ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Полимеризация в растворе из "Оборудование производств Издание 2" Отличительной особенностью процессов получения стереорегулярных каучуков (СКД, СКИ) полимеризацией в растворе является высокая вязкость реакционной среды, особенно к концу процесса, что вызывает большие затруднения при перемешивании рабочей массы и отводе от нее тепла. [c.201] Как показала практика и специальные исследования, мешалки обычного типа (рамные, пропеллерные, турбинные, лопастные) оказываются неэффективными, так как в этом случае на стенке аппарата остается достаточно большой слой жидкости (раствора каучука), не перемешиваемый мешалкой, который создает основное сопротивление теплоотдаче. [c.201] Число скребков, устанавливаемых по сечению аппарата, зависит от его диаметра. По высоте скребки устанавливаются таким образом, чтобы поверхность, ометаемая одним скребком, перекрывалась поверхностями, ометаемыми соседними скребками (рис. IV. 8). [c.203] Частота вращения мешалки составляет 21—48 об/мин. [c.204] Растворная полимеризация, как и эмульсионная, осуществляется не в одном аппарате, а в батарее последовательно соединенных полимеризаторов (четыре, пять, шесть или больше). [c.204] Для искусственного растягивания процесса полимеризации, необходимого для обеспечения съема тепла, может быть предусмотрена дробная подача мономера в полимеризаторы батареи (первый, второй, третий, пятый и в любых других комбинациях). Растворитель и мономер могут подаваться предварительно охлажденными до —15 °С, что позволяет снимать значительную часть тепла. [c.204] Коэффициент теплопередачи в первом полимеризаторе батареи обычно не превышает 100—120 Вт/(м2-°С) и уменьшается в Последующих полимеризаторах (по мере повыщения вязкости раствора). В последних полимеризаторах батареи, где вязкость велика, коэффициент теплопередачи понижается до 30— 40 Вт/(м2.°С). [c.204] В уравнении (IV. 4) гт — линейная скорость движения скребка Иэф — эффективная вязкость среды пр — суммарная жесткость пружин одного скребка, отнесенная к длине скребка. [c.205] Применение быстроходных перемешивающих устройств целесообразно в аппаратах малого диаметра в связи с этим интересны аппараты колонного типа с многоскребковыми мешалками. В этих аппаратах наряду с интенсификацией радиального переноса повышение числа оборотов мешалки должно вызывать и интенсификацию продольного перемешивания по высоте аппарата, приводящего к снижению скорости реакции. Кроме того, выравнивание концентрации, а следовательно, и вязкости полимеризата по высоте увеличивает мощность, потребляемую при перемешивании. Уменьшение влияния продольного перемешивания может быть достигнуто делением колонного аппарата на ряд секций путем установки поперечных перегородок (рис. IV. 10). Таким образом, каждая секция близка к реактору полного смешения, а между секциями создаются условия, близкие к полному вытеснению. [c.206] Задачей расчета может быть распределение подачи мономера в каждый полимеризатор батареи таким образом, чтобы количество образующегося полимера в реакторе не превышало то количество, которое определяется условиями теплосъема. С этой целью в полимеризаторах необходимо поддерживать концентрацию мономера не более допустимой. [c.208] В этом случае /пг = то — р, где р — концентрация полимера в реакторе (в пересчете на мономер). [c.209] Расчет ведут последовательно с первого реактора. [c.210] Пример. На полимеризацию поступает изопрен, массовый расход его Gi = 1570 кг/ч или t/i = 2,3 м /ч. Растворитель — изопентан подается в количестве 02 = 9780 кг/ч или 1 2 = 15,7 м ч. Растворитель содержит 1,5 масс.% изопрена. Каталитический комплекс в 18%-ном растворе изопентана подается в количестве Оз = 302 кг/ч (или t/з = 0,45 м ч). Конверсия изопрена составляет 0,9. Объем полимеризатора 16 поверхность теплообмена f = 41,1 м . Тепловой эффект реакции полимеризации изопрена q = 1047 кДж/кг. Температура в первом полимеризаторе должна быть 10 °С, во всех последующих 20 °С. Темйература рассола для охлаждения —15 °С. Изопрен, растворитель и раствор каталитического комплекса подаются предварительно охлажденными до —15° j причем в первый аппарат подается весь изопрен, каталитический комплекс и весь растворитель. Теплоемкость изопрена i = 2,093 кДж/(кг-°С), изопентана С2 = 2,303 кДж/(кг-°С), мощность, потребляемая мешалкой, N=15 кВт. [c.210] Рассчитать допустимую конверсию мономера, при которой обеспечивается отвод тепла в каждом аппарате, и определить количество полимеризаторов. [c.210] Принимаем теплоемкость раствора катализатора сз равной теплоемкости растворителя сг. [c.210] Находим для температуры полимеризации 10 °С а = 0,69 и Р = 1,085 (по данным, приведенным на стр. 209). [c.211] На основании полученных данных строим график зависимостей А = /(тг) и Л = 5(тг), считая их линейными (рис. IV. 13), и по пересечению прямых находим искомое значение тг = 0,928. [c.211] Количество заполимеризовавшегося изопрена меньше, чем максимальное количество г (904,5 кг/ч), которое можно заполимеризовать по условиям теплообмена. Таким образом, обеспечивается отвод тепла с запасом 60% (запас можно уменьшить повышением температуры подаваемых в полимеризатор мономера и растворителя). [c.211] Здесь ЗЗХ —средняя разность температур при теплообмене (при принятой температуре отходящего рассола —II °С) 90 Вт/(м2-°С) — принятый для второго полимеризатора коэффициент теплопередачи И 652 кг/ч—количество смеси, поступающей из первого полимеризатора. [c.212] Вернуться к основной статье