【聚合反应釜厂家】聚合反应釜的几种传热方式分别是什么?
【聚合反应釜厂家】聚合反应釜的几种传热方式分别是什么?考虑聚合的传热方式,要从聚合的反应工艺和过程出发。聚合反应往往要求严格控制聚合温度、反应物料纯净不被污染,釜内需要经常处理高粘度容易结垢的物料。所以聚合釜的传热装置的传热速率要高、结构简单、避免有易引起硅胶的粗糙表面以及导致结垢的死角、易于清洗。传热方式通常都是间接传热。
传热方式可以有以下几种:
1.夹套:夹套外循环传热使最常用,其结构简单,在处理粘度较高的物料时,由于传热系数下降,可采用提高夹套内传热介质的湍动来增加反应釜的总传热系数。比如可以在釜内按照挡流板/扰流板、扰流喷嘴等。
2.内冷件(冷却盘管):釜内有内衬材料或者釜壁是导热性不良的材质制造时(比如搪瓷的),因传热系数低不能用夹套传热。大型一点的聚合釜,由于单位面积的传热面积较小,仅仅靠外循环的传热是不够的,还需要从釜盖上开口,内置传热装置,这种装置有盘管、冷挡板。
在容易结垢的聚合过程中,聚合釜内不宜采用蛇形或者管束冷却。盘管与釜壁间易结垢,不易清洗。这种情形下,釜内设置少数冷管兼挡板。冷管要管壁薄,冷却水流速大,传热系数远远高于夹套传热。这就可以大大改善聚合釜的传热条件。比如33m³的聚合釜,内冷管占总传热面积的22%,可担负45%的传热量。内冷挡板以及冷管的设计和安装应消除死角,并全部置于液面之下,以避免气液界面处积聚聚合物。比如乳液聚合速率很快,常在釜内设置大量管束,帮助散热。
3.冷凝回流器:当夹套和内传热装置还不能满足传热要求时,则可采用釜外传热方式。釜外的传热可以分为两种,一种是将釜内的物料气相导出进行釜外循环热交换;另一种是液相导出进行釜外循环热交换。
气相外循环的聚合釜的冷凝回流器是以蒸汽冷凝方式传热,传热系数高,传热面积不受釜容积限制。通常管内通物料蒸汽,管夹层通冷却介质,以便于清洗。冷凝回流器的结构也要避免死角,管子以及管板表面要光滑,管子不要伸出管板,并且连接处应密封以防物料被冷却介质污染和破坏催化剂。用于聚合釜时,冷凝回流器要注意防止单体在冷凝器中进行聚合而造成的堵塞,不使用易挥发的催化剂或引发剂以防止带入冷凝器。用于乳液聚合时,要避免将泡沫带入冷凝器,所以反应过程中,要留有足够的空间(釜内)。
当处理高粘度物料时,如本聚合或溶液聚合时,夹套的传热系数低,采用回流冷凝器利用单体或溶剂蒸发可以带出大量热量。这种要加强搅拌,以避免回流液流入釜内造成反应体系的浓度不均匀,从而影响产品质量,回流冷凝器用于悬浮聚合时就要慎重了,它可用于单体的沸点低于悬浮介质且单体蒸汽可以在某一适当的温度下冷凝的情况,从聚合物粒子中蒸发单体多半会使颗粒形态发生变化,也可能影响颗粒大小以及聚合物的分子量分布。
4.体外循环冷却器:釜内的部分反应物料用泵抽出,经外部冷却器冷却后再进入反应器。这种液相外循环交换装置应用于聚合反应时,由于物料在换热器中温度下降5-10℃左右,所以对严格控制反应温度的一类聚合反应就不宜采用。悬浮聚合易造成结块也不宜采用。对乳胶的剪切稳定性高的乳液聚合可以采用体外冷却,但对于剪切敏感的乳胶体系应慎用,因为循环泵里的剪切速率很大,容易破坏乳胶的稳定性。至于本体聚合或者溶液聚合,因体系粘度过大,泵输送困难,这种换热方式也不宜采用。但对于聚合物不用于溶剂的场合,形成可泵送的浆料,如丙烯溶液聚合,可采用该方法除去聚合热。
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