攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合.ppt

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1、第五章 攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合 第六章 攪拌聚合釜的傳熱與傳質(zhì) 第七章 攪拌聚合釜的放大 第八章 聚合過程及聚合反應(yīng)器 第九章 聚合工藝實(shí)例分析 第五章 攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況 第三節(jié) 攪拌器的構(gòu)形及選擇 第四節(jié) 攪拌功率的計(jì)算 第五節(jié) 攪拌器的流動(dòng)特性及轉(zhuǎn)速的確定 第六節(jié) 攪拌器的混合特性 第七節(jié) 攪拌釜中的分散過程 第一節(jié) 概述 攪拌:混合 攪動(dòng) 懸浮 分散 攪拌反應(yīng)器的作用 推動(dòng)液體流動(dòng),混勻物料 產(chǎn)生剪切力,分散物料,并使之懸浮 增加流體的湍動(dòng),以提高傳熱速率 加速物料的分散和合并,增大物質(zhì)的傳遞速率 在高粘體系,可以更新表面,

2、促使低分子物蒸出 第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況 流體流動(dòng)影響因素:攪拌方式,釜體、攪 拌器和釜內(nèi)構(gòu)件(擋板、導(dǎo)流等)的幾何 型式、尺寸、安裝位置,操作條件(轉(zhuǎn) 速)以及所處理物料的物性等。 流況 :流體速度向量的方向 一 循環(huán)流動(dòng)與剪切流動(dòng) 循環(huán)流動(dòng):凝集流體、氣泡、液滴 剪切流動(dòng):小氣泡、液滴分散成更小的微滴(速度梯度) 二 攪拌雷諾數(shù)與流態(tài) 三 擋板與導(dǎo)流筒 第三節(jié) 攪拌器的構(gòu)形及選擇 一 攪拌器的構(gòu)形 二 攪拌器的選用 選用原則 保證物料的混合 消耗最少的功率 所需費(fèi)用最低 操作方便,易于制造和維修 第四節(jié) 攪拌功率的計(jì)算 組成 攪拌器所消耗的能量 攪拌軸封所消耗的能量 機(jī)械傳動(dòng)所消耗

3、的能量 目的 攪拌功率是衡量攪拌強(qiáng)度的主要物理量 攪拌功率是攪拌器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù) 根據(jù)攪拌功率可選用攪拌電機(jī) 第五節(jié) 攪拌器的流動(dòng)特性及轉(zhuǎn)速的確定 一 攪拌器的循環(huán)特性 二 攪拌轉(zhuǎn)速的確定 考慮因素 反應(yīng)體系對攪拌效果的要求 反應(yīng)物料的用量及特性 經(jīng)濟(jì)因素 混合和攪動(dòng)類型的攪拌轉(zhuǎn)速的確定 設(shè)計(jì)混合和攪動(dòng)類型的攪拌裝置的步驟 1、根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)確定攪拌釜容積和釜徑; 2、選定槳葉直徑與釜徑比值 D/T,初步求出槳葉直 徑 D; 3、根據(jù)所需攪拌程度確定攪拌等級和總體流速; 4、計(jì)算攪拌槳葉的排出流量; 5、運(yùn)用雷諾準(zhǔn)數(shù)和排除流量關(guān)系圖,求算攪拌槳 葉轉(zhuǎn)速 6、對攪拌槳葉直徑進(jìn)行黏度校正; 7、

4、計(jì)算攪拌槳葉的軸功率消耗。 顆粒懸浮類型攪拌轉(zhuǎn)速的確定 第六節(jié) 攪拌器的混合特性 一 混合機(jī)理及混合特性 擴(kuò)散方式:主體對流擴(kuò)散(循環(huán)流動(dòng)) 渦流擴(kuò)散(剪切流動(dòng)) 分子擴(kuò)散 二 混合時(shí)間:經(jīng)過攪拌使物料達(dá)到規(guī)定均勻 程度所需的時(shí)間 M 第七節(jié) 攪拌釜中的分散過程 分散動(dòng)力:剪切應(yīng)力 分散阻力:界面張力、液滴內(nèi)的黏性力 分散機(jī)理:黏性剪切分散 各向同性湍流分散 各向異性湍流分散 合并機(jī)理:布朗運(yùn)動(dòng) 層流速度差 湍流 合并過程: 兩個(gè)液滴相遇碰撞; 兩液滴間的連續(xù)相液體被排出,液滴直接接觸; 在液滴接觸處的表面膜破壞,液滴融合在一起。 第六章 攪拌聚合釜的傳熱與傳質(zhì) 第一節(jié) 聚合過程的傳熱問題 聚

5、合速率 1、減速型(離子型聚合、縮聚反應(yīng)) 2、加速型(自由基聚合) 3、勻速型 第二節(jié) 攪拌聚合釜的幾種傳熱方式 傳熱裝置要求 :傳熱速率高、結(jié)構(gòu)簡單、 避免有易引起掛膠的粗糙表面及導(dǎo)致結(jié)垢 的死角、易于清洗。 傳熱方式 :間接傳熱 傳熱裝置 :夾套、內(nèi)冷件、回流冷凝、體 外循環(huán)冷凝器等。 夾套 內(nèi)冷件 回流冷凝 體外循環(huán)冷凝器 Q=KA(ti-t1) K 總傳熱系數(shù), Q 傳熱速率, A 傳熱面積, ti 過程流體的溫度, t1 載熱體的溫度 N=KLa(CS-CL) KL 傳質(zhì)膜系數(shù), N 單位體積的傳質(zhì)速率, a 單位體積的界面積, CS 與固相表面相接觸的流體中的濃度, CL 在液相

6、中的濃度 第八章 聚合過程及聚合反應(yīng)器 聚合物生產(chǎn)過程 :原料準(zhǔn)備與精致、引發(fā) 劑(或催化劑)配制、聚合、分離、后處 理及回收 第一節(jié) 工業(yè)聚合方法 本體聚合 懸浮聚合 乳液聚合 溶液聚合 第二節(jié) 聚合反應(yīng)器 釜式( 70%) 管式 塔式 特殊型反應(yīng)器 釜式聚合反應(yīng)器 塔式聚合反應(yīng)器 管式聚合反應(yīng)器 特殊型聚合反應(yīng)器 低滯液量型反應(yīng)器( 1020min) 高滯液量 型反應(yīng)器 新型特殊反應(yīng)器 第三節(jié) 聚合反應(yīng)器選擇原則 依據(jù): 充分考慮并滿足聚合反應(yīng)的特性; 經(jīng)濟(jì)效益上的考慮; 應(yīng)充分考慮聚合反應(yīng)器特性對聚合物質(zhì)量的影 響。 按 聚合反應(yīng)的特性 及 過程控制的重點(diǎn) ,聚合反應(yīng)器選擇原則 可歸納為

7、: 1、重點(diǎn)在于確保反應(yīng)時(shí)間的場合可選用塔式反應(yīng)器; 2、重點(diǎn)在于除去聚合熱的場合可選用攪拌聚合釜式反應(yīng)器; 3、以控制聚合速度和去除平衡過程中產(chǎn)生的低分子的場合可選 用攪拌聚合釜式反應(yīng)器,薄膜型或表面更新型反應(yīng)器; 4、以控制反應(yīng)產(chǎn)物顆粒性狀為主的場合可選用乳化、分散型攪 拌釜; 5、需要在強(qiáng)剪切下進(jìn)行反應(yīng)的場合可選用槳葉與壁面間隙較小 的攪拌反應(yīng)器。 苯乙烯連續(xù)本體聚合 2,4,6-三氯酚的制備 間苯二酚的生產(chǎn) 環(huán)己醇的制備 硝化反應(yīng) 脂肪醇聚氧乙烯非離子表面活性劑的生產(chǎn) 間歇攪拌釜式 間歇循環(huán)操作 連續(xù)管式 丙烯晴的生產(chǎn) C8芳烴異構(gòu)化 乙醇胺脫除酸性氣體 苯的制備 催化脫烷基制苯 甲苯熱脫烷基制苯 乙苯生產(chǎn) 液相烷基化法 氣相烷基化法 正丁烯氧化脫氫制丁二烯 氮加氫制合成氨 合成塔的基本要求 : 1、滿足氨合成工藝要求,達(dá)到最大生產(chǎn)強(qiáng)度; 2、氣體在催化劑床層中分布均勻,阻力最?。?3、生產(chǎn)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)靈活,操作彈性大; 4、結(jié)構(gòu)可靠,高壓的空間利用率高; 5、反應(yīng)熱利用合理。 反應(yīng)器分類 氣流方向 :軸向流型、徑向流型、軸徑向流型 移走熱的方式 :連續(xù)換熱式、間歇換熱式 乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷 乳液聚合丁苯橡膠的生產(chǎn)

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