年產(chǎn)12萬(wàn)噸ps本體聚合車間的工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-03 23:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。12 泵的選擇 13 換熱器的設(shè)計(jì) 15 儲(chǔ)罐的選擇 17 設(shè)計(jì)一覽表 18 攪拌裝置的設(shè)計(jì) 18 選擇攪拌槳葉形式 18 攪拌附件的設(shè)計(jì) 18 確定攪拌轉(zhuǎn)速 19 計(jì)算攪拌槳葉排出流量 19 計(jì)算攪拌功率 19 傳熱裝置的計(jì)算 20 進(jìn)料口徑的計(jì)算 21 軸封裝置 215 參考文獻(xiàn) 22 ***************第 4 頁(yè) 共 23 頁(yè)6 致謝 23 1 PS 聚合機(jī)理 聚合過(guò)程在烴類物質(zhì)中，苯乙烯的單體活性較大。而對(duì)自由基而言，苯乙烯在烴類之中自由基活性較小，也就是說(shuō)苯乙烯自由基不活潑。這是因?yàn)楸揭蚁﹩误w的雙鍵與苯環(huán)產(chǎn)生共軛反應(yīng)，雙鍵上的電子云易流動(dòng)極化，兀鍵易均裂，所以苯乙烯單體活潑。而當(dāng)苯乙烯形成苯乙烯自由基時(shí)，自由基的獨(dú)立電子也可與苯環(huán)共軛而穩(wěn)定，故苯乙烯的自由基就不活潑。聚苯乙烯熱引發(fā)連續(xù)本體聚合時(shí)，其聚合機(jī)理是基于典型的自由基聚合過(guò)程，它總是由鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和鏈終止三個(gè)基本單元組成。熱引發(fā)就是苯乙烯單體受熱使部分苯乙烯的雙鍵打開(kāi)，進(jìn)行雙烯加成反應(yīng)， 形成中間產(chǎn)物，再與單體進(jìn)行氫原子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生初級(jí)游離基，從而引發(fā)大量的苯乙烯進(jìn)行聚合反應(yīng)。 鏈引發(fā)苯乙烯單體的分子式中的雙鍵雖然與苯環(huán)產(chǎn)生共軛，相對(duì)穩(wěn)定，但在受熱激發(fā)后，仍可產(chǎn)生自由活性種，最初的熱引發(fā)過(guò)程是進(jìn)行雙烯加成反應(yīng)，產(chǎn)生兩個(gè)初級(jí)游離基，在游離基的影響下，單體的烯烴雙鏈會(huì)產(chǎn)生自由基活性種。 鏈增長(zhǎng)活性種在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，將會(huì)彼此相遇而結(jié)合成多分子的聚合物，而且這些分子仍帶有活性（多余的一個(gè)電子呈負(fù)極性），苯乙烯的活性種結(jié)合有三種方式，頭尾、頭頭、尾尾相接。但實(shí)驗(yàn)證明其主要是頭尾相接。因?yàn)轭^尾相接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定共軛，所以其能級(jí)較低；頭頭相接或尾尾相接，能級(jí)較高，其結(jié)構(gòu)相對(duì)不穩(wěn)定。如此的鏈增長(zhǎng)是相當(dāng)迅速的。因鏈增長(zhǎng)的活化能低，苯乙烯的活化能為，其在 秒～幾秒之內(nèi)可能聚合成千上萬(wàn)、而鏈增長(zhǎng)中，聚苯乙烯的聚合熱為 kJ/mol，如何處理好聚合熱是聚苯乙烯聚合反應(yīng)的關(guān)鍵。但實(shí)驗(yàn)證明，其主要是頭尾相接。因?yàn)轭^尾相接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定共軛，其能級(jí)較低。頭頭相接或尾尾相接，能級(jí)較高，其結(jié)構(gòu)相對(duì)不穩(wěn)定。如此的鏈增長(zhǎng)是相當(dāng)迅速的。因鏈增長(zhǎng)的活化能低，苯乙烯的活化能為 kJ/mol，其在 0．01 秒～幾秒之內(nèi)可能聚合成千上萬(wàn)、而鏈增長(zhǎng)中，聚苯乙烯的聚合熱為 69．9 kJ／mol，如何處理好聚合熱是聚苯乙烯聚合反應(yīng)的關(guān)鍵。 鏈終止鏈終止可以有雙鍵耦合終止和單基終止。據(jù)實(shí)驗(yàn)，苯乙烯在較低聚合溫度的情況下，幾乎百分之百是偶合型終止。在高轉(zhuǎn)化率和高粘度的情況下，活性鏈與反應(yīng)器金屬表面碰撞發(fā)生金屬自由電子結(jié)合，“粘壁”終止，或被高粘度聚合物包裹而終止。 鏈轉(zhuǎn)移鏈轉(zhuǎn)移是指高分子活性鏈相互作用，結(jié)果使電子或氫原子的轉(zhuǎn)移，使活性鏈?zhǔn)セ钚远蔀榉€(wěn)定高分子。聚苯乙烯的穩(wěn)定鏈也是通過(guò)鏈轉(zhuǎn)移得到的。鏈轉(zhuǎn)移的另一種形式是高分子活性鏈與單體作用，使高分子的活性點(diǎn)轉(zhuǎn)移到單體，單體成為活性種，這種鏈轉(zhuǎn)移不影響聚合速率。 聚合工藝由于本體聚合體系的黏度大，聚合熱不容易導(dǎo)出，易引起局部過(guò)熱，輕者會(huì)使產(chǎn)品變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量，重者會(huì)引起爆聚，使聚合失敗。為了解決這個(gè)矛盾，苯乙烯熱聚合在工藝上分“預(yù)聚”和“聚合”兩段進(jìn)行。 預(yù)聚合預(yù)聚合在預(yù)聚釜中完成。預(yù)聚釜是帶攪拌裝置的壓力釜。帶有球形蓋及底的鋁質(zhì)或不銹鋼的圓筒形設(shè)備，內(nèi)部有傳熱盤(pán)管，外壁有鋼質(zhì)夾套，并裝有不銹鋼的錨式或框式攪拌器。預(yù)聚釜容積視生產(chǎn)能力而定，我國(guó)早期聚苯乙烯生產(chǎn)裝置的預(yù)聚釜的容積為 2m3。預(yù)聚合的工藝條件：攪拌轉(zhuǎn)速為 30～36r/min，溫度保持 80～90℃，6h～7h，轉(zhuǎn)化率 30％～ 35％，這時(shí)苯乙烯聚合的自動(dòng)加速現(xiàn)象尚未出現(xiàn)或剛開(kāi)始。由預(yù)聚釜出來(lái)的混合物轉(zhuǎn)化率為30%～35%。 ***************第 5 頁(yè) 共 23 頁(yè)預(yù)聚合過(guò)程中要采用隋性氣體保護(hù)：反應(yīng)系統(tǒng)中采用 N2 保護(hù)，尤其是脫氧 N2 保護(hù)，可抑制聚苯乙烯熱氧化而變黃。 聚合轉(zhuǎn)化率為 30%～35
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