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Agitación de polimerización: dispositivo de agitación de reacción de polimerización
Para la producción de polimerización industrial, la calidad del polímero y el costo de producción no solo dependen del proceso de polimerización, sino que también están sujetos al tipo de estructura del reactor de polimerización. Como importante equipo de reacción de polimerización, el reactor de reactor de reactor agitador necesita selección y diseño profesional para resolver los problemas de calidad y transferencia de energía, para que el rendimiento del producto sea uniforme y los costos de producción disminuyan.

El diseño y la amplificación de ingeniería de los reactores de polimerización de tanques agitadores concentran casi todas las dificultades de los reactores agitadores, principalmente:

(1) los requisitos de calidad de los productos son altos. Por ejemplo, el peso molecular del producto, la distribución del peso molecular, las propiedades mecánicas, la resistencia al calor, el tamaño promedio de las partículas, la distribución del tamaño de las partículas, la morfología de las partículas, etc., tienen altos requisitos;

(2) variabilidad compleja del sistema de polímeros. Por ejemplo, sistemas no homogéneos, sistemas no newtonianos de alta viscosidad, sistemas de viscosidad variable, etc.

(3) complejidad del flujo en el tanque de agitación. Por ejemplo, la aleatoriedad del flujo tridimensional, la forma compleja del agitador y las condiciones límite difíciles de determinar;

(4) el proceso de polimerización tiene un gran efecto térmico, los requisitos de temperatura de reacción son exigentes, y los elementos de transferencia de calor y los agitadores a menudo requieren un diseño especial.

(5) equipos de polimerización a gran escala.

Yuanzheng Company ha cooperado con la Universidad de Zhejiang durante muchos años en la industria, la Universidad y la investigación, ha aprendido muchas experiencias valiosas y orientación teórica en tecnología y equipos de reacción de polimerización, ha desarrollado sucesivamente una variedad de equipos de mezcla para procesos de polimerización y los ha aplicado con éxito a la producción industrial.

◇Reactor de polimerización de solución intermitente

La dificultad del diseño del reactor de polimerización de solución intermitente depende de la viscosidad del sistema en la etapa posterior de la reacción de polimerización. si la viscosidad del sistema no cambia mucho durante el proceso de polimerización, el diseño del agitador es relativamente simple. Sin embargo, la mayoría de las reacciones de polimerización de soluciones intermitentes comienzan con una viscosidad muy baja, con la polimerización, la viscosidad aumenta rápidamente, mientras que los agitadores generales tienen dificultades para adaptarse a los cambios de viscosidad a gran escala, y algunos procesos de polimerización semicontinua siguen goteando monómeros durante la reacción, lo que resulta en grandes cambios en la superficie del líquido. si se utiliza un impulsor multicapa, la entrada de energía cambia repentinamente y el material de la superficie del líquido salpica. Además, algunas reacciones producen calderos pegajosos en el período posterior, y el coeficiente de transferencia de calor disminuye considerablemente.

Para este tipo de polimerización, Yuanzheng ha acumulado una rica experiencia en diseño y fabricación, y puede tomar medidas efectivas de acuerdo con diferentes procesos:

(1) se ha desarrollado un agitador de rango de viscosidad amplio, el rotor de hoja grande sp304, que puede adaptarse al proceso de cambio sustancial de la viscosidad del material. en el estado inicial de baja viscosidad de la polimerización, el rotor de flujo es un rotor de flujo axial. cuando la viscosidad aumenta, el patrón de flujo tiende gradualmente a la escorrentía, lo que favorece el aumento del coeficiente de transferencia de calor entre el elemento de intercambio de calor incorporado y la chaqueta.

(2) el uso de la tecnología de agitación Uniaxial puede adaptarse a un rango de viscosidad más amplio. La capa interior es un turborotor multicapa de alta velocidad, adecuado para la etapa inicial de polimerización, cuando la viscosidad aumenta, se inicia el agitador de marco de baja velocidad de la capa exterior, adecuado para la mezcla de sistemas de alta viscosidad, el agitador de marco también puede instalar varios raspadores para eliminar el caldero pegajoso, fortalecer la transferencia de calor, la estructura del raspador debe seleccionarse y diseñarse especialmente de acuerdo con las propiedades físicas y el grado de caldero pegajoso.

(3) con un agitador de tornillo, con la cooperación de un tubo guía, se puede mantener una alta capacidad de circulación y eficiencia de mezcla desde el rango de viscosidad de 0,5 a 100.000 mpa.s, eliminando efectivamente la desigualdad de concentración y temperatura superior e inferior en el reactor de mezcla, y la pared del tubo Guía también se puede diseñar como una estructura hueca, con un medio de enfriamiento interno y una alta eficiencia de transferencia de calor en ambos lados. Debido a que el tubo de guía de tornillo tiene tres características: fuerte capacidad de circulación, gran rango de viscosidad adaptativa y alta eficiencia de transferencia de calor, se ha convertido en un agitador típico para la polimerización intermitente de soluciones. las aplicaciones exitosas incluyen la polimerización de soluciones de acrílicos para la producción de fibra de carbono y la polimerización de anillo abierto DMC para la producción de caucho de silicona.

(4) algunos agitadores se pueden diseñar como una estructura hueca, tanto el agitador como el eje de agitación son huecos, y el medio de enfriamiento fluye en el canal hueco. debido a que el agitador está en movimiento, su coeficiente de transferencia de calor es cinco veces mayor que el de la bobina incorporada. Las agitadoras huecas también se pueden utilizar en procesos de calentamiento o enfriamiento de pulpa con alto contenido sólido, y también son más adecuadas en equipos de esmalte de vidrio con dificultades para establecer deflectores y bobinas.

(5) el pulido del espejo de la pared interior de la batidora y el recipiente puede reducir la generación de pegatinas.

(6) cuando no se produce pegajoso en el caldero, la selección de agitadores de pared cercana puede aumentar el coeficiente de transferencia de calor;

(7) para los grandes reactores de polimerización, cuando la superficie de transferencia de calor de la chaqueta por sí sola no es suficiente, aumentar la superficie de transferencia de calor con varios componentes internos, o complementar la superficie de transferencia de calor con intercambio de calor de ciclo externo, o retirar el calor con un disolvente de bajo punto de ebullición o evaporación individual.

Agitación de polimerización: dispositivo de agitación de reacción de polimerización

◇Reactor de polimerización de solución continua

El diseño del reactor de polimerización de solución continua debe tener especialmente en cuenta la distribución del tiempo de estancia, además de la mezcla y la transferencia de calor. para obtener una distribución más estrecha del tiempo de estancia, el uso de múltiples reactores de mezcla completa en serie es un método, y también se puede utilizar un reactor de empuje plano para reducir El número de reactores y reducir la inversión en equipos.

Cuando se utilizan varios tanques de mezcla completa en serie, el número de tanques generalmente varía de 3 a 8. cuanto mayor sea el número, más estrecha será la distribución del tiempo de estancia y mayor será la inversión. al diseñar, es necesario sopesar varios factores. El tipo de agitador de cada reactor puede variar, el primer reactor de polimerización es un sistema de baja viscosidad, y el uso de agitadores de turbina o cuchilla en estado turbulento con deflectores puede obtener una buena mezcla, haciendo que el catalizador se mezcle completamente con el monómero. La viscosidad aumenta gradualmente, y al entrar en la cuenca de transición para operar, el agitador puede utilizar múltiples secciones de remo de contracorriente, remo de flujo axial curvo de hoja ancha, remo de turbina abierto, etc. En la etapa posterior de la reacción, la viscosidad del sistema es mayor, entrando en la cuenca de la capa para operar, el agitador adopta el tipo de cinturón de tornillo, cinturón de tornillo roto, etc., y el agitador adopta el diseño de pared cercana o el diseño de raspador de acuerdo con la situación del caldero pegajoso.

Para hacer que la distribución del tiempo de estancia sea más estrecha, el flujo esté más cerca del flujo de empuje plano y frenar la mezcla axial, el equipo puede diseñar una forma de diámetro de crecimiento relativamente grande, el agitador está diseñado para una estructura de mezcla radial y mezcla axial débil, como un agitador de marco o un agitador de marco parcial, Pero el primer caldero generalmente todavía está diseñado como un caldero de mezcla completa debido a su baja adherencia.

◇Reactor de polimerización de emulsión intermitente

La mayoría de los reactores de polimerización de emulsión se producen por lotes. debido a la baja viscosidad del sistema, los agitadores generalmente utilizan ruedas de hoja, tipo de barrido de tres hojas, tipo brumacin, etc. el diseño y amplificación de los reactores de mezcla consideran principalmente la influencia de la mezcla de mezcla en el proceso de polimerización:

(1) dispersión crítica de líquido - líquido. Para la polimerización de emulsión, sus principales componentes son monómeros (fase de aceite) y fases continuas (fase de agua). la intensidad de agitación en el reactor debe alcanzar el punto crítico de dispersión líquida. si la intensidad de agitación es demasiado baja, el monómeros se separará de la fase de agua, lo que dará lugar a una disminución de la tasa de reacción de polimerización de emulsión.

(2) distribución de temperatura y concentración. Para estabilizar la calidad del producto polimérico, la mezcla debe hacer que el material en el reactor tenga un número suficiente de volteretas, de modo que la temperatura y la concentración en el reactor se distribuyan uniformemente.

(3) la distribución de la tasa de corte y la tasa de Corte tiene un impacto importante en la estabilidad de la emulsión de polímero y la consistencia de la calidad del producto.

(4) evacuación del calor de polimerización. La capacidad de transferencia de calor del reactor debe cumplir con los requisitos de retirada de calor en el pico de reacción. La transferencia de calor depende principalmente de la chaqueta y el tubo de frío interno. la configuración del tubo de frío interno debe considerar el impacto en la mezcla de flujo de materiales y la transferencia de calor en el caldero. el patrón de flujo del agitador también debe tratar de aumentar el grado de turbulencia del líquido en la pared exterior del tubo de frío interno y eliminar la zona muerta mixta entre los tubos de frío internos densos.

Reactor de polimerización PVDF

◇Reactor de polimerización de poliéster

El reactor de polimerización de poliéster generalmente se compone de una serie de reactores de esterificación, un reactor de precondensación y un reactor de Policondensación final, de los cuales el reactor de Policondensación final es un reactor de empuje plano, y el resto es un reactor de mezcla completa.

El reactor de Esterificación es un sistema heterogéneo de baja viscosidad, que puede utilizar una combinación de turbohélice y turbohélice. la tasa de disolución del ácido polibásico está relacionada con la fuerza de corte del turbohélice, y la entrada de calor está relacionada con la capacidad de circulación y el área de calentamiento del agitador.

El reactor de precondensación es un sistema de adherencia media homogénea, la transferencia de calor es el objetivo principal de la mezcla, el remo de flujo axial proporciona un mayor desplazamiento con la cooperación de un tubo guía, y el tubo de calefacción de gran área también es una condición necesaria para la transferencia de calor.

La clave de la polimerización del poliéster es la polimerización tardía, y la transferencia de masa se ha convertido en el factor de control de la reacción. Para mejorar el grado de polimerización, el diseño del reactor de Policondensación continua no solo debe evitar la mezcla de retorno, sino también proporcionar una gran superficie de transferencia de masa y un camino de difusión corto. El reactor de disco monoeje horizontal es un equipo típico de policondensación, con una fuerte capacidad de renovación de superficie, que se ha aplicado en muchos dispositivos pet. Sin embargo, la viscosidad de algunos poliésteres es mucho mayor que la de pet, como el pbt, si todavía se utiliza un reactor de disco monoeje horizontal, el material no puede formar una película líquida uniforme en el disco, y el material en masa impide la difusión de moléculas pequeñas y también afecta la transferencia de calor.

Originalmente, de acuerdo con las características del proceso de poliéster súper pegajoso, el reactor de Policondensación final utiliza un equipo de disco de un solo eje con raspador o un equipo de mezcla de autolimpieza de dos ejes, que proporciona una fuerte capacidad de renovación de la superficie y capacidad de transferencia de calor, y proporciona un dispositivo confiable para la producción de poliéster de alto grado de polimerización y alta viscosidad. En la actualidad, el equipo de mezcla de autolimpieza de dos ejes original se ha aplicado con éxito en pbs, pbat y otros dispositivos.

Reactor de Policondensación PBS STC - 6000

Algunos resultados