Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
69
68
Для аппаратов без отражателей
и -и г0,86 г0,35 Г1,12 Г0,76 р—0,31 kN5 k5l DHBR V
Зависимость kN от Re для различных вариантов отражательных перегородок представлена на рис. 1.31.
Процесс полимеризации ВХ изотермический, при котором большую роль играет отвод тепла. Основным параметром, определяющим скорость отвода тепла, является коэффициент теплопередачи, на который влияют коэффициент теплоотдачи от реакционной массы к стенке реактора и от стенки к охлаждающей жидкости в рубашке реактора, термическое сопротивление стенки реактора, суммарное термическое сопротивление загрязнений на стенке корпуса реактора.
Коэффициент теплоотдачи от стенки реактора к охлаждающей воде ат зависит от концентрации рубашки реактора и скорости теплоносителя. Для расчета а, при развитом турбулентном режиме можно
использовать зависимость [134]
¦* / Рг \ 0.25
«г = 0,021 _L Re0.8PrO,43( JL } , (1.101)
<*экв \ Ргст
тды}ъкв — эквивалентный диаметр канала рубашки; А. - теплопроводность охлаждающей жидкости; Re = KdaKB р /т| — критерий Рейнольдса; н>к — скорость охлаждающей жидкое ти в канале рубашки; р, п — соответственно плотность и вязкость охлаждающей жидкости, Рг и f'a — критерий Прандтля соответственно при температуре охлаждающей жидкости и температуре стенки реактора (f' = ср п /А., где ср - теплоемкость охлаждающей жидкости)
Термическое сопротивление стенки реактора зависит от ее толщины и материала, из которого она изготовлена, и существенно увеличивает ся при обрастании внутренней поверхности реактора коркой полимера и загрязненности стенки реактора со стороны рубашки.
Для расчета теплообмена при полимеризации ВХ необходимо знать зависимость между коэффициентом теплоотдачи к стенке реактора и степенью превращения мономера в процессе суспензионной полимеризации. Эту зависимость определяли, исходя из того, что отношение между коэффициентом теплоотдачи к стенке реактора от однофазной жидкости (например, реакционной массы) приводит к функциональ
70
Таблица 1.14. Данные об изменении коэффициента теплоотдачи в зависимости от конверсии в реакторе объемом 30 м3 [<*„ = 3140 Вт/(м2-К)]
р,% а р,м> Вт/(м2.К) а /а р,м' в а р,м' Вт/<м2. К) а /а р,м' в а р,м> ?т/{м2-К) аРУав
9,8 3580 1,14 34,32 2720 0,865 67,1 2050 0,652
20,7 2880 0,915 47,42 2520 0,8 72,2 1800 0,572
27,8 2770 0,88 54,4 2380 0,755
ной зависимости, не содержащей конструктивных признаков реактора [12];
ар,м/ав = А(р,П'с>Мр,м(Р'П>с>;Ш> (1.102)
где р, Л, с, А, - соответственно плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность реакционной массы и воды.
Аналогичная зависимость приведена в [66].
Белопольским получены данные [12] об изменении коэффициента теплоотдачи в зависимости от конверсии для реактора объемом 30 м3 (табл. 1.14), а также показано, что отношение ар>м/ав инвариантно к конструкции реактора и зависит только от степени превращения мономера.
Зависимость коэффициента теплоотдачи в.аппарате с мешалкой для чистых жидкостей имеет вид [66]
aDa/>t = cRe0.67pr0.3(r|/nct)0'ls. (1.103)
Значение коэффициента с определяется конструкцией перемешивающего устройства. Зависимость для определения коэффициента теплоотдачи для реакторов с мешалкой импеллерного типа имеет вид [12]
aB = l,8Ume)Re0.63Pr0,33(n/nCT)r-o.3 Г«>Д5 Г0,48 Г0,45 (2/пп)°.16'(1.104)
Область применения уравнения (1.104):
8,8.104 « ReN < 107;, 1,5 «Г^З; 0,26 Гд < 0,5;
0,6«?ГП*?0,14; КГ «2; 1«л *? 4.
В [223] представлено уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи для суспензии ПВХ - вода:
кс= 0,31 (XjDjReW РгО.ЗЗ (Ле/Лп)-0,2 (Я0/ДаН>,2, (1.105)
где л с, А. с>сс>Р с— параметры суспензии.
В процессе полимеризации реакционная среда состоит из трех основных компонентов: воды, ВХ и ПВХ, физические свойства которых представлены в табл. 1.15.
71
Таблица 1.15. Физические свойства основных компонентов при полимеризации ВХ [223]
Вещество Свойства \ Расчетное уравнение 1 1 1 | Температурная i область применения i I
1001,23
Р 0-100 °с
1+7,95-10 -5т+3,74-10-6т2
Вода Чр 4,19—1,048-10—ЗГ+1,31-10—5Г2 0-80 °С
К 1,999(1 + 0,003 Г) 0-100 °С
528
Ч 2,78-10-%Хр "- 0-100 °с
126,52+Г
р 947,1-1,746 Т-3,24-10-Зт2 -20-70 "С
СР 1,2456 + 0,0054 Т -50-110 "С
ВХ А. 0,4806-12,351-10 -4Т -20-70 "С
жидкий Л 745 1,352-10 -5ехр -60-100 "С
273,15+Г
Р 1,380 20-70 °С
ПВХ °Р 0,5995+0,0025 Г 0-67 °С
К 0,59 0-100 °С
В [223] представлены также данные об изменении физичесю свойств системы при суспензионной полимеризации ВХ в зависимое от конверсии (лд, Сд,рД) лд), а также а (р) и К (р) (рис. 1.32). Анал; рис. 1.32, а также зависимостей (1.104) и (1.105) показывает, что пар метры X Сд, р оказывают незначительное влияние на ас. В соответс вии с (1Л05) ас ~ Х.2,3; ас ~ с1/з; ас ~ р2/3( a изменение ас в процес полимеризации обусловлено в основном увеличением вязкое полимеризационной среды (а ~ 1/л.1/3). В процессе полимеризации I происходит изменение свойств реакционной среды от эмульсии ВХ воде до суспензии ПВХ в воде. Вязкость эмульсии можно оценить [14/] по уравнению для Ф «? 0,5
