聚合反應器的分類介紹

1、 聚合反應特點聚合反應特點： 反應機理復雜，聚合方法多樣，且大多數(shù)反應體系隨著聚合反反應機理復雜，聚合方法多樣，且大多數(shù)反應體系隨著聚合反應的進行，體系中的粘度急劇上升，物料粘壁等現(xiàn)象給聚合反應應的進行，體系中的粘度急劇上升，物料粘壁等現(xiàn)象給聚合反應器的選型和設計帶來一定的難度。器的選型和設計帶來一定的難度。聚合反應器的定義：聚合反應器的定義： 完完成聚合反應過程的設備稱為聚合反應器成聚合反應過程的設備稱為聚合反應器聚合反應器的型式及特點聚合反應器的型式及特點 1釜式反應器釜式反應器 也稱攪拌釜反應器。它的適應性強，也稱攪拌釜反應器。它的適應性強，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，釜內的溫度、濃度均一，容易控制，所得產品質量均釜內的溫度、濃度均一，容易控制，所得產品質量均一，因而廣泛應用于高分子合成工業(yè)中。一，因而廣泛應用于高分子合成工業(yè)中。 此外在聚合物的生產過程中，除聚合反應器外，此外在聚合物的生產過程中，除聚合反應器外，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) )反應器反應器 管式管

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

4、用特殊，故需采用特殊型式反應器。該反應器一般采用臥式，主要型式有螺桿型型式反應器。該反應器一般采用臥式，主要型式有螺桿型反應器反應器( (如尼龍如尼龍6666的后縮聚反應采用雙螺桿的后縮聚反應采用雙螺桿) )和表面更新型和表面更新型反應器反應器( (如聚酯生產中的后縮聚采用單軸或雙軸的表面更如聚酯生產中的后縮聚采用單軸或雙軸的表面更新型圓盤式反應器新型圓盤式反應器) )。 攪拌釜式反應器攪拌釜式反應器攪拌反應器由釜體、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，按槳葉的構形可分為槳式、錨式(或框式)、推進式、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，其影響因素極其復雜，在選型設計時，既要考慮達到攪拌效果，保證物料的混合，有利于傳熱、傳質，也應考慮動力消耗問題；另外還要考慮攪拌器的結構要便于操作和維修。（三）密封裝置（三）密封裝置 為了保證攪拌反應器內處于正?；蛘婵諣顟B(tài)，防止反應器內物料溢出或大氣中雜質滲入，影響反應的正常進行，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械密封兩種（四）傳動裝置（四）傳動裝置 根據工藝要求，聚合反應器的攪拌器在一定的轉速下運行，由于攪拌的轉速通常小于電動機的轉速，因而需設置傳動裝置 傳動裝置包括電動機、減速器、聯(lián)軸器及機座（五（五) )傳熱裝置傳熱裝置化學反應過程伴有放熱或吸熱，對聚合反應而言，往往要求嚴格控制反應溫度，使其恒定或按一定的溫度曲線進行同時由于聚合反應器內物料粘度高、易結垢，因而要求傳熱速率高、結構簡單、避免易掛料的粗糙面及導致結垢的死角并易于清洗。聚合反應器常用的傳熱裝置型式有夾套傳熱、釜內傳熱件及釜外傳熱等。 1. 1. 偏心式攪拌反應器偏心式攪拌反應器 偏

7、心式攪拌反應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，使流體在各點所受的壓力不同，因而液層間的相對運動加強，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備。（六）其他型式的攪拌反應器（六）其他型式的攪拌反應器 2 2底部傳動攪拌反應器底部傳動攪拌反應器 該型式反應器的攪拌裝置設在反應器的底部。 優(yōu)點:當設備較大時，攪拌軸可做成短而細，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上，從而改善了釜體上封頭的受力狀態(tài)， 也便于維護與檢修。 缺點: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，影響產品的 質量，檢修時需將釜內物

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

9、應器中物料呈平推流運動，沿管軸方向每一微積單元，其在管式反應器中物料呈平推流運動，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)操作攪拌釜式反應器的串聯(lián)，因此管式反應器兼具間歇操作和連續(xù)操作攪拌釜式反式反應器的串聯(lián)，因此管式反應器兼具間歇操作和連續(xù)操作攪拌釜式反應器的特點。有利于大型化、連續(xù)化生產，設備結構簡單，單位體積所應器的特點。有利于大型化、連續(xù)化生產，設備結構簡單，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器。具有的傳熱面積大，適用于高溫高壓的聚合反應器。 設計中的要點有兩個：設計中的要點有兩個：其一，保證物料在管式反應器中呈平推流運動；其一，保證物料在管式反應器中呈平推流運動；其二，盡量減小管式反應器管內的徑向溫差，保證其二，盡量減小管式反應器管內的徑向溫差，保證 反應條件一致。反應條件一致。 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，內通載熱體，管體多采用不銹鋼，形封頭。管外裝有夾套，內通載熱體，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，愈易制取質量均勻、相對粘度較和聚合時間下，管徑愈小，愈易制取質量均勻、相對粘度較高的聚合物。這是因為當管徑較大時，反應物量增多，引發(fā)高的聚合物。這是因為當管徑較大時，反應物量增多，引發(fā)劑加入量增多，溫度相應增加，低分子物排除困難，并且隨劑加入量增多，溫度相應增加，低分子物排除

12、困難，并且隨管徑增加，徑向溫差增大、管內物料加熱不均勻所致故管管徑增加，徑向溫差增大、管內物料加熱不均勻所致故管式反應器直徑通常小寸：式反應器直徑通常小寸：800mm800mm。 2 2擋液板擋液板 由于聚合管內物料停留時間長，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，可在管內沿軸向設置若干擋液板，使物料在管內流速趨于一致?？稍诠軆妊剌S向設置若干擋液板，使物料在管內流速趨于一致。 3 3加熱裝置加熱裝置 管式反應器多采用聯(lián)苯混合物作為熱載體。管式反應器多采用聯(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)苯鍋爐產生聯(lián)苯蒸汽進入夾套，冷凝后返回聯(lián)苯鍋爐，加熱氣化后循一種采用聯(lián)苯鍋爐產生聯(lián)苯蒸汽進入夾套，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，但設備管線較復雜；環(huán)使用。該種加熱方式具有傳熱均勻的優(yōu)點，但設備管線較復雜；另一種是將電熱棒直接安裝在夾套內，加熱夾套內的聯(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，加熱夾套內的聯(lián)苯混合物。此種加熱方式結構簡單，費用低，操作簡便，聯(lián)苯滲漏及熱損失小。結構簡單，費用低，操作簡便，聯(lián)苯滲漏及熱損失小。 臥式反應器臥式反應器一、臥式反應器的工作原理一、臥式反應器的工作原理 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，且希望在反應熱多，流動較容易，而在聚合后期則往往相反，且希望在反應進行的同時能去除生成的低分子物，此時在生產中往往采用臥

15、進行的同時能去除生成的低分子物，此時在生產中往往采用臥式反應器。式反應器。 臥式反應器除需滿足一般反應器的要求外，還有以下特殊臥式反應器除需滿足一般反應器的要求外，還有以下特殊要求：要求： 1 1物料在反應器內能沿徑向充分返混，軸向無返混，盡物料在反應器內能沿徑向充分返混，軸向無返混，盡量接近平推流。量接近平推流。 2 2根據聚合動力學理論，為達到預定的聚合度，要盡量根據聚合動力學理論，為達到預定的聚合度，要盡量去除體系中生成的小分子，故應在反應器內將反應物料盡可能去除體系中生成的小分子，故應在反應器內將反應物料盡可能展開，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 臥式反應器的筒體呈臥式圓柱形，多為不銹鋼制，筒體外側及兩端臥式反應器的筒體呈臥式圓柱形，多為不銹鋼制，筒體外側及兩端均設置碳鋼制加熱夾套。聯(lián)苯汽上進下出，作為熱載體進行熱交換。在均設置碳鋼制加熱夾套。聯(lián)苯汽上進下出，作為熱載體進行熱交換。在筒體上端開有進料口和抽氣口。物料從進料口連續(xù)進入，反應器中生成筒體上端開有進料口和抽氣口。物料從進料口連續(xù)進入，反應器中生成的小分子蒸汽由抽氣口抽出，反應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。單軸攪拌結構簡單，但對料液的剪切可單軸攪拌，也可雙軸攪拌。單軸攪拌結構簡單，但對料液的剪切作用難以達到軸附近，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。雙軸攪拌結構較復雜，但聚合物在軸上粘附現(xiàn)象減少，太高的聚合物。雙軸攪拌結構較復雜，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器，其筒體內底呈馬鞍形，以避免定性提高。裝有雙軸攪拌裝置的反應器，其筒體內底呈馬鞍形，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物料在臥式反應器內的徑向混合，防止物攪拌翼的主要作用是加強物料在臥式反應器內的徑向混合，防止物料粘壁。生產中根據物料在臥式反應器中的粘度變化，常將多種攪拌翼料粘壁。生產中根據物料在臥式反應器中的粘度變化，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 臥式反應器的料位控制十分重要，料位的上下波動除影響反應時間外，還會臥式反應器的料位控制十分重要，料位的上下波動除影響反應時間外，還會產生產生“凝膠粒子凝膠粒子”，直接