聚合反应器介绍 PPT课件
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聚合反应器介绍 PPT课件
在机械密封中,除了动环与静环的接触面是泄漏面外,还有动环与轴 之间、静环与支座之间的间隙也是泄漏通道,需用密封圈将其堵住。动 环的静密封圈常用“o”形圈,静环的静密封圈多用平垫片。
根据摩擦副的数目,机械密封分为单端面密封和双端面密封两种。根 据介质压力在端面上所起的作用,又分为平衡型和非平衡型。
(三)机械密封与填料密封比较
二、聚合反应器的型式及特点
1.釜式反应器 也称搅拌釜反应器。它的适应性强,操作 弹性大,适用的温度和压力范围广。既可用于间歇(分批)操 作,亦可用于连续操作。用于连续操作时,釜内的温度、浓 度均一,容易控制,所得产品质量均一,因而广泛应用于高 分子合成工业中。
此外在聚合物的生产过程中,除聚合反应器外,还有许多带 搅拌装置的容器(如原料配制槽、溶解槽、浆料配制槽、沉 析槽等)。
2.填料
填料应具有足够塑性和弹性,耐介质及润滑剂的腐蚀,耐磨性好, 与轴的摩擦系数小,具有耐温性能等。
在选用时应根据反应器内的介质、操作压力、操作温度、搅拌轴转 速等来选择。
对压力小于0.2MPa而介质又无毒、不易燃易爆的场合,可选用一般 石棉制品,安装时外涂一般工业用黄油即可。
在压力较高或高真空和介质有毒、易燃、易爆时,常用浸渍聚四氟 乙烯的填料等。
D点是动环与轴(或轴套)之间的密封,也属静密封, 在端面磨损时.可以作补偿磨损的轴向移动,常 用的密封元件是“o”形环。
2.机械密封的材质
动环和静环是机械密封的重要零件,它们组成一对摩擦副,而且在运 转时与被封的介质接触。因此,选择材料时,除考虑其耐磨性外,还需 考虑它们的耐腐蚀性,同时摩擦副配对的材质也应不同.一般采用动环 的硬度比静环大。
43第四节卧式反应器一卧式反应器的工作原理在聚合过程中有时前后不同阶段物料的特性差异很大对反应条件的要求亦不尽相同如聚合前期物料体系粘度低放热多流动较容易而在聚合后期则往往相反且希望在反应进行的同时能去除生成的低分子物此时在生产中往往采用卧式反应器
根据摩擦副的数目,机械密封分为单端面密封和双端面密封两种。根 据介质压力在端面上所起的作用,又分为平衡型和非平衡型。
(三)机械密封与填料密封比较
二、聚合反应器的型式及特点
1.釜式反应器 也称搅拌釜反应器。它的适应性强,操作 弹性大,适用的温度和压力范围广。既可用于间歇(分批)操 作,亦可用于连续操作。用于连续操作时,釜内的温度、浓 度均一,容易控制,所得产品质量均一,因而广泛应用于高 分子合成工业中。
此外在聚合物的生产过程中,除聚合反应器外,还有许多带 搅拌装置的容器(如原料配制槽、溶解槽、浆料配制槽、沉 析槽等)。
2.填料
填料应具有足够塑性和弹性,耐介质及润滑剂的腐蚀,耐磨性好, 与轴的摩擦系数小,具有耐温性能等。
在选用时应根据反应器内的介质、操作压力、操作温度、搅拌轴转 速等来选择。
对压力小于0.2MPa而介质又无毒、不易燃易爆的场合,可选用一般 石棉制品,安装时外涂一般工业用黄油即可。
在压力较高或高真空和介质有毒、易燃、易爆时,常用浸渍聚四氟 乙烯的填料等。
D点是动环与轴(或轴套)之间的密封,也属静密封, 在端面磨损时.可以作补偿磨损的轴向移动,常 用的密封元件是“o”形环。
2.机械密封的材质
动环和静环是机械密封的重要零件,它们组成一对摩擦副,而且在运 转时与被封的介质接触。因此,选择材料时,除考虑其耐磨性外,还需 考虑它们的耐腐蚀性,同时摩擦副配对的材质也应不同.一般采用动环 的硬度比静环大。
43第四节卧式反应器一卧式反应器的工作原理在聚合过程中有时前后不同阶段物料的特性差异很大对反应条件的要求亦不尽相同如聚合前期物料体系粘度低放热多流动较容易而在聚合后期则往往相反且希望在反应进行的同时能去除生成的低分子物此时在生产中往往采用卧式反应器
《聚合反应工程》PPT演示课件
逐步缩聚的若干代表例子:
聚酰胺(尼龙) 聚酯 (涤纶)
聚氨基甲酸酯 聚硅氧烷
酚醛树脂
三聚氰胺
31
3.2.1.4 链式加成
链式加成:
P
. j
+
M
→
P
. j+1
j≥1
P
. j
→Pjຫໍສະໝຸດ 其特点为:一部分单体分子被激成活性分子后,就与单体分 子进行加成而生长,直至被终止而生成最终大小 的聚合物分子,其后引发出的分子也都经历一代 又一代的生长和终止,产生大小不尽相同的死聚 体分子
19
五、研究方法
❖ 动力学研究要做到以下几点
▪ 1宜在等温装置中进行 ▪ 2一般可用分批式操作 ▪ 3尽可能消除扩散阻力以求取本征反应速率 ▪ 4多数动力学研究都是在低转化率范围内进行以免出现
更多反应造成机理上的复杂和数据处理上的困难 ▪ 5动力学研究结果最好用方程式的形式表达出来,而不
应满足于数据表或曲线形式
最常用的是一些过氧 化物如过氧化二苯甲酰 (BPO)和偶氮类化合物如偶 氮二异丁腈(AIBN)等。用 量很少,其摩尔浓度数值 一般在10-4~10-2。
3
二、聚合反应工程
聚合反应工程是化学反应工程的一个分支, 从 解决一般的技术问题到聚合反应器的设计、放大, 聚合过程的开发到工程分析,优化工艺条件的确定 和操作设计,聚合反应器的动态特性和操作稳定性, 聚合过程优化以及包括聚合反应在内的全过程的 系统工程.
4
聚合反应工程
❖ 研究对象 以工业规模的聚合反应器为研究对象
6
聚合反应工程的特色
▪ 聚合总是包含多步的复杂反应,除原料单体 转化率外还要考虑聚合产物平均分子量及分 子量分布,以至产物分子结构与排列等,在 有多种单体进行聚合时,情况就更复杂
7-聚合反应器
k 22
2
2
M 式中, 1 及 M 2分别表示末端为 M 1 及 M 2 的活性链。单体 M 1 及 M 2的消失速率分别为
d M 1 dt k11 M 1 M 1 k 21 M 2 M 1 7. (7.16) d M 2 dt k12 M 1 M 2 k 22 M 2 M 2 两式相除得
7.2 聚合反应动力学
7.2.1 逐步缩合聚合
7.2.2 均相游离基链式加成聚合
7.2.3 均相游离基共聚合
7.2.4 离子型聚合
7.2.5 配位络合聚合
7.2 聚合反应动力学
7.2.1 逐步缩合聚合
逐步缩合聚合又称逐步加成,缩聚的特点是通过官能团 之间的反应,缩去一个小分子而使两个分子连接起来。它往往 具有可逆的性质,而且在反应开始后,单体会很快转化完毕, 而产物的分子量却增长很慢。 在进行动力学分析时,一般可假定双官能团分子的两个 官能团具有相同的活性,而且不论另一官能团已被反应与否, 或者该分子的大小如何,活性始终相等。
7.2 聚合反应动力学
(1)缩聚平衡与平均聚合度 在缩聚反应中,反应速率及聚合度与反应的平衡之 间有着密切的关系。这是因为缩聚是一个可逆过程,反 应能够达到的程度与系统中所含的小分子缩聚物有关。 以聚酯的生成为例,反应式一般可写成:
7.2 聚合反应动力学
设羧基官能团的起始数目为N0,反应到某一程度时, 剩余的该官能团数为N,则它的转化率或反应程度P与平均 聚合度Xn之间有如下关系:
国家精品课程
化学反应工程
第7章
聚合反应器
7.1 概述
聚合反应器是一个比较复杂的反应装臵,需要考虑的问 题很多,而聚合反应器的动态行为,可用于工艺设计及操作 条件的分析和确定,也是工业装臵中控制系统的设计和分析 的依据。
2
2
M 式中, 1 及 M 2分别表示末端为 M 1 及 M 2 的活性链。单体 M 1 及 M 2的消失速率分别为
d M 1 dt k11 M 1 M 1 k 21 M 2 M 1 7. (7.16) d M 2 dt k12 M 1 M 2 k 22 M 2 M 2 两式相除得
7.2 聚合反应动力学
7.2.1 逐步缩合聚合
7.2.2 均相游离基链式加成聚合
7.2.3 均相游离基共聚合
7.2.4 离子型聚合
7.2.5 配位络合聚合
7.2 聚合反应动力学
7.2.1 逐步缩合聚合
逐步缩合聚合又称逐步加成,缩聚的特点是通过官能团 之间的反应,缩去一个小分子而使两个分子连接起来。它往往 具有可逆的性质,而且在反应开始后,单体会很快转化完毕, 而产物的分子量却增长很慢。 在进行动力学分析时,一般可假定双官能团分子的两个 官能团具有相同的活性,而且不论另一官能团已被反应与否, 或者该分子的大小如何,活性始终相等。
7.2 聚合反应动力学
(1)缩聚平衡与平均聚合度 在缩聚反应中,反应速率及聚合度与反应的平衡之 间有着密切的关系。这是因为缩聚是一个可逆过程,反 应能够达到的程度与系统中所含的小分子缩聚物有关。 以聚酯的生成为例,反应式一般可写成:
7.2 聚合反应动力学
设羧基官能团的起始数目为N0,反应到某一程度时, 剩余的该官能团数为N,则它的转化率或反应程度P与平均 聚合度Xn之间有如下关系:
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化学反应工程
第7章
聚合反应器
7.1 概述
聚合反应器是一个比较复杂的反应装臵,需要考虑的问 题很多,而聚合反应器的动态行为,可用于工艺设计及操作 条件的分析和确定,也是工业装臵中控制系统的设计和分析 的依据。
聚合反应器讲解课件
03
聚合反应器的种类与选型
聚合反应器的种类
搅拌釜式反应器
适用于液态物料,通过搅拌实 现混合和传热。
塔式反应器
适用于气态和液态物料的反应 ,通过填料或塔盘实现传质和 传热。
固定床反应器
适用于气态和液态物料的反应 ,催化剂固定在反应器内,通 过反应物在催化剂表面进行反 应。
流化床反应器
适用于固态物料的反应,催化 剂与反应物料混合流动,通过
现代聚合反应器
随着工业技术的发展,现代聚合反应 器逐渐向大型化、连续化、自动化方 向发展,提高了生产效率和产品质量 。
02
聚合反应器的工作原理
聚合反应的原理
聚合反应的分类
根据聚合物的结构和单体种类的不同,聚合反应可分为加聚反应和缩聚反应。加聚反应是 指单体在聚合过程中只生成一种聚合物的反应,而缩聚反应则是指单体在聚合过程中除了 生成聚合物外,还伴有小分子物质(如水、氯化氢等)的生成。
超声波引发聚合
利用超声波的物理作用,可实现聚合反应的高效、快速和均一化, 同时可降低聚合温度,减少能源消耗。
活性自由基聚合
活性自由基聚合是一种新型的聚合方法,具有聚合度高、分子量分布 窄、可控制聚合过程等优点,是高分子合成领域的重要发展方向。
聚合反应器在未来的应用前景
高性能材料制备
01
利用聚合反应器可实现高性能材料的高效、快速和连续化制备
,如高性能聚合物、功能性高分子等。
生物医用材料制备
02
聚合反应器可用于生物医用材料的制备,如生物可降解高分子
材料、组织工程支架材料等。
新材料开发
03
利用聚合反应器可开发新型的高分子材料,如超分子聚合物、
纳米复合材料等。
《聚合反应工程》课件
安全与环保意识的培养:通过培训、教育等方式,提高员工对安全与环保的认识和重 视程度。
安全与环保实践:在实际操作中,严格按照安全与环保要求进行操作,确保生产过程 的安全与环保。
安全与环保检查:定期对生产现场进行安全与环保检查,及时发现并解决问题,确保 生产过程的安全与环保。
感谢您的观看
汇报人:
应用领域:广泛应 用于建筑、汽车、 电子、医疗等领域
聚合反应工程实验 技术
反应器:用于进行聚合反应的容器,包括搅拌器、加热器等 温度计:用于测量反应温度,确保反应在适宜的温度下进行 压力计:用于测量反应压力,确保反应在适宜的压力下进行 流量计:用于测量反应物料的流量,确保反应物料的供应和排出 真空泵:用于抽真空,确保反应在无氧环境下进行 冷却器:用于冷却反应物料,确保反应物料的温度在适宜的范围内
聚合反应工程安全 与环保
实验前,确保所有设备、仪器和试剂都经过安全检查 实验过程中,穿戴适当的防护装备,如防护眼镜、手套和口罩 实验结束后,及时清理实验现场,确保无残留物 实验过程中,注意观察反应情况,如有异常,及时采取措施
减少废气排放:采用先进的 废气处理技术,如催化燃烧、 吸附等
废水处理:采用先进的废水 处理技术,如生物处理、膜 处理等
聚合反应工程PPT课 件
汇报人:
目录
添加目录标题
聚合反应工程概述
聚合反应工程基础知 识
聚合反应工程实验技 术
聚合反应工程应用实 例
聚合反应工程前沿技 术与发展趋势
添加章节标题
聚合反应工程概述
聚合反应工程是 研究聚合反应过 程及其控制的一 门学科
聚合反应是指由 单体分子通过化 学反应形成高分 子聚合物的过程
聚合反应工程主 要包括聚合反应 机理、聚合反应 动力学、聚合反 应器设计、聚合 反应过程控制等 方面
安全与环保实践:在实际操作中,严格按照安全与环保要求进行操作,确保生产过程 的安全与环保。
安全与环保检查:定期对生产现场进行安全与环保检查,及时发现并解决问题,确保 生产过程的安全与环保。
感谢您的观看
汇报人:
应用领域:广泛应 用于建筑、汽车、 电子、医疗等领域
聚合反应工程实验 技术
反应器:用于进行聚合反应的容器,包括搅拌器、加热器等 温度计:用于测量反应温度,确保反应在适宜的温度下进行 压力计:用于测量反应压力,确保反应在适宜的压力下进行 流量计:用于测量反应物料的流量,确保反应物料的供应和排出 真空泵:用于抽真空,确保反应在无氧环境下进行 冷却器:用于冷却反应物料,确保反应物料的温度在适宜的范围内
聚合反应工程安全 与环保
实验前,确保所有设备、仪器和试剂都经过安全检查 实验过程中,穿戴适当的防护装备,如防护眼镜、手套和口罩 实验结束后,及时清理实验现场,确保无残留物 实验过程中,注意观察反应情况,如有异常,及时采取措施
减少废气排放:采用先进的 废气处理技术,如催化燃烧、 吸附等
废水处理:采用先进的废水 处理技术,如生物处理、膜 处理等
聚合反应工程PPT课 件
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聚合反应工程概述
聚合反应工程基础知 识
聚合反应工程实验技 术
聚合反应工程应用实 例
聚合反应工程前沿技 术与发展趋势
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聚合反应工程概述
聚合反应工程是 研究聚合反应过 程及其控制的一 门学科
聚合反应是指由 单体分子通过化 学反应形成高分 子聚合物的过程
聚合反应工程主 要包括聚合反应 机理、聚合反应 动力学、聚合反 应器设计、聚合 反应过程控制等 方面
聚合反应器讲解
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感谢您的观看
聚合反应器技术的创新与突破
高效能聚合反应器
通过优化反应器的设计,提高聚 合反应的效率,降低能耗和物耗, 实现绿色生产。
聚合反应器智能化
控制
利用人工智能和大数据技术,实 现聚合反应器的智能化控制,提 高生产效率和产品质量。
新型的聚合反应技
术
探索和发展新的聚合反应技术, 如活性聚合、固相聚合等,以适 应高分子材料的多样化和高性能 化需求。
02 聚合反应器的工作原理
聚合反应的原理
聚合反应
指多个小分子通过化学键结合形成大分子的过程。
聚合物的形成
通过重复的链增长和链终止反应,形成高分子量的聚合物。
聚合方式
包括加聚反应和缩聚反应,分别生成碳-碳键和除去小分子。
聚合反应器的操作流程
准备阶段
确保反应器内壁干净、无残留 ,准备好原料和催化剂。
聚合反应器的发展历程
早期阶段
聚合反应器最初的形式为釜式反 应器,以间歇操作为主,规模较
小。
过渡阶段
随着聚合反应技术的发展,连续式 聚合反应器逐渐取代釜式反应器, 实现了聚合反应的连续化、大型化。
现代阶段
随着科技的不断进步,聚合反应器 在技术、材质、设计等方面不断优 化,实现了高效、环保、安全的生 产。
投料阶段
将原料和催化剂按照比例加入 反应器中。
聚合阶段
在一定温度和压力下,原料在 催化剂的后,进行后处理,如 分离、洗涤、干燥等。
聚合反应器的控制要素
温度控制
聚合反应通常需要一定的温度来启动 和维持,控制温度稳定对保证产品质 量和安全性至关重要。
压力控制
聚合过程中,反应器内的压力随反应 进行而变化,需通过调节压力来维持 反应稳定性。
聚合反应工程讲课课件11[可修改版ppt]
内容提要
搅拌聚合釜的传热和传质
(The Heat and Matter Transfer of Polyreactor with Stirred)
讨论搅拌聚合釜的传热和传质过程。传热对聚合过程 有巨大影响,在设计搅拌聚合釜时对传热方式及传热面 积必须作出可靠设计。本章就传热的计算方法进行讨论。
聚合反应器简介 (Introduction of Polyreactor)
[][ ] du dy
dy/n cm 2
cm /s cm
dysn cm 2
此单位用符号P表示,称为泊。 N·s/m2(或Pa·s)、P、 cP与的换算关系为
1 Ps a 1P 0 10 c0 P0
➢ 运动黏度
运动黏度:流体黏度μ与密度ρ之比称为运动黏度,用符号
ν表示
ν=μ/ρ
(2)
其单位为m2/s。而CGS单位制中,其单位为cm2/s,称为斯 托克斯,用符号St表示。
聚合反应工程讲课课件11
CHAPTER 1 Introduction
outline
---- Course aims, objectives and outline
由多种原子以相同的、简单的结构单元通过共价键多 次重复连接而成的相对分子质量很大的化合物。
尼龙
聚氯乙烯
顺丁橡胶
相对分子质量 1.2~1.8×104 相对分子质量 25~30×104
在动力学分析的基础上,着重讨论反应器形式和操作 方 式对不同聚合机理聚合产物的分子量分布的影响。
搅拌聚合釜的设计 (Design for Polyreactor with Stirred )
介绍搅拌聚合釜的主要部件—搅拌器的设计方法。主要 介绍分散和悬浮类型搅拌器的设计。
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第二节 搅拌釜式反应器
搅拌反应器:釜体、搅拌装置、传热装置、密封装置和传动装置等组成。
通过搅拌可使互溶液体的各部分均相 混合成均质状态,以增大分散相的有效接触 面积,降低分散相周围浓膜阻力,提高传热 速度等。
(一)搅拌器型式 搅拌器的型式很多,按桨叶的构形可分为
桨式、锚式(或框式)、推进式、涡轮式及螺 杆式、螺带式搅拌器等。
1.以液体粘度和反应釜体积为依 据选型 图1—11为在较合理搅拌功率消耗下, 物料粘度与反应体积的关系图。图 中表示各种叶轮适用范围。
2.以流动状态、搅拌目的为依据选型 表1—I列出了根据流动状态和搅拌目的 来选择搅拌器。
(三)搅拌附件
为了消除釜内液体的打漩现象,可在 反应釜内设置挡板。挡板的作用是将 切向流动转变为轴向和径向流动,增 大被搅动液体的湍动程度,从而改善 搅拌效果。 当搅拌浆料时,挡板与釜壁之间应留 1/6板宽的空隙,以防止固体物料的 沉积。如有必要,挡板也可做成空心 状,内部能通入传热介质,既可改善 搅拌效果,又增加传热面积。
第一章 聚合反应器
一、聚合反应器在高分子合成工业中的作用
高聚物生产过程设备:
a. 传递过程设备(动量传递、热量传递、质量传递等物理过程的 设备)
b. 化学反应过程设备,完成聚合反应过程的设备称为聚合反应器。
聚合反应特点:反应机理复杂,聚合方法多样,且大多数反应体 系随着聚合反应的进行,体系中的粘度急剧上升,物料粘壁等现 象给聚合反应器的选型和设计带来一定的难度。
1.桨式搅拌器 平叶桨和折叶桨(斜桨)
平叶桨面与运动方向垂直,当桨叶低速运转时,液体主要为环向流动。当 桨叶转速增大时,液体径向流逐渐增大。转速愈高,径向流愈强。由于液体 仅以切线方向离开桨叶,主要是水平液流,造成的轴向流很弱,不利于轴向 混合。为增加轴间流,可将平叶桨倾斜一定角度(一般为45度)、即为折叶桨。 这样可以产生较大的轴向流动,有利于搅拌混合。
2.导流筒 无论采用何种型式的搅拌器,釜内液体总是从各个方向流向搅拌器,所 以不同的液体行程长短不一.在需要控制回流的速度和方向以确定某一特定流型时, 可在反应器内设置导流筒。导流筒一般是一个圆筒,安装在搅拌器的外面或上方。
设置导流筒提高了对筒内液体的搅动程度,同时又确立了充分循环的流型,使反 应器内所有物料均可通过导流筒内的强烈混合区,提高混合效率,减少短路机会。 根据需要,导流筒也可做成空心状,其内可通入传热介质,以增加反应器的传热面 积。
2.管式(塔式)反应器 管式(塔式)聚合反应器的构造比较简单, 这种反应器一般用于处理粘度较高的均相反应物料。它属于连续 流动反应器,原料从管的一端连续送入,在管内完成升温、反应 等,而产物和未反应的单体从另一端连续排出。
3.特种反应器 对处理高粘度的聚合体系,如本体聚合或缩聚反 应后期,反应物料的粘度可达500一5000Pa·s,故需采用特殊型 式反应器。该反应器一般采用卧式,主要型式有螺杆型反应器 (如尼龙66的后缩聚反应采用双螺杆)和表面更新型反应器(如聚酯 生产中的后缩聚采用单轴或双轴的表面更新型圆盘式反应器)。
由于外螺带可以与釜内壁很好地 吻合,直接刮扫釜壁上的液体,有利于 夹套式搅拌釜的传热与去除釜壁处的 沉积物。
(二)搅拌器的选型 搅拌过程涉及流体的流动、传热
和传质,其影响因素极其复杂,在 选型设计时,既要考虑达到搅拌效 果,保证物料的混合,有利于传热、 传质,也应考虑动力消耗问题;另 外还要考虑搅拌器的结构要便于操 作和维修。
2.釜内传热件 当聚合釜壁采用导热性不良的材质或较大型的聚合釜、单靠夹
套传热不能满足工艺要求时,需在反应器内增设传热件,如加传 热挡板、蛇形管等。
3.釜外传热 釜外传热可分为两种情况,一种是把釜内产生的气体导出至釜
外回流冷凝器,然后使冷凝液返回反应釜。因为是蒸汽冷凝传热, 其传热系数高,且传热面积不受反应器容积的限制。
D点是动环与轴(或轴套)之间的密封,也属静密封, 在端面磨损时.可以作补偿磨损的轴向移动械密封的材质
动环和静环是机械密封的重要零件,它们组成一对摩擦副,而且在运 转时与被封的介质接触。因此,选择材料时,除考虑其耐磨性外,还需 考虑它们的耐腐蚀性,同时摩擦副配对的材质也应不同.一般采用动环 的硬度比静环大。
2.填料
填料应具有足够塑性和弹性,耐介质及润滑剂的腐蚀,耐磨性好, 与轴的摩擦系数小,具有耐温性能等。
在选用时应根据反应器内的介质、操作压力、操作温度、搅拌轴转 速等来选择。
对压力小于0.2MPa而介质又无毒、不易燃易爆的场合,可选用一般 石棉制品,安装时外涂一般工业用黄油即可。
在压力较高或高真空和介质有毒、易燃、易爆时,常用浸渍聚四氟 乙烯的填料等。
2.锚式(框式)搅拌器 对于粘度较大的液体搅拌,可把桨叶形状做成与反应釜底部的形状相似,
且桨叶与釜壁的隔隙小。
锚式搅拌器的转速比较低,故剪切作用较小,但搅动范围大,不易产生死 区。对高粘度流体的搅拌,可利用桨叶的刮扫作用来防止搅拌器与釜壁之间 产生滞流层,利于促进传热和去除釜壁沉积物。
当锚式搅拌器中间加设横梁或竖梁时,即称为框式搅拌器。
二、聚合反应器的型式及特点
1.釜式反应器 也称搅拌釜反应器。它的适应性强,操作 弹性大,适用的温度和压力范围广。既可用于间歇(分批)操 作,亦可用于连续操作。用于连续操作时,釜内的温度、浓 度均一,容易控制,所得产品质量均一,因而广泛应用于高 分子合成工业中。
此外在聚合物的生产过程中,除聚合反应器外,还有许多带 搅拌装置的容器(如原料配制槽、溶解槽、浆料配制槽、沉 析槽等)。
釜外传热的另一种方法是将反应釜内液相导出,进行釜外循环 传热,反应器中的部分反应物料由泵抽出,经外部冷却后再进入 反应器,如丙烯的溶液聚合就可以采用此种传热装置。
六、其他型式的搅拌反应器
1. 偏心式搅拌反应器 偏心式搅拌反应器是搅拌器中心偏
离容器中心。由于其搅拌轴偏离容器 的中心轴线,使流体在各点所受的压 力不同,因而液层间的相对运动加强, 增加液层的湍动,明显提高搅拌效果。 但容易引起振动,故一般多用于较小 型设备。
机械密封和填料密封比较具有泄漏量少,使用寿命长,摩擦消耗功率 小,轴不易磨损等优点;
但其结构复杂,加工困难,成本高,拆装不便,因而一般用于密封要 求高,被密封介质是易燃、易爆、强腐蚀以及高压、高真空的场合。
四、传动装置
根据工艺要求,聚合反应器的搅拌器在一 定的转速下运行,由于搅拌的转速通常小于 电动机的转速,因而需设置传动装置。
4.涡轮式搅拌器 又称透平搅拌器,是应用较广泛的一种搅拌器,能处 理粘度范围较宽的液体。桨叶有开式及闭式两大类。根据桨叶叶片的形 状和位置.又有平直叶片、弯曲叶片、倾斜叶片、圆盘平直叶片、圆盘 弯叶、圆盘斜叶等。
5.螺杆式搅拌器 当液体的粘度大于10Pa·s时,常采用螺杆式搅拌器,它是将螺 距一定的螺旋叶片固定在搅拌轴上,也称螺轴式搅拌器。
传动装置包括电动机、减速器、联轴器及 机座。
五、传热装置
化学反应过程伴有放热或吸热,对聚合反应而言,往往要求严格控制反应温 度,使其恒定或按一定的温度曲线进行。
同时由于聚合反应器内物料粘度高、易结垢,因而要求传热速率高、结构简 单、避免易挂料的粗糙面及导致结垢的死角并易于清洗。
聚合反应器常用的传热装置型式有夹套传热、釜内传热件及釜外传热等。
A点是静环座和设备之间的密封.属静密封,通常 设备凸缘做出凹面,静环做成凸面。中间用一般 垫片。
B点是静环与静环座之间的密封,也属于静密封, 采用具有弹性的密封圈。
C点是动环和静环有相对旋转运动的两个端面的密 封,是机械密封的关键部分,属于动密封,依靠 弹性元件及介质的压力使两个光洁而平直的端面 紧密接触,而且端面间形成一层极薄的液膜达到 密封作用。
三、密封装置
为了保证搅拌反应器内处于正常或真空状态,防止反应器内物料逸出或大气中杂质渗 入影响反应的正常进行,在旋转的搅拌轴与釜封头间需安装密封装置。其主要型式有填 料密封和机械密封两种。
(一) 填料密封 1.结构及工作原理 被装在搅拌轴和
填料箱体环隙中的填料在压盖压力的作 用下,对搅拌轴表面产生径向压紧力。 填料中含有润滑剂,其作用是使搅拌相 得到润滑和阻止设备内流体逸出或外部 流体渗入而达到密封作用。搅拌轴在旋 转过程中.润滑剂不断消耗,因此在填 料箱上常设置添加润滑油的装置:当设 备内温度高于100 度或搅拌轴的线速度 大于1m/s时,填抖密封需有冷却装置。
为提高釜内液体的搅拌强度,并造成一定的循环流型,通常可在釜内增设离壁 挡板或导流筒。
6.螺带式搅拌器 螺带式搅拌器适合于粘度较高的场合(如达103Pa·s以上)。具体 构形有单螺带、双螺带、凹螺带和螺杆/螺带式等。
通常螺带式搅拌器其螺距s与搅拌器直 径d之比为s/d=1,螺带叶宽b与釜径D 之比为b/D-0.1,d/D-0.95。
3.推进式搅拌器 推进式(也称螺旋 桨式)
搅拌器的结构简单.其直径较小, d/D=1/4-1/3。以整体铸造的叶轮 最为常见,适合于液体粘度较低、 液量较大的搅拌。其转速较高.一 般为300-600r/min,叶端线速度为 5-15m/s。利用较小的搅拌功率通 过高速旋转的桨叶获得较好的搅拌 效果。
2.底部传动搅拌反应器 该型式反应器的搅拌装置设在反应器的底
部。其优点是当设备较大时,搅拌轴可做成 短而细,稳定性好,且可降低安装高度。同 时由于把笨重的传动装置安装在地面基础上, 从而改善了釜体上封头的受力状态,也便于 维护与检修。
缺点是轴密封较困难,而且搅拌器下部至轴 封处常有固体物料粘积,影响产品的质量, 检修时需将釜内物料全部排净。该型式 较常用于大型搅拌设备。
(四)搅拌器的功率计算
计算搅拌器功率的目的是衡量聚合釜的搅拌强度,为选用搅拌电 动机和搅拌机械设计提供基本数据。
搅拌器所需要的功率由三部分组成,即搅拌叶克服流体阻力消耗 的能量(称搅拌轴功率)、搅拌轴封消耗的能量和机械传动消耗的能 量。轴封消耗的能量在使用填料密封时一般为轴功率的10%一15 %,在使用端面密封时,约为轴功率的2%,机械传动的效率一般 为0.8一0.95。