聚合反应器介绍
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尼龙聚合反应器
尼龙聚合反应器
尼龙（Nylon）聚合反应器是用于合成尼龙聚合物的反应设备。
尼龙是一类合成纤维和塑料的通用名称，它们属于聚酰胺类聚合物。
尼龙聚合通常包括以下主要步骤：
原料准备：
原料通常包括二元或多元胺（如己二胺）和二元或多元酸（如己二酸）。
这些原料在反应器中按照一定的比例准备。
酸胺反应：
首先进行酸胺反应，通过在反应器中加热和混合，使胺和酸发生缩合反应，生成酰胺链段。
缩聚反应：
在酸胺反应后，通过缩聚反应，将酰胺链段连接成大分子聚合物。
这一步骤通常需要一定的温度和压力。
聚合物化学处理：
完成缩聚反应后，进行聚合物的化学处理，例如中和、清洗等步骤，以确保产物的质量。
升温和固化：
最后，将聚合物升温至一定温度，使其进一步固化和定型。
这通常包括拉伸、定型等步骤，以得到所需的尼龙产品形态。
在尼龙聚合反应器中，控制温度、压力和反应物质的比例是关键的操作参数。
这些参数的调节可以影响尼龙聚合物的分子结构、物理性质和用途。
此外，现代尼龙聚合反应器通常配备先进的自动化控制系统，以确保生产的高效、稳定和可控。
高分子化学第5章
–(1)水溶性有机高分子物质;
• 主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等
–(2)不溶于水的无机粉末
• 主要有碳酸镁、滑石粉、高岭土等
水溶性有机高分子
• 高分子分散剂的作用机理主要是：
–吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保 护胶体的作用；
–介质的粘度增加，有碍于两液滴的粘合；
–明胶、部分醇解的聚乙烯醇等的水溶液，还 使表面张力和界面张力降低，使液滴变小。
第五章 聚合方法
5.1 引言
聚合反应工程考虑的三个层次：
• 聚合机理和动力学（mechanism and kinetics)
–连锁：自由基、阴、阳离子、配位 –逐步：缩聚、聚加成、开环等
• 聚合过程（polymerization process）
–实施方法：本体、溶液、悬浮、乳液 –相态变化：分散性质、是否沉淀、是否存在界面等
• 丙烯腈连续溶液聚合 ； • 醋酸乙烯酯溶液聚合；
• 丙烯酸酯类溶液聚合。
例1. 聚丙烯腈(PAN)连续溶液聚合
• 连续均相溶液聚合：以51-52%的硫氰化钠(NaSCN)水 溶液为溶剂，AIBN为引发剂，pH5±0.2，温度75~85 ˚C，转化率70～75%。进料单体浓度17%，出料聚合 物浓度13%，脱除单体后直接用于纺制腈纶纤维。 • 连续沉淀聚合：以水为溶剂，过硫酸盐类氧化还原引 发体系，温度40～50 ˚C，转化率80%。聚合产物从反应 体系中沉淀出来，经洗涤、分离、干燥后重新配制成纺 丝溶液用于腈纶纺丝。
–沉淀聚合机理与均相聚合有些不同，主要反 映在凝胶效应上，影响因素和生产控制也有 差异。
• 液相聚合； • 气相聚合； • 固相聚合。
从工程角度考虑（需重视操作方式）
• 主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等
–(2)不溶于水的无机粉末
• 主要有碳酸镁、滑石粉、高岭土等
水溶性有机高分子
• 高分子分散剂的作用机理主要是：
–吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保 护胶体的作用；
–介质的粘度增加，有碍于两液滴的粘合；
–明胶、部分醇解的聚乙烯醇等的水溶液，还 使表面张力和界面张力降低，使液滴变小。
第五章 聚合方法
5.1 引言
聚合反应工程考虑的三个层次：
• 聚合机理和动力学（mechanism and kinetics)
–连锁：自由基、阴、阳离子、配位 –逐步：缩聚、聚加成、开环等
• 聚合过程（polymerization process）
–实施方法：本体、溶液、悬浮、乳液 –相态变化：分散性质、是否沉淀、是否存在界面等
• 丙烯腈连续溶液聚合 ； • 醋酸乙烯酯溶液聚合；
• 丙烯酸酯类溶液聚合。
例1. 聚丙烯腈(PAN)连续溶液聚合
• 连续均相溶液聚合：以51-52%的硫氰化钠(NaSCN)水 溶液为溶剂，AIBN为引发剂，pH5±0.2，温度75~85 ˚C，转化率70～75%。进料单体浓度17%，出料聚合 物浓度13%，脱除单体后直接用于纺制腈纶纤维。 • 连续沉淀聚合：以水为溶剂，过硫酸盐类氧化还原引 发体系，温度40～50 ˚C，转化率80%。聚合产物从反应 体系中沉淀出来，经洗涤、分离、干燥后重新配制成纺 丝溶液用于腈纶纺丝。
–沉淀聚合机理与均相聚合有些不同，主要反 映在凝胶效应上，影响因素和生产控制也有 差异。
• 液相聚合； • 气相聚合； • 固相聚合。
从工程角度考虑（需重视操作方式）
连续聚合反应器-概述说明以及解释
连续聚合反应器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述连续聚合反应器是一种在化学工业和研究领域中广泛应用的反应器。
它具有连续、高效、可控的特点，被广泛用于聚合反应的过程中。
与传统的批量聚合反应器相比，连续聚合反应器具有许多优势。
在连续聚合反应器中，原料通过连续流动的方式输入，反应产物也通过连续的方式输出。
这种流动式的操作方式使得反应更加均匀，能够有效地控制反应的温度、压力和物料的混合程度。
此外，由于反应物料的连续供应，连续聚合反应器具有较高的反应速度和产能，能够满足大规模生产的需求。
连续聚合反应器在聚合反应过程中还具有很好的控制性能。
通过合理设计反应器的结构和控制参数，可以实现对反应速率和产物分布的精确控制。
同时，连续聚合反应器还能够方便地与其他单元操作进行集成，实现多步反应的一体化操作，进一步提高了反应的效率和产物质量。
由于连续聚合反应器具有以上种种优势，因此在聚合反应领域得到了广泛的应用。
例如，连续聚合反应器可以用于合成高分子材料，如聚合物和纳米材料，以满足各种领域的需求，如塑料制品、涂料、医用材料等。
此外，连续聚合反应器还可以应用于制备有机化合物和药物等领域，为实现高效、低成本的生产提供了新的思路和技术支持。
总之，连续聚合反应器是一种具有连续、高效、可控等优势的反应器。
它在化学工业和研究领域的应用前景广阔，并且具有很大的发展潜力。
随着科学技术的不断进步和人们对高效、环保工艺的需求不断增加，连续聚合反应器必将在未来发展中发挥更加重要的作用。
1.2 文章结构文章结构部分应该对整篇文章的结构和每个章节的内容进行简要介绍，方便读者了解文章的组织和主要论点。
具体如下所示：第2部分正文将主要介绍连续聚合反应器的定义、原理、优点和应用。
在2.1节中，将详细介绍连续聚合反应器的定义和原理，包括其基本概念、工作原理和特点。
2.2节将重点讨论连续聚合反应器的优点和应用领域。
通过分析其在化工生产、药物合成和材料制备等领域的具体应用案例，展示连续聚合反应器在提高反应效率、降低能耗和减少废物排放等方面的显著优势。
(优选)聚合反应器的分类介绍
3．卧式搅拌反应器 该型式可设置多个搅拌器，每个搅拌器之间
用隔板分开，使物料在反应器内流动状况类似 于多级串联搅拌反应器，从而减少设备台数， 降低安装高度。
同时由于聚合反应器内物料粘度高、易结垢，因而要求传热速率高、结构简 单、避免易挂料的粗糙面及导致结垢的死角并易于清洗。
聚合反应器常用的传热装置型式有夹套传热、釜内传热件及釜外传热等。
1．夹套 根据工艺要求，夹套内可通入传热介 质(水、水蒸气或热载体等)。
为了提高夹套的传热系数，可通过提 高夹套传热介质的流速来实现，为此， 常在夹套内安装导流挡板。
优点:当设备较大时，搅拌轴可做成短而
细，稳定性好，且可降低安装高度。同时由 于把笨重的传动装置安装在地面基础上，从 而改善了釜体上封头的受力状态，也便于维 护与检修。
缺点:轴密封较困难，而且搅拌器下部
至轴封处常有固体物料粘积，影响产品的质 量，检修时需将釜内物料全部排净。该型式 较常用于大型搅拌设备。
1．以液体粘度和反应釜体积为依 据选型
右图为在较合理搅拌功率消耗下， 物料粘度与反应体积的关系图。图 中表示各种叶轮适用范围。
2．以流动状态、搅拌目的为依据选型 下表就列出了根据流动状态和搅拌目 的来选择搅拌器。
三、传热装置
化学反应过程伴有放热或吸热，对聚合反应而言，往往要求严格控制反应温 度，使其恒定或按一定的温度曲线进行。
其他型式的搅拌反应器
1. 偏心式搅拌反应器 偏心式搅拌反应器是搅拌器中
心偏离容器中心。由于其搅拌轴偏 离容器的中心轴线，使流体在各点 所受的压力不同，因而液层间的相 对运动加强，增加液层的湍动，明 显提高搅拌效果。但容易引起振动， 故一般多用于较小型设备。
2．底部传动搅拌反应器
聚合反应器讲解课件
03
聚合反应器的种类与选型
聚合反应器的种类
搅拌釜式反应器
适用于液态物料，通过搅拌实 现混合和传热。
塔式反应器
适用于气态和液态物料的反应 ，通过填料或塔盘实现传质和 传热。
固定床反应器
适用于气态和液态物料的反应 ，催化剂固定在反应器内，通 过反应物在催化剂表面进行反 应。
流化床反应器
适用于固态物料的反应，催化 剂与反应物料混合流动，通过
现代聚合反应器
随着工业技术的发展，现代聚合反应 器逐渐向大型化、连续化、自动化方 向发展，提高了生产效率和产品质量 。
02
聚合反应器的工作原理
聚合反应的原理
聚合反应的分类
根据聚合物的结构和单体种类的不同，聚合反应可分为加聚反应和缩聚反应。加聚反应是 指单体在聚合过程中只生成一种聚合物的反应，而缩聚反应则是指单体在聚合过程中除了 生成聚合物外，还伴有小分子物质（如水、氯化氢等）的生成。
超声波引发聚合
利用超声波的物理作用，可实现聚合反应的高效、快速和均一化， 同时可降低聚合温度，减少能源消耗。
活性自由基聚合
活性自由基聚合是一种新型的聚合方法，具有聚合度高、分子量分布 窄、可控制聚合过程等优点，是高分子合成领域的重要发展方向。
聚合反应器在未来的应用前景
高性能材料制备
01
利用聚合反应器可实现高性能材料的高效、快速和连续化制备
，如高性能聚合物、功能性高分子等。
生物医用材料制备
02
聚合反应器可用于生物医用材料的制备，如生物可降解高分子
材料、组织工程支架材料等。
新材料开发
03
利用聚合反应器可开发新型的高分子材料，如超分子聚合物、
纳米复合材料等。
聚烯烃反应器
8/13/2014
聚乙烯流化床冷凝态工艺流程图
谢谢大家！
8/13/2014
8/13/2014
二、搅拌床反应器
1 立式搅拌床
1967年,BASF公司采用搅拌流态化技术 建立了第一套中试装备用于聚丙烯生产， BASF 的 Novolen 气相工艺是气相搅拌床工 艺的代表，采用立式搅拌床反应器，内装 双螺带式搅拌器，可以生产均聚物、无规 共聚物、三元共聚物和分散橡胶颗粒高达 50％的抗冲共聚物及高刚性产品。
Amoco的Innovene工艺是气相卧式搅拌 床工艺的典型代表，该工艺能耗低、乙烯 丙烯抗冲共聚物性能好、过渡料极少、聚 合物产量高且开工率高，由于工艺流程被 简化，因而基建投资低且降低了生产成本， 而且产品具有均匀性和良好的质量控制。
mitsubishi 石化公司, 发明了双轴搅拌卧 式反应器。两轴间距由轴上搅拌叶决定 , 应 使两轴间的旋转重合度越大越好。 此反应器的优点是: ①反应器内 , 聚合物与催化剂能充分混 合，用同位素测定发现， 15 秒内混合可以 均匀。 ②以往反应器内，温度梯度相差4℃左 右，而此反应器内，可保证温度分布均匀。
例如催化裂化过程，催化剂在几分钟内即显著失
活，须用上述装置不断予以分离后进行再生。
②无固体物料连续进料和出料装置，用于固体
颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内，不
发生明显变化的反应过程。
8/13/2014
优点：
☢①可以实现固体物料的连续输入和输出；
☢②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性
能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别
8/13/2014
下图为乙丙橡胶溶液釜式聚合反应器
8/13/2014
• 这种聚合釜适于处理高粘度物料，顺丁和 异戊橡胶溶液聚合都有采用这种聚合釜的 例子。这个聚合釜结构复杂，搅拌功率较 大。聚合釜外部有冷却夹套，内部有冷却 倒流筒，在冷却-导流筒中央装有螺旋搅拌 器，搅拌轴上附有刮刀，可经常保持釜内 壁及冷却-导流筒外表面的清洁，防止挂胶， 与无刮刀的搅拌装置相比，传热系数较大， 冷却-导流筒既增大散热面，又起到导流作 用。螺旋搅拌器转动时，冷却-导流筒的内 部物料往上翻并沿筒体外壁往下运动，达 到物料均匀混合的目的。
聚合反应器讲解
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聚合反应器技术的创新与突破
高效能聚合反应器
通过优化反应器的设计，提高聚 合反应的效率，降低能耗和物耗， 实现绿色生产。
聚合反应器智能化
控制
利用人工智能和大数据技术，实 现聚合反应器的智能化控制，提 高生产效率和产品质量。
新型的聚合反应技
术
探索和发展新的聚合反应技术， 如活性聚合、固相聚合等，以适 应高分子材料的多样化和高性能 化需求。
02 聚合反应器的工作原理
聚合反应的原理
聚合反应
指多个小分子通过化学键结合形成大分子的过程。
聚合物的形成
通过重复的链增长和链终止反应，形成高分子量的聚合物。
聚合方式
包括加聚反应和缩聚反应，分别生成碳-碳键和除去小分子。
聚合反应器的操作流程
准备阶段
确保反应器内壁干净、无残留 ，准备好原料和催化剂。
聚合反应器的发展历程
早期阶段
聚合反应器最初的形式为釜式反 应器，以间歇操作为主，规模较
小。
过渡阶段
随着聚合反应技术的发展，连续式 聚合反应器逐渐取代釜式反应器， 实现了聚合反应的连续化、大型化。
现代阶段
随着科技的不断进步，聚合反应器 在技术、材质、设计等方面不断优 化，实现了高效、环保、安全的生 产。
投料阶段
将原料和催化剂按照比例加入 反应器中。
聚合阶段
在一定温度和压力下，原料在 催化剂的后，进行后处理，如 分离、洗涤、干燥等。
聚合反应器的控制要素
温度控制
聚合反应通常需要一定的温度来启动 和维持，控制温度稳定对保证产品质 量和安全性至关重要。
压力控制
聚合过程中，反应器内的压力随反应 进行而变化，需通过调节压力来维持 反应稳定性。
聚合反应器的性能指标
２
技术规格表及简图
供需双方洽谈和签订化工设备装备合同建立合作关系时，以技术规格表和简图表述技
术指标。对于某些关键设备，如生产ＰＴＦＥ的聚合釜，常用的技术规格表内容不足，要作增 补（见表１），某些内容有待供需双方磋商或通过试验研究来解决。
３
Байду номын сангаас
存在问题
３．１搅拌器
７１
２００３全国氟化工学术技术交流会论文集
搅拌器是影响聚合反应器内热量和物质传递性能的重要部件，而热量和物质传递研究 与化工工艺结合不够，对搅拌器提不出确切定量的技术指标，也缺少合适的检测方法。
以生产悬浮咖的聚合反应器为例，反应器内存在气、液、固三相物料。气相单体通
过气液界面溶于液相介质，先进入液相表面层然后传递到液相各部分，反应产生的聚合物 聚集成颗粒。若搅拌器性能不佳，反应器各部分的单体和引发剂浓度会出现差异，产品质 量就可能受到影响。在生产装置上观测到反应器各部分温度差异，反映热量和物质传递能 力不能满足要求，也可推测各部分放热不均。显然反应产物的颗粒尺寸、内部结构、分子 量分布与反应条件有关。此外如果反应产物漂浮在液相表面或粘附在死角，颗粒内部发生 聚合反应，则会形成热点，热点的存在是不安全的因素。 表ｌ中列举了几种与物质传递有关的指标，建议化机企业主动开展研究，开发出性能 优良的搅拌器供化工企业选择。＋。’
３．２设计规范
‘随着聚合反应器规模的放大和操作压力提高，有些设计单位考虑操作压力和温度变化 引起的交变循环负荷，设计理念和采用规范与过去的传统做法不同，这些问题有待专家讨 论。
２００３全国氟化工学术技术交流会论文集
表１设计技术规格
ｌ ２ ３ ４ ５ ６
设计容积 设计操作压力 设计操作温度
运行方式
技术规格表及简图
供需双方洽谈和签订化工设备装备合同建立合作关系时，以技术规格表和简图表述技
术指标。对于某些关键设备，如生产ＰＴＦＥ的聚合釜，常用的技术规格表内容不足，要作增 补（见表１），某些内容有待供需双方磋商或通过试验研究来解决。
３
Байду номын сангаас
存在问题
３．１搅拌器
７１
２００３全国氟化工学术技术交流会论文集
搅拌器是影响聚合反应器内热量和物质传递性能的重要部件，而热量和物质传递研究 与化工工艺结合不够，对搅拌器提不出确切定量的技术指标，也缺少合适的检测方法。
以生产悬浮咖的聚合反应器为例，反应器内存在气、液、固三相物料。气相单体通
过气液界面溶于液相介质，先进入液相表面层然后传递到液相各部分，反应产生的聚合物 聚集成颗粒。若搅拌器性能不佳，反应器各部分的单体和引发剂浓度会出现差异，产品质 量就可能受到影响。在生产装置上观测到反应器各部分温度差异，反映热量和物质传递能 力不能满足要求，也可推测各部分放热不均。显然反应产物的颗粒尺寸、内部结构、分子 量分布与反应条件有关。此外如果反应产物漂浮在液相表面或粘附在死角，颗粒内部发生 聚合反应，则会形成热点，热点的存在是不安全的因素。 表ｌ中列举了几种与物质传递有关的指标，建议化机企业主动开展研究，开发出性能 优良的搅拌器供化工企业选择。＋。’
３．２设计规范
‘随着聚合反应器规模的放大和操作压力提高，有些设计单位考虑操作压力和温度变化 引起的交变循环负荷，设计理念和采用规范与过去的传统做法不同，这些问题有待专家讨 论。
２００３全国氟化工学术技术交流会论文集
表１设计技术规格
ｌ ２ ３ ４ ５ ６
设计容积 设计操作压力 设计操作温度
运行方式
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1．以液体粘度和反应釜体积为依 据选型 图1—11为在范围。
———
2．以流动状态、搅拌目的为依据选型 表1—I列出了根据流动状态和搅拌目的 来选择搅拌器。
———
(三)搅拌附件
为了消除釜内液体的打漩现象，可在 反应釜内设置挡板。挡板的作用是将 切向流动转变为轴向和径向流动，增 大被搅动液体的湍动程度，从而改善 搅拌效果。
此外在聚合物的生产过程中，除聚合反应器外，还有许多带 搅拌装置的容器(如原料配制槽、溶解槽、浆料配制槽、沉 析槽等)。
———
2．管式(塔式)反应器 管式(塔式)聚合反应器的构造比较简单， 这种反应器一般用于处理粘度较高的均相反应物料。它属于连续 流动反应器，原料从管的一端连续送入，在管内完成升温、反应 等，而产物和未反应的单体从另一端连续排出。
———
———
2．锚式(框式)搅拌器 对于粘度较大的液体搅拌，可把桨叶形状做成与反应釜底部的形状相似，
且桨叶与釜壁的隔隙小。 锚式搅拌器的转速比较低，故剪切作用较小，但搅动范围大，不易产生死
区。对高粘度流体的搅拌，可利用桨叶的刮扫作用来防止搅拌器与釜壁之间 产生滞流层，利于促进传热和去除釜壁沉积物。 当锚式搅拌器中间加设横梁或竖梁时，即称为框式搅拌器。
当搅拌浆料时，挡板与釜壁之间应留 1/6板宽的空隙，以防止固体物料的 沉积。如有必要，挡板也可做成空心 状，内部能通入传热介质，既可改善 搅拌效果，又增加传热面积。
———
2．导流筒 无论采用何种型式的搅拌器，釜内液体总是从各个方向流向搅拌器，所 以不同的液体行程长短不一．在需要控制回流的速度和方向以确定某一特定流型时， 可在反应器内设置导流筒。导流筒一般是一个圆筒，安装在搅拌器的外面或上方。
———
第二节 搅拌釜式反应器
搅拌反应器：釜体、搅拌装置、传热装置、密封装置和传动装置等组成。
通过搅拌可使互溶液体的各部分均相 混合成均质状态，以增大分散相的有效接触 面积，降低分散相周围浓膜阻力，提高传热 速度等。
（一）搅拌器型式
搅拌器的型式很多，按桨叶的构形可分为
桨式、锚式(或框式)、推进式、涡轮式及螺
设置导流筒提高了对筒内液体的搅动程度，同时又确立了充分循环的流型，使反 应器内所有物料均可通过导流筒内的强烈混合区，提高混合效率，减少短路机会。 根据需要，导流筒也可做成空心状，其内可通入传热介质，以增加反应器的传热面 积。
———
(四)搅拌器的功率计算
计算搅拌器功率的目的是衡量聚合釜的搅拌强度，为选用搅拌电 动机和搅拌机械设计提供基本数据。
象给聚合反应器的选型和设计带来一定的难度。
-
———
二、聚合反应器的型式及特点
1．釜式反应器 也称搅拌釜反应器。它的适应性强，操作 弹性大，适用的温度和压力范围广。既可用于间歇(分批)操 作，亦可用于连续操作。用于连续操作时，釜内的温度、浓 度均一，容易控制，所得产品质量均一，因而广泛应用于高 分子合成工业中。
第一章 聚合反应器
一、聚合反应器在高分子合成工业中的作用
高聚物生产过程设备：
a. 传递过程设备(动量传递、热量传递、质量传递等物理过程的 设备)
b. 化学反应过程设备，完成聚合反应过程的设备称为聚合反应器。
聚合反应特点：反应机理复杂，聚合方法多样，且大多数反应体
系随着聚合反应的进行，体系中的粘度急剧上升，物料粘壁等现
———
4．涡轮式搅拌器 又称透平搅拌器，是应用较广泛的一种搅拌器，能处 理粘度范围较宽的液体。桨叶有开式及闭式两大类。根据桨叶叶片的形 状和位置．又有平直叶片、弯曲叶片、倾斜叶片、圆盘平直叶片、圆盘 弯叶、圆盘斜叶等。
———
5．螺杆式搅拌器 当液体的粘度大于10Pa·s时，常采用螺杆式搅拌器，它是将螺 距一定的螺旋叶片固定在搅拌轴上，也称螺轴式搅拌器。
为提高釜内液体的搅拌强度，并造成一定的循环流型，通常可在釜内增设离壁 挡板或导流筒。
———
6．螺带式搅拌器 螺带式搅拌器适合于粘度较高的场合(如达103Pa·s以上)。具体 构形有单螺带、双螺带、凹螺带和螺杆／螺带式等。
通常螺带式搅拌器其螺距s与搅拌器直 径d之比为s/d＝1，螺带叶宽b与釜径D 之比为b/D-0.1，d/D-0.95。
杆式、螺带式搅拌器等。
———
1．桨式搅拌器 平叶桨和折叶桨(斜桨) 平叶桨面与运动方向垂直，当桨叶低速运转时，液体主要为环向流动。当
桨叶转速增大时，液体径向流逐渐增大。转速愈高，径向流愈强。由于液体 仅以切线方向离开桨叶，主要是水平液流，造成的轴向流很弱，不利于轴向 混合。为增加轴间流，可将平叶桨倾斜一定角度(一般为45度)、即为折叶桨。 这样可以产生较大的轴向流动，有利于搅拌混合。
———
3．推进式搅拌器 推进式(也称螺旋 桨式)
搅拌器的结构简单．其直径较小， d/D＝1/4-1/3。以整体铸造的叶轮 最为常见，适合于液体粘度较低、 液量较大的搅拌。其转速较高．一 般为300-600r/min，叶端线速度为 5-15m/s。利用较小的搅拌功率通 过高速旋转的桨叶获得较好的搅拌 效果。
搅拌器所需要的功率由三部分组成，即搅拌叶克服流体阻力消耗 的能量(称搅拌轴功率)、搅拌轴封消耗的能量和机械传动消耗的能 量。轴封消耗的能量在使用填料密封时一般为轴功率的10％一15 ％，在使用端面密封时，约为轴功率的2％，机械传动的效率一般 为0.8一0.95。
3．特种反应器 对处理高粘度的聚合体系，如本体聚合或缩聚反 应后期，反应物料的粘度可达500一5000Pa·s，故需采用特殊型 式反应器。该反应器一般采用卧式，主要型式有螺杆型反应器 (如尼龙66的后缩聚反应采用双螺杆)和表面更新型反应器(如聚酯 生产中的后缩聚采用单轴或双轴的表面更新型圆盘式反应器)。
由于外螺带可以与釜内壁很好地 吻合，直接刮扫釜壁上的液体，有利于 夹套式搅拌釜的传热与去除釜壁处的 沉积物。
———
(二)搅拌器的选型 搅拌过程涉及流体的流动、传热
和传质，其影响因素极其复杂，在 选型设计时，既要考虑达到搅拌效 果，保证物料的混合，有利于传热、 传质，也应考虑动力消耗问题；另 外还要考虑搅拌器的结构要便于操 作和维修。
———
2．以流动状态、搅拌目的为依据选型 表1—I列出了根据流动状态和搅拌目的 来选择搅拌器。
———
(三)搅拌附件
为了消除釜内液体的打漩现象，可在 反应釜内设置挡板。挡板的作用是将 切向流动转变为轴向和径向流动，增 大被搅动液体的湍动程度，从而改善 搅拌效果。
此外在聚合物的生产过程中，除聚合反应器外，还有许多带 搅拌装置的容器(如原料配制槽、溶解槽、浆料配制槽、沉 析槽等)。
———
2．管式(塔式)反应器 管式(塔式)聚合反应器的构造比较简单， 这种反应器一般用于处理粘度较高的均相反应物料。它属于连续 流动反应器，原料从管的一端连续送入，在管内完成升温、反应 等，而产物和未反应的单体从另一端连续排出。
———
———
2．锚式(框式)搅拌器 对于粘度较大的液体搅拌，可把桨叶形状做成与反应釜底部的形状相似，
且桨叶与釜壁的隔隙小。 锚式搅拌器的转速比较低，故剪切作用较小，但搅动范围大，不易产生死
区。对高粘度流体的搅拌，可利用桨叶的刮扫作用来防止搅拌器与釜壁之间 产生滞流层，利于促进传热和去除釜壁沉积物。 当锚式搅拌器中间加设横梁或竖梁时，即称为框式搅拌器。
当搅拌浆料时，挡板与釜壁之间应留 1/6板宽的空隙，以防止固体物料的 沉积。如有必要，挡板也可做成空心 状，内部能通入传热介质，既可改善 搅拌效果，又增加传热面积。
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2．导流筒 无论采用何种型式的搅拌器，釜内液体总是从各个方向流向搅拌器，所 以不同的液体行程长短不一．在需要控制回流的速度和方向以确定某一特定流型时， 可在反应器内设置导流筒。导流筒一般是一个圆筒，安装在搅拌器的外面或上方。
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第二节 搅拌釜式反应器
搅拌反应器：釜体、搅拌装置、传热装置、密封装置和传动装置等组成。
通过搅拌可使互溶液体的各部分均相 混合成均质状态，以增大分散相的有效接触 面积，降低分散相周围浓膜阻力，提高传热 速度等。
（一）搅拌器型式
搅拌器的型式很多，按桨叶的构形可分为
桨式、锚式(或框式)、推进式、涡轮式及螺
设置导流筒提高了对筒内液体的搅动程度，同时又确立了充分循环的流型，使反 应器内所有物料均可通过导流筒内的强烈混合区，提高混合效率，减少短路机会。 根据需要，导流筒也可做成空心状，其内可通入传热介质，以增加反应器的传热面 积。
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(四)搅拌器的功率计算
计算搅拌器功率的目的是衡量聚合釜的搅拌强度，为选用搅拌电 动机和搅拌机械设计提供基本数据。
象给聚合反应器的选型和设计带来一定的难度。
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二、聚合反应器的型式及特点
1．釜式反应器 也称搅拌釜反应器。它的适应性强，操作 弹性大，适用的温度和压力范围广。既可用于间歇(分批)操 作，亦可用于连续操作。用于连续操作时，釜内的温度、浓 度均一，容易控制，所得产品质量均一，因而广泛应用于高 分子合成工业中。
第一章 聚合反应器
一、聚合反应器在高分子合成工业中的作用
高聚物生产过程设备：
a. 传递过程设备(动量传递、热量传递、质量传递等物理过程的 设备)
b. 化学反应过程设备，完成聚合反应过程的设备称为聚合反应器。
聚合反应特点：反应机理复杂，聚合方法多样，且大多数反应体
系随着聚合反应的进行，体系中的粘度急剧上升，物料粘壁等现
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4．涡轮式搅拌器 又称透平搅拌器，是应用较广泛的一种搅拌器，能处 理粘度范围较宽的液体。桨叶有开式及闭式两大类。根据桨叶叶片的形 状和位置．又有平直叶片、弯曲叶片、倾斜叶片、圆盘平直叶片、圆盘 弯叶、圆盘斜叶等。
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5．螺杆式搅拌器 当液体的粘度大于10Pa·s时，常采用螺杆式搅拌器，它是将螺 距一定的螺旋叶片固定在搅拌轴上，也称螺轴式搅拌器。
为提高釜内液体的搅拌强度，并造成一定的循环流型，通常可在釜内增设离壁 挡板或导流筒。
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6．螺带式搅拌器 螺带式搅拌器适合于粘度较高的场合(如达103Pa·s以上)。具体 构形有单螺带、双螺带、凹螺带和螺杆／螺带式等。
通常螺带式搅拌器其螺距s与搅拌器直 径d之比为s/d＝1，螺带叶宽b与釜径D 之比为b/D-0.1，d/D-0.95。
杆式、螺带式搅拌器等。
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1．桨式搅拌器 平叶桨和折叶桨(斜桨) 平叶桨面与运动方向垂直，当桨叶低速运转时，液体主要为环向流动。当
桨叶转速增大时，液体径向流逐渐增大。转速愈高，径向流愈强。由于液体 仅以切线方向离开桨叶，主要是水平液流，造成的轴向流很弱，不利于轴向 混合。为增加轴间流，可将平叶桨倾斜一定角度(一般为45度)、即为折叶桨。 这样可以产生较大的轴向流动，有利于搅拌混合。
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3．推进式搅拌器 推进式(也称螺旋 桨式)
搅拌器的结构简单．其直径较小， d/D＝1/4-1/3。以整体铸造的叶轮 最为常见，适合于液体粘度较低、 液量较大的搅拌。其转速较高．一 般为300-600r/min，叶端线速度为 5-15m/s。利用较小的搅拌功率通 过高速旋转的桨叶获得较好的搅拌 效果。
搅拌器所需要的功率由三部分组成，即搅拌叶克服流体阻力消耗 的能量(称搅拌轴功率)、搅拌轴封消耗的能量和机械传动消耗的能 量。轴封消耗的能量在使用填料密封时一般为轴功率的10％一15 ％，在使用端面密封时，约为轴功率的2％，机械传动的效率一般 为0.8一0.95。
3．特种反应器 对处理高粘度的聚合体系，如本体聚合或缩聚反 应后期，反应物料的粘度可达500一5000Pa·s，故需采用特殊型 式反应器。该反应器一般采用卧式，主要型式有螺杆型反应器 (如尼龙66的后缩聚反应采用双螺杆)和表面更新型反应器(如聚酯 生产中的后缩聚采用单轴或双轴的表面更新型圆盘式反应器)。
由于外螺带可以与釜内壁很好地 吻合，直接刮扫釜壁上的液体，有利于 夹套式搅拌釜的传热与去除釜壁处的 沉积物。
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(二)搅拌器的选型 搅拌过程涉及流体的流动、传热
和传质，其影响因素极其复杂，在 选型设计时，既要考虑达到搅拌效 果，保证物料的混合，有利于传热、 传质，也应考虑动力消耗问题；另 外还要考虑搅拌器的结构要便于操 作和维修。