搅拌聚合釜的传热与传质课件.ppt

搅拌聚合釜的传热与传质搅拌聚合釜的传热与传质第1页，此课件共27页哦第一节第一节 聚合过程的传热问题聚合过程的传热问题第2页，此课件共27页哦第二节第二节 搅拌聚合釜的几种传热方式搅拌聚合釜的几种传热方式l夹套第3页，此课件共27页哦l内冷件第4页，此课件共27页哦l回流冷凝器第5页，此课件共27页哦第三节第三节 搅拌聚合釜的传热计算搅拌聚合釜的传热计算)(0ttKAQi体系流体温度载热体的温度第6页，此课件共27页哦0111iK影响釜内壁传热膜系数影响釜内壁传热膜系数i 聚合釜内物料性质（如体系粘度）和搅拌条件如搅拌桨叶形式、尺寸、流动形态、挡板条件。降低体系粘度和改善搅拌效果是提高i和总传热系数K值的主要途径。的因素的因素：釜外壁传热膜系数釜外壁传热膜系数0的因素的因素：0随冷却水的流况而定。以夹套冷却时，固体的导热系数固体的导热系数：为了降低釜壁固体导热部分总热阻，应尽可能采用导热系数较高的材质。第7页，此课件共27页哦l例：用悬浮法生产聚氯乙烯，试求在聚合转化速率达到高峰时，搅拌釜夹套中通入冷却水的温度应该是多少度？符号说明单位数值V聚合釜容积m314.0A夹套传热面积m226.9V/A釜容积传热面积比m3/m20.52VR工作容量，装料系数为90，VR0.9V12.6进料中单体体积比0.39M氯乙烯的密度kg/m3898.0W单体进料量VRMkg/批4400CR总转化率批10.9R总反应时间h/批12CR/R平均转化速率h-10.075dC/d最高转化速率h-10.2R高峰转化速率与平均转化速率之比2.67HR聚合热kcal/kg366K总传热系数kcal/(h)(m2)()268tR第8页，此课件共27页哦解：每批生产的聚氯乙烯量设为P，批3980kg/0.94400CWPR平均生产率（以小时计）为：332kg/h123980PR聚合过程中平均放热量为：/h122000kcal336332HP/QRRav第9页，此课件共27页哦利用放热速率与转化率之间的比例关系：2.67R/C/ddCQQRavP R /h328000kcal1220002.67RQQavP根据 可得：)(0ttKAQi转化速率达高峰时所要求的冷却水温度tc为：C45.526826.9328000AKQt-ttoPcRpC4.545.5-50t-ttopRc第10页，此课件共27页哦第四节第四节 搅拌釜内的传质过程搅拌釜内的传质过程固相-液相发生的传质过程：LSLCCaKN（1）扩散努塞尔准数uN（谢尔乌特准数Nsh）：ABLshuDDKNN（2）扩散普兰德准数scN：ABscDN第11页，此课件共27页哦对几何相似体系，传质过程有如下关系：scshNNfN,Re或：21nABnABLDduDdK第12页，此课件共27页哦对于气液体系对于小气泡对于大气泡 32312310/ABcc/ccdCLDg.K m.db00250 21312420/ABcc/ccdCLDg.K m.db00250 第13页，此课件共27页哦液液体系液液体系cdVkmkK111 分散相传质膜系数连续相传质膜系数两相溶质的平衡常数第14页，此课件共27页哦液固体系液固体系sscrReABNANDKT 第15页，此课件共27页哦伴有相间传质的聚合反应伴有相间传质的聚合反应相相界界面面传递阻力化学反应阻力传递阻力化学反应阻力第16页，此课件共27页哦传质速率远小于聚合反应速率时，实际反应速率完全取决于传递过程速率。扩散控制聚合反应速率远小于传质速率时，实际反应速率完全取决于反应速率。动力学控制介于二者之间？第17页，此课件共27页哦按照相态分：第18页，此课件共27页哦扩散反应式：pRCyCD 22反应速率项第19页，此课件共27页哦相间传质聚合反应如何简化？相间传质聚合反应如何简化？l聚合反应可视为不可逆反应l体系中活性链浓度不变l当引发剂浓度一定时，聚合反应速率可简化为拟一级反应。第20页，此课件共27页哦拟一级反应的分类拟一级反应的分类l快速反应 单位面积液膜内的最大反应速率大于纯物理传质速率的23倍，这时主要受扩散控制。其传质速率式为：11ACDKN 反应速率常数扩散系数反应物的界面浓度传质速率第21页，此课件共27页哦l中速反应l慢速反应此时反应甚慢，反应对传质系数的影响可以忽略，反应基本上在液相本体内进行。传质的气膜与液膜阻力和液相本体的化学反应阻力起串联阻力作用：)()(11ALALAAGCCKPPKNALGPKHaKHKN 111第22页，此课件共27页哦l无限慢反应 由于反应速度极慢，属于动力学控制，可以不考虑传质对聚合反应的影响，只需将与气相压力P相平衡的浓度C代入化学动力学方程式即可计算伴有相间传递过程的聚合速率。Mkrpp第23页，此课件共27页哦如何来判断属于哪种反应？如何来判断属于哪种反应？l判据？aKL液膜传质液膜传质系数系数气液相气液相界面积界面积搅拌转速的搅拌转速的改变改变当当KLa的改变不会引起聚合速率的改变时，即可认为是的改变不会引起聚合速率的改变时，即可认为是受动力学控制的无限慢反应。受动力学控制的无限慢反应。当聚合速率的改变正比于界面积的改变时，可认为属于扩当聚合速率的改变正比于界面积的改变时，可认为属于扩散控制的快速反应。散控制的快速反应。若不能确认，则只能认为是中速反应或慢速反应。若不能确认，则只能认为是中速反应或慢速反应。第24页，此课件共27页哦在非均相聚合中采取何种措施以获得较在非均相聚合中采取何种措施以获得较理想的的分子量以及分子量分布？理想的的分子量以及分子量分布？第25页，此课件共27页哦应选择什么样的设备进行伴有相间传质过程应选择什么样的设备进行伴有相间传质过程的化学反应？的化学反应？第26页，此课件共27页哦聚合反应釜的安全操作聚合反应釜的安全操作l加强密闭防漏，防止有毒、易燃、易爆物料的的泄漏，以保证操作人员的安全，防止发生燃爆。l反应釜应装有安全泄压装置，对低压操作的反应釜可装简单的防薄膜。l一旦反应失控，应采取以下措施：l安全用电1）用终止剂来终止反应2）悬浮聚合或乳液聚合反应釜应留有充分的自由空间，以便在反应失控时向釜内注入冷水。第27页，此课件共27页哦