聚合反应器的分类介绍.ppt

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完成聚合反应过程的设备称为聚合反应器
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聚合反应特点：
反应机理复杂，聚合方法多样，且大多数反应体系随着聚合反应的进行，体系中的粘度急剧上升，物料粘壁等现象给聚合反应器的选型和设计带来一定的难度。
聚合反应器的型式及特点
1．釜式反应器 也称搅拌釜反应器。它的适应性强，操作弹性大，适用的温度和压力范围广。既可用于间歇(分批)操作，亦可用于连续操作。用于连续操作时，釜内的温度、浓度均一，容易控制，所得产品质量均一，因而广泛应用于高分子合成工业中。
此外在聚合物的生产过程中，除聚合反应器外，还有许多带搅拌装置的容器(如原料配制槽、溶解槽、浆料配制槽、沉析槽等)。
管式(塔式)聚合反应器的构造比较简单，这种反应器一般用于处理粘度较高的均相反应物料。它属于连续流动反应器，原料从管的一端连续送入，在管内完成升温、反应等，而产物和未反应的单体从另一端连续排出。
2．管式(塔式)反应器
对处理高粘度的聚合体系，如本体聚合或缩聚反应后期，反应物料的粘度可达500一5000Pa·s，故需采用特殊型式反应器。该反应器一般采用卧式，主要型式有螺杆型反应器(如尼龙66的后缩聚反应采用双螺杆)和表面更新型反应器(如聚酯生产中的后缩聚采用单轴或双轴的表面更新型圆盘式反应器)。
3．特种反应器
搅拌釜式反应器
搅拌反应器由釜体、搅拌装置、传热装置、密封装置和传动装置等组成。
通过搅拌可使互溶液体的各部分均相混合成均质状态，以增大分散相的有效接触面积，降低分散相周围浓膜阻力，提高传热速度等。
搅拌器型式
搅拌器的型式很多，按桨叶的构形可分为桨式、锚式(或框式)、推进式、涡轮式及螺杆式、螺带式搅拌器等。
1．桨式搅拌器 平叶桨和折叶桨(斜桨)
平叶桨面与运动方向垂直，当桨叶低速运转时，液体主要为环向流动。当桨叶转速增大时，液体径向流逐渐增大。转速愈高，径向流愈强。由于液体仅以切线方向离开桨叶，主要是水平液流，造成的轴向流很弱，不利于轴向混合。为增加轴间流，可将平叶桨倾斜一定角度(一般为45度)、即为折叶桨。这样可以产生较大的轴向流动，有利于搅拌混合。
2．锚式(框式)搅拌器
对于粘度较大的液体搅拌，可把桨叶形状做成与反应釜底部的形状相似，且桨叶与釜壁的隔隙小。
锚式搅拌器的转速比较低，故剪切作用较小，但搅动范围大，不易产生死区。对高粘度流体的搅拌，可利用桨叶的刮扫作用来防止搅拌器与釜壁之间产生滞流层，利于促进传热和去除釜壁沉积物。
当锚式搅拌器中间加设横梁或竖梁时，即称为框式搅拌器。
推进式搅拌器 推进式(也称螺旋桨式)
搅拌器的结构简单．其直径较小，d/D＝1/4-1/3。以整体铸造的叶轮最为常见，适合于液体粘度较低、液量较大的搅拌。其转速较高．一般为300-600r/min，叶端线速度为5-15m/s。利用较小的搅拌功率通过高速旋转的桨叶获得较好的搅拌效果。
涡轮式搅拌器 又称透平搅拌器，是应用较广泛的一种搅拌器，能处理粘度范围较宽的液体。桨叶有开式及闭式两大类。根据桨叶叶片的形状和位置．又有平直叶片、弯曲叶片、倾斜叶片、圆盘平直叶片、圆盘弯叶、圆盘斜叶等。
螺杆式搅拌器 当液体的粘度大于10Pa·s时，常采用螺杆式搅拌器，它是将螺距一定的螺旋叶片固定在搅拌轴上，也称螺轴式搅拌器。
为提高釜内液体的搅拌强度，并造成一定的循环流型，通常可在釜内增设离壁挡板或导流筒。
螺带式搅拌器 螺带式搅拌器适合于粘度较高的场合(如达103Pa·s以上)。具体构形有单螺带、双螺带、凹螺带和螺杆／螺带式等。
通常螺带式搅拌器其螺距s与搅拌器直径d之比为s/d＝1，螺带叶宽b与釜径D之比为b/D-，d/D-。
由于外螺带可以与釜内壁很好地
吻合，直接刮扫釜壁上的液体，有利于夹套式搅拌釜的传热与去除釜壁处的沉积物。