搅拌聚合反应器的传热与传质.pptxVIP

搅拌聚合反应器的传热与传质;表8-1 常见Polymer单体的聚合热;聚合反应速率类型;图8-1 常见聚合反应转化率-时间曲线;§8.2 搅拌聚合釜的传热方式;图8-2 搅拌聚合釜的 夹套传热装置;空心夹套;当采用导热性不良的材料（如搪瓷）制作釜壁时，传热系数低，仅采用夹套传热不能充分及时撤除聚合热，此时应附加釜内传热装置。 釜内内冷件最常用的是内冷管和内冷挡板。;内冷管;（3） 回流冷凝器（体外循环）传热;§8.3 搅拌聚合釜内的传质问题;伴有相间传质的聚合反应的传质计算;伴有相间传质的聚合反应与低分子化学反应类似。以气-液相聚合为例，在气相单体从气相→相界面→液相进行聚合反应的过程中，存在传递阻力和化学反应阻力。因此实际表现出来的反应速率是包括传质过程阻力在内的综合反应速率，即所谓宏观动力学（Macro-Kinetics）。 在测定带有相间传质的聚合反应的化学动力学时，必须排除传质阻力的影响，使实际速率与传递过程特性无关，即所谓动力学控制。;研究带有相间传质的聚合反应时，必须尽量提高搅拌转速，直到转速不再影响实际反应速率为止。但在实际生产过程中，由于能耗限制或产品质量要求，不能完全排除传质阻力的存在。 扩散控制：若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质过程速率，表现为传递过程特性而与聚合反应动力学无关。 扩散-聚合控制：若聚合速率和传质速率数量级相同，则二种过程的特性对反应速率的影响都不可忽视。这种带有相间传质阻力的聚合反应不仅影响实际反应速率特性，同时还影响聚合产品的分子量及其分布。 传质阻力主要导致反应物或产物在体系中的浓度差，尤其是当装置大型化后影响更为显著。;图8-7 气-液体系聚合过程中的单体浓度分布 PA、CAL（CBL）分别为单体（或引发剂）在气相本体和液相本体中的浓度；PAI、CAI（CBI）分别为界面处单体（或引发剂）的浓度 ;传质过程与聚合反应先后进行模式（Sequential Mode）： 除气体单体经气膜、液膜进入到液相本体的传递外，还存在有液相本体经液-固膜到催化剂表面的传递过程，最后在催化剂表面进行聚合反应。 气体单体所经的一系列传递过程均在聚合反应前进行，聚合时的单体浓度是CAS，传质过程与聚合反应是相继串联进行的。;依气-液相反应理论，伴有化学反应的传质过程的速率基本式是二阶偏微分方程： ; 三个Hypotheses 聚合反应可视为不可逆过程 体系中活性链浓度不变 当引发剂浓度一定时，聚合反应速率可简化为拟一级反应;按传质速率和聚合速率的比值不同，对拟一级反应可分为快速、中速、慢速和无限慢反应。;（3）慢速反应：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。传质的气膜和液膜阻力与液相本体的化学反应阻力起串联阻力作用：;(4) 无限慢反应：反应速率极慢，属动力学控制。可以不考虑传质对聚合反应的影响。只需将气相压力和相平衡浓度代入动力学方程即可计算伴有相间传递过程的聚合速率。 ? 对大多数聚合反应来说，液相自由基浓度很低，与链增长速率常数的乘积很小，故反应基本上属于慢速反应或无限慢反应。;传质过程对聚合反应产物性能影响;感谢观看！