聚合反應(yīng)設(shè)備課件

聚合反應(yīng)設(shè)備聚合反應(yīng)設(shè)備1背景合成高分子材料的出現(xiàn)，開辟了化學(xué)的新紀(jì)元。近代的化學(xué)工業(yè)，特別是石油化學(xué)工業(yè)的巨大發(fā)展，就是與合成樹脂、合成橡膠、合成纖維這三大合成材料的發(fā)展是分不開的。合成材料由于其優(yōu)異的機(jī)械性能以及耐腐蝕性而獲得了廣泛應(yīng)用，目前已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。因此，作為化學(xué)反應(yīng)工程的一個(gè)新的分支，即聚合反應(yīng)工程發(fā)展十分迅速地成為目前最活躍的領(lǐng)域之一。背景合成高分子材料的出現(xiàn)，開辟了化學(xué)的新紀(jì)元。近代的化學(xué)工業(yè)2聚合反應(yīng)設(shè)備按結(jié)構(gòu)分類聚合反應(yīng)設(shè)備釜式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器塔式聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器其他特殊型式的聚合反應(yīng)器聚合反應(yīng)設(shè)備按結(jié)構(gòu)分類聚合反應(yīng)釜式聚合管式聚合塔式聚合流化床3一般聚氯乙烯、乳液丁苯、溶液丁苯、乙丙橡膠、順丁橡膠等聚合物的合成均用釜式聚合反應(yīng)器，低密度聚乙烯的生產(chǎn)一般在管式聚合反應(yīng)器中進(jìn)行，塔式反應(yīng)器和流化床聚合反應(yīng)器分別在苯乙烯本體聚合和丙烯液相本體聚合中得到應(yīng)用，而許多特殊型式反應(yīng)器則多用于聚合反應(yīng)后期。一般聚氯乙烯、乳液丁苯、溶液丁苯、乙丙橡膠、順丁橡膠等聚合物4主要講的內(nèi)容釜式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器反應(yīng)器的選用主要講的內(nèi)容釜式聚合反應(yīng)器5釜式聚合反應(yīng)器

在聚合反應(yīng)器中，80%以上的聚合反應(yīng)器是釜式反應(yīng)器。反應(yīng)釜分不帶攪拌的和帶攪拌的反應(yīng)釜，其中帶攪拌的反應(yīng)釜使用更多。釜式聚合反應(yīng)器即為帶攪拌的反應(yīng)釜，由于設(shè)置有攪拌裝置，所以釜式聚合反應(yīng)器也常被稱為攪拌聚合釜。右圖就是帶攪拌釜式聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。釜式聚合反應(yīng)器

在聚合反應(yīng)器中，80%以上的聚合6聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)容器部分（釜體）換熱裝置攪拌裝置聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)密封裝置其他結(jié)構(gòu)聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)容器部分（釜體）換熱裝置攪拌裝置聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)7容器部分（釜體）

為物料提供反應(yīng)空間，有圓形筒體和上下封頭組成換熱裝置由于有吸熱和放熱反應(yīng)，所以需設(shè)置換熱裝置來(lái)提供和帶走熱量。主要結(jié)構(gòu)有夾套傳熱、內(nèi)冷件傳熱及釜外循環(huán)傳熱。容器部分（釜體）

為物料提供反應(yīng)空間，有圓形筒體和上下封頭組8換熱裝置—夾套在釜體外側(cè)，以焊接連接或法蘭連接的方式裝設(shè)各種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與釜外的表面形成密閉的空間，在此空間通入氣體，以加熱或冷卻物料，維持釜內(nèi)物料的溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，這種鋼結(jié)構(gòu)件統(tǒng)稱夾套。夾套傳熱是聚合釜主要傳熱方式。筒體夾套換熱裝置—夾套在釜體外側(cè)，以焊接連接或法蘭連接的方式裝設(shè)各種9攪拌裝置為釜內(nèi)物料的流動(dòng)提供能量，有攪拌器和攪拌軸組成。攪拌軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器通過聯(lián)軸節(jié)組成。釜式聚合反應(yīng)器里攪拌裝置還包括攪拌附件（擋板、導(dǎo)流筒等）。攪拌裝置為釜內(nèi)物料的流動(dòng)提供能量，有攪拌器和攪拌軸組成。攪拌10攪拌裝置—攪拌器在釜式聚合反應(yīng)器中，為實(shí)現(xiàn)物料流動(dòng)、混合、傳熱、傳質(zhì)及表面更新和分散等各種作用，一般均置辦攪拌器。它的功能概括地說(shuō)是提供攪拌過程中所需要的能量和適宜的物料流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到攪拌過程的目的。攪拌軸攪拌器電動(dòng)機(jī)減速器機(jī)架攪拌裝置—攪拌器在釜式聚合反應(yīng)器中，為實(shí)現(xiàn)物料流動(dòng)、混合、傳11攪拌器主要由攪拌軸、攪拌槳葉和聯(lián)接件組成，攪拌器材質(zhì)一般采用不銹鋼或搪玻璃。攪拌器的攪拌作用由運(yùn)動(dòng)著的攪拌槳葉所產(chǎn)生，其攪拌特性、攪拌效果主要取決于槳葉型式和槳葉尺寸。下圖是幾種主要的攪拌槳葉形狀。螺軸式螺帶式槳式推進(jìn)器式透平式錨式攪拌器主要由攪拌軸、攪拌槳葉和聯(lián)接件組成，攪拌器材質(zhì)一12帶有攪拌裝置的聚合反應(yīng)釜，聚合體系不同，其攪拌裝置結(jié)構(gòu)也不同。對(duì)于低粘度的物系，常使用平槳、螺旋槳及渦輪槳。平槳用于攪拌速度低（槳端速度在3m/s以下）的情況，螺旋槳用于高速的情況；渦輪則用于兩者之間。當(dāng)液深和釜徑之比大于1.3時(shí)，瘦長(zhǎng)型釜，為加強(qiáng)上下層物料混合均勻，需使用二級(jí)或多級(jí)攪拌槳，級(jí)間距離約為1.5到4倍，視物料黏度而定。帶有攪拌裝置的聚合反應(yīng)釜，聚合體系不同，其攪拌裝置結(jié)構(gòu)也不同13攪拌附件—擋板擋板是指長(zhǎng)條形的豎向固定在反應(yīng)器壁上的板。主要為了消除在湍流狀態(tài)時(shí)釜中央的漩渦而增設(shè)的。攪拌聚合反應(yīng)釜中內(nèi)設(shè)擋板，擋板作用：一是改善釜內(nèi)物料混合狀況，控制物料流型；二是作為內(nèi)冷件，增大釜的傳熱面，改善物料傳熱效果。攪拌附件—擋板擋板是指長(zhǎng)條形的豎向固定在反應(yīng)器壁上的板。主要14攪拌附件—導(dǎo)流筒導(dǎo)流管一般是圓筒體，主要用于推進(jìn)式、螺桿式攪拌器的導(dǎo)流，透平式攪拌器有時(shí)也有導(dǎo)流筒。攪拌附件—內(nèi)冷件內(nèi)冷件包括蛇管、列管等，主要起增大釜內(nèi)傳熱面作用，同時(shí)又可起到擋板作用。攪拌附件—導(dǎo)流筒導(dǎo)流管一般是圓筒體，主要用于推進(jìn)式、螺桿式攪15密封裝置包括在攪拌軸與筒體間動(dòng)密封和在釜體法蘭與各接管處法蘭間的靜密封。動(dòng)密封有機(jī)械密封和填料密封兩種。密封裝置包括在攪拌軸與筒體間動(dòng)密封和在釜體法蘭與各接管處法蘭16密封裝置—軸封攪拌軸與釜體間通過軸封密封。軸封是釜式聚合反應(yīng)器的重要組成部分，是最關(guān)鍵也是唯一的動(dòng)密封點(diǎn)。軸封作用是保證釜內(nèi)處于一定的正壓或真空，以防反應(yīng)物逸出或雜質(zhì)滲入。軸封兩種型式填料密封和機(jī)械密封。軸封密封裝置—軸封攪拌軸與釜體間通過軸封密封。軸封是釜式聚合反應(yīng)17密封裝置—填料密封填料密封是攪拌器最早采用的一種轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，適用于低壓和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，填料密封由襯套、填料箱體、壓蓋、壓緊螺栓等組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，填料裝卸方便，但使用壽命短，密封效果不太好。密封裝置—填料密封填料密封是攪拌器最早采用的一種轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)18密封裝置—機(jī)械密封用垂直于軸的平面來(lái)密封轉(zhuǎn)軸的裝置稱為機(jī)械密封，又叫端面密封。功耗小，泄露率底，密封性能可靠，使用壽命較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)軸密封。主要由密封套、密封圈。彈簧及壓緊圈等組成。密封裝置—機(jī)械密封用垂直于軸的平面來(lái)密封轉(zhuǎn)軸的裝置稱為機(jī)械密19其他裝置各種用途的接管、入孔、支座等入孔支座壓出管其他裝置各種用途的接管、入孔、支座等入孔支座壓出管20釜式聚合反應(yīng)器的特點(diǎn)（重點(diǎn)）（1）釜式聚合反應(yīng)器可用于多種聚合物的生產(chǎn)；即可用于低粘度聚合物體系，也可用于高粘度聚合物體系；既可用于間歇操作又可用于連續(xù)操作。（2）聚合反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)主要包括釜體、攪拌裝置、攪拌附件、傳熱裝置、和密封裝置及人（手）孔等。（3）根據(jù)反應(yīng)物料和操作要求，釜式聚合反應(yīng)器具有多種型式，瘦長(zhǎng)型和矮胖型等，主要決定于長(zhǎng)徑比。釜式聚合反應(yīng)器的特點(diǎn)（重點(diǎn)）（1）釜式聚合反應(yīng)器可用于多種聚21流化床聚合反應(yīng)器流化基本概念流態(tài)化：固體粒子像流體一樣進(jìn)行流動(dòng)的現(xiàn)象。除重力作用外一般是依靠氣體或液體的流動(dòng)來(lái)帶動(dòng)固體顆粒運(yùn)動(dòng)的。流化床聚合反應(yīng)器流化基本概念22流態(tài)化的形式流態(tài)化的形式23流化床聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器是一種垂直圓筒形或圓錐形容器，內(nèi)裝催化劑或參與反應(yīng)的細(xì)小固體顆粒，反應(yīng)流體從反應(yīng)器底部進(jìn)入，而反應(yīng)產(chǎn)物則從頂部引出。流體在器內(nèi)的流速要控制到固體顆粒在流動(dòng)中浮動(dòng)而不致從系統(tǒng)中帶出，在此狀態(tài)下，顆粒床層有如液體沸騰一樣。這種反應(yīng)器傳熱好，溫度均勻且容易控制，但催化劑的磨損大，床內(nèi)物料返混大，對(duì)要求高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)不利。由于具有流程簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，使用日益普遍。流化床聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器是一種垂直圓筒形或圓錐形容器24流化床聚合反應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖流化床聚合反應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖25烯烴氣相聚合用的流化床反應(yīng)器型式之一循環(huán)的丙烯氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入，經(jīng)過格子分布板進(jìn)入錐形擴(kuò)散管，從上部加入含催化劑的預(yù)聚物，并與從下部加入的原料氣體進(jìn)行流化接觸，生成的聚合物在格子分布板中落下并從底部排出。各錐形管外面是公共的冷卻室，通入沸騰的甲烷以除去熱量。烯烴氣相聚合用的流化床反應(yīng)器型式之一循環(huán)的丙烯氣體從進(jìn)氣管進(jìn)26

流化床反應(yīng)器的特點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單傳熱效能高，床層溫度均勻氣固相間傳質(zhì)速率較高催化劑粒子小，效能高有助于催化劑循環(huán)再生催化劑和設(shè)備磨損大氣流不均時(shí)氣固相接觸效率降低返混大，影響產(chǎn)品質(zhì)量均一性

流化床反應(yīng)器的特點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單27

管式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器由單根連續(xù)管或一根以上的管子平行排列構(gòu)成，它是使反應(yīng)流體通過細(xì)長(zhǎng)的管子而進(jìn)行反應(yīng)的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單位體積所具有的傳熱面較大，適于作高溫、高壓裝置之用。管式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器由單根連續(xù)管或一根以上的管子平28管式聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)管式聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)29

管式聚合反應(yīng)器采用的操作方式為連續(xù)操作，反應(yīng)物料從反應(yīng)器的一端進(jìn)入，產(chǎn)物則從反應(yīng)器的另一端取出，物料組成沿管程遞變，但某一截面上物料組成在時(shí)間進(jìn)程中變法較小。這種反應(yīng)器中，物料返混很小，物料停留時(shí)間分布窄。與釜式聚合反應(yīng)器相比，達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率，采用管式聚合反應(yīng)器所需反應(yīng)器容積較小，可用平推流模型模擬、設(shè)計(jì)、計(jì)算這類反應(yīng)器。與管式反應(yīng)器相似，另一種反應(yīng)器是環(huán)管式反應(yīng)器，也稱循環(huán)反應(yīng)器它在中壓法聚乙烯生產(chǎn)中得到應(yīng)用。管式聚合反應(yīng)器采用的操作方式為連續(xù)操作，反應(yīng)物料從反應(yīng)器30環(huán)管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)環(huán)管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)31采用環(huán)管式反應(yīng)器具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）單位體積的傳熱面積較大，可達(dá)6.5~7㎡，只要用冷卻水夾套即可滿足傳熱要求，故能耗較低。（2）單位體積生產(chǎn)能力高，如一臺(tái)66m3雙環(huán)管反應(yīng)器年生產(chǎn)能力可達(dá)4.5萬(wàn)噸左右，高于釜式反應(yīng)器的生產(chǎn)能力。（3）反應(yīng)物料在高速循環(huán)泵的推動(dòng)下，物料流動(dòng)線速度可達(dá)8m/s，可有效地防止聚合物在管壁的沉淀，進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱，并降低聚合物凝膠含量。（4）反應(yīng)單程轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)95%以上，從而減少了單體的循環(huán)量。（5）物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間短，有利于不同牌號(hào)聚合物的生產(chǎn)切換。采用環(huán)管式反應(yīng)器具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）單位體積的傳熱面積較大，32聚合反應(yīng)器的選用選用合適的聚合反應(yīng)器，可從以下四個(gè)方面考慮（重點(diǎn)）1．聚合反應(yīng)器的操作特性主要包括聚合反應(yīng)器的穩(wěn)定性和傳熱效能，反應(yīng)器有效利用率及生產(chǎn)能力，物料在反應(yīng)器中停留時(shí)間及停留時(shí)間分布，物料在反應(yīng)器中的混合狀況，以及最終的反映效果等。2.聚合反應(yīng)及聚合過程的特性同一種聚合物可以用不同的聚合方法生產(chǎn)，而不同的聚合方法對(duì)聚合反應(yīng)器要求不同。聚合反應(yīng)器的選用選用合適的聚合反應(yīng)器，可從以下四個(gè)方面考慮（333．聚合反應(yīng)器操作特性對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)和性能的影響平均分子量、分子量分布、支化度等是決定聚合物性能的重要因素，由于各聚合反應(yīng)器操作性能不一樣，對(duì)于同一類聚合物，采用不同型式的聚合反應(yīng)器時(shí)可獲得不同的聚合物結(jié)構(gòu)和性能。4．生產(chǎn)成本主要包括操作方式、設(shè)備容積效率、操作彈性生產(chǎn)能力及設(shè)備維修費(fèi)用和產(chǎn)品的分離回收費(fèi)用等。總之聚合反應(yīng)器的選擇應(yīng)滿足高效低耗的原則。3．聚合反應(yīng)器操作特性對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)和性能的影響34問題1、釜式聚合反應(yīng)器的特點(diǎn)？2、選擇合適的聚合反應(yīng)器，應(yīng)考慮哪些方面？問題1、釜式聚合反應(yīng)器的特點(diǎn)？35答案1、（1）釜式聚合反應(yīng)器可用于多種聚合物的生產(chǎn)；即可用于低粘度聚合物體系，也可用于高粘度聚合物體系；既可用于間歇操作又可用于連續(xù)操作。（2）聚合反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)主要包括釜體、攪拌裝置、攪拌附件、傳熱裝置、和密封裝置及人（手）孔等。（3）根據(jù)反應(yīng)物料和操作要求，釜式聚合反應(yīng)器具有多種型式，瘦長(zhǎng)型和矮胖型等，主要決定于長(zhǎng)徑比。答案1、（1）釜式聚合反應(yīng)器可用于多種聚合物的生產(chǎn)；即可用于362、（1）．聚合反應(yīng)器的操作特性主要包括聚合反應(yīng)器的穩(wěn)定性和傳熱效能，反應(yīng)器有效利用率及生產(chǎn)能力，物料在反應(yīng)器中停留時(shí)間及停留時(shí)間分布，物料在反應(yīng)器中的混合狀況，以及最終的反映效果等。（2）.聚合反應(yīng)及聚合過程的特性同一種聚合物可以用不同的聚合方法生產(chǎn)，而不同的聚合方法對(duì)聚合反應(yīng)器要求不同。2、37（3）．聚合反應(yīng)器操作特性對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)和性能的影響平均分子量、分子量分布、支化度等是決定聚合物性能的重要因素，由于各聚合反應(yīng)器操作性能不一樣，對(duì)于同一類聚合物，采用不同型式的聚合反應(yīng)器時(shí)可獲得不同的聚合物結(jié)構(gòu)和性能。（4）．生產(chǎn)成本主要包括操作方式、設(shè)備容積效率、操作彈性生產(chǎn)能力及設(shè)備維修費(fèi)用和產(chǎn)品的分離回收費(fèi)用等?？傊酆戏磻?yīng)器的選擇應(yīng)滿足高效低耗的原則。（3）．聚合反應(yīng)器操作特性對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)和性能的影響38聚合反應(yīng)設(shè)備聚合反應(yīng)設(shè)備39背景合成高分子材料的出現(xiàn)，開辟了化學(xué)的新紀(jì)元。近代的化學(xué)工業(yè)，特別是石油化學(xué)工業(yè)的巨大發(fā)展，就是與合成樹脂、合成橡膠、合成纖維這三大合成材料的發(fā)展是分不開的。合成材料由于其優(yōu)異的機(jī)械性能以及耐腐蝕性而獲得了廣泛應(yīng)用，目前已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。因此，作為化學(xué)反應(yīng)工程的一個(gè)新的分支，即聚合反應(yīng)工程發(fā)展十分迅速地成為目前最活躍的領(lǐng)域之一。背景合成高分子材料的出現(xiàn)，開辟了化學(xué)的新紀(jì)元。近代的化學(xué)工業(yè)40聚合反應(yīng)設(shè)備按結(jié)構(gòu)分類聚合反應(yīng)設(shè)備釜式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器塔式聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器其他特殊型式的聚合反應(yīng)器聚合反應(yīng)設(shè)備按結(jié)構(gòu)分類聚合反應(yīng)釜式聚合管式聚合塔式聚合流化床41一般聚氯乙烯、乳液丁苯、溶液丁苯、乙丙橡膠、順丁橡膠等聚合物的合成均用釜式聚合反應(yīng)器，低密度聚乙烯的生產(chǎn)一般在管式聚合反應(yīng)器中進(jìn)行，塔式反應(yīng)器和流化床聚合反應(yīng)器分別在苯乙烯本體聚合和丙烯液相本體聚合中得到應(yīng)用，而許多特殊型式反應(yīng)器則多用于聚合反應(yīng)后期。一般聚氯乙烯、乳液丁苯、溶液丁苯、乙丙橡膠、順丁橡膠等聚合物42主要講的內(nèi)容釜式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器反應(yīng)器的選用主要講的內(nèi)容釜式聚合反應(yīng)器43釜式聚合反應(yīng)器

在聚合反應(yīng)器中，80%以上的聚合反應(yīng)器是釜式反應(yīng)器。反應(yīng)釜分不帶攪拌的和帶攪拌的反應(yīng)釜，其中帶攪拌的反應(yīng)釜使用更多。釜式聚合反應(yīng)器即為帶攪拌的反應(yīng)釜，由于設(shè)置有攪拌裝置，所以釜式聚合反應(yīng)器也常被稱為攪拌聚合釜。右圖就是帶攪拌釜式聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。釜式聚合反應(yīng)器

在聚合反應(yīng)器中，80%以上的聚合44聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)容器部分（釜體）換熱裝置攪拌裝置聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)密封裝置其他結(jié)構(gòu)聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)容器部分（釜體）換熱裝置攪拌裝置聚合反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)45容器部分（釜體）

為物料提供反應(yīng)空間，有圓形筒體和上下封頭組成換熱裝置由于有吸熱和放熱反應(yīng)，所以需設(shè)置換熱裝置來(lái)提供和帶走熱量。主要結(jié)構(gòu)有夾套傳熱、內(nèi)冷件傳熱及釜外循環(huán)傳熱。容器部分（釜體）

為物料提供反應(yīng)空間，有圓形筒體和上下封頭組46換熱裝置—夾套在釜體外側(cè)，以焊接連接或法蘭連接的方式裝設(shè)各種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與釜外的表面形成密閉的空間，在此空間通入氣體，以加熱或冷卻物料，維持釜內(nèi)物料的溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，這種鋼結(jié)構(gòu)件統(tǒng)稱夾套。夾套傳熱是聚合釜主要傳熱方式。筒體夾套換熱裝置—夾套在釜體外側(cè)，以焊接連接或法蘭連接的方式裝設(shè)各種47攪拌裝置為釜內(nèi)物料的流動(dòng)提供能量，有攪拌器和攪拌軸組成。攪拌軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器通過聯(lián)軸節(jié)組成。釜式聚合反應(yīng)器里攪拌裝置還包括攪拌附件（擋板、導(dǎo)流筒等）。攪拌裝置為釜內(nèi)物料的流動(dòng)提供能量，有攪拌器和攪拌軸組成。攪拌48攪拌裝置—攪拌器在釜式聚合反應(yīng)器中，為實(shí)現(xiàn)物料流動(dòng)、混合、傳熱、傳質(zhì)及表面更新和分散等各種作用，一般均置辦攪拌器。它的功能概括地說(shuō)是提供攪拌過程中所需要的能量和適宜的物料流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到攪拌過程的目的。攪拌軸攪拌器電動(dòng)機(jī)減速器機(jī)架攪拌裝置—攪拌器在釜式聚合反應(yīng)器中，為實(shí)現(xiàn)物料流動(dòng)、混合、傳49攪拌器主要由攪拌軸、攪拌槳葉和聯(lián)接件組成，攪拌器材質(zhì)一般采用不銹鋼或搪玻璃。攪拌器的攪拌作用由運(yùn)動(dòng)著的攪拌槳葉所產(chǎn)生，其攪拌特性、攪拌效果主要取決于槳葉型式和槳葉尺寸。下圖是幾種主要的攪拌槳葉形狀。螺軸式螺帶式槳式推進(jìn)器式透平式錨式攪拌器主要由攪拌軸、攪拌槳葉和聯(lián)接件組成，攪拌器材質(zhì)一50帶有攪拌裝置的聚合反應(yīng)釜，聚合體系不同，其攪拌裝置結(jié)構(gòu)也不同。對(duì)于低粘度的物系，常使用平槳、螺旋槳及渦輪槳。平槳用于攪拌速度低（槳端速度在3m/s以下）的情況，螺旋槳用于高速的情況；渦輪則用于兩者之間。當(dāng)液深和釜徑之比大于1.3時(shí)，瘦長(zhǎng)型釜，為加強(qiáng)上下層物料混合均勻，需使用二級(jí)或多級(jí)攪拌槳，級(jí)間距離約為1.5到4倍，視物料黏度而定。帶有攪拌裝置的聚合反應(yīng)釜，聚合體系不同，其攪拌裝置結(jié)構(gòu)也不同51攪拌附件—擋板擋板是指長(zhǎng)條形的豎向固定在反應(yīng)器壁上的板。主要為了消除在湍流狀態(tài)時(shí)釜中央的漩渦而增設(shè)的。攪拌聚合反應(yīng)釜中內(nèi)設(shè)擋板，擋板作用：一是改善釜內(nèi)物料混合狀況，控制物料流型；二是作為內(nèi)冷件，增大釜的傳熱面，改善物料傳熱效果。攪拌附件—擋板擋板是指長(zhǎng)條形的豎向固定在反應(yīng)器壁上的板。主要52攪拌附件—導(dǎo)流筒導(dǎo)流管一般是圓筒體，主要用于推進(jìn)式、螺桿式攪拌器的導(dǎo)流，透平式攪拌器有時(shí)也有導(dǎo)流筒。攪拌附件—內(nèi)冷件內(nèi)冷件包括蛇管、列管等，主要起增大釜內(nèi)傳熱面作用，同時(shí)又可起到擋板作用。攪拌附件—導(dǎo)流筒導(dǎo)流管一般是圓筒體，主要用于推進(jìn)式、螺桿式攪53密封裝置包括在攪拌軸與筒體間動(dòng)密封和在釜體法蘭與各接管處法蘭間的靜密封。動(dòng)密封有機(jī)械密封和填料密封兩種。密封裝置包括在攪拌軸與筒體間動(dòng)密封和在釜體法蘭與各接管處法蘭54密封裝置—軸封攪拌軸與釜體間通過軸封密封。軸封是釜式聚合反應(yīng)器的重要組成部分，是最關(guān)鍵也是唯一的動(dòng)密封點(diǎn)。軸封作用是保證釜內(nèi)處于一定的正壓或真空，以防反應(yīng)物逸出或雜質(zhì)滲入。軸封兩種型式填料密封和機(jī)械密封。軸封密封裝置—軸封攪拌軸與釜體間通過軸封密封。軸封是釜式聚合反應(yīng)55密封裝置—填料密封填料密封是攪拌器最早采用的一種轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，適用于低壓和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，填料密封由襯套、填料箱體、壓蓋、壓緊螺栓等組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，填料裝卸方便，但使用壽命短，密封效果不太好。密封裝置—填料密封填料密封是攪拌器最早采用的一種轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)56密封裝置—機(jī)械密封用垂直于軸的平面來(lái)密封轉(zhuǎn)軸的裝置稱為機(jī)械密封，又叫端面密封。功耗小，泄露率底，密封性能可靠，使用壽命較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)軸密封。主要由密封套、密封圈。彈簧及壓緊圈等組成。密封裝置—機(jī)械密封用垂直于軸的平面來(lái)密封轉(zhuǎn)軸的裝置稱為機(jī)械密57其他裝置各種用途的接管、入孔、支座等入孔支座壓出管其他裝置各種用途的接管、入孔、支座等入孔支座壓出管58釜式聚合反應(yīng)器的特點(diǎn)（重點(diǎn)）（1）釜式聚合反應(yīng)器可用于多種聚合物的生產(chǎn)；即可用于低粘度聚合物體系，也可用于高粘度聚合物體系；既可用于間歇操作又可用于連續(xù)操作。（2）聚合反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)主要包括釜體、攪拌裝置、攪拌附件、傳熱裝置、和密封裝置及人（手）孔等。（3）根據(jù)反應(yīng)物料和操作要求，釜式聚合反應(yīng)器具有多種型式，瘦長(zhǎng)型和矮胖型等，主要決定于長(zhǎng)徑比。釜式聚合反應(yīng)器的特點(diǎn)（重點(diǎn)）（1）釜式聚合反應(yīng)器可用于多種聚59流化床聚合反應(yīng)器流化基本概念流態(tài)化：固體粒子像流體一樣進(jìn)行流動(dòng)的現(xiàn)象。除重力作用外一般是依靠氣體或液體的流動(dòng)來(lái)帶動(dòng)固體顆粒運(yùn)動(dòng)的。流化床聚合反應(yīng)器流化基本概念60流態(tài)化的形式流態(tài)化的形式61流化床聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器是一種垂直圓筒形或圓錐形容器，內(nèi)裝催化劑或參與反應(yīng)的細(xì)小固體顆粒，反應(yīng)流體從反應(yīng)器底部進(jìn)入，而反應(yīng)產(chǎn)物則從頂部引出。流體在器內(nèi)的流速要控制到固體顆粒在流動(dòng)中浮動(dòng)而不致從系統(tǒng)中帶出，在此狀態(tài)下，顆粒床層有如液體沸騰一樣。這種反應(yīng)器傳熱好，溫度均勻且容易控制，但催化劑的磨損大，床內(nèi)物料返混大，對(duì)要求高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)不利。由于具有流程簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，使用日益普遍。流化床聚合反應(yīng)器流化床聚合反應(yīng)器是一種垂直圓筒形或圓錐形容器62流化床聚合反應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖流化床聚合反應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖63烯烴氣相聚合用的流化床反應(yīng)器型式之一循環(huán)的丙烯氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入，經(jīng)過格子分布板進(jìn)入錐形擴(kuò)散管，從上部加入含催化劑的預(yù)聚物，并與從下部加入的原料氣體進(jìn)行流化接觸，生成的聚合物在格子分布板中落下并從底部排出。各錐形管外面是公共的冷卻室，通入沸騰的甲烷以除去熱量。烯烴氣相聚合用的流化床反應(yīng)器型式之一循環(huán)的丙烯氣體從進(jìn)氣管進(jìn)64

流化床反應(yīng)器的特點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單傳熱效能高，床層溫度均勻氣固相間傳質(zhì)速率較高催化劑粒子小，效能高有助于催化劑循環(huán)再生催化劑和設(shè)備磨損大氣流不均時(shí)氣固相接觸效率降低返混大，影響產(chǎn)品質(zhì)量均一性

流化床反應(yīng)器的特點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單65

管式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器由單根連續(xù)管或一根以上的管子平行排列構(gòu)成，它是使反應(yīng)流體通過細(xì)長(zhǎng)的管子而進(jìn)行反應(yīng)的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單位體積所具有的傳熱面較大，適于作高溫、高壓裝置之用。管式聚合反應(yīng)器管式聚合反應(yīng)器由單根連續(xù)管或一根以上的管子平66管式聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)管式聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)67

管式聚合反應(yīng)器采用的操作方式為連續(xù)操作，反應(yīng)物料從反應(yīng)器的一端進(jìn)入，產(chǎn)物則從反應(yīng)器的另一端取出，物料組成沿管程遞變，但某一截面上物料組成在時(shí)間進(jìn)程中變法較小。這種反應(yīng)器中，物料返混很小，物料停留時(shí)間分布窄。與釜式聚合反應(yīng)器相比，達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率，采用管式聚合反應(yīng)器所需反應(yīng)器容積較小，可用平推流模型模擬、設(shè)計(jì)、計(jì)算這類反應(yīng)器。與管式反應(yīng)器相似，另一種反應(yīng)器是環(huán)管式反應(yīng)器，也稱循環(huán)反應(yīng)器它在中壓法聚乙烯生產(chǎn)中得到應(yīng)用。管式聚合反應(yīng)器采用的操作方式為連續(xù)操作，反應(yīng)物料從反應(yīng)器68環(huán)管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)環(huán)管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)69采用環(huán)管式反應(yīng)器具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）單位體積的傳熱面積較大，可達(dá)6.5~7㎡，只要用冷卻水夾套即可滿足傳熱要求，故能耗較低。（2）單位體積生產(chǎn)能力高，如一臺(tái)66m3雙環(huán)管反應(yīng)器年生產(chǎn)能力可達(dá)4.5萬(wàn)噸左右，高于釜式反應(yīng)器的生產(chǎn)能力。（3）反應(yīng)物料在高速循環(huán)泵的推動(dòng)下，物料流動(dòng)線速度可達(dá)8m/s，可有效地防止聚合物在管壁的沉淀，進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱，并降低聚合物凝膠含量。（4）反應(yīng)單程轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)95%以上，從而減少了單體的循環(huán)量。（5）物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間短，有利于不同牌號(hào)聚合物的生產(chǎn)切換。采用環(huán)管式反應(yīng)器具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）單位體積的傳熱面積較大，70聚合反應(yīng)器的選用選用合適的聚合反應(yīng)器，可從以下四個(gè)方面考慮（重點(diǎn)）1．聚合反應(yīng)器的操作特性主要包括聚合反應(yīng)器