国内外聚合釜设计的研究现状进展(2)
时间:2017-03-05 14:37 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
3.3 聚合釜搅拌装置的发展 聚合釜的搅拌系统非常关键，在生产一些粘性产品时，搅拌的功率过大过小都会带来危害。搅拌操作时，当粘度达到较高水平后，由于粘滞力的影响，在搅拌器附近出现层流状态，离桨叶较远地区的高粘度流体还是静止的。搅拌设备内的流型取决于减半方式、搅拌器、挡板等的几何特征，流型性质以及转速等因素，聚合搅拌的流型基本定位在径向流，抑制切向流，减少轴向流[11]。在聚合釜的流场研究中，聚合釜在多区循环的初步气-固流场的CFD研究，利用CFD模型[12]研究在流速变化时流场的变化情况。搅拌釜内的混合过程可以用DES模型耦合与模拟叶轮旋转的SM方法[13]准确的模拟出来。通过使用CFD软件Flunet6.3的混合模式和混合时间进行了预测，结果表明，混合时间在偏心搅拌釜内依赖的测量点上，此外，混合时间随偏心的增加而减小。通过流场分析的运用，我们可以模拟不同形状叶片的搅拌效果，选择高效的搅拌桨叶。在技术的不断发展与进步中，聚合釜的搅拌器形状已发生改变，基本的叶片形式主要有平直式和折叶式两种。螺带式桨叶由于价格比较昂贵，一般使用较少，螺带式桨叶虽然搅拌效果较好，但是也存在一些不足之处。1997年投入使用的搅拌釜原搅拌器结构是采用螺带式搅拌（见图1.2），由搅拌轴和螺带式桨叶组成，由于其设计的本身不足，在生产过程中存在死区，搅拌器和釜壁非常容易挂胶结垢。经常需要人工清釜，使生产负荷受到严重影响。根据国内外ABS生产厂家聚合釜搅拌器的结垢特点，经过近百次小试，摸索出最佳技术方案，将原来的螺带式搅拌改造为新型平面框式搅拌，同时在釜内采用S型的桨叶和设置折流挡板[14]（见图1.3）。新型框式搅拌器结构简单，增加了聚合釜的有效容积，在经过改造后的新型聚合釜搅拌器作用下，聚合物的稳定性较好，聚合过程产生的凝聚物极少，运行效果良好。 3.4 新型聚合釜研究 聚合反应都要需要在聚合釜中进行，聚合釜内有容易产生较大的压力，存在爆炸危险，一般的聚合釜会加防爆膜、安全阀等装置来防止爆炸的发生，但是这些装置不能从根本上排除危险，具有一定的局限性。为解决该问题，研制出了一种配有缓冲装置的聚合釜[15]，该种聚合釜包括反应釜、循环泵、缓冲罐，循环泵位于反应釜的下端，经管道与缓冲罐连接起来，另一端经管道与反应釜连接。这种新型聚合釜由于采用上述设计方案，使聚合釜安全可靠，且使用方便；具有结构简单、文修方便生产效率高等优点。 聚合反应釜一般都有传热要求，为文持反应的最佳温度，需要设置换热元件，常用的换热装置主要有两种方式，一种是在反应釜内安装换热管盘，另一种是在釜体外安装换热夹套，而管盘式换热装置存在搅拌过程中会在反应釜内产生与盘管螺旋相配的漩涡，导致原料分散性差的问题，而夹套式换热装置存在体积大，换热效果差的问题。基于这两种换热方式的不足之处，设计出了一种直管换热式聚合反应釜[16]。该种聚合釜是在搅拌轴的周围安装有若干组直管式换热管束组，每组直管式换热管束组由若干根直管换热管组成，在二者之间留有供喷嘴中的待换热介质通过间隙。这种换热器具有体积小，换热面积大，能充分进行热交换的效果；结构紧凑，体积小，节约釜体所需材料和占地面积的优势。 (责任编辑：qin) |