Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
1 + 2.5ф(ПД + 0'4т^ \Лд+Лс I
а вязкость суспензии для Ф < 0,5 - по уравнению [19]
Лсп = Лсехр[2,5Ф/(1- 1.35Ф)]. (1.107)
При этом зависимость (1.106) соответствует р = 0, а (1.107)-для р>0,7 (практическое отсутствие жидкого ВХ). Отношение вязкостей по зависимостям (1.106) и (1.107) равно
Лсп/Лэм = !^^11^__. (1.108)
72 1+2,5Ф[(лд+0,4лс)/(лд + Лс)]
Л,
(1.106)
cpt кДж/(кг-К) 3.3
Рис. 1-32. Зависимость теплофизических характеристик дисперсной системы от конверсии при суспензионной полимеризации ВХ:
а — теплопроводность^ (1) и удельная теплоемкость е.; б — плотность р и вязкость Л ! в —
коэффициент теплоотдачи теплопередачи К (2)
(1) н коэффициент
0,1 0,4 0,6 0,6 р а-10~'к-10~2,Вт/(мгК)
15
30
15
го У*
15
10
5 ~~ 1--1-1—
0,1 0,4 0.6 0,6 р
Расчеты по соотношению (1.108) показывают, что для обычно применяемых на практике концентраций дисперсной фазы Ф = 0,4 - 0,45 значение л сп/ Л ш * ~ * *>что соответствует данным рис. 1,32, б.
Тепловой расчет реактора обычно проводят для наиболее неблагоприятных условий теплообмена, т.е. для определения коэффициента теплоотдачи можно использовать уравнения (1.104) и (1.105) с параметрами X, р, с, л для суспензии.
В процессе полимеризации ВХ в каждой капле эмульсии образуются глобулярные частицы ПВХ. С увеличением конверсии их доля повышается и к р = 0,55 - 0,60 в каждой капле возникает жесткая коагуля-ционная структура. Как видно из рис. 1,32, б наиболее резкое изменение вязкости соответствует области завершения процесса структуро-образования.
Для процессов микросуспензионной и эмульсионной полимеризации свойства полимеризационной среды влияют также на коэффицент теплоотдачи через вязкость дисперсной системы.
Так как полимеризацию проводят при повышенных давлениях, с увеличением объема (диаметра) аппарата возрастает толщина стенки реактора, т.е. с увеличением объема аппарата значительную роль в процессе теплообмена играет термическое сопротивление стенки R. Например, для реактора объемом 80 м3 (D = 3,8 м, dM = 1,89 м, п = = l,96c-i)aB-3115 Вт/(м2-К). Если взять за основу данные табл. 1.14, "P'mmi * 1780 Вт/(м2-к). Значение а. при расходе воды в рубашке (витой) 300 м3/ч составляет 8890 Вт/(м2,К). При этом термическое сопротивление стенки из стали Х18Н10Т толщиной 26 мм составляет в/Х = 0,000158 м 2- К/Вт или Х/6 * 630 Вт/(м2,К), т.е. в данном случае термическое сопротивление стенки вносит основной вклад в сопротивление теплопередаче. Это наиболее распространено в практике суспензионной полимеризации ВХ для реакторов большого объема.
73
При этом расчетное значение коэффициента теплопередачи составляет 464 - 500Вт/(м2-К), опытное ЛГ0П= 430 - 500 Вт/(м2'К), т.е. используя уравнения (1.101) и (1.104) и данные табл. 1.14, можно с достаточной точностью рассчитать коэффициент теплопередачи для суспензионной полимеризации ВХ.
Для эмульсионной и микросуспензионной полимеризации из-за низкой интенсивности перемешивания и высокой вязкости реакцио -ной среды существенное значение имеет а р м.
Кроме коэффициента теплопередачи К сложно определить также точную поверхность теплообмена, что обусловлено образованием воронки в аппарате с мешалкой. На характеристики воронки влияют гидродинамические характеристики реактора (наличие отражателей, число оборотов мешалки) и свойства полимеризующейся среды (вя кость, плотность), изменяющиеся с конверсией мономера. Отсутствие отражательных перегородок увеличивает поверхность теплообмена «а 10- 15%. С повышением конверсии поверхность теплообмена незнач тельно уменьшается за счет уменьшения как объема реакционнее массы вследствие контракции частиц, так и глубины воронки.
Важнейшим направлением развития современного произволен поливинилхлорида является интенсификация процесса полимери ции с созданием реакторов большой единичной мощности. При эт. значение F/ V становится неблагоприятным для отвода тепла реакц. полимеризации через рубашку реактора. В таком случае для подде жания изотермических условий в процессе суспензионной полимер зации винилхлорида реакционную массу охлаждают с помощью обр; ного конденсатора (ОК). При этом часть мономера испаряется , объема реактора, конденсируется в трубках ОК и возвращается ^ реакционную среду.
Основным фактором, определяющим особенности проведения суспензионной полимеризации и формирование полимерного зерна в реакторах с ОК, является интенсивное кипение реакционной среды. За счет пузырьков газообразного ВХ, выделяющихся в процессе кипени а также пенообразования, вызванного присутствием в системе повер ностно-активных веществ (СЭ). возможно увеличение реакционно объема, что может снизить эффективность работы ОК вследств! попадания в него реакционной массы. При этом объемная доля п зырьков газа и ценообразование зависят от физико-химичесю свойств системы, скорости газового потока, геометрических параме ров реактора и интенсивности перемешивания.
В [88] исследование закономерностей увеличения реакционного объема в процессе суспензионной полимеризации ВХ проводили на реакторах объемом 2 дм3 (из стекла) и 1,25 м3, оснащенных обратными конденсаторами. Скорость потока газообразного ВХ н>о оценивали из выражения w0 = 0к/(гРвх5)) (1Л09?
