【正文】 , 故解決傳熱問(wèn)題要困難 得多 首釜可使用組合式攪拌器 , 且長(zhǎng)徑比應(yīng)大一點(diǎn) ,釜底需設(shè)一高速回轉(zhuǎn)的透平式葉輪攪拌器 , 以促使快速混合 ,又因聚合屬慢終止型 , 為使流動(dòng)更接近于平推流 , 抑制軸向返混 , 故首釜的主攪拌器應(yīng)具有徑向混合好而軸向返混弱的功能 , 且?guī)в泄伟?；至于二、三?, 由于粘度較高 , 可采用帶刮板的螺帶式攪拌器 連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 ?丁基橡膠 (IIR)聚合反應(yīng)器 聚合時(shí) IIR比 NiBR更易產(chǎn)生凝膠 , 聚合速率極快 , 且 聚合溫度非常低 (約 95℃ ) , 故其聚合反應(yīng)器在保證 高效的混合和傳熱上都須有獨(dú)特的設(shè)計(jì)。 連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 ?右圖是前蘇聯(lián)采用的 IIR聚合 反應(yīng)器的示意圖 它采用高速的軸流式攪拌器與導(dǎo)流 筒的組合 , 強(qiáng)制流體在釜內(nèi)進(jìn)行高速循 環(huán)以保證釜內(nèi)均勻的混合 , 釜內(nèi)各點(diǎn)溫 差小于 1℃ 。根據(jù)該聚合物系易產(chǎn)生粘 釜物的特點(diǎn) , 還采用了三重刮壁機(jī)構(gòu) , 使釜內(nèi)壁和導(dǎo)流筒內(nèi)外表面不斷更新 , 從而保證傳熱面有高的傳熱系數(shù)。為獲 得聚合所需的低溫 , 采用液態(tài)乙烯在夾 套和旋轉(zhuǎn)著的導(dǎo)流筒中蒸發(fā)以析出聚合熱 連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 ?上述反應(yīng)器的傳熱系數(shù)與轉(zhuǎn)速的平方根成正比 , 即 這種攪拌器不僅適用于中等粘度的溶液聚合 , 也適用于易產(chǎn)生粘釜物的低粘物系的懸浮聚合 ,若物 系的粘度很高 , 則可將底部的推進(jìn)式攪拌器改成螺桿 式攪拌器 連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器 ?液相本體聚合有兩種情況： 若聚合物溶于單體 , 則聚合后期物系粘度很高 若聚合物不溶于單體 , 則只要有足夠量的單體存在 , 物系的粘度是不高的 ? 在高粘本體聚合含縮聚反應(yīng)器中 , 粘度可達(dá)數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)毫帕秒 ? 為保證高粘流體能有效地混合和傳熱 , 且能使流動(dòng)狀態(tài)盡量接近平推流 ,以提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 ,通常本體聚合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜 , 且包含許多技術(shù)訣竅 本體聚合反應(yīng)器 ?就目前本體聚合反應(yīng)器來(lái)看，有 ? 螺桿 —導(dǎo)流筒攪拌器的立式反應(yīng)器 ? 攪拌塔式反應(yīng)器 ? 臥式攪拌釜式反應(yīng)器 ? 設(shè)螺帶式攪拌器的立式反應(yīng)器 ? … … … ?就換熱方式看，有 ? 間接換熱 ? 靠單體氣化回流冷凝 ? … … … 本體聚合反應(yīng)器 ?下圖是日本日立公司裝有眼鏡式葉片的臥式雙軸表面更新型攪拌器 本體聚合反應(yīng)器 ? 國(guó)內(nèi)典型的釜式氣液固三相聚合反應(yīng)器有丙烯液相本體聚合反應(yīng)器和高密度聚乙烯（ HDPE）反應(yīng)器。 ? 通常 , 有氣相存在的釜式反應(yīng)器都采用多層盤式透平型攪拌器 , 析熱方式除了采用夾套傳熱外 , 還采用釜頂冷凝冷卻器。 ? 近年來(lái) , 攪拌釜中的氣液兩相或氣液固三相傳遞過(guò)程的基礎(chǔ)研究進(jìn)展迅速 , 有許多新槳型和新的氣體分配器被開發(fā)。 ? 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。預(yù)期在積累了大量基礎(chǔ)研究成果之后 , 必然會(huì)有高效的氣液固三相反應(yīng)器問(wèn)世。 釜式氣液固三相聚合反應(yīng)器 二、管式聚合反應(yīng)器 ? 管式反應(yīng)器在聚合物生產(chǎn)中遠(yuǎn)不及其他化工生產(chǎn)中用得那樣多。在尼龍 66的熔融縮聚生產(chǎn)中，其預(yù)聚合反應(yīng)器即為管式反應(yīng)器。另一個(gè)著名的例子是乙烯的高壓聚合。 管式聚合反應(yīng)器 ?右圖是乙烯的高壓聚合 管內(nèi)壓力可 3000大氣壓 以上，管長(zhǎng)可達(dá) 1000m。 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)。 ?右圖是中壓法 () 聚烯烴生產(chǎn)中用的一種 環(huán)管式聚合反應(yīng)器。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。通常將兩個(gè) 環(huán)串接成為一組進(jìn)行操作，如 Phillip法生產(chǎn)聚乙烯時(shí)，就用了兩組分別為第一段及第二段聚合之用。 管式聚合反應(yīng)器 三、塔式聚合反應(yīng)器 ? 塔式聚合反應(yīng)器多用于連續(xù)生產(chǎn)且對(duì)物料的停留時(shí)間有一定要求的情況。在合成纖維工業(yè)中，塔式聚合器所占的比例有 30％左右，主要是一些縮聚反應(yīng)。對(duì)于本體聚合及溶液聚合，應(yīng)用也很多。 塔式聚合反應(yīng)器 ? 右圖是生產(chǎn)聚己內(nèi)酰胺 (尼龍 6) 的 VK塔 (VK為德文 ―連續(xù) ‖二字的字頭 )的多種型式中的一種。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。由于依靠壁外 夾套中的加熱，使物料粘度不致太 高，所以使物料得以依靠重力而流 動(dòng)。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。對(duì) 于聚己內(nèi)酰胺的 VK塔，結(jié)構(gòu)上還有 不少變種。 ?左圖是本體法生產(chǎn)聚苯乙烯 的塔式反應(yīng)器。 物料在攪拌 釜內(nèi)經(jīng)預(yù)聚轉(zhuǎn)化到 30％～ 40％ 以后送入塔中，然后一面往 下流動(dòng)，一面繼續(xù)聚合。塔 段內(nèi)外都分別有盤管及夾套， 內(nèi)通導(dǎo)熱油以調(diào)節(jié)溫度，使 得物料在分子量增高的同時(shí)， 得以保持適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性。 塔式聚合反應(yīng)器 四、流化床聚合反應(yīng)器 ? 由于流態(tài)化技術(shù)具有流動(dòng)性好、傳熱傳質(zhì)效率高、溫度均一等優(yōu)點(diǎn) , 加之高效聚合催化劑開發(fā)成功 , 它在聚合物生產(chǎn)中已得到了廣泛的應(yīng)用 ? 用流化床生產(chǎn)烯烴聚合物 , 無(wú)需分離、回收、干燥等步驟 ,可直接得到產(chǎn)品 , 流程簡(jiǎn)單 ? 如生產(chǎn)聚乙烯、聚丙烯及烯烴共聚物等 流化床聚合反應(yīng)器 ? 國(guó)內(nèi)建成的流化床反應(yīng)器 , 有引進(jìn)美國(guó) UCC技術(shù)用以生產(chǎn) LLDPE的 , 也有引進(jìn)美國(guó) —意大利Himont丙烯液相本體聚合技術(shù)用以生產(chǎn)共聚物的。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。隨著聚合的進(jìn)行 , 聚合物粒子逐漸增大 , 并從靠近分布板處連續(xù)或分批排出。 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)。為了傳熱和維持床層的流態(tài)化 , 需大量的氣體循環(huán) , 否則會(huì)導(dǎo)致聚合物粒子的聚集和熔結(jié) ,影響產(chǎn)品粒度和形狀 , 甚至破壞流化床層的穩(wěn)定性。 針對(duì)大量氣體循環(huán)引起的缺點(diǎn) , 人們?cè)诹骰矁?nèi)安裝冷凝器來(lái)強(qiáng)化傳熱 ?對(duì)于烯烴的氣相聚合 , 氣固兩相間的傳質(zhì)速率已足夠快 , 反應(yīng)總速率主要由催化劑表面的聚合速率決定。生產(chǎn)聚烯烴時(shí) , 產(chǎn)品粒子的最終形成需要聚合物粒子有足夠的停留時(shí)間。 ? 若氣速很大 , 不僅增大了因維持大量氣體循環(huán)所需的能耗 , 而且使流化床內(nèi)的軸向溫度梯度和催化劑的損耗增大 ,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不均一。因此 , 在傳熱足夠的情況下 , 應(yīng)選擇合適的氣速。 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ?除依靠大量氣體循環(huán)的一類流化床氣相聚合反應(yīng)器外 , 還有一類 帶有攪拌裝置的流化床氣相聚合反應(yīng)器 。 ? 它利用液化的烯烴原料吹入流化床層 , 借其汽化潛熱來(lái)移走反應(yīng)熱。這類反應(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。催化劑的均勻分布通過(guò)流態(tài)化或攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn) ? 為了避免催化劑加料口附近的催化劑濃度過(guò)高 , 一般將其分散在稀釋液中 , 然后連續(xù)或分批加入 ?分布器是流化床氣相聚合反應(yīng)器的重要構(gòu)件。它都能使流化床均勻流化、不結(jié)塊。 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ?右圖為用于生產(chǎn)高壓聚乙烯的裝置。 ? 原反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 下部 為分布器 , 上部為擴(kuò)大段。 ? 改進(jìn)后流化床內(nèi)設(shè)置了 內(nèi) 冷管 ,提高了傳熱效率 , 減 少了氣體循環(huán)量。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。當(dāng)床層壓差變化時(shí) , 活動(dòng)分布板能相 對(duì)于固定分布板按一定 的角度旋轉(zhuǎn) , 從而改變分 布板壓差 , 使床層混合均 勻 , 避免粘釜等問(wèn)題發(fā)生。 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)。液體丙烯噴 入床層 , 利用其汽化移除反 應(yīng)熱。催化劑注入前涂上一 層蠟 , 或以惰性物質(zhì)的溶液、 懸浮液形式注入反應(yīng)器。 流化床氣相聚合反應(yīng)器 ?該反應(yīng)器用于丙烯聚合 , 并采用臥式攪拌流化 反應(yīng)器中的槳葉使反應(yīng)器的下部隔成幾個(gè)區(qū) , 故改變各區(qū)的溫度、催化劑濃度、氫濃度 , 即可得到窄的或?qū)挼姆肿恿糠植? 的聚合物。反應(yīng)熱利用液 體丙烯的汽化潛熱移除。 流化床氣相聚合反應(yīng)器 五、其他形式反應(yīng)器 ? 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，還有一些特殊形式的聚合反應(yīng)器。他們種類頗多，這里略作簡(jiǎn)介。 ?日本三井石油化學(xué)工業(yè)公司和三井造船公司開發(fā)出鼓形流化床氣相聚合反應(yīng)器。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。 鼓形流化床聚合反應(yīng)器 板框式聚合反應(yīng)器 ?型式與一般的板框式 壓濾機(jī)相似，如右圖 所示。分批式操作， 適宜聚合時(shí)有較大體 積收縮的體系使用。 如有機(jī)玻璃（ PMMA） 及聚苯乙烯的生產(chǎn)。 履帶式聚合反應(yīng)器 ?下圖是成功地應(yīng)用于生產(chǎn)聚異丁烯橡膠的一種特殊反應(yīng)器 ? 本反應(yīng)以 BF3為催化劑的陽(yáng)離子聚合，反應(yīng)溫度約 98℃ ，而且瞬間即反應(yīng)完畢。在反應(yīng)的一瞬間，大量的聚合熱被氣化的乙烯所帶走，而乙烯的氣化溫度正好使得聚合溫度得以保持恒定在－ 98℃ 。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)。