聚合反應(yīng)器的分類介紹

1、 聚合反應(yīng)特點(diǎn)聚合反應(yīng)特點(diǎn)： 反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，聚合方法多樣，且大多數(shù)反應(yīng)體系隨著聚合反反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，聚合方法多樣，且大多數(shù)反應(yīng)體系隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，體系中的粘度急劇上升，物料粘壁等現(xiàn)象給聚合反應(yīng)應(yīng)的進(jìn)行，體系中的粘度急劇上升，物料粘壁等現(xiàn)象給聚合反應(yīng)器的選型和設(shè)計帶來一定的難度。器的選型和設(shè)計帶來一定的難度。聚合反應(yīng)器的定義：聚合反應(yīng)器的定義： 完完成聚合反應(yīng)過程的設(shè)備稱為聚合反應(yīng)器成聚合反應(yīng)過程的設(shè)備稱為聚合反應(yīng)器聚合反應(yīng)器的型式及特點(diǎn)聚合反應(yīng)器的型式及特點(diǎn) 1釜式反應(yīng)器釜式反應(yīng)器 也稱攪拌釜反應(yīng)器。它的適應(yīng)性強(qiáng)，也稱攪拌釜反應(yīng)器。它的適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大，適用的溫度和壓力范圍廣。既可用于間

2、操作彈性大，適用的溫度和壓力范圍廣。既可用于間歇歇( (分批分批) )操作，亦可用于連續(xù)操作。用于連續(xù)操作時，操作，亦可用于連續(xù)操作。用于連續(xù)操作時，釜內(nèi)的溫度、濃度均一，容易控制，所得產(chǎn)品質(zhì)量均釜內(nèi)的溫度、濃度均一，容易控制，所得產(chǎn)品質(zhì)量均一，因而廣泛應(yīng)用于高分子合成工業(yè)中。一，因而廣泛應(yīng)用于高分子合成工業(yè)中。 此外在聚合物的生產(chǎn)過程中，除聚合反應(yīng)器外，此外在聚合物的生產(chǎn)過程中，除聚合反應(yīng)器外，還有許多帶攪拌裝置的容器還有許多帶攪拌裝置的容器( (如原料配制槽、溶解槽、如原料配制槽、溶解槽、漿料配制槽、沉析槽等漿料配制槽、沉析槽等) )。2 2管式管式( (塔式塔式) )反應(yīng)器反應(yīng)器 管式管

3、式( (塔式塔式) )聚合反應(yīng)器的構(gòu)造比較簡單，這種反應(yīng)器聚合反應(yīng)器的構(gòu)造比較簡單，這種反應(yīng)器一般用于處理粘度較高的均相反應(yīng)物料。它屬于連續(xù)流動一般用于處理粘度較高的均相反應(yīng)物料。它屬于連續(xù)流動反應(yīng)器，原料從管的一端連續(xù)送入，在管內(nèi)完成升溫、反反應(yīng)器，原料從管的一端連續(xù)送入，在管內(nèi)完成升溫、反應(yīng)等，而產(chǎn)物和未反應(yīng)的單體從另一端連續(xù)排出。應(yīng)等，而產(chǎn)物和未反應(yīng)的單體從另一端連續(xù)排出。3 3特種反應(yīng)器特種反應(yīng)器 對處理高粘度的聚合體系，如本體聚合或縮聚反應(yīng)后對處理高粘度的聚合體系，如本體聚合或縮聚反應(yīng)后期，反應(yīng)物料的粘度可達(dá)期，反應(yīng)物料的粘度可達(dá)500500一一5000Pa5000Pas s，故需采

4、用特殊，故需采用特殊型式反應(yīng)器。該反應(yīng)器一般采用臥式，主要型式有螺桿型型式反應(yīng)器。該反應(yīng)器一般采用臥式，主要型式有螺桿型反應(yīng)器反應(yīng)器( (如尼龍如尼龍6666的后縮聚反應(yīng)采用雙螺桿的后縮聚反應(yīng)采用雙螺桿) )和表面更新型和表面更新型反應(yīng)器反應(yīng)器( (如聚酯生產(chǎn)中的后縮聚采用單軸或雙軸的表面更如聚酯生產(chǎn)中的后縮聚采用單軸或雙軸的表面更新型圓盤式反應(yīng)器新型圓盤式反應(yīng)器) )。 攪拌釜式反應(yīng)器攪拌釜式反應(yīng)器攪拌反應(yīng)器由釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、密封裝置和傳動裝置等組成。 通過攪拌可使互溶液體的各部分均相混合成均質(zhì)狀態(tài)，以增大分散相的有效接觸面積，降低分散相周圍濃膜阻力，提高傳熱速度等。（一）攪拌器型

5、式（一）攪拌器型式 攪拌器的型式很多，按槳葉的構(gòu)形可分為槳式、錨式(或框式)、推進(jìn)式、渦輪式及螺桿式、螺帶式攪拌器等。一、釜體一、釜體 釜體包括直立圓筒、上下封頭、接管、法蘭、支座等。二、攪拌裝置的型式與選擇二、攪拌裝置的型式與選擇（二）攪拌器的選型（二）攪拌器的選型 攪拌過程涉及流體的流動、傳熱和傳質(zhì)，其影響因素極其復(fù)雜，在選型設(shè)計時，既要考慮達(dá)到攪拌效果，保證物料的混合，有利于傳熱、傳質(zhì)，也應(yīng)考慮動力消耗問題；另外還要考慮攪拌器的結(jié)構(gòu)要便于操作和維修。（三）密封裝置（三）密封裝置 為了保證攪拌反應(yīng)器內(nèi)處于正?；蛘婵諣顟B(tài)，防止反應(yīng)器內(nèi)物料溢出或大氣中雜質(zhì)滲入，影響反應(yīng)的正常進(jìn)行，在選裝的攪拌

6、軸與釜封頭間需安裝密封裝置。其主要型式有填料密封和機(jī)械密封兩種（四）傳動裝置（四）傳動裝置 根據(jù)工藝要求，聚合反應(yīng)器的攪拌器在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，由于攪拌的轉(zhuǎn)速通常小于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，因而需設(shè)置傳動裝置 傳動裝置包括電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器及機(jī)座（五（五) )傳熱裝置傳熱裝置化學(xué)反應(yīng)過程伴有放熱或吸熱，對聚合反應(yīng)而言，往往要求嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，使其恒定或按一定的溫度曲線進(jìn)行同時由于聚合反應(yīng)器內(nèi)物料粘度高、易結(jié)垢，因而要求傳熱速率高、結(jié)構(gòu)簡單、避免易掛料的粗糙面及導(dǎo)致結(jié)垢的死角并易于清洗。聚合反應(yīng)器常用的傳熱裝置型式有夾套傳熱、釜內(nèi)傳熱件及釜外傳熱等。 1. 1. 偏心式攪拌反應(yīng)器偏心式攪拌反應(yīng)器 偏

7、心式攪拌反應(yīng)器是攪拌器中心偏離容器中心。由于其攪拌軸偏離容器的中心軸線，使流體在各點(diǎn)所受的壓力不同，因而液層間的相對運(yùn)動加強(qiáng)，增加液層的湍動，明顯提高攪拌效果。但容易引起振動，故一般多用于較小型設(shè)備。（六）其他型式的攪拌反應(yīng)器（六）其他型式的攪拌反應(yīng)器 2 2底部傳動攪拌反應(yīng)器底部傳動攪拌反應(yīng)器 該型式反應(yīng)器的攪拌裝置設(shè)在反應(yīng)器的底部。 優(yōu)點(diǎn):當(dāng)設(shè)備較大時，攪拌軸可做成短而細(xì)，穩(wěn)定性好，且可降低安裝高度。 同時由于把笨重的傳動裝置安裝在地面基礎(chǔ)上，從而改善了釜體上封頭的受力狀態(tài)， 也便于維護(hù)與檢修。 缺點(diǎn):軸密封較困難，而且攪拌器下部至軸封處常有固體物料粘積，影響產(chǎn)品的 質(zhì)量，檢修時需將釜內(nèi)物

8、料全部排凈。該型式較常用于大型攪拌設(shè)備。3 3臥式攪拌反應(yīng)器臥式攪拌反應(yīng)器 該型式可設(shè)置多個攪拌器，每個攪拌器之間用隔板分開，使物料在反應(yīng)器內(nèi)流動狀況類似于多級串聯(lián)攪拌反應(yīng)器，從而減少設(shè)備臺數(shù)，降低安裝高度。管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器 管式反應(yīng)器是一種連續(xù)式反應(yīng)器。物料從管道的一端連續(xù)輸入，產(chǎn)管式反應(yīng)器是一種連續(xù)式反應(yīng)器。物料從管道的一端連續(xù)輸入，產(chǎn)物從管道的另一端連續(xù)輸出，直達(dá)到某一轉(zhuǎn)化率，并在流動中完成化學(xué)物從管道的另一端連續(xù)輸出，直達(dá)到某一轉(zhuǎn)化率，并在流動中完成化學(xué)反應(yīng)，隨著管道中物料的移動，濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小。反應(yīng)，隨著管道中物料的移動，濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小。 在管式反

9、應(yīng)器中物料呈平推流運(yùn)動，沿管軸方向每一微積單元，其在管式反應(yīng)器中物料呈平推流運(yùn)動，沿管軸方向每一微積單元，其物料的組成、濃度、溫度不隨時間而改變屬穩(wěn)態(tài)操作。這和連續(xù)操作攪物料的組成、濃度、溫度不隨時間而改變屬穩(wěn)態(tài)操作。這和連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器相同，而無數(shù)的微積單元又可視為無數(shù)個連續(xù)操作攪拌釜拌釜式反應(yīng)器相同，而無數(shù)的微積單元又可視為無數(shù)個連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器的串聯(lián)，因此管式反應(yīng)器兼具間歇操作和連續(xù)操作攪拌釜式反式反應(yīng)器的串聯(lián)，因此管式反應(yīng)器兼具間歇操作和連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器的特點(diǎn)。有利于大型化、連續(xù)化生產(chǎn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，單位體積所應(yīng)器的特點(diǎn)。有利于大型化、連續(xù)化生產(chǎn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，單位體

10、積所具有的傳熱面積大，適用于高溫高壓的聚合反應(yīng)器。具有的傳熱面積大，適用于高溫高壓的聚合反應(yīng)器。 設(shè)計中的要點(diǎn)有兩個：設(shè)計中的要點(diǎn)有兩個：其一，保證物料在管式反應(yīng)器中呈平推流運(yùn)動；其一，保證物料在管式反應(yīng)器中呈平推流運(yùn)動；其二，盡量減小管式反應(yīng)器管內(nèi)的徑向溫差，保證其二，盡量減小管式反應(yīng)器管內(nèi)的徑向溫差，保證 反應(yīng)條件一致。反應(yīng)條件一致。 1 1管體管體 是帶有夾套的長直圓管，為便于制造安裝，常制是帶有夾套的長直圓管，為便于制造安裝，常制成若干段成若干段( (每段每段3 3一一5m)5m)，各段間用法蘭聯(lián)接。管體頂部可采，各段間用法蘭聯(lián)接。管體頂部可采用凸形或平板封頭，為便于高粘度物料流出，底

11、部多采用錐用凸形或平板封頭，為便于高粘度物料流出，底部多采用錐形封頭。管外裝有夾套，內(nèi)通載熱體，管體多采用不銹鋼，形封頭。管外裝有夾套，內(nèi)通載熱體，管體多采用不銹鋼，夾套可采用普通鋼。夾套可采用普通鋼。 管體直徑是影響聚合過程的重要因素，在同樣聚合溫度管體直徑是影響聚合過程的重要因素，在同樣聚合溫度和聚合時間下，管徑愈小，愈易制取質(zhì)量均勻、相對粘度較和聚合時間下，管徑愈小，愈易制取質(zhì)量均勻、相對粘度較高的聚合物。這是因為當(dāng)管徑較大時，反應(yīng)物量增多，引發(fā)高的聚合物。這是因為當(dāng)管徑較大時，反應(yīng)物量增多，引發(fā)劑加入量增多，溫度相應(yīng)增加，低分子物排除困難，并且隨劑加入量增多，溫度相應(yīng)增加，低分子物排除

12、困難，并且隨管徑增加，徑向溫差增大、管內(nèi)物料加熱不均勻所致故管管徑增加，徑向溫差增大、管內(nèi)物料加熱不均勻所致故管式反應(yīng)器直徑通常小寸：式反應(yīng)器直徑通常小寸：800mm800mm。 2 2擋液板擋液板 由于聚合管內(nèi)物料停留時間長，流速低，粘度大，呈層流狀流動，必然存在徑由于聚合管內(nèi)物料停留時間長，流速低，粘度大，呈層流狀流動，必然存在徑向速度梯度。在管中心處流速大，停留時間短，而靠近管壁處流速低，停留時間向速度梯度。在管中心處流速大，停留時間短，而靠近管壁處流速低，停留時間長，造成聚合體質(zhì)量不均勻：為改變這種狀況、使物料流動狀態(tài)盡量接近平推流，長，造成聚合體質(zhì)量不均勻：為改變這種狀況、使物料流動

13、狀態(tài)盡量接近平推流，可在管內(nèi)沿軸向設(shè)置若干擋液板，使物料在管內(nèi)流速趨于一致。可在管內(nèi)沿軸向設(shè)置若干擋液板，使物料在管內(nèi)流速趨于一致。 3 3加熱裝置加熱裝置 管式反應(yīng)器多采用聯(lián)苯混合物作為熱載體。管式反應(yīng)器多采用聯(lián)苯混合物作為熱載體。加熱方式有兩種：加熱方式有兩種：一種采用聯(lián)苯鍋爐產(chǎn)生聯(lián)苯蒸汽進(jìn)入夾套，冷凝后返回聯(lián)苯鍋爐，加熱氣化后循一種采用聯(lián)苯鍋爐產(chǎn)生聯(lián)苯蒸汽進(jìn)入夾套，冷凝后返回聯(lián)苯鍋爐，加熱氣化后循環(huán)使用。該種加熱方式具有傳熱均勻的優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備管線較復(fù)雜；環(huán)使用。該種加熱方式具有傳熱均勻的優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備管線較復(fù)雜；另一種是將電熱棒直接安裝在夾套內(nèi)，加熱夾套內(nèi)的聯(lián)苯混合物。此種加熱方式另一種是

14、將電熱棒直接安裝在夾套內(nèi)，加熱夾套內(nèi)的聯(lián)苯混合物。此種加熱方式結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)用低，操作簡便，聯(lián)苯滲漏及熱損失小。結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)用低，操作簡便，聯(lián)苯滲漏及熱損失小。 臥式反應(yīng)器臥式反應(yīng)器一、臥式反應(yīng)器的工作原理一、臥式反應(yīng)器的工作原理 在聚合過程中，有時前后不同階段物料的特性差異很大，在聚合過程中，有時前后不同階段物料的特性差異很大，對反應(yīng)條件的要求亦不盡相同如聚合前期物料體系粘度低，放對反應(yīng)條件的要求亦不盡相同如聚合前期物料體系粘度低，放熱多，流動較容易，而在聚合后期則往往相反，且希望在反應(yīng)熱多，流動較容易，而在聚合后期則往往相反，且希望在反應(yīng)進(jìn)行的同時能去除生成的低分子物，此時在生產(chǎn)中往往采用臥

15、進(jìn)行的同時能去除生成的低分子物，此時在生產(chǎn)中往往采用臥式反應(yīng)器。式反應(yīng)器。 臥式反應(yīng)器除需滿足一般反應(yīng)器的要求外，還有以下特殊臥式反應(yīng)器除需滿足一般反應(yīng)器的要求外，還有以下特殊要求：要求： 1 1物料在反應(yīng)器內(nèi)能沿徑向充分返混，軸向無返混，盡物料在反應(yīng)器內(nèi)能沿徑向充分返混，軸向無返混，盡量接近平推流。量接近平推流。 2 2根據(jù)聚合動力學(xué)理論，為達(dá)到預(yù)定的聚合度，要盡量根據(jù)聚合動力學(xué)理論，為達(dá)到預(yù)定的聚合度，要盡量去除體系中生成的小分子，故應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi)將反應(yīng)物料盡可能去除體系中生成的小分子，故應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi)將反應(yīng)物料盡可能展開，形成大面積的薄膜，增加蒸發(fā)表面積、且蒸發(fā)表面積能展開，形成大面積的薄膜

16、，增加蒸發(fā)表面積、且蒸發(fā)表面積能不斷更新。不斷更新。1筒體筒體 臥式反應(yīng)器的筒體呈臥式圓柱形，多為不銹鋼制，筒體外側(cè)及兩端臥式反應(yīng)器的筒體呈臥式圓柱形，多為不銹鋼制，筒體外側(cè)及兩端均設(shè)置碳鋼制加熱夾套。聯(lián)苯汽上進(jìn)下出，作為熱載體進(jìn)行熱交換。在均設(shè)置碳鋼制加熱夾套。聯(lián)苯汽上進(jìn)下出，作為熱載體進(jìn)行熱交換。在筒體上端開有進(jìn)料口和抽氣口。物料從進(jìn)料口連續(xù)進(jìn)入，反應(yīng)器中生成筒體上端開有進(jìn)料口和抽氣口。物料從進(jìn)料口連續(xù)進(jìn)入，反應(yīng)器中生成的小分子蒸汽由抽氣口抽出，反應(yīng)完畢的物料從簡體下部的出料口排出。的小分子蒸汽由抽氣口抽出，反應(yīng)完畢的物料從簡體下部的出料口排出。2 2攪拌裝置攪拌裝置 可單軸攪拌，也可雙軸

17、攪拌。單軸攪拌結(jié)構(gòu)簡單，但對料液的剪切可單軸攪拌，也可雙軸攪拌。單軸攪拌結(jié)構(gòu)簡單，但對料液的剪切作用難以達(dá)到軸附近，聚合物易粘附在軸上，適用于制備體系中粘度不作用難以達(dá)到軸附近，聚合物易粘附在軸上，適用于制備體系中粘度不太高的聚合物。雙軸攪拌結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但聚合物在軸上粘附現(xiàn)象減少，太高的聚合物。雙軸攪拌結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但聚合物在軸上粘附現(xiàn)象減少，且能將料液撕裂成薄膜，有助于增大蒸發(fā)面積相促進(jìn)自由表面更新，適且能將料液撕裂成薄膜，有助于增大蒸發(fā)面積相促進(jìn)自由表面更新，適用于高粘度物料的聚合。用于高粘度物料的聚合。 單軸式攪拌裝置其軸心相對筒體有一定的偏心距，以使軸的振動穩(wěn)單軸式攪拌裝置其軸心相對筒體

18、有一定的偏心距，以使軸的振動穩(wěn)定性提高。裝有雙軸攪拌裝置的反應(yīng)器，其筒體內(nèi)底呈馬鞍形，以避免定性提高。裝有雙軸攪拌裝置的反應(yīng)器，其筒體內(nèi)底呈馬鞍形，以避免料液聚積在釜底形成死角。料液聚積在釜底形成死角。 攪拌翼的主要作用是加強(qiáng)物料在臥式反應(yīng)器內(nèi)的徑向混合，防止物攪拌翼的主要作用是加強(qiáng)物料在臥式反應(yīng)器內(nèi)的徑向混合，防止物料粘壁。生產(chǎn)中根據(jù)物料在臥式反應(yīng)器中的粘度變化，常將多種攪拌翼料粘壁。生產(chǎn)中根據(jù)物料在臥式反應(yīng)器中的粘度變化，常將多種攪拌翼組合使用。組合使用。 3 3加熱裝置加熱裝置 通常采用夾套式加熱，以聯(lián)苯作為熱載體，由電熱棒封閉式加熱或采用聯(lián)通常采用夾套式加熱，以聯(lián)苯作為熱載體，由電熱棒封閉式加熱或采用聯(lián) 鍋爐循環(huán)加熱。鍋爐循環(huán)加熱。 4 4出料裝置出料裝置 臥式反應(yīng)器的料位控制十分重要，料位的上下波動除影響反應(yīng)時間外，還會臥式反應(yīng)器的料位控制十分重要，料位的上下波動除影響反應(yīng)時間外，還會產(chǎn)生產(chǎn)生“凝膠粒子凝膠粒子”，直接