查得单体苯乙烯(ST)聚合热
已知1 Kcal=4.187 KJ
Q=70 kJ/mol=16.72 Kcal/mol(25℃,气态,无定形)
由于本设计是查的的苯乙烯的聚合热数值为气态无定形的,所以要将气态数值转换成液体化的数值
根据《化工手册》查得临界温度Tc 与 正常沸点下苯乙烯单体的汽化热,将数据代入汽化热公式3.3中。
计算得:ΔVHT(298.15K)=0.04Kcal/mol=0.167kJ/mol
反应前后压力的变化不大,故可近似的认为是恒压操作。
根据焓变的公式:H=U+PV (4.5)
ΔH=(U2-U1)+P(V2-V1) (4.6)
ΔH=ΔU+PΔV (4.7)
因为近似为恒压操作,则体积功W(功)=P(V2-V1)
根据焓的定义 Q=△U+W (4.8)
故 Q=△H (4.9)
根据Q=ΔH (4.9),所以只要求出过程总焓变化ΔH的值,就等于求的过程吸收的热量Q。
所以液态的Q=70-0.167=69.83 kJ/mol
查得20℃下单体苯乙烯(ST)的定压热容Cp
Cp=178.23 J/(mol•k)=0.178kJ/(mol•k)
在恒压20℃下,Q=Q(25℃)+Cp(T2- T1) (4.10)
=69.83+0.178×(20-25)=68.94 kJ/mol=16.47Kcal/mol
查得单体苯乙烯(ST)摩尔质量M
M=0.104 kg/mol
则苯乙烯(ST)的质量聚合热Qm=Q/M (4.11)
Qm=Q/M=68.94/0.104=662.88kJ/kg
每批聚合釜中的总聚合热为:
Qp=M进料×Qm=400531.587×98%×662.88=260194290.8 kJ/批 (4.12)
4.3聚合釜的搅拌热
搅拌设备中物料为低粘度流体时,搅拌热可忽略不计。
在自由基本体聚合、熔融缩聚、高浓度溶液聚合等反应中,当转化率较高时,反应液粘度较高,搅拌器与流体间摩擦和不同流速流体间内摩擦而产生的热量不容忽略。搅拌过程伴随着热的产生。流体微团之间的相对流动产生热。悬浮、乳液聚合的搅拌热占反应热的5%,在高粘度体系,其值为30%~40%。
影响搅拌热的因素有反应器的结构、搅拌器的结构、搅拌器转速、流体流动性能等,搅拌热一般由现场操作测得。
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