Intercambiador de calor de haz de tubos y procedimiento para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución de polímero mediante desgasificación en un intercambiador de calor de haz de tubos.

Intercambiador de calor de haz de tubos (R) para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución depolímero (4) mediante desgasificación,

con un haz de tubos (1) dispuestos en paralelo entre sí y en vertical, queestán sujetos a ambos extremos en cada caso en una plataforma de tubos (2), y circulando por los tubos (1) ladisolución de polímero (4), así como con un espacio de revestimiento (5) alrededor de los tubos (1), por el quecircula un portador de calor líquido (6), con chapas de desviación (7) en el espacio de revestimiento (5), que estándispuestas en cada caso en planos de sección transversal del intercambiador de calor de haz de tubos (R) y en cadacaso liberan una zona de desviación (8) para el portador de calor (6), no estando dispuesto en las zonas dedesviación (8) ningún tubo (1); caracterizado por que está dispuesta una estructura interna en cada tubo (1), queestrecha la sección transversal de paso libre a través del tubo, y por que todas las estructuras internas (3) tienen unaconstrucción idéntica, así como por que las estructuras internas (3) están fijadas mediante una unión roscada en laplataforma de tubos (2) y por que los puntos de soldadura de los tubos (1) se encuentran por debajo de la uniónroscada para las estructuras internas (3), y por que las estructuras internas (3) presentan una abertura central, queatraviesa las estructuras internas (3), que puede usarse para insertar una llave poligonal para enroscar lasestructuras internas en la plataforma de tubos (2) con una llave poligonal y tras retirar la llave poligonal paraalimentar la disolución de polímero (4).

Intercambiador de calor de haz de tubos y procedimiento para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución de polímero mediante desgasificación en un intercambiador de calor de haz de tubos La invención se refiere a un intercambiador de calor de haz de tubos para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución de polímero mediante desgasificación, a un procedimiento continuo para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución de polímero mediante desgasificación en un intercambiador de calor de haz de tubos así como a un uso. El documento US-A-3 426 841 describe un intercambiador de calor de haz de tubos según el preámbulo de la reivindicación 1.

Una etapa de procedimiento esencial en la producción de polímeros se basa en la eliminación de sustancias disueltas a partir de la disolución obtenida durante la polimerización, en particular de monómeros sin reaccionar, productos de reacción de bajo peso molecular (oligómeros) , productos de descomposición, adyuvantes así como disolventes, para presentar los polímeros concentrados en un estado técnicamente aprovechable.

El aislamiento de las sustancias disueltas a partir disoluciones de polímero tiene lugar con frecuencia mediante desgasificación, transformándose las sustancias disueltas mediante aporte de calor y opcionalmente reducción de la presión en el estado de vapor y separándose en éste de los polímeros líquidos.

Desde el punto de vista de los aparatos, la desgasificación de disoluciones de polímero se realiza con frecuencia en intercambiadores de calor de haz de tubos, con un haz de tubos dispuestos en paralelo entre sí y en vertical, que están sujetos en sus extremos en cada caso en una plataforma de tubos y conduciéndose a través del espacio de revestimiento entre los tubos un portador de calor que calienta la disolución de polímero así como el producto de descompresión de la disolución de polímero.

Los intercambiadores de calor de haz de tubos conocidos para la desgasificación de disoluciones de polímero no pueden satisfacer con frecuencia rigurosos requisitos de calidad con respecto a los contenidos residuales permitidos de sustancias disueltas en la disolución de polímero desgasificada.

Para garantizar un coeficiente de transmisión de calor lo más uniforme posible en el aparato por el portador de calor a través de la pared de tubo a la disolución de polímero líquida, se pretende un flujo transversal de los tubos, controlándose la dirección de flujo del portador de calor en el espacio de revestimiento a través de la estructura interna de chapas de desviación.

Éstas pueden estar configuradas por ejemplo en forma de segmentos circulares que liberan de manera alterna secciones transversales de paso en las paredes internas de tubo opuestas Un tipo de construcción común adicional consiste en la disposición alterna de chapas de desviación en forma de anillo y chapas de desviación en forma de disco, que liberan alternativamente secciones transversales de paso para el portador de calor en el centro del reactor o en el revestimiento interno del reactor.

Mientras que por los tubos dispuestos en la zona de las chapas de desviación circula en transversal el portador de calor, existe para los tubos en las zonas de desviación libres de chapas de desviación un flujo longitudinal 45 predominante a través del portador de calor. De manera correspondiente, la transmisión de calor en los tubos con flujo longitudinal es peor y en como consecuencia la calidad del producto en los tubos individuales es diferente a lo largo de la sección transversal del reactor.

Se conoce prever estructuras internas en los tubos individuales, que estrechan la sección transversal de paso libre para crear una caída de presión así como provocar una transmisión de calor mejorada desde el portador de calor hasta la disolución de polímero que va a desgasificarse.

Debido a la transmisión de calor no uniforme descrita anteriormente a consecuencia del diferente flujo de los tubos mediante el portador de calor, para la compensación de este efecto son necesarias en particular estructuras internas 55 diferentes a lo largo de la sección transversal del reactor. Esto requiere un gasto elevado en la fabricación y en particular en el montaje de las estructuras internas.

Por el contrario era objetivo de la invención proporcionar un procedimiento mejorado para la desgasificación de una disolución de polímero líquida en un intercambiador de calor de haz de tubos, que garantiza el bajo contenido residual de sustancias disueltas con un montaje y una configuración constructiva sencilla al mismo tiempo del aparato.

La disolución consiste en un intercambiador de calor de haz de tubos para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución de polímero mediante desgasificación, con un haz de tubos dispuestos en paralelo entre sí y en 65 vertical, que están sujetos a ambos extremos en cada caso en una plataforma de tubos, con una estructura interna en cada tubo, que estrecha la sección transversal de paso libre a través del tubo y circulando por los tubos la disolución de polímero, así como con un espacio de revestimiento alrededor de los tubos, por el que circula un portador de calor líquido, con chapas de desviación en el espacio de revestimiento, que están dispuestas en cada caso en planos de sección transversal del intercambiador de calor de haz de tubos y en cada caso liberan una zona de desviación para el portador de calor, que está caracterizada por que en las zonas de desviación no está

dispuesto ningún tubo y por que todas las estructuras internas tienen una construcción idéntica.

Mediante la estructura interna se provoca una caída de presión más intensa desde una presión de entrada desde hasta 50 bar de manera absoluta hasta un vacío lo más bajo posible, con frecuencia en el intervalo entre 4 y 200 mbar, en particular entre 4 y 30 mbar.

Las estructuras internas, que están dispuestas en los tubos y que estrechan la sección transversal de paso libre de las mismas, pueden estar fijadas preferiblemente mediante una unión roscada en la plataforma de tubos, encontrándose los puntos de soldadura de los tubos en la plataforma de tubos por debajo de la unión roscada para las estructuras internas. De esta manera pueden montarse y desmontarse de forma sencilla las estructuras internas con el fin de limpiar el aparato.

Las estructuras internas se enroscan preferiblemente en la plataforma de tubos con una llave poligonal, preferiblemente una llave Allen de seis lados. La abertura de inserción para la llave poligonal está dispuesta preferiblemente en el centro y directamente en la estructura interna. De esta manera puede usarse de manera ventajosa tras enroscar la estructura interna y retirar la llave para alimentar la disolución de polímero.

La invención no está limitada con respecto a la configuración concreta de las chapas de desviación y de las zonas de desviación liberadas por las mismas. Preferiblemente las zonas de desviación, que se liberan por las chapas de desviación para el portador de calor, están configuradas dentro del espacio de revestimiento de intercambiador de calor de haz de tubos. A este respecto puede tratarse preferiblemente de chapas de desviación en forma de segmentos circulares, que liberan zonas de desviación para el portador de calor de manera alterna en el revestimiento interno del intercambiador de calor de haz de tubos o también de chapas de desviación, que están configuradas de manera alterna en forma de anillo o forma de disco, de tal manera que las chapas de desviación en forma de anillo liberan zonas de desviación que están dispuestas en el centro en el intercambiador de calor de haz de tubos y las chapas de desviación en forma de disco liberan zonas de desviación que están dispuestas en el revestimiento interno del intercambiador de calor de haz de tubos.

En una variante constructiva adicional, en el revestimiento externo del intercambiador de calor de haz de tubos pueden estar previstas una o varias cámaras, a través de las que el portador de calor circula a través de perforaciones en el revestimiento externo del intercambiador de calor de haz de tubos y estando dispuestas las zonas de desviación, que se liberan por las chapas de desviación para el portador de calor, en las cámaras, sirviendo las perforaciones para la nivelación del flujo.

El portador de calor se alimenta o evacua preferiblemente en cada caso a través de un canal anular o canal parcialmente... [Seguir leyendo]

1. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución de polímero (4) mediante desgasificación, con un haz de tubos (1) dispuestos en paralelo entre sí y en vertical, que 5 están sujetos a ambos extremos en cada caso en una plataforma de tubos (2) , y circulando por los tubos (1) la disolución de polímero (4) , así como con un espacio de revestimiento (5) alrededor de los tubos (1) , por el que circula un portador de calor líquido (6) , con chapas de desviación (7) en el espacio de revestimiento (5) , que están dispuestas en cada caso en planos de sección transversal del intercambiador de calor de haz de tubos (R) y en cada caso liberan una zona de desviación (8) para el portador de calor (6) , no estando dispuesto en las zonas de desviación (8) ningún tubo (1) ; caracterizado por que está dispuesta una estructura interna en cada tubo (1) , que estrecha la sección transversal de paso libre a través del tubo, y por que todas las estructuras internas (3) tienen una construcción idéntica, así como por que las estructuras internas (3) están fijadas mediante una unión roscada en la plataforma de tubos (2) y por que los puntos de soldadura de los tubos (1) se encuentran por debajo de la unión roscada para las estructuras internas (3) , y por que las estructuras internas (3) presentan una abertura central, que atraviesa las estructuras internas (3) , que puede usarse para insertar una llave poligonal para enroscar las estructuras internas en la plataforma de tubos (2) con una llave poligonal y tras retirar la llave poligonal para alimentar la disolución de polímero (4) .

2. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según la reivindicación 1, caracterizado por que las chapas de desviación (8) , que se liberan por las chapas de desviación (7) para el portador de calor (6) , están configuradas dentro del espacio de revestimiento (5) del intercambiador de calor de haz de tubos (R) .

3. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según la reivindicación 2, caracterizado por que las chapas de desviación (6) están configuradas en forma de segmentos circulares que liberan de manera alterna en el

revestimiento interno del intercambiador de calor de haz de tubos (R) zonas de desviación (8) para el portador de calor (6) .

4. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según la reivindicación 2, caracterizado por que las chapas de desviación (7) están configuradas de manera alterna en forma de anillo o en forma de disco, de tal manera que las chapas de desviación (7) liberan chapas de desviación en forma de anillo (8) , que están dispuestas en el centro en el intercambiador de calor de haz de tubos (R) y las chapas de desviación en forma de disco (7) liberan zonas de desviación (8) , que están dispuestas en el revestimiento interno del intercambiador de calor de haz de tubos (R) .

5. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que las

zonas de desviación (8) , que se han liberado por las chapas de desviación (7) , adoptan en cada caso del 5 al 20 %, preferiblemente del 8 al 14 %, de la superficie en sección transversal total del intercambiador de calor de haz de tubos (R) .

6. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según la reivindicación 1 a 3 ó 5, caracterizado por que en el revestimiento externo del intercambiador de calor de haz de tubos (R) están previstas una o varias cámaras (9) , a través de las que el portador de calor (6) circula a través de perforaciones (10) en el revestimiento externo del intercambiador de calor de haz de tubos (R) y por que las zonas de desviación (8) , que se liberan por las chapas de desviación (7) para el portador de calor (6) , están dispuestas en las cámaras (9) .

45 7. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el portador de calor (6) se alimenta o se evacua en cada caso a través de un canal anular o canal parcialmente anular (11) en el espacio de revestimiento (4) , presentando el canal anular o canal parcialmente anular (11) aberturas (12) , cuya superficie de paso libre disminuye en la dirección de flujo del portador de calor (6) .

8. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el coeficiente de transmisión de calor del lado del portador de calor asciende a de 500 a 2000 W/m2/K, preferiblemente de 800 a 1200 W/m2/K.

9. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el 55 portador de calor (6) es líquido, preferiblemente un aceite portador de calor.

10. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el haz de tubos dispuestos en paralelo entre sí y en vertical (1) comprende de 100 a 10.000, preferiblemente de 450 a

3.500 tubos (1) .

11. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que los tubos (1) presentan una longitud de 1, 0 a 6, 0 m, preferiblemente de 1, 2 a 2, 0 m.

12. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que el 65 diámetro interno de los tubos (1) asciende a de 10 a 25 mm, preferiblemente de 13 a 18 mm.

13. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el grosor de las chapas de desviación (7) asciende a de 6 a 30 mm, preferiblemente de 8 a 16 mm.

14. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que la

plataforma de tubos superior (2) es esencialmente más gruesa con respecto a la plataforma de tubos inferior (2) , en particular es alrededor de cinco veces más gruesa, preferiblemente por que la plataforma de tubos superior (2) tiene 150 mm de grosor y la plataforma de tubos inferior (2) tiene 30 mm de grosor.

15. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que en la plataforma de tubos superior (2) o justo por debajo de la misma están previstos orificios de ventilación para el portador de calor (6) , a través de los que la conducción conduce a un recipiente nivelador o recipiente colector.

16. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que está previsto un sistema de vaciado para el portador de calor (6) a través de la plataforma de tubos inferior (2) o a 15 través de un orificio en la pared del intercambiador de calor de haz de tubos (R) .

17. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que entre los tubos (1) y las chapas de desviación (7) se encuentran ranuras con una anchura de ranura en el intervalo de 0, 1 a 0, 4 mm, preferiblemente en el intervalo entre 0, 14 y 0, 25 mm.

18. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que las chapas de desviación (7) están realizadas de manera estanca con respecto a la pared de las mismas.

19. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que 25 está previsto un compensador para la expansión térmica en el revestimiento del mismo.

20. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que el intercambiador de calor de haz de tubos (R) está configurada en una o varias zonas, de tal manera que están previstos dos o varios circuitos separados entre sí para el portador de calor (6) .

21. Intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado por que la separación de las chapas de desviación (7) entre sí está adaptada al proceso de desgasificación en los tubos.

22. Procedimiento continuo para eliminar sustancias disueltas a partir de una disolución de polímero (4) mediante

desgasificación en un intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado por que la disolución de polímero (4) se conduce de arriba a abajo a través de los tubos (1) del intercambiador de calor de haz de tubos (R) y el portador de calor (6) en contracorriente cruzada o en corriente paralela cruzada con respecto a la disolución de polímero (4) .

23. Uso del intercambiador de calor de haz de tubos (R) según una de las reivindicaciones 1 a 21 o del procedimiento según la reivindicación 22 para la desgasificación de poliestireno o ABS.