乙烯丙烯制冷原理

乙烯、丙烯制冷原理一、基本概念（1）汽化潜热（简称汽化热）在一定压力下，1千克饱和液体汽化成为等温干饱和蒸汽所需吸 收的热量，叫做汽化潜热。所谓干饱和蒸汽（简称干蒸汽）是指在饱和 蒸汽中没有饱和液体微粒时的蒸汽，而湿饱和蒸汽（简称湿蒸汽）是指 在饱和蒸汽中夹带部分雾状的饱和液体微粒时的蒸汽。对于每一种液 体，在不同的饱和压力下，汽化潜热的数值是不同的，饱和压力愈高， 汽化潜热愈小。（2）汽化在任一温度下，液体内总有一些运动速度足够快的分子，也就是 “活跃分子”，这些“活跃分子”能克服邻近分子对它的吸引力和液 体表面张力而跃出液面，随即飞散到自由空间中，形成蒸汽，随着温 度的升高，则液体中这种“活跃分子”就愈多，蒸汽的产生过程就愈 迅速。上述这种由液体变为蒸汽的过程叫汽化。（3）饱和蒸汽压液体在汽化的同时，液面上方也会有一些蒸汽分子因与液面碰撞， 又被液体分子吸住而返回液体。在密闭容器中，当某一时间内，从液 体逸出的分子数等于回到液体内的分子数时，液体和它的蒸汽处于 “动平衡状态”，液面上方蒸汽的密度就不再改变，这种状态称为饱 和状态。饱和蒸汽的压力叫做饱和蒸汽压。液体的饱和蒸汽压与温度 有关，温度一定，饱和蒸汽压就一定；反之亦然。二、节流膨胀制冷工作原理当流体在管道中流动时，若中途经过横截面突然缩小的通路，如 阀门或孔口时，会由于摩擦损耗使其压力下降，体积膨胀，这种现象 叫节流。因为流体通过阀门或孔口很快，所以在阀门或孔口附近的流体和 外界的热交换很小，可以忽略不计，因此节流过程可以认为是一种绝 热膨胀过程，通常把它叫做绝热节流。通常情况下，流体节流后，温 度总是降低的。在制冷装置中，就是利用节流膨胀使高温制冷液体的温度降低以 达到制冷目的。三、压缩制冷的工作原理上图）。在制冷系统中冷媒是用来吸收热量（即产生冷量）的物质。高压 液态冷媒通过节流阀降压（同时降温）后进入蒸发器，在蒸发器中通 过热交换吸收被冷却介质（如工艺物料）的热量而汽化，随即被压缩机 吸入，经过压缩机压缩后（压力和温度均得到提高），进入冷凝器与 冷却介质（如冷却水）进行热交换，放出热量，冷凝为高压液态冷媒， 液化了的高压冷媒再经过节流阀进入蒸发器。这样不断地循环过程叫 做压缩制冷循环。从以上可知，蒸汽制冷循环要经过四个过程：（1）压缩过程；（2） 冷凝过程；（3）膨胀过程；（4）制冷过程（蒸发过程）。根据冷媒的 性质，通过对冷媒的蒸发加压的方法，使冷媒自低温处吸热，向高温 处排热，以实现热量自低温物质向高温物质传递的目的，从而构成一 个封闭的热力过程。四、乙烯一丙烯复迭制冷系统为了给混合进料、催化剂配制、聚合反应等提供-100 C左右的低 温，要选用乙烯为制冷介质，而乙烯的临界温度为9.21C，需要液态 丙烯作为使乙烯冷凝的冷剂，这样在乙烯制冷循环中由丙烯向乙烯供 冷，在丙烯制冷循环中由冷却水向丙烯供冷，使乙烯、丙烯制冷系统 复迭起来，组成复迭制冷系统。丁基橡胶聚合反应机理丁基橡胶聚合过程是典型的阳离子反应，一般认为，这类反应系 在某些能释放H+的质子酸或Lewis酸的作用下，使具有供电子性能的 不饱和烃单体产生链引发，进而发生链的增长。丁基橡胶聚合反应则 是用A1C13作催化剂形成离子络合物，贡献出质子或正电氢原子给异 丁烯分子，因此形成一个正碳离子，依次引发聚合，形成聚合物链。 以下是对丁基橡胶聚合反应历程的假设。（1）链引发 根据阳离子反应机理，通常认为只有在助催化剂 存在下才能产生引发反应，本装置采用的助催化剂是水。Alcl+HOH- H+ Alcl OH-缔合离子对CH3CH3i 3rCH3-C=CH2+ H+Alcl3 - OH- CH3-C+Alcl3 - OH- 引发离子对ICH3（2）链增长链增长主要是通过将单体加入到引发的正碳离子中来实现。CH3CH3CH3CH3 CH3I 3I3 I 3 I3 I 3CH-C+Alcl3 - OH-+nCH2=C- CH-C-CH2-CC+Alcl3 - OH-I 3 I 2 I I I 3CH3CH3CH3CH3 CH3CH3 CH3 CH3I 3 I3 I 3+ CH =C-CH=CH - CH -C-CH -CC-CH -C=CH-CH +Alcl - OH-2I23I2I I2I23CH31CH311CH3 CH31CH3(3) 链转移和链终止A.向单体分子的链转移反应：活性链向单体分子转移一个催化剂分 子。CH3ICH3ICH3ICH3ICH2-C+Alcl32 I 3CH3 OH -+CH2=C*ICH3CH31ICH=C +ICH3H+Alcl3 OH-缔合离子对H+Alcl3OH-的生成，使催化剂络合物再生。B.活性消失的链终止反应：活性离子对中的阳碳离子与平衡离子中 的阴离子部分化合导致链终止。CH3CH3I 3|3CH2-C+Alcl3 OH- CH2-C-OH + Alcl32 I 32 I 3CH3CH3在实际生产中常加入不同链转移剂，借以控制聚合物分子量。CH3CH3I 3I3CH2-C+Alcl3 OH-+XY- CH2-C-X+Y+Alcl3 OH-I 23I 23CH3CH3如水、醇、酸、醚和胺等都具有不同的链转移能力。由于反应是转移的，离子型络合物的重排决定了链增长的终止点， 最后聚合物链增长为一个离子络合物，而该络合物可进一步引发新聚 合。聚合物链引发和终止首先取决于H+和单体分子相遇几率形成正碳 离子;其次是活性炭正离子或增长的聚合物链与AlCl OH-相遇的几率，3聚合物的分子量按一定规律和几率分布。换句话说，给定的聚合物的 分子量包括了分子量高于或低于平均值的部分。这就是所说的平均分 子量和分子量分布。丁基橡胶聚合反应在低温下进行，从三氯化铝络合物与异丁烯分 子相遇开始，以所得活性正碳离子或增长的聚合物链与三氯化铝离子 相遇而终止。因此聚合釜中催化剂浓度增加将导致引发和终止速率增 快，结果是单体转化率增高，聚合物链变短。换句话说，是转化率升 高分子量降低。温度对聚合反应影响也很大，温度降低将减弱催化剂 络合物的离子化作用，其结果是降低链终止的频率，而使链变长，平 均分子量变大。在生产控制中，我们可以通过增加催化剂的加入量以 补偿因温度降低而减弱的离子化作用，也可以通过降低温度使催化剂 效率下降。反应过程中加入异戊二烯是为了增加聚合物的不饱和度，从而使 橡胶能够硫化或交联。但异戊二烯的反应活性比异丁烯低得多，所以 应加入过量的异戊二烯来保证生产出合格产品。聚合反应中加入异戊 二烯会导致分子链变短及分子量降低，可以降低催化剂加入量来增加 分子量，但转化率会随之降低。