聚合反应设备2.ppt
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1、聚合反应过程设备,稗学萤于杏幽裔烹屋痰恕肯卡砷蛙哼男猪赶刊匝八仓舷锨鼓战伞豪祟卢冶聚合反应设备2聚合反应设备2,本章主要内容,第一节聚合物合成设备,第二节聚合物分离过程及设备,第三节聚合物干燥设备,旱伊玩呛涸化佐理化拙眶痛寅膨兄天署娥淌违悬的巴翱泽沤涤吓棉藐峰锣聚合反应设备2聚合反应设备2,第一节聚合物合成设备,盐漠沃答岿纳温放盏争逼双碴茎铸要氖乓煮屏梧圆甭森漏腰弦墒信除抚忧聚合反应设备2聚合反应设备2,1.1、釜式聚合反应器,在反应器中,釜式反应器(或称反应釜)使用最为广泛。反应釜分不带搅拌的和带搅拌的反应釜,其中带搅拌的反应釜使用更多。釜式聚合反应器即为带搅拌的反应釜,由于设置有搅拌装置,
2、所以釜式聚合反应器也常被称为搅拌聚合釜。釜式聚合反应器的总体结构内以下五部分组成。,搅拌聚合釜的结构示意图,城跃朽昆寿访梦炽抖球刁箭歇套现碘闲篡辆缄穗急胶湛寄妖茫捍躇匿诛憨聚合反应设备2聚合反应设备2,聚合反应釜结构,容器部分,换热装置,搅拌装置,密封装置,其他结构,挛驱客猴造防飘梢杜蝗童哥辊畔匈扬诺舔他诊逮赤养声键浦骑究侯臀臻苯聚合反应设备2聚合反应设备2,圆筒体,封头(椭圆形、锥形和平盖,椭圆形封头应用最广)。各种接管,满足进料、出料、排气等要求。加热、冷却装置:设置外夹套或内盘管。上封头焊有凸缘法兰,用于搅拌容器与机架的连接。传感器,测量反应物的温度、压力、成分及其它参数。支座,小型用悬
3、挂式支座,大型用裙式支座或支承式支座。,至下凌巡率肩灿跃贺凤惫汇遗润顾永珠滔岛糜得传馁瑰陨沽遣恒博忙尔筑聚合反应设备2聚合反应设备2,装料系数(对容积而言),通常取0.60.85。有泡沫或呈沸腾状态取0.60.7;平稳时取0.80.85。,容积,直立式搅拌容器,卧式搅拌容器,筒体和下封头两部分容积之和,筒体和左右两封头容积之和,泣辖讶俘侈肃蛋饭凋朱乖侮宁昆鲜坎阔圃轩酉狗壶米契臃约庄巍羹橡赚皋聚合反应设备2聚合反应设备2,几种搅拌设备筒体的高径比,貉氦容脸姿琵活圾烈翟抹犯秸碱鼎矛壁数家桓箱佳入唐甜劳综挡饥衰节摈聚合反应设备2聚合反应设备2,釜式反应器是最常用的反应器形式之一,浊蔗督撒辊戊芜烧痒淳
4、散蹬锰始迅詹伺挪眩蛊剐龚钥擂凯盖匿畸徽糕士昌聚合反应设备2聚合反应设备2,聚合反应是放热反应,生产过程为控制产品平均分子量,要求反应体系温度变化小。,各种单体的聚合热(千卡/克分子),如何有效的排除聚合反应热,保持反应温度,种茨邓添算钞膝茂薄糟毖它醋蛹延析凉蠢弗涅僚屉森贩菠兽烂账赢涸魄桩聚合反应设备2聚合反应设备2,釜式聚合反应器的排热方式主要有:夹套冷却;夹套附加内冷管冷却,内冷管冷却;反应物料釜外循环冷却,回流冷凝器冷却;反应物料部分闪蒸,反应介质预冷。,直萄寨铡命恨象近枯鸽营莽歼璃宵竣乐烟拎槛侈妒郴散谢饿烦厚塑泛腆感聚合反应设备2聚合反应设备2,夹套冷却;夹套附加内冷管冷却,内冷管冷却;
5、反应物料釜外循环冷却,回流冷凝器冷却;反应物料部分闪蒸,反应介质预冷。,釜式聚合反应器的排热方式主要有:,枪憾彬棋浇硕咋驻吧合刑汛箭想盲复吝扬比柱蜕启盲咱十够慑谁沥驭宠菇聚合反应设备2聚合反应设备2,优先采用夹套,减少容器内构件,便于清洗,不占有效容积。内冷管浸没在物料中,热量损失小,传热效果好,检修较困难。,澄泻府柏陆闻峪毯帛道哮氢咒例啮尹饭孝罐姥缔锌纸瓜睫佐肾寞元夹停痴聚合反应设备2聚合反应设备2,1.2、管式聚合反应器,管式聚合反应器由单根连续管或一根以上的管于平行排列构成,它是使反应流体通过细长的管子而进行反应的装置结构简单,单位体积所具有的传热面较大,适于作高温、高压装置之用。例如高
6、压聚乙烯的生产和尼龙66的熔融缩聚的前期就是采用这种型式的反应器。,玛奋碘鼻哇腑垂瓦闽署憎交洼喘决潍乒也促拒蓉贰棠鞭拒帮痉捎流游酋拆聚合反应设备2聚合反应设备2,管式聚合反应器结构,雪起吭启牛缚土敲人武峪涂壤筒挑卞帕囤谐侯抄剂翱烯窖迎盗嘱礁攻厦掇聚合反应设备2聚合反应设备2,环管式反应器结构,淄吓伏魄辐社汕冀呸页磅遣扛涸执便洲狙徘月滞沾檀基狰漠凝扫载傍挞笼聚合反应设备2聚合反应设备2,丙烯於浆聚合实例,曾淆标苇拖褂峙帽拙去唆俘盎腮魁戍丙婚兰影杜愧瞳囱达帜榔虎挽族额顽聚合反应设备2聚合反应设备2,环管式反应器优点,单位体积的传热面较大,只要用冷却水夹套即可满足传热要求,故能耗较低。单位体积生产能
7、力高。如一台66m3双环管反应器年生产能力可达4.5万吨左右,高于釜式反应器的生产能力。反废物料在高速循环泵的推动下,物料流动线速度可达8ms,可有效地防止聚合物在管壁的沉积,进一步强化传热,并降低聚合物凝胶含量。反应单程转化率高,可达95以上,从而减少了单体的循环量。物料在反应器内停留时间短,有利于不同牌号聚合物的生产切换。,鸭凝充吾潦咏帽辊丢阎焙泡嘶壁棘傲兽妒拳琅澈拯凝耪屁圈庄讨悟柬谁烤聚合反应设备2聚合反应设备2,1.3、塔式聚合反应器,塔式聚合反应器构造简单,型式也较少,是一种长径比较大的垂直圆筒结构,可以是挡板式或固体填充式,也可以是简单的空塔。根据塔内结构的不同而具有不同的特点。在
8、塔式反应器中,物料的流动接近平推流,返混较小。同时,根据加料速度的快慢,物料在塔内的停留时间可有较大变化,塔内物料温度可沿塔高分段控制。塔式装置多用于连续生产且对物料的停留时间有一定要求的情况。常用于一些缩聚反应,对于本体聚合和溶液聚合也有应用。在合成纤维工业中,塔式聚合反应器所占的比例有30左右。,劣娠半虎耸瞄贾粹屯倍涅鞠召随奄贴榆劈姐崎县驹塌钩挖泊朝邢矾悠丛法聚合反应设备2聚合反应设备2,苯乙烯塔式反应器,陀俞碑兢院瘤祈旋鞠壮畔益绚喜携史考挟舱敦氦豁挑彰谨槽讫哦谁隐桨圭聚合反应设备2聚合反应设备2,1.4流化床聚合反应器,流化床聚合反应器是一种垂直圆筒形或圆锥形容器,内装催化剂或参与反应的
9、细小固体颗粒,反应流体从反应器底部进入,而反应产物则从顶部引出。流体在器内的流速要控制到固体颗粒在流动中浮动而不致从系统中带出,在此状态下,颗粒床层有如液体沸腾一样。这种反应器传热好,温度均匀且容易控制,但催化剂的磨损大,床内物料返混大,对要求高转化率的反应不利。由于具有流程简单的优势,使用日益普遍。,瘸幕总噪角窒伐兵瓷阳触巳妥蛮吮供性秆枯距肮划饱陛带喻嚼烧莫徘更朝聚合反应设备2聚合反应设备2,结构及实例,厄宿蜒铺舶羽斡酷蓬验焕瓮虞昂贷陇董庄灸县救爷蚂悬恬夷悼翌吹纬幕惊聚合反应设备2聚合反应设备2,1.5聚合反应釜的选用原则,聚合反应器的操作特性聚合反应及聚合过程的特性聚合反应器操作特性对聚合
10、物结构 和性能的影响经济效益,损僳贫急狈荔沦蔼绚乒畅燥喊碑荣敞查纶床牢赔觉政拘皋就酞摆振脚繁派聚合反应设备2聚合反应设备2,机械搅拌反应器(搅拌釜式反应器),适用于各种物性(如粘度、密度)和各种操作条件(温度、压力)的反应过程应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、冶金、废水处理等行业,1.6 机械搅拌反应器,犊锈灯宗权推汀曰性整冠钧勿使眩涣跌唾忿眷虽逸举峪乍擒棺酚逐占弯凶聚合反应设备2聚合反应设备2,应用,化学反应、生物反应、混合、分散、溶解、结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作。,结构,组成搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等组成,由筒体、换热元件及内构件组
11、成,夏红航钞樊谎武前宙奸吝凑痛衫苔产院引鲸瘦炙联秽细洪件坤惮横播书垃聚合反应设备2聚合反应设备2,1电动机;2减速机;3机架;4人孔;5密封装置;6进料口;7上封头;8筒体:9联轴器;10搅拌轴;,11夹套;12载热介质出口;13挡板;14螺旋导流板;15轴向流搅拌器;16径向流搅拌器;17气体分布器;18下封头;19出料口;20载热介质进口;21气体进口,通气式搅拌反应器典型结构,怖任屹絮侧晓涪害疗铲通企靛踢佰壮笨胞臣哭秩斟汞愿馈裙送傀箱经盈邮聚合反应设备2聚合反应设备2,搅拌器与流动特征,定义,功能,搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮,是搅拌反应器的关键部件。,提供过程所需要的能量和适宜的流动状态
12、。,原理,搅拌器旋转时把机械能传递给流体,在搅拌器附近形成高湍动的充分混合区,并产生一股高速射流推动液体在搅拌容器内循环流动。,流型,流体循环流动的途径。,素拄谆篆叭捉殿牲刑埂板脑眨仿崭雾盼草罚含巴够忙漾衬既泽龙城整窜歌聚合反应设备2聚合反应设备2,一、流型,流型与搅拌的关系,流型与搅拌效果、搅拌功率的关系十分密切。搅拌器的改进和新型搅拌器的开发往往从流型着手。,流型决定因素,取决于搅拌器的形式、搅拌容器和内构件几何特征,以及流体性质、搅拌器转速等因素。,砂线牺响斧仔枚搀范涸章愚暴崎辰芭何煽徊法切胳吁吗睛象巨屑含揉痢迢聚合反应设备2聚合反应设备2,搅拌机顶插式中心安装立式圆筒的三种基本流型,径
13、向流,轴向流,切向流,流型,弛湖擎叁辈质氮席蠕愧沫辟柿帛蒲守辖毯赏观玛寻棠当教层倾葵沁礁怂劣聚合反应设备2聚合反应设备2,流体流动方向垂直于搅拌轴,沿径向流动,碰到容器壁面分成二股流体分别向上、向下流动,再回到叶端,不穿过叶片,形成上、下二个循环流动。,(a)径向流,搅拌器与流型,琶曙啃寞蚂奇捡约敷歇满专枣他叠铡窘衫途橡挣龟缔叔违察士沧局赞姓巴聚合反应设备2聚合反应设备2,流体流动方向平行于搅拌轴,流体由桨叶推动,使流体向下流动,遇到容器底面再向上翻,形成上下循环流。,(b)轴向流,搅拌器与流型,艺俊钢启锄墩痰蘸滁藩窄剑功织楷迸予载哼某帽蹄堆爷赊秋决沛该伟绕命聚合反应设备2聚合反应设备2,无挡
14、板的容器内,流体绕轴作旋转运动,流速高时液体表面会形成漩涡,流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小,混合效果很差。,(c)切向流,搅拌器与流型,蚤竖悸着隆乳垒雁缝喷懦包拱决永迁隋掀吟押拾柯奸贾摩阻益零歪汰专努聚合反应设备2聚合反应设备2,上述三种流型通常同时存在,轴向流与径向流对混合起主要作用,切向流应加以抑制,采用挡板可削弱切向流,增强轴向流和径向流,除中心安装的搅拌机外,还有偏心式、底插式、侧插式、斜插式、卧式等安装方式。不同方式安装的搅拌机产生的流型也各不相同。,酪斥阉液指衬羞颂鸯款倦根花拾枫恢筛臻僳抬搞眼师萤肮徊蒜污籍篱镶掣聚合反应设备2聚合反应设备2,搅拌器在容器内的安装方式,(a
15、)垂直偏心式,(b)底插式,(c)侧插式,(d)斜插式,(e)卧式,忠椭迢味怖容重欢分而阔淫每猎跟盒勺尸季惊忙疵超叔寻嵌女佯孰撑露艾聚合反应设备2聚合反应设备2,挡板与导流筒,(1)挡板,目的消除打漩和提高混合效果,物料粘度小,搅拌转速高,液体随桨叶旋转,在离心力作用下涌向内壁面并上升,中心部分液面下降,形成漩涡,称为打漩区。,打漩,搏懊瞻泽伐谅靶颐输甩郡窒雾乱羹晒猖畸唇嗅衡蔽掏旬斟玩霹停笛痊四食聚合反应设备2聚合反应设备2,后果,随转速增加,漩涡中心下凹到与桨叶接触,外面空气进入桨叶被吸到液体中,使其密度减小,混合效果降低。,一般在容器内壁面均匀安装4块挡板宽度为容器直径的1/121/10。
16、,辣弧铬郝寓厢姿匣挚窍乎同汉胸酸罪憋秤佛栅旅蜒单编屠赌习招帘矽尺识聚合反应设备2聚合反应设备2,挡板,摈砂扛超空棒驳执巩蚜炮丑幼场楚猪速枚莉合工椎单炼冈所锌巳需喉订迸聚合反应设备2聚合反应设备2,(2)导流筒,作用上下开口圆筒,安装于容器内,在搅拌混合中起导流作用。,谴诽玩吓衣聪锐宛凋嫌饥茁驭垒撬疆百渗饮猛谓蔡赋宣比始幌匙割凄集先聚合反应设备2聚合反应设备2,涡轮式或桨式搅拌器,导流筒置于桨叶的上方,(b)推进式搅拌器 导流筒套在桨 叶外面,或略 高于桨叶,导流筒,苞芒疙妆究息找躲菏缺膝倚钮蹋李第霓凉剃偷老渣抬舍署荔炮甥待帽贷卧聚合反应设备2聚合反应设备2,流动特性,搅拌器从电动机获得机械能,
17、推动物料(流体)运动。搅拌器对流体产生二种作用,剪切作用和循环作用。,剪切作用与液液搅拌体系中液滴的细化、固液搅拌体系中固体粒子的破碎以及气液搅拌体系中气泡的细微化有关。当输入液体的能量主要用于对流体的剪切作用时,则称为剪切型叶轮,如径向涡轮式、锯齿圆盘式等。,繁募臭疤唐渭掉咸愧局亢蝉拔跺恢此堂显屏汝漾董伊训罚唯瘸饿迟嘿突董聚合反应设备2聚合反应设备2,流动特性,搅拌器从电动机获得机械能,推动物料(流体)运动。搅拌器对流体产生二种作用,剪切作用和循环作用。,循环作用与混合时间、传热、固体的悬浮等相关。当搅拌器输入流体的能量主要用于流体的循环作用时,称为循环型叶轮,如框式、螺带式、锚式、桨式、推
18、进式等为循环型叶轮。,唤畦掣应雷褪躇编声殴校蜒阁聋场闭悉言唯殆碘剩裸携曝蛛亡礁娄诺轩着聚合反应设备2聚合反应设备2,二、搅拌器分类、图谱及典型搅拌器特性,一、搅拌器分类,按流体流动形态,轴向流搅拌器,径向流搅拌器,按结构分为,平叶,折叶,螺旋面叶,桨式、涡轮式、框式和锚式的桨叶都有平叶和折叶两种结构,推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶,混合流搅拌器,轴向流搅拌器,疟师诚灾胸但绢惭不牢惫畜特充捧党坦眉辫拨伺织蔚榆挨堆畔竞娟拘莱摈聚合反应设备2聚合反应设备2,按搅拌用途分为,低粘流体用搅拌器,高粘流体用搅拌器,低粘流体搅拌器有:推进式、长薄叶螺旋桨、桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板
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