聚合反应设备课件.ppt
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1、聚合反应设备聚合反应设备背景n合成高分子材料的出现,开辟了化学的新纪元。近代的化学工业,特别是石油化学工业的巨大发展,就是与合成树脂、合成橡胶、合成纤维这三大合成材料的发展是分不开的。合成材料由于其优异的机械性能以及耐腐蚀性而获得了广泛应用,目前已深入到国民经济的各个部门。因此,作为化学反应工程的一个新的分支,即聚合反应工程发展十分迅速地成为目前最活跃的领域之一。聚合反应设备按结构分类聚合反应设备釜式聚合反应器管式聚合反应器塔式聚合反应器流化床聚合反应器其他特殊型式的聚合反应器n一般聚氯乙烯、乳液丁苯、溶液丁苯、乙丙橡胶、顺丁橡胶等聚合物的合成均用釜式聚合反应器,低密度聚乙烯的生产一般在管式聚
2、合反应器中进行,塔式反应器和流化床聚合反应器分别在苯乙烯本体聚合和丙烯液相本体聚合中得到应用,而许多特殊型式反应器则多用于聚合反应后期。主要讲的内容n釜式聚合反应器n管式聚合反应器n流化床聚合反应器n反应器的选用釜式聚合反应器 在聚合反应器中,80%以上的聚合反应器是釜式反应器。反应釜分不带搅拌的和带搅拌的反应釜,其中带搅拌的反应釜使用更多。釜式聚合反应器即为带搅拌的反应釜,由于设置有搅拌装置,所以釜式聚合反应器也常被称为搅拌聚合釜。右图就是带搅拌釜式聚合反应器结构图。聚合反应釜结构聚合反应釜结构容器部分(釜体)换热装置搅拌装置聚合反应釜结构密封装置其他结构容器部分(釜体)n为物料提供反应空间
3、,有圆形筒体和上下封头组成换热装置换热装置 由于有吸热和放热反应,所以需设置换热装置来提供和带走热量。主要结构有夹套传热、内冷件传热及釜外循环传热。换热装置夹套n在釜体外侧,以焊接连接或法兰连接的方式装设各种形状的钢结构,使其与釜外的表面形成密闭的空间,在此空间通入气体,以加热或冷却物料,维持釜内物料的温度在规定范围内,这种钢结构件统称夹套。夹套传热是聚合釜主要传热方式。筒体筒体夹套夹套搅拌装置n为釜内物料的流动提供能量,有搅拌器和搅拌轴组成。搅拌轴的转动通过传动装置来实现。传动装置由电机、减速器通过联轴节组成。釜式聚合反应器里搅拌装置还包括搅拌附件(挡板、导流筒等)。搅拌装置搅拌器n在釜式聚
4、合反应器中,为实现物料流动、混合、传热、传质及表面更新和分散等各种作用,一般均置办搅拌器。它的功能概括地说是提供搅拌过程中所需要的能量和适宜的物料流动状态,以达到搅拌过程的目的。搅拌轴搅拌轴搅拌器搅拌器电动机电动机减速器减速器机架机架n 搅拌器主要由搅拌轴、搅拌桨叶和联接件组成,搅拌器材质一般采用不锈钢或搪玻璃。搅拌器的搅拌作用由运动着的搅拌桨叶所产生,其搅拌特性、搅拌效果主要取决于桨叶型式和桨叶尺寸。下图是几种主要的搅拌桨叶形状。螺轴式螺带式桨式推进器式透平式锚式n带有搅拌装置的聚合反应釜,聚合体系不同,其搅拌装置结构也不同。对于低粘度的物系,常使用平桨、螺旋桨及涡轮桨。平桨用于搅拌速度低(
5、桨端速度在3m/s以下)的情况,螺旋桨用于高速的情况;涡轮则用于两者之间。当液深和釜径之比大于1.3时,瘦长型釜,为加强上下层物料混合均匀,需使用二级或多级搅拌桨,级间距离约为1.5到4倍,视物料黏度而定。搅拌附件挡板n挡板是指长条形的竖向固定在反应器壁上的板。主要为了消除在湍流状态时釜中央的漩涡而增设的。n搅拌聚合反应釜中内设挡板,挡板作用:一是改善釜内物料混合状况,控制物料流型;二是作为内冷件,增大釜的传热面,改善物料传热效果。搅拌附件导流筒n导流管一般是圆筒体,主要用于推进式、螺杆式搅拌器的导流,透平式搅拌器有时也有导流筒。搅拌附件内冷件n内冷件包括蛇管、列管等,主要起增大釜内传热面作用
6、,同时又可起到挡板作用。密封装置n包括在搅拌轴与筒体间动密封和在釜体法兰与各接管处法兰间的静密封。动密封有机械密封和填料密封两种。密封装置轴封n搅拌轴与釜体间通过轴封密封。轴封是釜式聚合反应器的重要组成部分,是最关键也是唯一的动密封点。轴封作用是保证釜内处于一定的正压或真空,以防反应物逸出或杂质渗入。轴封两种型式填料密封和机械密封。轴封密封装置填料密封n填料密封是搅拌器最早采用的一种转轴密封结构,适用于低压和低转速的场合,填料密封由衬套、填料箱体、压盖、压紧螺栓等组成。结构简单,填料装卸方便,但使用寿命短,密封效果不太好。密封装置机械密封n用垂直于轴的平面来密封转轴的装置称为机械密封,又叫端面
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