蔡正芹-聚合反应过程及设备

1、常州工程职业技术学院，聚合反应工艺及设备项目实施过程报告项目名称：苯乙烯聚合设备设计名称：项目组：第三组时间：2013年4月13日，任务1:聚苯乙烯间歇反应器容积设计，1。设计原则1。概念生产时间(原材料):间歇反应器材料反应达到所需转化率所需的时间。辅助时间(辅助):除生产时间外，还必须有一定的辅助生产时间，如进料、出料和清洗时间。装填系数():料液体积与总罐体积的比值，称为装填系数，也称为装填系数，表示加入釜中的料液体积占总罐体积的比例。反应器的有效体积：反应物料所占的体积。反应器实际体积：单位负荷系数下反应器的有效体积。2、反应器设计原则，物料平衡公式：反应物进入微元体积的速度=反应物流

2、出微元体积的速度，反应物在微元体积中因化学反应而消耗的速度，反应物在微元体积中的累积速度或流入速度=流出速度，反应速度，累积速度，间歇反应器物料平衡公式，在反应过程中，没有物料加入或引出， 因此，间歇反应器的物料平衡公式可以改变如下：反应器中反应消耗的反应物A的速度=-反应器中反应物A的累积速度=反应物A的消耗(时间反应物的体积)反应物的体积，3。 反应器体积的计算总反应时间=生产辅助有效体积VR=V0总实际体积V=VR/，II。任务解读1。反应器设计所需的参数。苯乙烯聚合设备的设计参数2。参数选择的基础。根据表6-1，聚苯乙烯的平均分子量约为1.5105，当稀释剂为12%时，选择的温度为14

3、0。速率常数：0.25根据表6-4反应速率常数k与温度的关系，当温度为140时，速率常数为0.25。辅助时间：通常选择1-1.5h，所以选择1h。密度：根据表6-11，温度与密度的关系，当温度为140时，密度为880公斤/米-。装载系数：根据经验，一般选择在0.75到0.85之间。三。苯乙烯间歇聚合釜体积设计，聚合物产率：WD=WD=70000007800=898kg/h，反应液流量：W=898 0.70=1282kg/h，稀释剂流量：Ws=1282 0.12=154kg/h，苯乙烯流量：1282 0.88=1128.2kg/h=880，=0.8，采用二级反应：ca0=v01.设计原则1。单级

4、连续反应器的设计原理单级反应器的操作系统连续进料和出料。水壶中的成分和温度是均匀的，不会随时间而变化。这是一种稳态操作，出口的成分与釜中的成分相同。2.反应器体积物料平衡公式的计算方法：反应物进入微元体积的速度=反应物流出微元体积的速度，反应物在微元体积内被化学反应消耗的速度，反应物在微元体积内的累积速度或流入速度=流出速度的累积速度，单级连续反应器的物料平衡公式，因为单级连续反应器是一个连续的稳态过程， 没有物质的积累，所以物质平衡公式可以简化为：加入反应物的速度A=抽出反应物的速度A，消耗反应物的速度A由于反应v0CA 0=v0CA AVR CA0-CA=VR/VO或=VR/V0=(CA0

5、-CA)/A，其中向反应物中加入V0的体积速度保持平均，因为反应器中的组成和温度是相同的并且不随时间变化，所以反应发生。在定容过程中，一级反应为：A=kCA=kCA0(1-XA)，因为XA=(CA0-CA)/CA0=VR/v0=ca0xa/kCA 0(1-Xa)=XA/k(1-Xa)，二级反应为：a=kca2=2。任务解释：1。反应器设计所需参数：苯乙烯聚合设备设计参数；3.单级连续苯乙烯聚合釜的容积设计聚合物生产率：WD=700000 7800=898千克/小时；反应液流速：W=8980.70=1282千克/小时；稀释剂流速：Ws=12820.12=154kg/h；苯乙烯流速：12820.8

6、8=1128.2kg/h，当T=140时，一级反应：=1/kxa/(1-xa)=10 . 250 . 7/(1-0.7)=9.3h，因为VR=V0，VR=1128.29.3=10529.87=10.5298m，所以v=10.52980。任务3:聚苯乙烯多级连续釜式反应器的容积设计；1.基本设计原则1。多级串联理想混合釜式反应器的设计原理是基于每个反应器中的理想混合和级间无返混。串联连接的理想混合罐反应器系列越多，它们越靠近活塞流反应器，在相同反应器体积下可获得的最终转化率越高，或者在相同转化率下所需的总体积越小。多级串联理想混合釜式反应器的每个釜可视为一个单级理想混合连续反应过程。2。反应器体

7、积计算方法：v0CA(I-1)=v0caaivri CA(i-1)=caaii ca(1-I)=caaii公式中进入一级对应物a的ca(I-1)浓度=蔡离开一级反应时反应物a的浓度：CA1=ca0二级反应：CA2=CA1/(1 k22)=CA0/(1 k11)(1 k22)；第二，任务解释；首先，反应器设计所需的参数；第三，多级串联理想混合槽反应器的容积设计。聚合物生产速率：WD=70000007800 898kg千克/小时反应液体流速：W=898 0.70 1282kg千克/小时稀释剂流速：Ws=1282 0.12 154kg千克/小时苯乙烯流速：12820.88 1128.2千克当T=140，k=0.25，=888。对于ca0=v0/=12828801.46，X1=0.5，X2=0.6，x3=0.7，x4=0.795 vr1=v0x 1/kca 0(1-x1)=1128 . 20 . 5/0.25 1.28(1-0.5)。VR2=V0(X2-X1)/KCA 0(1-X2)=11