間歇溶液聚合攪拌反應器的工藝原理
瀏覽次數：3068更新日期：2024-04-08
間歇溶液聚合反應器設計的難易程度取決于聚合反應后期的體系粘度高低，聚合過程中如果體系粘度變化不大，攪拌器設計比較簡單。但大多數間歇溶液聚合反應開始時單體粘度很低，隨聚合進行，粘度急速增高，而一般的攪拌器很難適應粘度大范圍的變化，某些半連續聚合工藝在反應過程中不斷滴加單體導致液面變化也很大，若采用多層葉輪，能量輸入有突變，且液面物料飛濺。此外，一些反應到后期產生粘釜物，傳熱系數大幅度下降。
對針對此類聚合，原正已積累了豐富的設計與制造經驗，可根據不同工藝采取有效措施：
(1) 開發了寬粘度域攪拌器—SP304大葉片槳，能適合物料粘度大幅度變化的工藝，聚合初期低粘狀態時為軸流槳，粘度增加時，流型逐漸趨向徑流，利于提高內置換熱元件與夾套的傳熱系數。
(2) 采用共軸攪拌技術，可適應更寬的粘度域。內層為高速多層渦輪槳，適合聚合初期，當粘度增加時，啟動外層低速框式攪拌器，適合高粘度體系的混合，框式攪拌器上還可以安裝各種刮板以清除粘釜物，強化傳熱，刮板結構需根據物性及粘釜程度專門選型設計。
(3) 采用螺桿攪拌器，在導流筒的配合下，從0.5~100000mPa.s的粘度范圍都能保持較高的循環能力與混合效率，有效地消除了攪拌反應器內上下濃度和溫度的不均勻性，導流筒的壁還可以設計成空心結構，內通冷卻介質，雙面傳熱具有較高的傳熱效率。由于螺桿導流筒具有循環能力強、適應粘度范圍大、傳熱效率高等三個特點，使其成為間歇溶液聚合的典型攪拌器，成功的應用包括用于生產碳纖維的丙烯腈溶液聚合、DMC開環聚合生產硅橡膠等。
(4) 部分攪拌器可設計成空心結構，攪拌器的與攪拌軸都是中空的，冷卻介質在空心通道內流動，由于攪拌器處于運動狀態，其傳熱系數比內置盤管大5倍。空心攪拌器也可用于固含量較高的於漿加熱或冷卻過程，在難以設置擋板和盤管的搪玻璃設備內也較為適用。
(5) 攪拌器及容器內壁鏡面拋光，可減少粘釜物的生成。
(6) 沒有粘釜物產生時，選用近壁型攪拌器可提高傳熱系數；
(7) 對于大型聚合反應器，僅靠夾套傳熱面不夠時，用各種內構件增加傳熱面，或用外循環換熱補充傳熱面，或用低沸點溶劑或單體蒸發撤熱。
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