Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
^32 = 6Ф/5ЭМ, (1.9)
а для определения S3M разработано большое число методов [61, 208, 241, 252]. Кроме того, в [204] показано, что с?зг = 0,7cf. Таким образом, обработка экспериментальных данных в большинстве работ представлена в виде зависимости
<*32 = с(о/р)3/5е-2/5ЛФ). (1.10)
Для аппаратов с мешалками [122]
t=N/Vpp, (1.11)
где N - активная мощность, затрачиваемая на перемешивание; Vp — объем реакционной массы.
При Re > 104 уравнение (1.10) преобразуется к виду
cf32 = cWe-3/SdJ^), (1.12)
где We = (pn2dJ)/o - число Вебера.
Справедливость формул (1.10) и (1.12) проверена во многих исследованиях [103,211, 230,236,250,255,256].
Для учета вязкости сплошной и дисперсной среды авторами работ [105] уравнение (1.10) преобразовано к виду
с/32 = с(о/р)3/5е-2/5[п(/(лс + Пд)]т, (1.13);
где Л с н п д — динамическая вязкость сплошной н дисперсной фаз; m — постоянный коэффициент.
Для изученных систем вода - керосин, вода - трихлорэтилен, вода - силиконовое масло (ПМС-5, ПМС-10), вода - веретенное масло, вода - трихлорэтилен - капролактам с = 0,18, т = 0,32.
Однако в работе [59] при изменении вязкости дисперсной фазы в пРеделах от 5,5-10~* до 0,19 Па-с изменения размеров капель практически не наблюдалось. Для определения S получена следующая зависимость:
53MrfM = cMWe'>.5ReC^0.84> (U4)
где Re = nd^h - критерий Рейнольдса; см - коэффициент, в зависимости от типа мешалки изменяющийся от 13,85 (пропеллерная) до 25,9 (турбинная).
23
Необходимо отметить, что большинство цитируемых работ выполнено в системах без поверхностно-активных высокомолекулярных СЭ, обязательно присутствующих в процессах суспензионной полимеризации ВХ. Экспериментальные исследования [50, 51, 62, 90] показали значительное влияние высокомолекулярных СЭ на процесс эмульгирования. В отсутствие СЭ равновесный размер капель эмульсии устанавливается очень быстро (не более 30 с) [50], тогда как при наличии СЭ он не был достигнут и через час [62, 90]. Авторы предложили, что данный факт объясняется значительным снижением частоты коалес-ценции капель в присутствии СЭ и неоднократным распределением диссипируемой энергии по аппарату. Прямые измерения частоты коалесценции капель в присутствии СЭ [62,90] показали, что при наличии 0,2% желатина или 0,1% МЦ частота коалесценции не превышает 0,1 ч-1, что на 2-3 порядка меньше частоты коалесценции в нестабили-зированных системах [229, 238, 241].
Измерение распределения диссипируемой энергии по аппарату [214] показало, что отношение локальных значений диссипируемой энергии к среднему изменяется от 0,25 у стенок аппарата до 70 в зоне мешалки. Данным выводам соответствуют результаты непосредственных измерений размеров капель эмульсии в различных точках аппарата [90, 256, 262]. В отсутствии СЭ минимальный размер капель наблюдается в зоне мешалки, а увеличение размеров капель - вне ее. Частота попадания капли в зону мешалки определяется кратностью циркуляции жидкости в аппарате.
В [205] получено уравнение, учитывающее влияние периода циркуляции tu на размер капель эмульсии:
[cf|2/3(p/o)e2/3](ei/3yDa2/3) = const. (U5)
Как отмечено выше, в системах без СЭ практически с самого начала процесса эмульгирования отсутствует различие между текущим d-ц и предельным, равновесным размером cf« капель эмульсии. Для систем с СЭ для с?з2 и с?» получены [62, 90] выражения:
cf= = с(о/р)3/5е-2/5(1 + 2Ф); (1.16)
<*32 = <Ч1 + 1/(фт)1/3], (1.17)
где с = 0,032 — постоянная, не зависящая от типа мешалки; т — время эмульгирования; ф -константа скорости дробления, определяемая кратностью циркуляции жидкости в аппарате пц:
nu'~n(cfM/Da)2(b/Da), (1.18)
где Ь — высота лопастн мешалки.
Однако из экспериментальных данных других авторов [12, 28], известно, что тип мешалки сильно влияет на значение с в уравнении (1.16).
Практика периодической суспензионной полимеризации в реакторах различного объема (0,2- 200 м3) при одинаковых значениях е и рецептурных факторах показывает отсутствие влияния кратности
11 10 г 9 1 8 5 4
Рис. 1.6. Устройство для контроля за размером н структурой частиц эмульсин:
А — узел стабилизации; В — измерительная ячейка; 1, 4 — крышка; 2, 5 — стекла; 3 — магнит; 6, И — обечайка; 7, 12 — вентили; 8 — соединительная трубка; 9 — покровное стекло; 10 — магнитное кольцо
циркуляции реакционной массы на размер частиц ПВХ, а следовательно, и размер капель эмульсии ВХ.
Основная сложность изучения закономерностей формирования эмульсии ВХ в воде связана с высоким давлением насыщенных паров мономера ВХ (до 1 МПа). Авторами [161, 166] разработаны устройства, позволяющие отбирать из реактора пробы реакционной среды и изучать размеры капель эмульсии и межфазное натяжение в системе ВХ - вода - СЭ при повышенном давлении.
Устройство для контроля размеров и структуры частиц состоит из узла разбавления и стабилизации А, содержащего стабилизатор дисперсии (5- 10%-й раствор желатины в воде), и измерительной ячейки В, жестко соединенных между собой стальной трубой 8, предназначенной для перелива стабилизированной и разбавленной пробы (рис. 1.6). Узел разбавления и стабилизации А представляет собой стальную обечайку 6, в торцах которой герметично укреплены смотровые стекла 5. Измерительная ячейка В также выполнена в виде стальной обечайки И, с обеих сторон покрытой стеклами 2. Зазор между стеклами обеспечивает нормальное поступление пробы из узла А и размещение покровного стекла с размерами, необходимыми для работы под микроскопом. Покровное устройство, представляющее собой кольцо 10 из магнитного материала с плотно приклеенным к нему покровным стеклом 9, служит для получения на нижнем стекле тонкого слоя Дисперсии, что повышает качество наблюдения за образцом под микроскопом. Магнитное кольцо с помощью магнита 3 обеспечивает притяжение покровного стекла к верхнему стеклу ячейки.
