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聚合反應(yīng)器的分類和特點(diǎn)
反應(yīng)器內(nèi)的微觀分子混合、流動、傳遞與反應(yīng)的環(huán)境和狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離實(shí)驗(yàn)室小反應(yīng)器。反應(yīng)器的形式很多,但不論是哪一類反應(yīng)器,要發(fā)生的是哪一種反應(yīng),反應(yīng)過程基本上都可以分解為反應(yīng)、放熱、傳質(zhì)和動量傳遞等。
聚合物生產(chǎn)工業(yè)通常由原料準(zhǔn)備與精制、引發(fā)劑(催化劑)配制、聚合、分離、后處理及回收等六個(gè)工藝過程組成。聚合物品種不同,生產(chǎn)工藝條件不同,輔助過程的重要性有所差異,但聚合過程總是整個(gè)工藝過程的核心。而聚合反應(yīng)器則是核心中的核心。采用不同的聚合反應(yīng)器對聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生顯著的影響。另一方面不同的聚合反應(yīng)機(jī)理對于單體、引發(fā)劑(催化劑)和反應(yīng)介質(zhì)的要求各不一致,所以實(shí)現(xiàn)這些聚合過程要采用不同的聚合方法。因而,聚合操作方式和聚合反應(yīng)器的選定,又和聚合方法密切相關(guān)。
聚合反應(yīng)器的種類是多種多樣的,按反應(yīng)器的型式可分為攪拌槽式、管式、塔式、流化床式等。85%左右的聚合反應(yīng)器是攪拌槽式反應(yīng)器;按操作方法分,反應(yīng)器有分批式、連續(xù)式和半連續(xù)式三種。按流動模式看有平推流式、全混式等。
聚合反應(yīng)器在反應(yīng)工程的解析上有下列特點(diǎn):
1)聚合反應(yīng)是由各種基元反應(yīng)組成的復(fù)雜反應(yīng);
2)聚合反應(yīng)時(shí)體積是收縮的,因此反應(yīng)速率不能僅用-dC/dt的形式表示;
3)發(fā)生的聚合熱相當(dāng)大;
4)隨反應(yīng)的進(jìn)行,體系的粘度上升,由此易于發(fā)生自動加*應(yīng)、不*混合、溫度不均一等;
5)由于3)、4)兩項(xiàng)的關(guān)系,工業(yè)上廣泛利用乳液聚合和懸浮液聚合等非均相聚合,由此會引出膠束的生成和消失,液滴的分散和合一等一系列問題;
6)對生成的聚合物的性質(zhì)能進(jìn)行總括表示的特性很少,具有代表性的性質(zhì)可舉出分子量和分子量分布,然而對其測定所需時(shí)間很長,難于向過程進(jìn)行反饋。