4聚合反应的实施和聚合反应工程合编.ppt

聚合反应的实施和聚合反应工程 1 概述 1 概述 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 2 聚合反应的装置 3 聚合反应的操作方式 3 聚合反应的操作方式 3 聚合反应的操作方式 3 聚合反应的操作方式 4 聚合反应工程的内容和任务 * * 聚合反应实施 小试研究阶段： 确定聚合机理和聚合方法 工业化生产 ①聚合反应设备（放大） ③聚合反应工艺流程 聚合反应工程 ②聚合反应工艺（配方、操作） 聚合反应工程实施经验 化学反应工程理论 工业化学反应过程中发生的物料过程： （1）返混――不同停留时间物料的混合 （2）动量传递――不同流动速度物料间的混合； （3）质量传递――不同浓度物料间的混合； （4）热量传递――不同温度物料间的混合。 这些物理过程会影响到化学反应的浓度和温度在时间和空间上的分布，从而影响到化学反应的结果。 工业聚合反应过程的核心 ： 聚合反应器 1 .釜式聚合反应器 应用： 低粘度的的悬浮聚合过程、乳液聚合过程 高粘度的本体聚合和熔融缩聚等过程 操作方式： 间歇操作 半连续操作 单釜和多釜的连续操作 釜式聚合反应器长经比 按照长经比的不同，釜式聚合反应器可以分为瘦长型和矮胖型或者介于之间； 搅拌装置 平桨式、推进式、涡轮式、三叶后掠式及布鲁马金式桨叶（低粘度系统） 锚式、螺带式、带导流筒的螺杆式及其它特殊形式的搅拌（高粘度体系） 釜式聚合反应器的除热 采用夹套和各种内冷构件，如内冷挡板、蛇管等。 当釜内除热不足于除去反应热时，可以考虑采用釜外回流冷凝器和釜外循环冷却器。 釜式聚合反应器结构构成 聚氯乙稀生产33立方米聚合釜结构示意图 2.塔式聚合反应器 一般用于连续生产且对物料的停留时间有一定要求的较高粘度的物料体系,主要是一些缩聚反应。 苯乙烯本体聚合反应器 己内酰胺连续缩聚用的VK塔 双环管式聚合反应器 环状反应器 应用：中压聚烯烃（聚丙烯）； 反应器的容积：20～100M3； 管长：100～150M； 反应器材质：采用碳钢管； 反应器内部构件：轴流泵 。 3. 管式聚合反应器 优点：简单，单位体积所具有的传热面积大，单位体积生产能力大、 单程转化率高，适用高温、高压操作。 缺点： 容易发生聚合物的粘壁现象，造成管道堵塞； 当物料的粘度很大时，压力损失也大。 应用： 尼龙66的熔融缩聚 高压聚乙烯及中压聚烯烃 高压聚乙烯生产管式反应器 4.卧式聚合釜 带刮板的卧式聚合釜 有螺带的卧式聚合釜 应用：物料粘度高而需要将小分子去除的物料体系，如：聚酯。 2 聚合反应的装置 4.卧式聚合釜 表面更新型卧式聚合釜 采用双轴结构的卧式聚合釜，可以有效地避免死区。 5.捏和机式聚合装置 有强的剪切作用，可以达到物料捏和和混炼的作用。 二种形式的捏和机示意图 应用：液固反应，耐热性聚合物芳香族聚酰亚胺 2 聚合反应的装置 5.捏和机式聚合装置 捏和机式聚合装置常见的搅拌器形式有三种。 捏和机式聚合装置常见的搅拌器形式 6.螺杆挤压机式聚合装置 利用螺杆强烈的剪切和挤压作用，将高粘度的物料体系强行地混合、推进、挤出。 双螺杆聚合装置 应用：尼龙66生产中作后聚器，聚碳酸酯 。聚合反应－加工一体化。 7.履带式聚合装置 履带式聚合装置示意图 应用：聚合反应速度很快，需要迅速排除热量或小分子的聚合反应。 如：聚异丁烯 、聚酯。 8.流化床聚合装置 适合于气固聚合反应系统，已经用于聚烯烃（如乙烯、丙烯或它们与丁烯的共聚物）的生产 。 UNIPOL法生产聚烯烃流化床 过虑层 催化剂加料器 出料 旋风分离器 共聚单体 乙烯 氢 催化剂 2 聚合反应的装置 9.其他 （1）板框式聚合装置（PMMA聚合后聚器） （2）静态混合器反应器（适合均相和多相体系，试验中） （3）鼓泡塔式反应器（配位络合催化剂的聚烯烃生产，气液固三相反应器） 板框式聚合装置 Kenics静态混合器 1.间歇式操作 原料一次性投入，反应结束后反应物一次性从反应器内排出。 特点： (1)适用于小批量、多品种生产。 (2)产品的质量波动较大 (3)间歇操作的一个周期中，非生产生产时间在其中占有一定的比例，从而造成生产效率的下降。 (4)间歇操作物料的停留时间均一，在进一步开发放大的技术上难度较小。 (5)反应的不同阶段反应热的释放程度又不均一，造成聚合反应的操作是非稳态操作。 2.连续式操作