攪拌聚合釜的傳熱與傳質(zhì)

攪拌聚合釜的傳熱與傳質(zhì)第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)聚合過程的傳熱問題第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)攪拌聚合釜的幾種傳熱方式夾套第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日內(nèi)冷件第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日回流冷凝器第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)攪拌聚合釜的傳熱計(jì)算體系流體溫度載熱體的溫度第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日影響釜內(nèi)壁傳熱膜系數(shù)聚合釜內(nèi)物料性質(zhì)（如體系粘度）和攪拌條件如攪拌槳葉形式、尺寸、流動形態(tài)、擋板條件。降低體系粘度和改善攪拌效果是提高和總傳熱系數(shù)K值的主要途徑。

的因素：釜外壁傳熱膜系數(shù)的因素：隨冷卻水的流況而定。以夾套冷卻時，固體的導(dǎo)熱系數(shù)：為了降低釜壁固體導(dǎo)熱部分總熱阻，應(yīng)盡可能采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的材質(zhì)。第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日例：用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，試求在聚合轉(zhuǎn)化速率達(dá)到高峰時，攪拌釜夾套中通入冷卻水的溫度應(yīng)該是多少度？符號說明單位數(shù)值V聚合釜容積m314.0A夾套傳熱面積m226.9V/A釜容積／傳熱面積比m3/m20.52VR工作容量，裝料系數(shù)為90％，VR＝0.9V12.6ν進(jìn)料中單體體積比0.39ρM氯乙烯的密度kg/m3898.0W單體進(jìn)料量VRνρMkg/批4400CR總轉(zhuǎn)化率批－10.9θR總反應(yīng)時間h/批12CR/θR平均轉(zhuǎn)化速率h-10.075dC/dθ最高轉(zhuǎn)化速率h-10.2R高峰轉(zhuǎn)化速率與平均轉(zhuǎn)化速率之比2.67HR聚合熱kcal/kg366K總傳熱系數(shù)kcal/(h)(m2)(℃)268tR反應(yīng)溫度℃50第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日解：每批生產(chǎn)的聚氯乙烯量設(shè)為P，平均生產(chǎn)率（以小時計(jì)）為：聚合過程中平均放熱量為：第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日利用放熱速率與轉(zhuǎn)化率之間的比例關(guān)系：∴根據(jù)可得：轉(zhuǎn)化速率達(dá)高峰時所要求的冷卻水溫度tc為：第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)攪拌釜內(nèi)的傳質(zhì)過程固相-液相發(fā)生的傳質(zhì)過程：（1）擴(kuò)散努塞爾準(zhǔn)數(shù)（謝爾烏特準(zhǔn)數(shù)Nsh）：（2）擴(kuò)散普蘭德準(zhǔn)數(shù)：第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日對幾何相似體系，傳質(zhì)過程有如下關(guān)系：或：第十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日對于氣液體系對于小氣泡對于大氣泡第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日液液體系分散相傳質(zhì)膜系數(shù)連續(xù)相傳質(zhì)膜系數(shù)兩相溶質(zhì)的平衡常數(shù)第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日液固體系第十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日伴有相間傳質(zhì)的聚合反應(yīng)相界面?zhèn)鬟f阻力＋化學(xué)反應(yīng)阻力第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日傳質(zhì)速率遠(yuǎn)小于聚合反應(yīng)速率時，實(shí)際反應(yīng)速率完全取決于傳遞過程速率。擴(kuò)散控制聚合反應(yīng)速率遠(yuǎn)小于傳質(zhì)速率時，實(shí)際反應(yīng)速率完全取決于反應(yīng)速率。動力學(xué)控制介于二者之間？第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日按照相態(tài)分：第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日擴(kuò)散反應(yīng)式：反應(yīng)速率項(xiàng)第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日相間傳質(zhì)聚合反應(yīng)如何簡化？聚合反應(yīng)可視為不可逆反應(yīng)體系中活性鏈濃度不變當(dāng)引發(fā)劑濃度一定時，聚合反應(yīng)速率可簡化為擬一級反應(yīng)。第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日擬一級反應(yīng)的分類快速反應(yīng)單位面積液膜內(nèi)的最大反應(yīng)速率大于純物理傳質(zhì)速率的2～3倍，這時主要受擴(kuò)散控制。其傳質(zhì)速率式為：反應(yīng)速率常數(shù)擴(kuò)散系數(shù)反應(yīng)物的界面濃度傳質(zhì)速率第二十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日中速反應(yīng)慢速反應(yīng)此時反應(yīng)甚慢，反應(yīng)對傳質(zhì)系數(shù)的影響可以忽略，反應(yīng)基本上在液相本體內(nèi)進(jìn)行。傳質(zhì)的氣膜與液膜阻力和液相本體的化學(xué)反應(yīng)阻力起串聯(lián)阻力作用：第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日無限慢反應(yīng)由于反應(yīng)速度極慢，屬于動力學(xué)控制，可以不考慮傳質(zhì)對聚合反應(yīng)的影響，只需將與氣相壓力P相平衡的濃度C代入化學(xué)動力學(xué)方程式即可計(jì)算伴有相間傳遞過程的聚合速率。第二十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日如何來判斷屬于哪種反應(yīng)？判據(jù)？液膜傳質(zhì)系數(shù)氣液相界面積攪拌轉(zhuǎn)速的改變當(dāng)KLa的改變不會引起聚合速率的改變時，即可認(rèn)為是受動力學(xué)控制的無限慢反應(yīng)。當(dāng)聚合速率的改變正比于界面積的改變時，可認(rèn)為屬于擴(kuò)散控制的快速反應(yīng)。若不能確認(rèn)，則只能認(rèn)為是中速反應(yīng)或慢速反應(yīng)。第二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日在非均相聚合中采取何種措施以獲得較理想的的分子量以及分子量分布？第二十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日應(yīng)選擇什么樣的設(shè)備進(jìn)行伴有相間傳質(zhì)過程的化學(xué)反應(yīng)？第二十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日聚合反應(yīng)釜的安全操作加強(qiáng)密閉防漏，防止有毒、易燃、易爆物料的的泄漏，以保證操作人員的安全，防止發(fā)生燃爆。反應(yīng)釜應(yīng)裝有安全泄壓裝置，