聚合反应器的分类介绍.ppt

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。聚合反应器的定义：完成聚合反应过程的设备称为聚合反应器聚合反应器的型式及特点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)。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)。3．特种反应器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。搅拌釜式反应器搅拌反应器由釜体、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。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．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．锚式(框式)搅拌器1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。2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。3当锚式搅拌器中间加设横梁或竖梁时，即称为框式搅拌器。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。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。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。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。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。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。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。（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。1．以液体粘度和反应釜体积为依据选型右图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。以流动状态、搅拌目的为依据选型下表就列出了根据流动状态和搅拌目的来选择搅拌器。三、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