搅拌聚合釜内流体的流动与混合.ppt

第五章 搅拌聚合釜内流体的流动与混合 第六章 搅拌聚合釜的传热与传质 第七章 搅拌聚合釜的放大 第八章 聚合过程及聚合反应器 第九章 聚合工艺实例分析 第五章 搅拌聚合釜内流体的流动与混合 第一节 概述 第二节 搅拌釜内流体的流动状况 第三节 搅拌器的构形及选择 第四节 搅拌功率的计算 第五节 搅拌器的流动特性及转速的确定 第六节 搅拌器的混合特性 第七节 搅拌釜中的分散过程 第一节 概述 搅拌：混合 搅动 悬浮 分散 搅拌反应器的作用 推动液体流动，混匀物料 产生剪切力，分散物料，并使之悬浮 增加流体的湍动，以提高传热速率 加速物料的分散和合并，增大物质的传递速率 在高粘体系，可以更新表面，促使低分子物蒸出 第二节 搅拌釜内流体的流动状况 流体流动影响因素：搅拌方式，釜体、搅 拌器和釜内构件（挡板、导流等）的几何 型式、尺寸、安装位置，操作条件（转 速）以及所处理物料的物性等。 流况 :流体速度向量的方向 一 循环流动与剪切流动 循环流动：凝集流体、气泡、液滴 剪切流动：小气泡、液滴分散成更小的微滴（速度梯度） 二 搅拌雷诺数与流态 三 挡板与导流筒 第三节 搅拌器的构形及选择 一 搅拌器的构形 二 搅拌器的选用 选用原则 保证物料的混合 消耗最少的功率 所需费用最低 操作方便，易于制造和维修 第四节 搅拌功率的计算 组成 搅拌器所消耗的能量 搅拌轴封所消耗的能量 机械传动所消耗的能量 目的 搅拌功率是衡量搅拌强度的主要物理量 搅拌功率是搅拌器机械设计的基本数据 根据搅拌功率可选用搅拌电机 第五节 搅拌器的流动特性及转速的确定 一 搅拌器的循环特性 二 搅拌转速的确定 考虑因素 反应体系对搅拌效果的要求 反应物料的用量及特性 经济因素 混合和搅动类型的搅拌转速的确定 设计混合和搅动类型的搅拌装置的步骤 1、根据生产任务确定搅拌釜容积和釜径； 2、选定桨叶直径与釜径比值 D/T，初步求出桨叶直 径 D； 3、根据所需搅拌程度确定搅拌等级和总体流速； 4、计算搅拌桨叶的排出流量； 5、运用雷诺准数和排除流量关系图，求算搅拌桨 叶转速 6、对搅拌桨叶直径进行黏度校正； 7、计算搅拌桨叶的轴功率消耗。 颗粒悬浮类型搅拌转速的确定 第六节 搅拌器的混合特性 一 混合机理及混合特性 扩散方式：主体对流扩散（循环流动） 涡流扩散（剪切流动） 分子扩散 二 混合时间：经过搅拌使物料达到规定均匀 程度所需的时间 M 第七节 搅拌釜中的分散过程 分散动力：剪切应力 分散阻力：界面张力、液滴内的黏性力 分散机理：黏性剪切分散 各向同性湍流分散 各向异性湍流分散 合并机理：布朗运动 层流速度差 湍流 合并过程： 两个液滴相遇碰撞； 两液滴间的连续相液体被排出，液滴直接接触； 在液滴接触处的表面膜破坏，液滴融合在一起。 第六章 搅拌聚合釜的传热与传质 第一节 聚合过程的传热问题 聚合速率 1、减速型（离子型聚合、缩聚反应） 2、加速型（自由基聚合） 3、匀速型 第二节 搅拌聚合釜的几种传热方式 传热装置要求 ：传热速率高、结构简单、 避免有易引起挂胶的粗糙表面及导致结垢 的死角、易于清洗。 传热方式 ：间接传热 传热装置 ：夹套、内冷件、回流冷凝、体 外循环冷凝器等。 夹套 内冷件 回流冷凝 体外循环冷凝器 Q=KA(ti-t1) K 总传热系数， Q 传热速率， A 传热面积， ti 过程流体的温度， t1 载热体的温度 N=KLa(CS-CL) KL 传质膜系数， N 单位体积的传质速率， a 单位体积的界面积， CS 与固相表面相接触的流体中的浓度， CL 在液相中的浓度 第八章 聚合过程及聚合反应器 聚合物生产过程 ：原料准备与精致、引发 剂（或催化剂）配制、聚合、分离、后处 理及回收 第一节 工业聚合方法 本体聚合 悬浮聚合 乳液聚合 溶液聚合 第二节 聚合反应器 釜式（ 70%） 管式 塔式 特殊型反应器 釜式聚合反应器 塔式聚合反应器 管式聚合反应器 特殊型聚合反应器 低滞液量型反应器（ 1020min） 高滞液量 型反应器 新型特殊反应器 第三节 聚合反应器选择原则 依据： 充分考虑并满足聚合反应的特性； 经济效益上的考虑； 应充分考虑聚合反应器特性对聚合物质量的影 响。 按 聚合反应的特性 及 过程控制的重点 ，聚合反应器选择原则 可归纳为： 1、重点在于确保反应时间的场合可选用塔式反应器； 2、重点在于除去聚合热的场合可选用搅拌聚合釜式反应器； 3、以控制聚合速度和去除平衡过程中产生的低分子的场合可选 用搅拌聚合釜式反应器，薄膜型或表面更新型反应器； 4、以控制反应产物颗粒性状为主的场合可选用乳化、分散型搅 拌釜； 5、需要在强剪切下进行反应的场合可选用桨叶与壁面间隙较小 的搅拌反应器。 苯乙烯连续本体聚合 2,4,6-三氯酚的制备 间苯二酚的生产 环己醇的制备 硝化反应 脂肪醇聚氧乙烯非离子表面活性剂的生产 间歇搅拌釜式 间歇循环操作 连续管式 丙烯晴的生产 C8芳烃异构化 乙醇胺脱除酸性气体 苯的制备 催化脱烷基制苯 甲苯热脱烷基制苯 乙苯生产 液相烷基化法 气相烷基化法 正丁烯氧化脱氢制丁二烯 氮加氢制合成氨 合成塔的基本要求 : 1、满足氨合成工艺要求，达到最大生产强度； 2、气体在催化剂床层中分布均匀，阻力最小； 3、生产稳定，调节灵活，操作弹性大； 4、结构可靠，高压的空间利用率高； 5、反应热利用合理。 反应器分类 气流方向 ：轴向流型、径向流型、轴径向流型 移走热的方式 ：连续换热式、间歇换热式 乙烯环氧化制环氧乙烷 乳液聚合丁苯橡胶的生产