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间歇溶液聚合搅拌反应器的工艺原理

浏览次数:311更新日期:2024-04-08
  间歇溶液聚合反应器设计的难易程度取决于聚合反应后期的体系粘度高低,聚合过程中如果体系粘度变化不大,搅拌器设计比较简单。但大多数间歇溶液聚合反应开始时单体粘度很低,随聚合进行,粘度急速增高,而一般的搅拌器很难适应粘度大范围的变化,某些半连续聚合工艺在反应过程中不断滴加单体导致液面变化也很大,若采用多层叶轮,能量输入有突变,且液面物料飞溅。此外,一些反应到后期产生粘釜物,传热系数大幅度下降。
 
  对针对此类聚合,原正已积累了丰富的设计与制造经验,可根据不同工艺采取有效措施:
 
  (1) 开发了宽粘度域搅拌器—SP304大叶片桨,能适合物料粘度大幅度变化的工艺,聚合初期低粘状态时为轴流桨,粘度增加时,流型逐渐趋向径流,利于提高内置换热元件与夹套的传热系数。
 
  (2) 采用共轴搅拌技术,可适应更宽的粘度域。内层为高速多层涡轮桨,适合聚合初期,当粘度增加时,启动外层低速框式搅拌器,适合高粘度体系的混合,框式搅拌器上还可以安装各种刮板以清除粘釜物,强化传热,刮板结构需根据物性及粘釜程度专门选型设计。
 
  (3) 采用螺杆搅拌器,在导流筒的配合下,从0.5~100000mPa.s的粘度范围都能保持较高的循环能力与混合效率,有效地消除了搅拌反应器内上下浓度和温度的不均匀性,导流筒的壁还可以设计成空心结构,内通冷却介质,双面传热具有较高的传热效率。由于螺杆导流筒具有循环能力强、适应粘度范围大、传热效率高等三个特点,使其成为间歇溶液聚合的典型搅拌器,成功的应用包括用于生产碳纤维的丙烯腈溶液聚合、DMC开环聚合生产硅橡胶等。
 
  (4) 部分搅拌器可设计成空心结构,搅拌器的与搅拌轴都是中空的,冷却介质在空心通道内流动,由于搅拌器处于运动状态,其传热系数比内置盘管大5倍。空心搅拌器也可用于固含量较高的於浆加热或冷却过程,在难以设置挡板和盘管的搪玻璃设备内也较为适用。
 
  (5) 搅拌器及容器内壁镜面抛光,可减少粘釜物的生成。
 
  (6) 没有粘釜物产生时,选用近壁型搅拌器可提高传热系数;
 
  (7) 对于大型聚合反应器,仅靠夹套传热面不够时,用各种内构件增加传热面,或用外循环换热补充传热面,或用低沸点溶剂或单体蒸发撤热。
 
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