苯乙烯聚合反应过程及设备.ppt

聚合反应及设备 苯乙烯聚合设备设计,班级：高化1111 姓名：王金益 学号：2011318124 组别：第三组,聚合反应及设备 苯乙烯聚合设备设计,不同型式聚苯乙烯釜式反应器体积比较,一、反应器体积比较 经前面的任务设计,比较反应器体积随反应器型式或操作方式的变化,任务六、苯乙烯聚合过程搅拌器选型,一、搅拌器分类 1、描述搅拌釜的主体结构 搅拌反应釜主要由筒体、传热装置、传动装置、轴封装置和各种接管组成。 1一电动机； 2一减速器； 3一机架； 4一人孔； 5一密封装置；6一进料口； 7一上封头； 8一筒体； 9一联轴器； 10一搅拌轴； 11一夹套； 12一载热介质出口； 13一挡板； 14一螺旋导流板； 15一轴向流搅拌器；16一径向流搅拌器；17一气体分布器；18一下封头； 19一出料口； 20一载热 介质进口； 21一气体进口,2、搅拌器形式 主要有推进器式、透平式、桨式、锚式、螺带式、框式等等。,一些桨叶实物图,3、搅拌釜内液体的流动状况,流动状况,宏观状况流动,微观状况流动,流动状况（流况）： 在整个搅拌容器中流体速度向量的方向,(a)轴向流 (b)径向流 (c)切线流 打漩现象,液体在设备范围内作循环流动的途径称作液体的“流动模型”，简称“流型”。,循环流动,宏观状况流动,微观流动,剪切流动,为主,循环流动,剪切流动,循环型桨叶,剪切式桨叶,框式、螺带式、锚式、桨式、推进式,径向涡轮式、锯齿圆盘式,二、搅拌器的选型 针对苯乙烯聚合反应采取多级连续反应，每一级选用适当的搅拌器，提出选择依据。 主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。 按物料粘度选型 对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式； 对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。 。,按搅拌目的选型 对低粘度均相液体混合，主要考虑循环流量，各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列：推进式、涡轮式、桨式； 对于非均相液-液分散过程，首先考虑剪切作用，同时要求有较大的循环流量，各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列：涡轮式、推进式、桨式。 按生产对搅拌器的不同要求选型 技术特征 经济角度,搅拌器型式适用条件表,三、思考题,分别画出平桨叶和斜桨叶搅拌器、推进式搅拌器、涡轮式搅拌器、锚式搅拌器、双螺带搅拌器的流况图：,桨式搅拌器,推进式搅拌器,涡轮式搅拌器,锚式搅拌器,任务七、苯乙烯聚合过程搅拌器工艺设计,一、写出描述搅拌器特性的准数 1、搅拌雷诺数（nre）,具有不同形式叶轮的搅拌器的np-nre的关系,2、功率准数（np),3、排出流量数（nqd）,4、混合时间数（nqm),二、搅拌器功率是由哪几部分构成及计算功率的目的,搅拌器功率构成： 搅拌所需轴功率； 搅拌轴封所需能量； 机械传动所需能量。 计算搅拌功率目的： 用于设计或核对搅拌器和搅拌轴的强度的强度和刚度； 用于选择电机和减速机等传动装置。,三、影响搅拌轴功率的物理变量,搅拌器的几何尺寸及转速 搅拌器的结构 搅拌介质的特性 重力加速度,四、搅拌功率的计算,例：在一直径为1.2m，液深为1.2m，内装有4块挡板(bw/t=0.10)的反应釜内，反应液的密度为1300kg/m3，粘度为13103pas，今用一三叶推进式搅拌器(d=0.4m,s/d=1)以300转分的转速进行搅拌，计算： （1）搅拌轴功率消耗 （2）若改用同样直径的六叶平直圆盘涡轮，转速不变，搅拌功率是多少？ （3）若釜内不设挡板，仍采用六叶平直圆盘涡轮时，其搅拌功率是多少？,（1）解：因为 已知：,13103pa s,1300kg/m,1.2m,300/60转/秒,所以,所以可以判定该流型为湍流。,根据书p170图5-10可查得re=8104时，k=0.32,p=0.321300（0.4）553 =532.48w533w,根据书p170图5-10可查得re=8104时，,另一种方法：,（2）若改用同样直径的六叶平直圆盘涡轮，转速不变，搅拌功率是多少？,解：根据书p170图5-10可查得re=8104时，k1=6.3,另一种方法：,根据书p170图5-10可查得re=8104时，k=6.3,（3）若釜内不设挡板，仍采用六叶平直圆盘涡轮时，其搅拌功率是多少？,五、功率计算步骤,（1）计算雷诺系数，判断流型。 （2）查阅功率函数np-nre线图。 （3）计算功率。 （4）考虑挡板因素。,任务八、苯乙烯聚合过程搅拌机械设计,一、搅拌器循环特性 （1）定义：搅拌器桨叶排出流量或泵送能力 泵送能力：单位时间内桨叶排出的流量，用q表示。,（2)搅拌转速确要考虑的因素 体系对搅拌效果的要求 搅拌目的 搅拌的尺度与难度 经济问题,二、不同搅拌级别的搅拌效果,三、混合及搅拌类型搅拌转速设计步骤,(1)根据生产任务确定搅拌釜容积和釜径t； (2)根据所需搅拌成都确定搅拌等级和总体流速； (3)计算搅拌桨叶的排出流量qd； (4）选定桨叶直径与釜径比值d/t，初步求出桨叶直径d； （5）运用雷诺准数nre和排出流量nqd关系图，求算搅拌桨叶转速n； （6）对搅拌桨叶直径进行粘度校正，校正因数cf见表5-6。de=d/cf,四、搅拌转速的计算,例：一个容积为40m3贮槽，容纳几台分批反应器的产物，产物密度为1.05，最大波动为0.05。粘度为0.49pas。各批产品间粘度无明显变化，产品在贮槽中至少存放两天。槽径3.5m直边高3.65m，碟形底。试设计搅拌装置。 解：各批物料的密度差别小，粘度无明显变化，对均匀程度没有提出特别要求，存放时间又长，搅拌强度可选用一级。,由表55查得：,则排出的流量为：,若选用推进式桨叶，取d/t=0.25:,首先假设为湍流操作，利用图517：,此时对雷诺数进行验证：,由图517得