聚合反應(yīng)器的分類介紹課件

聚合反應(yīng)特點：反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，聚合方法多樣，且大多數(shù)反應(yīng)體系隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，體系中的粘度急劇上升，物料粘壁等現(xiàn)象給聚合反應(yīng)器的選型和設(shè)計帶來一定的難度。聚合反應(yīng)器的定義：完成聚合反應(yīng)過程的設(shè)備稱為聚合反應(yīng)器1聚合反應(yīng)特點：聚合反應(yīng)器的定義：1聚合反應(yīng)器的型式及特點

1．釜式反應(yīng)器也稱攪拌釜反應(yīng)器。它的適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大，適用的溫度和壓力范圍廣。既可用于間歇(分批)操作，亦可用于連續(xù)操作。用于連續(xù)操作時，釜內(nèi)的溫度、濃度均一，容易控制，所得產(chǎn)品質(zhì)量均一，因而廣泛應(yīng)用于高分子合成工業(yè)中。此外在聚合物的生產(chǎn)過程中，除聚合反應(yīng)器外，還有許多帶攪拌裝置的容器(如原料配制槽、溶解槽、漿料配制槽、沉析槽等)。2聚合反應(yīng)器的型式及特點1．釜式反應(yīng)器也稱攪拌釜反應(yīng)器。2．管式(塔式)反應(yīng)器

管式(塔式)聚合反應(yīng)器的構(gòu)造比較簡單，這種反應(yīng)器一般用于處理粘度較高的均相反應(yīng)物料。它屬于連續(xù)流動反應(yīng)器，原料從管的一端連續(xù)送入，在管內(nèi)完成升溫、反應(yīng)等，而產(chǎn)物和未反應(yīng)的單體從另一端連續(xù)排出。3．特種反應(yīng)器

對處理高粘度的聚合體系，如本體聚合或縮聚反應(yīng)后期，反應(yīng)物料的粘度可達(dá)500一5000Pa·s，故需采用特殊型式反應(yīng)器。該反應(yīng)器一般采用臥式，主要型式有螺桿型反應(yīng)器(如尼龍66的后縮聚反應(yīng)采用雙螺桿)和表面更新型反應(yīng)器(如聚酯生產(chǎn)中的后縮聚采用單軸或雙軸的表面更新型圓盤式反應(yīng)器)。32．管式(塔式)反應(yīng)器3

攪拌釜式反應(yīng)器攪拌反應(yīng)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(zhì)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）攪拌器型式

攪拌器的型式很多，按槳葉的構(gòu)形可分為槳式、錨式(或框式)、推進(jìn)式、渦輪式及螺桿式、螺帶式攪拌器等。4攪拌釜式反應(yīng)器攪拌反應(yīng)器由釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、密封1．槳式攪拌器平葉槳和折葉槳(斜槳)平葉槳面與運(yùn)動方向垂直，當(dāng)槳葉低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，液體主要為環(huán)向流動。當(dāng)槳葉轉(zhuǎn)速增大時，液體徑向流逐漸增大。轉(zhuǎn)速愈高，徑向流愈強(qiáng)。由于液體僅以切線方向離開槳葉，主要是水平液流，造成的軸向流很弱，不利于軸向混合。為增加軸間流，可將平葉槳傾斜一定角度(一般為45度)、即為折葉槳。這樣可以產(chǎn)生較大的軸向流動，有利于攪拌混合。51．槳式攪拌器平葉槳和折葉槳(斜槳)5

2．錨式(框式)攪拌器

對于粘度較大的液體攪拌，可把槳葉形狀做成與反應(yīng)釜底部的形狀相似，且槳葉與釜壁的隔隙小。錨式攪拌器的轉(zhuǎn)速比較低，故剪切作用較小，但攪動范圍大，不易產(chǎn)生死區(qū)。對高粘度流體的攪拌，可利用槳葉的刮掃作用來防止攪拌器與釜壁之間產(chǎn)生滯流層，利于促進(jìn)傳熱和去除釜壁沉積物。當(dāng)錨式攪拌器中間加設(shè)橫梁或豎梁時，即稱為框式攪拌器。62．錨式(框式)攪拌器63．推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式(也稱螺旋槳式)

攪拌器的結(jié)構(gòu)簡單．其直徑較小，d/D＝1/4-1/3。以整體鑄造的葉輪最為常見，適合于液體粘度較低、液量較大的攪拌。其轉(zhuǎn)速較高．一般為300-600r/min，葉端線速度為5-15m/s。利用較小的攪拌功率通過高速旋轉(zhuǎn)的槳葉獲得較好的攪拌效果。73．推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式(也稱螺旋槳式)7

4．渦輪式攪拌器又稱透平攪拌器，是應(yīng)用較廣泛的一種攪拌器，能處理粘度范圍較寬的液體。槳葉有開式及閉式兩大類。根據(jù)槳葉葉片的形狀和位置．又有平直葉片、彎曲葉片、傾斜葉片、圓盤平直葉片、圓盤彎葉、圓盤斜葉等。84．渦輪式攪拌器又稱透平攪拌器，是應(yīng)用較廣泛的一種攪拌5．螺桿式攪拌器當(dāng)液體的粘度大于10Pa·s時，常采用螺桿式攪拌器，它是將螺距一定的螺旋葉片固定在攪拌軸上，也稱螺軸式攪拌器。為提高釜內(nèi)液體的攪拌強(qiáng)度，并造成一定的循環(huán)流型，通?？稍诟獌?nèi)增設(shè)離壁擋板或?qū)Я魍病?5．螺桿式攪拌器當(dāng)液體的粘度大于10Pa·s時，常采用螺

6．螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器適合于粘度較高的場合(如達(dá)103Pa·s以上)。具體構(gòu)形有單螺帶、雙螺帶、凹螺帶和螺桿／螺帶式等。

通常螺帶式攪拌器其螺距s與攪拌器直徑d之比為s/d＝1，螺帶葉寬b與釜徑D之比為b/D-0.1，d/D-0.95。由于外螺帶可以與釜內(nèi)壁很好地吻合，直接刮掃釜壁上的液體，有利于夾套式攪拌釜的傳熱與去除釜壁處的沉積物。106．螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器適合于粘度較高的場合(如達(dá)（二）攪拌器的選型攪拌過程涉及流體的流動、傳熱和傳質(zhì)，其影響因素極其復(fù)雜，在選型設(shè)計時，既要考慮達(dá)到攪拌效果，保證物料的混合，有利于傳熱、傳質(zhì)，也應(yīng)考慮動力消耗問題；另外還要考慮攪拌器的結(jié)構(gòu)要便于操作和維修。

1．以液體粘度和反應(yīng)釜體積為依據(jù)選型右圖為在較合理攪拌功率消耗下，物料粘度與反應(yīng)體積的關(guān)系圖。圖中表示各種葉輪適用范圍。

11（二）攪拌器的選型112．以流動狀態(tài)、攪拌目的為依據(jù)選型下表就列出了根據(jù)流動狀態(tài)和攪拌目的來選擇攪拌器。122．以流動狀態(tài)、攪拌目的為依據(jù)選型下表就列出了根據(jù)流動狀三、傳熱裝置化學(xué)反應(yīng)過程伴有放熱或吸熱，對聚合反應(yīng)而言，往往要求嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，使其恒定或按一定的溫度曲線進(jìn)行。同時由于聚合反應(yīng)器內(nèi)物料粘度高、易結(jié)垢，因而要求傳熱速率高、結(jié)構(gòu)簡單、避免易掛料的粗糙面及導(dǎo)致結(jié)垢的死角并易于清洗。聚合反應(yīng)器常用的傳熱裝置型式有夾套傳熱、釜內(nèi)傳熱件及釜外傳熱等。13三、傳熱裝置131．夾套

根據(jù)工藝要求，夾套內(nèi)可通入傳熱介質(zhì)(水、水蒸氣或熱載體等)。為了提高夾套的傳熱系數(shù)，可通過提高夾套傳熱介質(zhì)的流速來實現(xiàn)，為此，常在夾套內(nèi)安裝導(dǎo)流擋板。當(dāng)反應(yīng)器直徑較大或采。用傳熱介質(zhì)的壓力較高時，也可采用捍接半管式夾套、型鋼夾套等。這不但能提高傳熱介質(zhì)的流速，改善傳熱效果，而且能提高簡體承受外壓的強(qiáng)度和剛度。141．夾套根據(jù)工藝要求，夾套內(nèi)可通入傳熱介質(zhì)(水、水

2．釜內(nèi)傳熱件當(dāng)聚合釜壁采用導(dǎo)熱性不良的材質(zhì)或較大型的聚合釜、單靠夾套傳熱不能滿足工藝要求時，需在反應(yīng)器內(nèi)增設(shè)傳熱件，如加傳熱擋板、蛇形管等。3．釜外傳熱釜外傳熱可分為兩種情況，一種是把釜內(nèi)產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出至釜外回流冷凝器，然后使冷凝液返回反應(yīng)釜。因為是蒸汽冷凝傳熱，其傳熱系數(shù)高，且傳熱面積不受反應(yīng)器容積的限制。釜外傳熱的另一種方法是將反應(yīng)釜內(nèi)液相導(dǎo)出，進(jìn)行釜外循環(huán)傳熱，反應(yīng)器中的部分反應(yīng)物料由泵抽出，經(jīng)外部冷卻后再進(jìn)入反應(yīng)器，如丙烯的溶液聚合就可以采用此種傳熱裝置。152．釜內(nèi)傳熱件15

1.偏心式攪拌反應(yīng)器偏心式攪拌反應(yīng)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(yùn)動加強(qiáng)，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(shè)備。其他型式的攪拌反應(yīng)器161.偏心式攪拌反應(yīng)器其他型式的攪拌反應(yīng)器162．底部傳動攪拌反應(yīng)器

該型式反應(yīng)器的攪拌裝置設(shè)在反應(yīng)器的底部。

優(yōu)點:當(dāng)設(shè)備較大時，攪拌軸可做成短而細(xì)，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(chǔ)上，從而改善了釜體上封頭的受力狀態(tài)，也便于維護(hù)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(chǎn)品的質(zhì)量，檢修時需將釜內(nèi)物料全部排凈。該型式較常用于大型攪拌設(shè)備。172．底部傳動攪拌反應(yīng)器173．臥式攪拌反應(yīng)器該型式可設(shè)置多個攪拌器，每個攪拌器之間用隔板分開，使物料在反應(yīng)器內(nèi)流動狀況類似于多級串聯(lián)攪拌反應(yīng)器，從而減少設(shè)備臺數(shù)，降低安裝高度。183．臥式攪拌反應(yīng)器18管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器是一種連續(xù)式反應(yīng)器。物料從管道的一端連續(xù)輸入，產(chǎn)物從管道的另一端連續(xù)輸出，直達(dá)到某一轉(zhuǎn)化率，并在流動中完成化學(xué)反應(yīng)，隨著管道中物料的移動，濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小。

在管式反應(yīng)器中物料呈平推流運(yùn)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)操作攪拌釜式反應(yīng)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(yīng)器的串聯(lián)，因此管式反應(yīng)器兼具間歇操作和連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器的特點。有利于大型化、連續(xù)化生產(chǎn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，單位體積所具有的傳熱面積大，適用于高溫高壓的聚合反應(yīng)器。設(shè)計中的要點有兩個：其一，保證物料在管式反應(yīng)器中呈平推流運(yùn)動；其二，盡量減小管式反應(yīng)器管內(nèi)的徑向溫差，保證反應(yīng)條件一致。19管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器是一種連續(xù)式反應(yīng)器。物料從管道的管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)管式反應(yīng)器由管體、擋夜板和加熱裝置組成（見下圖）20管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)管式反應(yīng)器由管體、擋夜板和加熱裝置組成（見下

1．管體是帶有夾套的長直圓管，為便于制造安裝，常制成若干段(每段3一5m)，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，底部多采用錐形封頭。管外裝有夾套，內(nèi)通載熱體，管體多采用不銹鋼，夾套可采用普通鋼。管體直徑是影響聚合過程的重要因素，在同樣聚合溫度和聚合時間下，管徑愈小，愈易制取質(zhì)量均勻、相對粘度較高的聚合物。這是因為當(dāng)管徑較大時，反應(yīng)物量增多，引發(fā)劑加入量增多，溫度相應(yīng)增加，低分子物排除困難，并且隨管徑增加，徑向溫差增大、管內(nèi)物料加熱不均勻所致．故管式反應(yīng)器直徑通常小寸：800mm。21212．擋液板由于聚合管內(nèi)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，停留時間長，造成聚合體質(zhì)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，可在管內(nèi)沿軸向設(shè)置若干擋液板，使物料在管內(nèi)流速趨于一致。

(c)中間孔徑大、周邊孔徑小的擋液板(b)所示則中間孔徑小、周邊孔徑大。生產(chǎn)中將此兩種板交替排列則可使管內(nèi)物料的流態(tài)近似于平推流(a)孔徑相等的擋液板，將相鄰擋液板上的孔眼呈交措狀安裝，亦可達(dá)到平推流的效果。222．擋液板由于聚合管內(nèi)物料停留時間長，流速低，粘度大，

3．加熱裝置管式反應(yīng)器多采用聯(lián)苯混合物作為熱載體。加熱方式有兩種：一種采用聯(lián)苯鍋爐產(chǎn)生聯(lián)苯蒸汽進(jìn)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(shè)備管線較復(fù)雜；另一種是將電熱棒直接安裝在夾套內(nèi)，加熱夾套內(nèi)的聯(lián)苯混合物。此種加熱方式結(jié)構(gòu)簡單，費用低，操作簡便，聯(lián)苯滲漏及熱損失小。233．加熱裝置23

臥式反應(yīng)器一、臥式反應(yīng)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，對反應(yīng)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(yīng)進(jìn)行的同時能去除生成的低分子物，此時在生產(chǎn)中往往采用臥式反應(yīng)器。臥式反應(yīng)器除需滿足一般反應(yīng)器的要求外，還有以下特殊要求：1．物料在反應(yīng)器內(nèi)能沿徑向充分返混，軸向無返混，盡量接近平推流。2．根據(jù)聚合動力學(xué)理論，為達(dá)到預(yù)定的聚合度，要盡量去除體系中生成的小分子，故應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi)將反應(yīng)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)表面積能不斷更新。24臥式反應(yīng)器一、臥式反應(yīng)器的工作原理24二、臥式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)臥式反應(yīng)器有單軸和雙軸之分，主要由筒體、攪拌裝置、加熱裝置和出料裝置等組成。25二、臥式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)2526261．筒體臥式反應(yīng)器的筒體呈臥式圓柱形，多為不銹鋼制，筒體外側(cè)及兩端均設(shè)置碳鋼制加熱夾套。聯(lián)苯汽上進(jìn)下出，作為熱載體進(jìn)行熱交換。在筒體上端開有進(jìn)料口和抽氣口。物料從進(jìn)料口連續(xù)進(jìn)入，反應(yīng)器中生成的小分子蒸汽由抽氣口抽出，反應(yīng)完畢的物料從簡體下部的出料口排出。2．?dāng)嚢柩b置可單軸攪拌，也可雙軸攪拌。單軸攪拌結(jié)構(gòu)簡單，但對料液的剪切作用難以達(dá)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(jié)構(gòu)較復(fù)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(jìn)自由表面更新，適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)定性提高。裝有雙軸攪拌裝置的反應(yīng)器，其筒體內(nèi)底呈馬鞍形，以避免料液聚積在釜底形成死角。攪拌翼的主要作用是加強(qiáng)物料在臥式反應(yīng)器內(nèi)的徑向混合，防止物料粘壁。生產(chǎn)中根據(jù)物料在臥式反應(yīng)器中的粘度變化，常將多種攪拌翼組合使用。271．筒體273．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)苯鍋爐循環(huán)加熱。4．出料裝置臥式反應(yīng)器的料位控制十分重要，料位的上下波動除影響反應(yīng)時間外，還會產(chǎn)生“凝膠粒子”，直接影響高聚物的質(zhì)量。生產(chǎn)中通?？刂瞥隽狭恳苑€(wěn)定臥式反應(yīng)器中的料位，反應(yīng)器中物料粘度高，有時反應(yīng)器內(nèi)還呈真空狀，故必須采取持殊方法才能將料排出。

出料方式常見有兩種，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)物料粘度不太大、真空度不高時，可利用位差及壓差將物料排出；當(dāng)體系中物料粘度大、真空度高時，一般采用螺桿排料。出料螺桿與擠出機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)相似，只是沒有加料段，而有伸進(jìn)釜內(nèi)的引料螺旋帶。283．加熱裝置28聚合反應(yīng)特點：反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，聚合方法多樣，且大多數(shù)反應(yīng)體系隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，體系中的粘度急劇上升，物料粘壁等現(xiàn)象給聚合反應(yīng)器的選型和設(shè)計帶來一定的難度。聚合反應(yīng)器的定義：完成聚合反應(yīng)過程的設(shè)備稱為聚合反應(yīng)器29聚合反應(yīng)特點：聚合反應(yīng)器的定義：1聚合反應(yīng)器的型式及特點

1．釜式反應(yīng)器也稱攪拌釜反應(yīng)器。它的適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大，適用的溫度和壓力范圍廣。既可用于間歇(分批)操作，亦可用于連續(xù)操作。用于連續(xù)操作時，釜內(nèi)的溫度、濃度均一，容易控制，所得產(chǎn)品質(zhì)量均一，因而廣泛應(yīng)用于高分子合成工業(yè)中。此外在聚合物的生產(chǎn)過程中，除聚合反應(yīng)器外，還有許多帶攪拌裝置的容器(如原料配制槽、溶解槽、漿料配制槽、沉析槽等)。30聚合反應(yīng)器的型式及特點1．釜式反應(yīng)器也稱攪拌釜反應(yīng)器。2．管式(塔式)反應(yīng)器

管式(塔式)聚合反應(yīng)器的構(gòu)造比較簡單，這種反應(yīng)器一般用于處理粘度較高的均相反應(yīng)物料。它屬于連續(xù)流動反應(yīng)器，原料從管的一端連續(xù)送入，在管內(nèi)完成升溫、反應(yīng)等，而產(chǎn)物和未反應(yīng)的單體從另一端連續(xù)排出。3．特種反應(yīng)器

對處理高粘度的聚合體系，如本體聚合或縮聚反應(yīng)后期，反應(yīng)物料的粘度可達(dá)500一5000Pa·s，故需采用特殊型式反應(yīng)器。該反應(yīng)器一般采用臥式，主要型式有螺桿型反應(yīng)器(如尼龍66的后縮聚反應(yīng)采用雙螺桿)和表面更新型反應(yīng)器(如聚酯生產(chǎn)中的后縮聚采用單軸或雙軸的表面更新型圓盤式反應(yīng)器)。312．管式(塔式)反應(yīng)器3

攪拌釜式反應(yīng)器攪拌反應(yīng)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(zhì)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）攪拌器型式

攪拌器的型式很多，按槳葉的構(gòu)形可分為槳式、錨式(或框式)、推進(jìn)式、渦輪式及螺桿式、螺帶式攪拌器等。32攪拌釜式反應(yīng)器攪拌反應(yīng)器由釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、密封1．槳式攪拌器平葉槳和折葉槳(斜槳)平葉槳面與運(yùn)動方向垂直，當(dāng)槳葉低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，液體主要為環(huán)向流動。當(dāng)槳葉轉(zhuǎn)速增大時，液體徑向流逐漸增大。轉(zhuǎn)速愈高，徑向流愈強(qiáng)。由于液體僅以切線方向離開槳葉，主要是水平液流，造成的軸向流很弱，不利于軸向混合。為增加軸間流，可將平葉槳傾斜一定角度(一般為45度)、即為折葉槳。這樣可以產(chǎn)生較大的軸向流動，有利于攪拌混合。331．槳式攪拌器平葉槳和折葉槳(斜槳)5

2．錨式(框式)攪拌器

對于粘度較大的液體攪拌，可把槳葉形狀做成與反應(yīng)釜底部的形狀相似，且槳葉與釜壁的隔隙小。錨式攪拌器的轉(zhuǎn)速比較低，故剪切作用較小，但攪動范圍大，不易產(chǎn)生死區(qū)。對高粘度流體的攪拌，可利用槳葉的刮掃作用來防止攪拌器與釜壁之間產(chǎn)生滯流層，利于促進(jìn)傳熱和去除釜壁沉積物。當(dāng)錨式攪拌器中間加設(shè)橫梁或豎梁時，即稱為框式攪拌器。342．錨式(框式)攪拌器63．推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式(也稱螺旋槳式)

攪拌器的結(jié)構(gòu)簡單．其直徑較小，d/D＝1/4-1/3。以整體鑄造的葉輪最為常見，適合于液體粘度較低、液量較大的攪拌。其轉(zhuǎn)速較高．一般為300-600r/min，葉端線速度為5-15m/s。利用較小的攪拌功率通過高速旋轉(zhuǎn)的槳葉獲得較好的攪拌效果。353．推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式(也稱螺旋槳式)7

4．渦輪式攪拌器又稱透平攪拌器，是應(yīng)用較廣泛的一種攪拌器，能處理粘度范圍較寬的液體。槳葉有開式及閉式兩大類。根據(jù)槳葉葉片的形狀和位置．又有平直葉片、彎曲葉片、傾斜葉片、圓盤平直葉片、圓盤彎葉、圓盤斜葉等。364．渦輪式攪拌器又稱透平攪拌器，是應(yīng)用較廣泛的一種攪拌5．螺桿式攪拌器當(dāng)液體的粘度大于10Pa·s時，常采用螺桿式攪拌器，它是將螺距一定的螺旋葉片固定在攪拌軸上，也稱螺軸式攪拌器。為提高釜內(nèi)液體的攪拌強(qiáng)度，并造成一定的循環(huán)流型，通常可在釜內(nèi)增設(shè)離壁擋板或?qū)Я魍病?75．螺桿式攪拌器當(dāng)液體的粘度大于10Pa·s時，常采用螺

6．螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器適合于粘度較高的場合(如達(dá)103Pa·s以上)。具體構(gòu)形有單螺帶、雙螺帶、凹螺帶和螺桿／螺帶式等。

通常螺帶式攪拌器其螺距s與攪拌器直徑d之比為s/d＝1，螺帶葉寬b與釜徑D之比為b/D-0.1，d/D-0.95。由于外螺帶可以與釜內(nèi)壁很好地吻合，直接刮掃釜壁上的液體，有利于夾套式攪拌釜的傳熱與去除釜壁處的沉積物。386．螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器適合于粘度較高的場合(如達(dá)（二）攪拌器的選型攪拌過程涉及流體的流動、傳熱和傳質(zhì)，其影響因素極其復(fù)雜，在選型設(shè)計時，既要考慮達(dá)到攪拌效果，保證物料的混合，有利于傳熱、傳質(zhì)，也應(yīng)考慮動力消耗問題；另外還要考慮攪拌器的結(jié)構(gòu)要便于操作和維修。

1．以液體粘度和反應(yīng)釜體積為依據(jù)選型右圖為在較合理攪拌功率消耗下，物料粘度與反應(yīng)體積的關(guān)系圖。圖中表示各種葉輪適用范圍。

39（二）攪拌器的選型112．以流動狀態(tài)、攪拌目的為依據(jù)選型下表就列出了根據(jù)流動狀態(tài)和攪拌目的來選擇攪拌器。402．以流動狀態(tài)、攪拌目的為依據(jù)選型下表就列出了根據(jù)流動狀三、傳熱裝置化學(xué)反應(yīng)過程伴有放熱或吸熱，對聚合反應(yīng)而言，往往要求嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，使其恒定或按一定的溫度曲線進(jìn)行。同時由于聚合反應(yīng)器內(nèi)物料粘度高、易結(jié)垢，因而要求傳熱速率高、結(jié)構(gòu)簡單、避免易掛料的粗糙面及導(dǎo)致結(jié)垢的死角并易于清洗。聚合反應(yīng)器常用的傳熱裝置型式有夾套傳熱、釜內(nèi)傳熱件及釜外傳熱等。41三、傳熱裝置131．夾套

根據(jù)工藝要求，夾套內(nèi)可通入傳熱介質(zhì)(水、水蒸氣或熱載體等)。為了提高夾套的傳熱系數(shù)，可通過提高夾套傳熱介質(zhì)的流速來實現(xiàn)，為此，常在夾套內(nèi)安裝導(dǎo)流擋板。當(dāng)反應(yīng)器直徑較大或采。用傳熱介質(zhì)的壓力較高時，也可采用捍接半管式夾套、型鋼夾套等。這不但能提高傳熱介質(zhì)的流速，改善傳熱效果，而且能提高簡體承受外壓的強(qiáng)度和剛度。421．夾套根據(jù)工藝要求，夾套內(nèi)可通入傳熱介質(zhì)(水、水

2．釜內(nèi)傳熱件當(dāng)聚合釜壁采用導(dǎo)熱性不良的材質(zhì)或較大型的聚合釜、單靠夾套傳熱不能滿足工藝要求時，需在反應(yīng)器內(nèi)增設(shè)傳熱件，如加傳熱擋板、蛇形管等。3．釜外傳熱釜外傳熱可分為兩種情況，一種是把釜內(nèi)產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出至釜外回流冷凝器，然后使冷凝液返回反應(yīng)釜。因為是蒸汽冷凝傳熱，其傳熱系數(shù)高，且傳熱面積不受反應(yīng)器容積的限制。釜外傳熱的另一種方法是將反應(yīng)釜內(nèi)液相導(dǎo)出，進(jìn)行釜外循環(huán)傳熱，反應(yīng)器中的部分反應(yīng)物料由泵抽出，經(jīng)外部冷卻后再進(jìn)入反應(yīng)器，如丙烯的溶液聚合就可以采用此種傳熱裝置。432．釜內(nèi)傳熱件15

1.偏心式攪拌反應(yīng)器偏心式攪拌反應(yīng)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(yùn)動加強(qiáng)，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(shè)備。其他型式的攪拌反應(yīng)器441.偏心式攪拌反應(yīng)器其他型式的攪拌反應(yīng)器162．底部傳動攪拌反應(yīng)器

該型式反應(yīng)器的攪拌裝置設(shè)在反應(yīng)器的底部。

優(yōu)點:當(dāng)設(shè)備較大時，攪拌軸可做成短而細(xì)，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(chǔ)上，從而改善了釜體上封頭的受力狀態(tài)，也便于維護(hù)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(chǎn)品的質(zhì)量，檢修時需將釜內(nèi)物料全部排凈。該型式較常用于大型攪拌設(shè)備。452．底部傳動攪拌反應(yīng)器173．臥式攪拌反應(yīng)器該型式可設(shè)置多個攪拌器，每個攪拌器之間用隔板分開，使物料在反應(yīng)器內(nèi)流動狀況類似于多級串聯(lián)攪拌反應(yīng)器，從而減少設(shè)備臺數(shù)，降低安裝高度。463．臥式攪拌反應(yīng)器18管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器是一種連續(xù)式反應(yīng)器。物料從管道的一端連續(xù)輸入，產(chǎn)物從管道的另一端連續(xù)輸出，直達(dá)到某一轉(zhuǎn)化率，并在流動中完成化學(xué)反應(yīng)，隨著管道中物料的移動，濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小。

在管式反應(yīng)器中物料呈平推流運(yùn)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)操作攪拌釜式反應(yīng)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(yīng)器的串聯(lián)，因此管式反應(yīng)器兼具間歇操作和連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器的特點。有利于大型化、連續(xù)化生產(chǎn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，單位體積所具有的傳熱面積大，適用于高溫高壓的聚合反應(yīng)器。設(shè)計中的要點有兩個：其一，保證物料在管式反應(yīng)器中呈平推流運(yùn)動；其二，盡量減小管式反應(yīng)器管內(nèi)的徑向溫差，保證反應(yīng)條件一致。47管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器是一種連續(xù)式反應(yīng)器。物料從管道的管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)管式反應(yīng)器由管體、擋夜板和加熱裝置組成（見下圖）48管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)管式反應(yīng)器由管體、擋夜板和加熱裝置組成（見下

1．管體是帶有夾套的長直圓管，為便于制造安裝，常制成若干段(每段3一5m)，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，底部多采用錐形封頭。管外裝有夾套，內(nèi)通載熱體，管體多采用不銹鋼，夾套可采用普通鋼。管體直徑是影響聚合過程的重要因素，在同樣聚合溫度和聚合時間下，管徑愈小，愈易制取質(zhì)量均勻、相對粘度較高的聚合物。這是因為當(dāng)管徑較大時，反應(yīng)物量增多，引發(fā)劑加入量增多，溫度相應(yīng)增加，低分子物排除困難，并且隨管徑增加，徑向溫差增大、管內(nèi)物料加熱不均勻所致．故管式反應(yīng)器直徑通常小寸：800mm。49212．擋液板由于聚合管內(nèi)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，停留時間長，造成聚合體質(zhì)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，可在管內(nèi)沿軸向設(shè)置若干擋液板，使物料在管內(nèi)流速趨于一致。

(c)中間孔徑大、周邊孔徑小的擋液板(b)所示則中間孔徑小、周邊孔徑大。生產(chǎn)中將此兩種板交替排列則可使管內(nèi)物料的流態(tài)近似于平推流(a)孔徑相等的擋液板，將相鄰擋液板上的孔眼呈交措狀安裝，亦可達(dá)到平推流的效果。502．擋液板由于聚合管內(nèi)物料停留時間長，流速低，粘度大，

3．加熱裝置管式反應(yīng)器多采用聯(lián)苯混合物作為熱載體。加熱方式有兩種：一種采用聯(lián)苯鍋爐產(chǎn)生聯(lián)苯蒸汽進(jìn)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(shè)備管線較復(fù)雜；另一種是將電熱棒直接安裝在夾套內(nèi)，加熱夾套內(nèi)的聯(lián)苯混合物。此種加熱方式結(jié)構(gòu)簡單，費用低，操作簡便，聯(lián)苯滲漏及熱損失小。513．加熱裝置