de tamices perforados (60) que forman películas del polímero, un par
de discos de soporte (64, 65) situados junto a extremos axiales
opuestos del agitador, y una pluralidad de elementos conectadores
(62) que se extienden entre las respectivas periferias de los discos
de soporte, de los elementos desviadores y de los tamices para la
fijación de los mismos, en una relación distanciada axialmente,
generalmente paralela, unos con otros, para girar unitariamente
dentro de la cámara de tratamiento, teniendo cada elemento
conectador (62) una superficie enjugadora trasera dispuesta
radialmente hacia fuera del agitador para aplicar y retirar polímero
a y desde la superficie interior de la cámara del recipiente (22)
durante la rotación del agitador;
comprendiendo los elementos desviadores una
pluralidad de elementos desviadores anulares (156; ....856) para la
circulación superior, cada uno de los cuales tiene una periferia
exterior sustancialmente circular dispuesta en relación de cierre
hermético rotacional del polímero con respecto al recipiente y
define un orificio central (72) para la circulación superior del
polímero, que incluye un anillo perforado (74), siendo de unas
dimensiones diametrales crecientes los orificios para la circulación
superior del polímero que presentan los elementos desviadores para
la circulación superior, y teniendo los anillos de los elementos
desviadores para la circulación superior un área descubierta
creciente desde adyacentemente al extremo para la entrada del
polímero hasta adyacentemente al extremo para la salida del polímero
de la cámara (30), y una pluralidad de elementos desviadores (158;
... 858) para la circulación inferior, cada uno de los cuales tiene
una periferia exterior que comprende una pluralidad de rebajos (82)
distanciados circunferencialmente que forman orificios para la
circulación inferior del polímero entre su periferia exterior y el
recipiente (22) y que definen un orificio central (78) para la
circulación del vapor alineado generalmente de modo axial con los
orificios para la circulación superior de los elementos desviadores
para la circulación superior, estando dispuestos los elementos
desviadores para la circulación superior y para la circulación
inferior en alternancia unos con otros axialmente a lo largo del
agitador (32) para definir una trayectoria tortuosa de circulación
para el material polimérico entre la entrada (38) para el polímero y
la salida (42) para el polímero, que se extiende alternativamente a
través de los orificios para la circulación superior y para la
circulación inferior del polímero que presentan los elementos
desviadores para la circulación superior y la circulación inferior
que se alternan sucesivamente a fin de controlar el tiempo de
permanencia, la distribución y la viscosidad del material polimérico
durante la circulación entra cada elemento desviador para la
circulación superior y el elemento desviador para la circulación
superior inmediatamente siguiente;
estando una pluralidad de los tamices (160; ....
860) dispuestos entre cada par de los elementos desviadores
adyacentes para dar lugar a que el material polimérico resulte
aplicado como revestimiento sobre cada tamiz en forma de una
película durante la rotación del agitador a fin de producir una
liberación intensificada del vapor desde el polímero para la
policondensación del polímero, teniendo cada uno de los tamices un
respectivo orificio central (85) para la circulación del vapor,
alineado generalmente de modo axial con los orificios (72) para la
circulación superior de los elementos desviadores para la
circulación superior y con los orificios (78) para la circulación
del vapor de los elementos desviadores para la circulación inferior,
estando dispuestos los tamices a distancias crecientes unos de otros
y con respecto a los tamices y teniendo un área descubierta
creciente desde adyacentemente al extremo de entrada del polímero
hasta adyacentemente al extremo de salida del polímero de la cámara;
y teniendo cada disco de soporte (64, 65) una pluralidad de
orificios (98) que se extienden a su través en ángulos diferentes
con relación al eje geométrico del agitador, incluyendo el disco de
soporte (65) junto al extremo del agitador adyacentemente al extremo
de salida del recipiente (22) una pluralidad de paletas (102) que
sobresalen desde un lado dirigido hacia fuera del disco de soporte
para enjugar material polimérico desde la superficie interior de la
cámara (30) del recipiente (22) durante la rotación del
agitador.
41. Un aparato reactor de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40,
en el que cada elemento desviador (56) para la
circulación superior está formado por un cuerpo anular no perforado
(70) a modo de placa principal, que tiene una periferia exterior
circular y que define un orificio central circular concéntrico
(72).
42. Un aparato reactor de acuerdo con la
reivindicación 41,
en el que un elemento de tamiz perforado anular
(74) de espesor relativamente reducido sobresale dentro del orificio
central circular (72) de modo coplanario con el cuerpo anular
principal (70).
43. Un aparato reactor de acuerdo con las
reivindicaciones 3, 19 ó 40,
en el que los orificios axiales centrales de cada
elemento desviador para la circulación inferior (58) y cada tamiz
(60), conjuntamente con los orificios para la circulación superior
que presenta cada elemento desviador (56) para la circulación
superior, definen un área descubierta axial que se extiende
centralmente por toda la longitud del agitador (32), y en el que no
hay ningún árbol central.
44. Un aparato reactor de acuerdo con las
reivindicaciones 12 ó 32,
en el que el pasaje para el material
intercambiador de calor está formado por una pared cilíndrica
interior (26'), que define la cámara de tratamiento (30), y una
camisa exterior (26''), y comprende unas zonas anulares para
intercambio de calor (112, 114, 116) definidas por barras (110') que
soportan a la camisa, distanciadas axialmente, en la forma de
paredes no perforadas que dividen a las zonas, que se extienden
radialmente entra la pared interior (26') y la camisa exterior
(26''), habiendo unos conductos de entrada y de salida (120) fijados
a la camisa exterior (26'') en los respectivos extremos axiales
opuestos de cada zona para intercambio de calor para abrirse dentro
de los extremos opuestos de la trayectoria de circulación definida
en ellos para transportar material intercambiador de calor dentro de
cada zona y para retirar material intercambiador de calor desde cada
zona.
45. Un aparato reactor de acuerdo con las
reivindicaciones 16, 38 ó 39,
en el que unos medios detectores de nivel están
dispuestos en un sitio adyacente al extremo de salida del recipiente
(22).
46. Uso de un reactor de acuerdo con la
reivindicación 1 para preparar un material polimérico,
preferiblemente un poliéster.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/336,446 US5599507A (en) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | Reactor apparatus for preparing a polymeric material |
US336446 | 1994-11-09 |
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---|---|---|---|
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Country | Link |
---|---|
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