聚苯乙烯聚合反应器的设计
聚苯乙烯的悬浮聚合实验方案
二、实验原理
悬浮聚合是将单体以微珠形式分散 于介质中进行的聚合。苯乙烯（St）通过 聚合反应生成如下聚合物。其反应历程 如下：
CH-CH2 n
CH=CH2
三、实验仪器及药品
250mL三口烧瓶一只， 电动搅拌器一套，冷 凝管一只，0~100℃ 温度计一只，加热套 一套，布氏漏斗， 100mL锥型瓶一个
名称
试剂
规格
用量
单体
苯乙烯
加碱除 去引发 剂 AR
15g
油溶性 引发剂 分散剂
BPO
0.3g
聚乙烯 醇 水
1.5%水 溶液 蒸馏水
20 ml
分散介 质
130mL
四、实验步骤
1、安装仪器(如图)
图1 苯乙烯聚合装置图 1-搅拌器； 2-密封套； 3-温度计；4-温度计套管； 5-冷凝管；6-三口瓶
化学性质
聚苯乙烯的化学稳定性比较差，可以被 多种有机溶剂溶解，会被强酸强碱腐蚀， 不抗油脂，在受到紫外光照射后易变色。
一、实验目的
1、学习悬浮聚合的实验方法，了解悬浮 聚合的配方及各组份的作用。 2、了解控制粒径的成珠条件及不同类型 悬浮剂的分散机理、搅拌速度、搅拌器 形状对悬浮聚合物粒径等的影响，并观 察单体在聚合过程中之演变。
六、实验注意事项
苯乙烯聚合实验报告
一、实验目的1. 了解苯乙烯聚合反应的原理和过程。
2. 掌握阴离子聚合反应的条件和方法。
3. 学习使用红外光谱、粘度仪、DSC等仪器对聚合物进行表征。
4. 分析聚苯乙烯的分子量分布和结构特征。
二、实验原理苯乙烯聚合反应是指苯乙烯单体在引发剂的作用下，通过自由基或阴离子聚合生成聚苯乙烯的过程。
本实验采用阴离子聚合方法，利用正丁基锂作为引发剂，在无水无氧操作条件下进行。
阴离子聚合的特点是无终止聚合，通过控制单体浓度和引发剂浓度，可以获得分子量分布较窄的聚苯乙烯。
实验过程中，通过调整反应条件，如温度、时间等，可以控制聚合物的分子量和分子量分布。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 苯乙烯- 正丁基锂- 环己烷- 无水氯化钙- 甲醇- 氢氧化钠2. 实验仪器：- 250 mL分液漏斗- 100 mL烧杯- 量筒（10 mL、50 mL）- 注射器及针头- 无水无氧操作系统- 玻璃棒- 反应管- 抽滤瓶- 布氏漏斗- 注射器- 试管- 红外光谱仪- 粘度仪- DSC四、实验步骤1. 准备无水无氧操作环境，将苯乙烯、正丁基锂、环己烷等实验材料置于干燥箱中干燥处理。
2. 将干燥后的苯乙烯、正丁基锂、环己烷等按一定比例混合，倒入反应管中。
3. 将反应管放入反应器中，控制反应温度在70-80℃。
4. 在反应过程中，每隔一段时间取样，进行粘度测定和分子量分布分析。
5. 实验结束后，将聚合物进行抽滤、洗涤、干燥，得到聚苯乙烯产品。
6. 对聚合物进行红外光谱、DSC等表征，分析其结构特征。
五、实验结果与分析1. 粘度测定：实验过程中，聚合物粘度随时间逐渐增大，表明聚合物分子量逐渐增大。
2. 分子量分布分析：通过凝胶渗透色谱（GPC）测定，聚合物分子量分布指数接近1，表明分子量分布较窄。
3. 红外光谱分析：聚苯乙烯的红外光谱图显示，在1600 cm^-1处有苯环的伸缩振动峰，在2920 cm^-1和2850 cm^-1处有亚甲基的伸缩振动峰，在1000 cm^-1处有苯环的变形振动峰，与理论值相符。
苯乙烯悬浮聚合实验报告
苯乙烯悬浮聚合实验报告实验目的：本实验旨在通过苯乙烯悬浮聚合实验，探究聚合反应的过程和原理，并观察聚合物的形成情况。
实验原理：苯乙烯是一种单体，通过悬浮聚合反应可以将其聚合成聚苯乙烯。
悬浮聚合是指将单体悬浮在溶剂中，通过引发剂的作用，使单体逐渐聚合成高分子聚合物的过程。
在实验中，通常使用过硫酸铵作为引发剂，将其加入苯乙烯和溶剂的混合物中，通过加热反应使聚合反应进行。
实验步骤：1. 准备实验所需的苯乙烯、过硫酸铵、溶剂等材料，并将苯乙烯和溶剂按照一定比例混合均匀。
2. 将混合物倒入反应器中，并加入适量的过硫酸铵作为引发剂。
3. 将反应器密封，并加热至一定温度，使聚合反应开始进行。
4. 观察反应过程中的变化，包括颜色的变化、溶液的浑浊度等。
5. 当反应一定时间后，停止加热，待反应液冷却后，得到聚苯乙烯。
实验结果：在实验过程中，我们观察到苯乙烯和溶剂混合物在加热后逐渐变得浑浊，颜色也由无色逐渐变为黄色。
这是因为苯乙烯发生了聚合反应，形成了聚苯乙烯颗粒。
在实验结束后，我们得到了一定量的聚苯乙烯产物。
实验讨论：通过本实验，我们可以看到悬浮聚合反应是一种常见的聚合方法。
在实验中，过硫酸铵作为引发剂起到了催化聚合反应的作用。
聚合反应的进行需要一定的温度和时间，过高或过低的温度都会影响聚合反应的效果。
此外，溶剂的选择也对聚合反应有一定的影响，合适的溶剂可以提供良好的反应环境。
聚苯乙烯是一种常见的高分子材料，具有良好的物理性质和化学稳定性。
它可以用于制作塑料制品、电子产品外壳等。
通过悬浮聚合反应，可以控制聚苯乙烯的分子量和粒径，从而调节其性能。
因此，悬浮聚合反应在工业生产中具有重要的应用价值。
实验总结：通过苯乙烯悬浮聚合实验，我们了解了聚合反应的过程和原理，并观察到了聚苯乙烯的形成情况。
实验结果表明，悬浮聚合反应是一种有效的聚合方法，可以用于制备高分子材料。
在实际应用中，我们可以根据需要调节反应条件和材料配比，以获得所需的聚合物性能。
聚苯乙烯聚合生产工艺设计方案报告
聚苯乙烯聚合生产工艺设计方案报告聚苯乙烯（Polystyrene，PS）是一种重要的热塑性塑料，具有良好的耐热性、电绝缘性、机械强度和耐化学性。
广泛应用于电子电器、建筑材料、包装材料等领域。
本文将针对聚苯乙烯的聚合生产工艺设计方案进行报告。
一、生产工艺选择聚苯乙烯聚合的工艺主要有马可夫尼柯夫-耶东采夫法（Mass-Markovnikov-Jeovchakiow Method，M-M-J法）、巴尼-哈维恩法（Bany-Hawkins method）和防爆珠法（Bead Polymerization）等。
在这些方法中，防爆珠法是应用最广泛、生产效率最高的方法，因此我们选择防爆珠法作为生产工艺。
二、原材料准备聚苯乙烯的原材料主要为苯乙烯单体（Styrene Monomer，SM），以及聚合反应中所需的溶剂、引发剂、稳定剂等助剂。
原材料准备包括苯乙烯的净化、助剂的添加等步骤。
三、反应体系设计防爆珠法是在一个特定的溶剂中进行的乳液聚合反应。
合理选择溶剂和乳化剂，以保证聚合反应的进行。
根据实验室试验的结果，可选择适宜的溶剂和乳化剂。
四、聚合反应条件聚苯乙烯的聚合反应一般在高温下进行，需要控制反应温度、压力和物料的配比等参数。
在防爆珠法中，一般选择高温高压的条件，具体反应条件根据实验室试验结果确定。
五、聚合反应控制在聚合反应过程中，需要控制反应的速率和聚合度。
可以通过引发剂的选择、引发剂用量、加料方式等方法来控制反应速率；通过聚合反应时间、温度、压力等来控制聚合度。
六、反应后处理聚合反应结束后，需要对反应产物进行后处理。
包括溶剂的回收、产物的分离、洗涤、干燥等步骤。
同时对产物进行质量检验，满足产品质量要求。
七、废弃物处理聚苯乙烯生产过程中产生的废弃物主要为溶剂、引发剂等。
需要采取环保措施，对废弃物进行处理和回收利用，减少对环境的污染。
八、安全措施在聚合生产工艺过程中，需要采取严格的安全措施，防止发生事故。
包括防爆、防漏、防火等措施，确保生产过程的安全性。
蔡正芹-聚合反应过程及设备
ץA=kCA 2=KCA0² XA)² (1Ʈ=VR/V0=CA0XA/kCA0² XA)² XA/kCA0(1-XA)² (1=
二、任务解读
1、反应器设计所需要的参数 苯乙烯聚合设备设计参数
项目要求
辅助时间
1h
生产速度
898kg/h
年产量/吨 生产时间/h
甲苯/% 聚合率/%
7000 7800
对于一级反应： Ʈ=1/k×XA/（1-XA）
=1÷0.25×0.7/（1-0.7） =9.3h 因为VR=V0×Ʈ
所以VR=1128.2×9.3=10529.87=10.5298m³
所以V=10.5298÷0.8=13.16225m³ 所以采用单机连续釜式反应器所需体积为13.16225m³。
任务三： 聚苯乙烯多级连续釜式反应器体积 设计
二级反应：
CA2=CA1/(1+k2Ʈ2)=CA0/(1+k1Ʈ1)(1+k2Ʈ2)
• 二、任务解读
1、反应器设计所需要的参数 苯乙烯聚合设备设计参数
项目要求 年产量/吨 生产时间/h 甲苯/% 聚合率/% 7000 7800 12 79.5 反应温度 速率常数 转化率 粘度 装料系数 140℃ 0.25 0.45 100 0.8 生产速率 反应液流量 稀释剂流量 苯乙烯流量 898kg/h 1282kg/h 154kg/h 1128.kg/h
三、多级串联理想混合釜式反应器体积设计
聚合物生产速率：WD=7000000÷7800 ≈ 898kg/h
反应液流量：
稀释剂流量： 苯乙烯流量： 1282×0.88 ≈ 1128.2kg 当T=140℃，k=0.25，ρ =880kg/m-³，
年产五万吨聚苯乙烯聚合工段工艺设计
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计设业毕生业毕届 1102 院学海珠学大工理京北
III
5 .................................................... 理原艺工 1.2
I
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5 .............................................. 证论艺工 2
4 .................................................. 序程火灭 2.6.1 3 .................................................. 施设防消 1.6.1 3 .................................................... 火防全安 6.1 3 .................................................. 护保境环 2.5.1 3 ...................................................... 能节 1.5.1 3 .............................................. 护保境环与能节 5.1 3 .................................................. 择选的址厂 4.1 2 .................................................... 想思导指 3.1 2 .................................................... 据依计设 2.1 2 .................................... 景前展发及状现的外内国 3.1.1 1 ........................................ 性物本基的烯乙苯聚 2.1.1 1 .............................................. 介简烯乙苯聚 1.1.1 1 ........................................................ 述概 1.1
聚苯乙烯工艺设计
聚苯乙烯工艺设计学生学号：学生姓名：专业班级：指导老师：完成日期：摘要：可发性聚苯乙烯（Expandable PolyStyrene，简称EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。
可发性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。
最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。
关键词：可发性聚苯乙烯，悬浮聚合，影响因素一.聚苯乙烯的定义和合成1.1 .定义聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的聚合物，英文名称为Polystyrene，简称PS。
其分子结构式为：它是饱和烃类聚合物属热塑性树脂注意：化学性质非常活泼，单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯二酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止自聚1.2. 合成●本体聚合——获得的PS纯净度高，主要用来制造对电性能要求高的制品。
●悬浮聚合——获得的PS分子量高分布窄但纯度不如本体聚合PS，可用来制造一般日用和工业用品、和PS泡沫塑料。
乳液聚合——主要用于涂料和PS泡沫塑料。
溶液聚合——主要用于配制清漆。
各种生产方法制得的PS在性能上略有不同。
我国PS的工业化生产主要采用悬浮聚合和本体聚合，其中以悬浮法为主。
1.3.聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基。
由于侧苯基的体积较大，有较大的位阻效应，而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬，因此，玻璃化温度比聚乙烯、聚丙烯都高，且刚性脆性较大，制品易产生内应力。
由于侧苯基在空间的排列为无规结构，因此聚苯乙烯为无定形聚合物，具有很高的透明性。
侧苯基具有很大的空间位阻，造成PS分子链很僵硬，Tg在80℃。
侧苯基的存在使聚苯乙烯的化学活性要大一些，苯环所能进行的特征反应如氯化、硝化、磺化等聚苯乙烯都可以进行。
此外，侧苯基可以使主链上a 氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，因此制品长期在户外使用易变黄、变脆。
但由于苯环为共扼体系，使得聚合物耐辐射性较好，在较强辐射的条件下，其性能变化较小。
热引发的苯乙烯单体聚合用连续反应釜的设计4500吨聚苯乙烯／年
1.设计方案简介1.1聚苯乙烯的生产方法苯乙烯为无色或微黄色易燃液体。
有芳香气味和强折射性。
不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有机溶剂。
苯乙烯的熔点为－30.6℃，相对密度为0.9019，沸点为145.2℃，折射率1.5463，闪点为31℃，临界温度为373℃，临界压力为4.1MPa。
闪点是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混合物与火接触而初次发生闪光时的温度。
临界温度是该物质可能被液化的最高温度。
临界压力是指在临界温度时使气体液化所需要的最小压力。
苯乙烯受热会形成自由基，受热至120℃时自由基生成速率明显增加，可用于引发聚合。
因而，苯乙烯的聚合可以不加引发剂，而是在热的作用下进行热引发聚合。
但苯乙烯的热聚合产物很复杂，至少有15种聚合物生成，其中，三烯化合物是真正的引发剂。
三烯化合物与苯乙烯发生氢原子转移反应，生成两个单体自由基，然后进行引发聚合：本设计由于以甲苯为稀释剂，故采用的是溶液聚合。
溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应。
其基本组成由分单体、引发剂、溶剂组成，聚合场所在溶液内，是均相介质。
溶液聚合的优点是散热控温容易，可避免局部过热，体系粘度较低，能消除凝胶效应。
其缺点是溶剂回收麻烦，设备利用率低、聚合速率慢、分子量不高。
错误!未找到引用源。
(图b)，以乙苯作溶剂，降低反应混合物的粘度、提高传热效率。
本设计主要对第二个反应釜进行设计，选用立式搅拌反应釜。
2.基本设计条件的选定2.1反应温度的确定目前工业上高温苯乙烯本体聚合在120—170℃上进行热聚合。
本体聚合采用分段聚合，以解决本体聚合的散热问题，苯乙烯具有热引发聚合的特点，不加引发剂，在120℃以上，即有较高的聚合速率。
在170℃下聚合，几乎可达到完全转化。
而反应最终聚合率为0.795，以甲苯为引发剂，故选取反应温度150℃。
2.2 反应器的选择本反应采用搅拌釜反应器。
由于此设计是苯乙烯的聚合反应，可以近似看作是液－液反应，产量要求不大，因而本设计选用立式搅拌反应釜。