化研1308 黄翔 2013200095.doc

学号：2013200095 北京化工大学 硕士研究生学位论文开题报告 论文题目：高速脱挥反应器的研究 学 院 名 称： 化学工程学院 专 业： 化学工程与技术 学 生 姓 名： 黄 翔 导 师 姓 名： 高 正 明 开 题 日 期： 2014-10 考核 成绩 审核 小组 成员 以及 职称 姓 名 职 称 高正明 教授 包雨云 副教授 黄雄斌 研究员 目 录 1.课题来源、项目名称 1 1.1课题来源 1 1.2项目名称 1 2.文献综述 1 2.1 脱挥的背景 1 2.2总述 1 2.3聚合物脱挥的机理研究 2 2.3.1 脱挥机理总述 2 2.3.2 脱挥机理研究的进展 2 2.3.4 脱挥设备的研究 4 2.3.5 研究脱挥的意义 10 2.3.6 聚合物脱挥的前景和展望 10 2.4已查阅的文献目录 11 3.研究计划部分 12 3.1论文选题的立论、目的和意义 12 3.2本课题的主要研究内容 13 3.2.1建立传质模型 13 3.2.2研究各因素对传质系数的影响，对结果进行关联 13 3.2.3对设备的流体力学性能进行研究 14 3.2.4初步探究该脱挥器的脱挥机理 14 3.3研究方案 14 3.3.1技术方案 14 3.3.2实验方案 14 3.3.3拟解决的关键问题 15 3.4本课题难点分析 15 3.5预期的研究成果及创新点 15 3.6工作计划及经费预算 16 3.6.1工作计划进展表 16 3.6.2经费预算 16 1.课题来源、项目名称 1.1课题来源 中石化 1.2项目名称 高速脱挥反应器的研究 2.文献综述 2.1 脱挥的背景 由于社会的飞速发展，人们对物质的需求日益增大，在现在社会中，自然界已有的天然物质的含量或者纯度已经不能满足人们的需要，所以，我们通过一系列的化学反应合成来获取我们需要的物质，在单体聚合成高分子化合物的过程中，总有部分未反应的单体、反应原料中所夹带的杂质和溶剂残留于聚合物的产品里面，这些单体、溶剂的低分子物的存在，将影响聚合物产品的质量和使用性能。因此，聚合物生产都需要进行分离，将未反应的单体以及溶剂残留等低分子量物质叫做挥发分，将这些挥发分从高聚物中脱除称作挥发分的脱除，简称脱挥。[1]脱挥在聚合物的生产过程中是一个很重要的单元操作，也是耗能比较高的一个单元，所以，对聚合物脱挥的研究，可以提高聚合物最终产品的纯度，以及降低能耗，在能源紧缺的时代，具有重要的意义。聚合物的脱挥的优化现在最主要是开发性能更高的设备，在过去的研究中，螺杆挤出机受到了很大的青睐，随着研究的进展，超重力技术有了极大的应用以及扩展。利用超重力脱挥也越来越被人们重视，现在，还有就是加大流体的表面积以及高速分散来进行脱挥。 2.2总述10%到50%之间。在脱挥过的程中，大致经历三个阶段： （1）闪蒸脱挥，一般脱除挥发分含量占总含量的60%-80%；（2）起泡脱挥，一般脱除挥发分含量占总含量的10%-20%；（3）扩散脱挥，直到挥发分含量最终达到产品的最终要求。 需要脱挥的聚合物系一般具有以下几个特点：（1）粘度很高，并且随着脱挥过程的进行，由于挥发分含量不断减少，所以聚合物系的粘度不断增大，而且多数聚合物系还是非牛顿性流体，有些体系具有粘弹性，流变特性很复杂，需要用非线性本构方程才能表示；（2）扩散系数小，且在脱挥过程中会发生好几个数量级的变化；（3）在相平衡关系中，呈高度非理想性。因此脱挥过程往往在高温和高真空的条件下操作，因此要防止聚合物进一步降解，从而防止影响产品的性能。要防止聚合物在高温下有很长的停留时间，以免产品变色、降解，使产品的质量降低[]。 2.聚合物脱挥的机理研究 聚合物的脱挥在前面已经说到有三种机理，分别为闪蒸脱挥，起泡脱挥和扩散脱挥。其中闪蒸脱挥是脱挥过程的第一个阶段，可以脱除大部分的挥发分，其具体操作是将聚合物加热到一定程度以后，再将其通入一个真空罐里面，由于真空罐里的气压还远远没有达到挥发分的饱和蒸气压，这样聚合物系里的挥发分就会以气相的形式蒸发出来，如果有足够的停留时间，那么唯一限制挥发分脱除的条件就是相平衡，因此我们可以在真空罐中通入惰性气体，使得从聚合物中脱除的挥发分能够随着惰性气体一起及时被排出来，这样就使得相平衡一直向气相方向移动，从而提高脱挥效率。第二个阶段就是起泡脱挥，起泡脱挥的脱挥量一般占挥发分总含量的15%--30%，起泡脱挥的机理比较复杂，对起泡脱挥的系统研究也比较少，到现在为止，还没有能够清楚解释起泡脱挥的机理[17]。 2.3.2 脱挥机理研究的进展 但是从以往研究者的研究方向来看，起泡脱挥基本上都是从气泡的成核，生长，运动，破裂等方面入手进行研究。其中，气泡的成核是气泡形成