【正文】 多優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備的生產(chǎn)效率高 , 產(chǎn)品均勻性好 , 基建費(fèi)、設(shè)備維修費(fèi)用低等。 懸浮聚合反應(yīng)器的傳熱 ?由于聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)很小 , 粘釜將導(dǎo)致夾套傳熱系數(shù)大幅度下降 , 因此清釜技術(shù)也是夾套傳熱的關(guān)鍵 ?為防止夾套結(jié)垢而使熱阻上升 , 大型懸浮聚合反應(yīng)器均應(yīng)注意夾套循環(huán)水的質(zhì)量管理 懸浮聚合反應(yīng)器的傳熱 ?b內(nèi)冷卻構(gòu)件 由于懸浮聚合對(duì)攪拌和防粘釜有嚴(yán)格要求 , 一般均不單 獨(dú)為傳熱目的而設(shè)內(nèi)冷卻構(gòu)件 , 但仍可盡量利用擋板等內(nèi) 部通冷卻介質(zhì)以加強(qiáng)傳熱 , 雖然傳熱面積不可能太大 ,但 由于 幾乎為反應(yīng)器壁的 2倍 , 仍可帶走相當(dāng)大的熱量。 b乳液聚合 CSTR ?對(duì)于高放熱體系 , 反應(yīng)器的大型化會(huì)使單位容積的 傳熱面減少 , 致使撤熱問(wèn)題更加突出 ,故需配置內(nèi)冷 管以增加傳熱面面積。A為傳熱面面積 。但采用低溫冷劑需增加冷凍能耗 ,且溫度過(guò)低時(shí)會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器壁溫與本體溫度溫差過(guò)大 , 使聚合物容易粘壁。 ?強(qiáng)化混合和傳熱效率的措施 要使間歇式和半連續(xù)式聚合反應(yīng)器在寬的粘度范圍和液 面有較大波動(dòng)的情況下始終保持高的混合和傳熱效率 , 可 采取如下兩種措施。 ?異戊橡膠 (IR)聚合反應(yīng)器 IR的溶液聚合體系不易產(chǎn)生粘釜物 , 故其反應(yīng)器 的設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單 , 可采用多釜串聯(lián)使流動(dòng)接 近于平推流 , 再按各釜的粘度情況配置相應(yīng)的攪 拌器 若在 過(guò)渡流域 (Re=50~1000)操 作 ,可選用 MIG 式或多層開(kāi)啟式透平與擋板的組合式攪拌器 若在 層流域 (Re50)操作 , 則可選用適于高粘 流體混合的螺帶式攪拌器。 ? 對(duì)于熱交換器 , 有惰性氣體存在 , 其傳熱系數(shù)肯定要降低；然而在攪拌釜中則規(guī)律有所不同 , 氣體的存在有時(shí)反而能使傳熱系數(shù)增高。單 體及催化劑連續(xù)加入， 聚合物的淤漿狀產(chǎn)物則 連續(xù)地或半連續(xù)地從系 統(tǒng)中取出。塔內(nèi)還裝有橫向碟形擋板，使 物料返混減少，停留時(shí)間均一。 流化床聚合反應(yīng)器 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ? 烯烴聚合為強(qiáng)放熱反應(yīng)。這類(lèi)反應(yīng)器的氣速較小 , 為了保證流化質(zhì)量 , 采機(jī)械攪拌裝置來(lái)混合聚合物粒子 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ?流化床氣相聚合反應(yīng)器均在中低壓條件下操作。 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ?下圖 BSAF公司設(shè)計(jì)的反應(yīng)器采用立式流化床，帶有錨式攪拌裝置 , 主要利用攪拌使松散的聚合物粒子保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。該反應(yīng)器上部直徑比分布板處的直徑小 , 可用少量氣體強(qiáng)化氣泡 沿器壁上升 , 使分布板 外圈正上方的流速大于 其內(nèi)圈正上方的流速 ,這 樣 , 少量的氣體即可使流 化床順利運(yùn)轉(zhuǎn) , 并且不會(huì) 產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。聚合生成的薄層狀聚異丁烯在履帶的盡頭用刮刀連續(xù)刮落，再經(jīng)螺 桿擠出機(jī)輸出，而履帶則循 環(huán)回去，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。他們種類(lèi)頗多，這里略作簡(jiǎn)介。沒(méi)有擴(kuò) 大段 , 避免了粉末的吸附 和結(jié)塊 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ?下圖是一種能適應(yīng)床層壓差變化的反應(yīng)裝置 , 分布器由活動(dòng)分布板和固定分布板組成。 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ?除依靠大量氣體循環(huán)的一類(lèi)流化床氣相聚合反應(yīng)器外 , 還有一類(lèi) 帶有攪拌裝置的流化床氣相聚合反應(yīng)器 。德國(guó) BASF公司帶攪拌器的 PP流化床 ,也是成功的技術(shù) ? 這里主要介紹一下流化床氣相聚合反應(yīng)器 ? 用流化床氣相聚合反應(yīng)器 , 催化劑細(xì)粒子要連續(xù)加入到流化床層 , 單體烯烴從流化床底部經(jīng)分布板進(jìn)入流化床層 , 并在催化劑表面引發(fā)聚合。單體己內(nèi)酰胺從頂部加入，這時(shí)粘度還小，縮聚的初始階 段所生成的水變成氣泡從頂部離去， 而物料則沿塔下流。 由于物料粘度高，易于 粘壁，故操作中常使壓 力作周期性的脈動(dòng) (變化 幾十個(gè)大氣壓 )以便把附 著于管壁處的物料沖刷 下來(lái)。 ? 通常 , 有氣相存在的釜式反應(yīng)器都采用多層盤(pán)式透平型攪拌器 , 析熱方式除了采用夾套傳熱外 , 還采用釜頂冷凝冷卻器。 ? 對(duì)像鋰系低順式聚丁二烯（ LCPB）生成活性聚合物的體系 ,流動(dòng)狀態(tài)與分子量分布則密切有關(guān) , 若要獲得分子量分布窄的聚合物 , 就必須采用平推流。 ?該類(lèi)聚合反應(yīng)器一般分為 間歇式或半連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 和 連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 兩大類(lèi) a間歇式或半連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 ?這類(lèi)反應(yīng)器的最大特點(diǎn)是反應(yīng)物系在聚合過(guò)程中的粘度變化大聚合開(kāi)始時(shí) , 物系粘度接近于溶劑粘度 , 一般小于數(shù)十毫帕秒 , 而聚合后期則粘度可升至數(shù)千至數(shù)萬(wàn)、甚至數(shù)十萬(wàn)毫帕秒 間歇式或半連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 ?若聚合后期體系的粘度不太高 , 溶液聚合不難實(shí)現(xiàn) , 其反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。 其優(yōu)點(diǎn)如下： ? 由于無(wú)泄流、短路 , 其傳熱性能遠(yuǎn)高于螺旋擋板夾套 , 特別對(duì)大型聚合釜尤為適用 ? 對(duì)設(shè)備具有很高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增強(qiáng)作用 , 故可降低聚合釜的壁厚 , 既可降低制造 成本 , 又可進(jìn)一步提高傳熱效果 ? 設(shè)有多個(gè)進(jìn)出口 ,因而夾套可分為多個(gè) 傳熱區(qū) , 并行連接時(shí)夾套壁側(cè) 的溫度 分布均勻 , 壓力降小 ,同時(shí)還可視需要 自由調(diào)節(jié)傳熱面面積 傳熱夾套 ?對(duì)半管傳熱夾套在湍流域的傳熱膜系數(shù)， Bondy提出可按下式計(jì)算 式中 , 為夾套壁對(duì)聚合釜內(nèi)流體的給熱系數(shù) 為帶折流擋板夾套橫面的當(dāng)量直徑 為導(dǎo)熱系數(shù) 為 準(zhǔn)數(shù) 為 準(zhǔn)數(shù) 為聚合釜半徑 內(nèi)冷構(gòu)件 ?工業(yè)乳液聚合釜的容積一般達(dá)數(shù)十立方米 , 當(dāng)體系 放熱量大時(shí) , 傳熱問(wèn)題就相當(dāng)突出 , 故除設(shè)置傳熱夾 套外 , 還必須設(shè)置內(nèi)冷構(gòu)件以增加傳熱面面積。 間歇乳液聚合釜必須考慮峰值反應(yīng)速率期間的撤熱能力。內(nèi)設(shè)螺旋擋板夾套 , 底伸式二葉斜槳攪拌器 , 當(dāng)容積大于 50m3 時(shí) , 應(yīng)采用雙層槳式攪拌器。 的計(jì)算式有多種。 此外 ，為了保持非均相聚合中粒子的懸浮 ， 亦要依靠攪拌 。 ? 大多數(shù)環(huán)狀單體的開(kāi)環(huán)聚合按 離子型聚合機(jī)理進(jìn)行 (陽(yáng)離子、陰離子及配位絡(luò)合聚合 )，少數(shù)可按逐步聚合及自由基聚合機(jī)理進(jìn)行。這種聚合物稱(chēng)為 “活的”聚合物，是陰離子聚合所特有的 。 離子型聚合與游離基聚合的不同之處在于，離子型聚合具有 高度的選擇性 2） 離子型聚合 離子型聚合根據(jù)根據(jù) 生長(zhǎng)離子的正負(fù) 又分為 陽(yáng)離子聚合、陰離子聚合 陽(yáng)離子聚合通常只限于具有 供電子基團(tuán)的單體 ，如烷氧基，苯基，乙烯基及 1， 1二烷基的單體等 陰離子聚合需具有能 受電子基團(tuán)的單體 ，如腈，羰基，苯基及乙烯基等 離子型聚合 離子型聚合總是在 低溫 和 溶劑 的存在下進(jìn)行，且其反應(yīng)速率仍比游離基聚合高 溶劑通常是 低極性 的，如氯甲烷，二氯乙烯，戊烷及硝基苯等 離子型聚合 機(jī)理上，離子型聚合與其他鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一樣，也經(jīng)歷 引發(fā)，生長(zhǎng)，終止 等階段，也可有 鏈轉(zhuǎn)移 但是鏈的終止幾乎都是 單分子自己終止或鏈轉(zhuǎn)移 而終止的 離子型聚合 ?用于陽(yáng)離子聚合的催化劑主要是一些 FriedelCrafts催化劑如 AlCl BF SnCl ZnClTiBr4及其它的 Lewis酸。作為活性中心的自由基還可能向其他物質(zhì)發(fā)生鏈的轉(zhuǎn)移。 ? 絕大多數(shù) 縮聚反應(yīng) 都屬于逐步聚合。 加成聚合時(shí)，每次只加上一個(gè)單體分子。 操作特性 ：聚合反應(yīng)器的操作特性與聚合動(dòng)力學(xué)、粘度、反應(yīng)器種類(lèi)、停留時(shí)間分布、混合狀況和聚集度等多種因素有關(guān) 反應(yīng)器的選擇性 ：反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)是要優(yōu)化聚合選擇性 ,即達(dá)到預(yù)定控制目標(biāo)。 ? 由于聚合反應(yīng)工程的復(fù)雜性，反應(yīng)產(chǎn)物的多分散 (聚合物產(chǎn)品的分子量分布、共聚物的組成分布等 )反應(yīng)物系流體的特殊性 (高粘度、懸浮或乳液聚合多相體系、非牛頓流體流型等等 )為定量研究實(shí)際聚合反應(yīng)過(guò)程帶來(lái)了困難。Laurence在權(quán)威性的、綜述性的專(zhuān)著 《 化學(xué)反應(yīng)器理論 》 一書(shū)中，撰寫(xiě)了“聚合反應(yīng)工程”一章，概括了六十年代以來(lái)聚合反應(yīng)工程研究領(lǐng)域中的一些主要成果，提出了這一學(xué)科領(lǐng)域的主要研究?jī)?nèi)容。拌反應(yīng)器中穩(wěn)態(tài)自由基聚合的二篇論文，它們被公認(rèn)為是聚合反應(yīng)工程的經(jīng)典論文，至今還顯示出作者深遠(yuǎn)的洞察力。因此需解決好放熱與散熱的關(guān)系 聚合反應(yīng)工程的特色 三、形成與發(fā)展 發(fā)展階段 最新階段 起步階段 20世紀(jì) 30年代至40年代，建立了現(xiàn)在的 Standinger高分子概念，對(duì)反應(yīng)機(jī)理有了清楚的了解，并根據(jù)理論和試驗(yàn)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)多種聚合物商業(yè)化生產(chǎn) 50年代到 80年代，人們將聚合工程原理與之前掌握的聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)相結(jié)合，再加上無(wú)機(jī)催化劑的引入，使得該領(lǐng)域迅速發(fā)展 90年代至今，人們研究的重點(diǎn)在于工藝技術(shù)的改進(jìn)，以提高產(chǎn)物性能及經(jīng)濟(jì)效益，此外還進(jìn)一步研究催化和動(dòng)力學(xué)機(jī)理以制備特定分子式的高聚物 聚合反應(yīng)工程學(xué)科的形成與發(fā)展 ?在 1944年和 1947年 KL 70年代以后，特別是近 20年來(lái)以來(lái)，高分子合成材料工業(yè)得到迅速發(fā)展。 、傳熱及溫度效應(yīng) 聚合物一般是導(dǎo)熱不良的物體，其傳熱能力隨聚合度提高而降低，另一方面反應(yīng)速率較快，均為較強(qiáng)的放熱反應(yīng)，而聚合物分子量對(duì)溫度十分敏感，溫度上升會(huì)導(dǎo)致分子量急劇降低。 ?加聚反應(yīng)的產(chǎn)物大多是聚烯類(lèi)，常被用作包裝材料，如作為塑料的 聚乙烯 、 聚苯乙烯 、聚氯乙烯等。兩種官能團(tuán)可在不同的單體上，也可在同一單體內(nèi)。 單體 +單體 → 二聚體 二聚體 +單體 → 三聚體 二聚體 +二聚體 → 四聚體 二聚體 +三聚體 → 五聚體 …… …… 逐步縮聚的若干代表例子： 聚酰胺（尼龍） 聚酯 （滌綸） 聚氨基甲酸酯 聚硅氧烷 酚醛樹(shù)脂 三聚氰胺 逐步縮合聚合 鏈?zhǔn)郊映桑? P .j + M → P .j+1 j≥1 P .j → P j 其 特點(diǎn) 為： 一部分單體分