193844. lajstromszámú szabadalom • Keverőszerkezet nagynyomású polimerizációs tankreaktorokhoz
193844 A találmány tárgya keverőszerkezet nagynyomású polimerizációs tankreaktorokhoz, a reaktorban függőlegesen elrendezett, legalább az alsó végén csapágyazott keverőtengellyel és a keverőtengelyt forgató villamos meghajtó motorral, amelynek hajtótengelye egy egyenesbe esik a keverőtengellyel. A műanyagok közül az egyik legelterjedtebb a kis sűrűségű^nagynyomású polietilén. Bár százalékos mennyisége az utóbbi néhány évben csökkent, mivel új kisnyomású, kisebb fajlagos energia és beruházási tőkeigényű polietiléngyártó eljárások jelentek meg, de a világon még mindig jelentős számú nagynyomású polietilénüzem működik. A nagynyomású polietiléngyártás során az etilén polimerizációját csőreaktorban, illetve keverővei ellátott tankreaktorban, rendszerint 1500-3500 bar nyomáson végzik. Mindkét típusú polimerizációs reaktornak vannak előnyei és hátrányai. Az utóbbi típusnak, vagyis az úgynevezett keverős tankreaktornak a lényege az, hogy egy 250-1500 liter térfogatú, rendkívül vastag falú reaktorban az etilén és a szerves peroxidok hatására nagynyomáson keletkező polietilén keverékét intenzíven keverni kell egy erre a célra kialakított keverőszerkezettel úgy, hogy a reaktorban helyi túlmelegedés ne alakuljon ki. A reaktorba az etilént folyamatosan táplálják be, a reakciótermék és etilén keverékét pedig szintén folyamatosan vezetik el. Műszaki, főleg gépészeti okok miatt a keverős, nagynyomású etilénpolimerizációs reaktorok nagy részénél a keverőtengely csapágyazását és meghajtását úgy alakítják ki, hogy a keverőtengely és a villanymotor öszszesen három vagy négy csapágyazási helyével együtt a nagynyomású reaktoron belül van elhelyezve. Ismeretesek azonban olyan műszaki megoldások is, ahol a nagynyomású reaktorból speciális tömszelence-rendszeren keresztül kivezetik a keverőtengelyt, így csapágyazást és meghajtást is a reaktoron kívül alakítják ki. A reaktorok keverőtengelyének és a keverőtengely meghajtó motorjának csapágyai a rendeltetési célnak megfelelően kialakított és méretezett speciális gördülőcsapágyak. Ezek kenését általában etilénben oldott kenőanyagok, rendszerint fehérolajok, pontosabban fehérolajnyomok végzik, vagy pedig a reaktortestben levő csapágy, il tetve csapágyak olyan kialakításúak, hogy azokat a reaktorban keletkező polietílénoldalék is kenheti. Ismeretes néhány olyan megoldás, illetve kísérlet, ahol a nagyobb csapágy-élettartam elérése céljából a csapágyakat közvetlen fehérolaj-beadagolással próbálták növelni. Ezek a próbálkozások azonban nem vezettek számottevő eredményre, mert ezeket a kenőanyagokat a nagynyomású etilén nagyon jól oldja és nem alakulhat ki megfelelő kenőfilm a gördülőcsapágyakon. 1 2 A keverőszerkezet csapágyainak nem kielégítő élettartamát összetett igénybevételük mellett elsősorban az okozza, hogy a gördülő motorcsapágyakon kopást okozó, finom polietilén por rakódik le, emellett pedig a kenés hatékonyságát erősen korlátozza az a körülmény, hogy ezen csapágyak kenésére csők olyan kenőanyag használható fel, amely nem színezi meg a polietilént, illetve annak egyéb tulajdonságait károsan nem befolyásolja. A fentiek következtében az etilénpolimerizációs üzemeket meglehetősen gyakran, rendsze int mintegy 1200-1500 üzemóra után le kell állítani, a keverőtengely — vagy a motorcsapágyazás meghibásodása miatt. Ilyenkor a reaktort szétszerelik, kitisztítják,és új csapágyakkal ellátott keverőtengelyt és meghajtó motort építenek be. Ezt követően a reaktort kiszellőztetik, felfűtik és nyomáspróbának vetik alá, és ha mindent rendbe találnak, csak ezek után kerülhet sor az újbóli üzembehelyezésre. Ez a nem kívánatos termeléskiesés a konkrét körülményektől függően 12-24 órát is igénybe vehet. Polimerizációs soronként a keverőtengely cseréjére évente átlagosan 6-8 alkalommal kerül sor, ami mindannyiszor jelentős termeléskieséssel jár. Ez a szám azonban még tovább növekedhet, különösen azoknál az eljárásoknál, ahol két reaktort párhuzamosan vagy sorba kapcsolva üzemeltetnek a nagyobb egységkapacitás elérése céljából. Azoknál a reaktoroknál, ahol a meghajtó motort és a keverőtengely csapágyazását a nagynyomású reaktoron kívül helyezik el, jobb kenési megoldások alkalmazhatók, mivel nem áll fenn a polietilén kenőanyag általi elszennyeződésének a veszélye, azonban számottevően jobb keverőcsere-ciklusidő ezeknél sem mutatható ki, mivel a gördülőcsapágyak élettartama az összetett igénybevétel, és az a keverőtengelynél alkalmanként fellépő vibrációk miatt lényegében adott, ugyanakkor a keverőtengely kivezetéséből származó, tömítési problémák bonyolult és költséges műszaki megoldást tesznek szükségessé. A technika jelenlegi állását áttekintve megállapítható, hogy nincs olyan műszaki megoldás, amely a nagynyomású etilén-polimerizációs tankreaktorok keverőszerkezetének gyakori csapágy meghibásodásai miatt szükséges keverőtengely és meghajtó motorcserék ciklusidejét jelentősen megnövelné. A találmány által megoldandó feladat tehát olyan keverőszerkezet kifejlesztése nagynyomású polimerizációs tankreaktorok számára, amelynek csapágyazása az eddigieknél lényegesen hosszabb élettartamú, ezáltal a reaktor lényegesen hosszabb folyamatos üzemeltetését teszi lehetővé. A kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal oldottuk meg;, hogy legalább a keverőtengely alsó csapágya keményfém vagy 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
