Химические и тепломассообменные процессы при синтезе полимеров в турбулентных потоках

Химические и тепломассообменные процессы при синтезе полимеров в турбулентных потоках

Автор: Захаров, Вадим Петрович

Шифр специальности: 02.00.06

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2004

Место защиты: Москва

Количество страниц: 322 с. ил.

Артикул: 2627956

Автор: Захаров, Вадим Петрович

Стоимость: 250 руб.

Химические и тепломассообменные процессы при синтезе полимеров в турбулентных потоках  Химические и тепломассообменные процессы при синтезе полимеров в турбулентных потоках 

1.1. РЕАЛИЗАЦИЯ БЫСТРЫХ ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫХ
ПРОЦЕССОВ В ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ.
1.1.1. Проблемы поведения быстрых полимеризационных процессов
1.1.2. Закономерности протекания быстрых химических реакций при синтезе полимеров в турбулентных потоках
1.1.2.1. Существование нескольких макроскопических режимов
1.1.2.2. Связь геометрических размеров зоны реакции с кинетическими и гидродинамическими параметрами
1.1.2.3. Влияние линейной скорости движения реагентов на молекулярномассовые характеристики и выход полимера
1.1.2.4. Эффективность внешнего теплосъема.
1.2. НОВЫЕ РЕШЕНИЯ В АППАРАТУРНОМ ОФОРМЛЕНИИ
БЫСТРЫХ ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
1.2.1. Реакторы вытеснения.
1.2.2. Реакторы смешения.
1.2.3. Гидродинамическая структура движения реакционной смеси
1.2.4. Реализация быстрых процессов в трубчатых турбулентных аппаратах
1.3. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ
ПРОЦЕССОВ ПРИ СИНТЕЗЕ ПОЛИМЕРОВ В ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ
1.3.1. Турбулентное смешение однофазных потоков
1.3.2. Турбулентное смешение двухфазных потоков
1.3.3. Регулирование теплового режима при протекании быстрых
полимеризационных процессов в турбулентных потоках
1.3.3.1. Адиабатический режим
1.3.3.2. Внутренний теплосъем
1.3.3.3. Внешний теплосъем.
1.3.3.4. Интенсификация конвективного теплообмена в трубчатых
каналах.
1.3.4. Гидродинамические и тепловые критерии подобия и их роль
в тепломассообменных процессах при синтезе полимеров
1.4. ДИФФУЗИОННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИ СИНТЕЗЕ
НЕКОТОРЫХ ПОЛИМЕРОВ
1.4.1. Стереоспецифическая полимеризация изопрена на катализаторах ЦиглераНатта
1.4.2. Катионная полимеризация пентадиена1,3 пиперилена
1.4.3. Сополимеризация этилена и пропилена
1.4.4. Галогенирование бутилкаучука.
1.5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ГЛАВА 2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ
2.2. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.2.1. Олигомеризация пиперилена
2.2.2. Стереоспецифическая полимеризация изопрена.
2.2.3. Галогенирование бутилкаучука.
2.2.4. Сополимеризация этилена и пропилена
2.2.5. Формирование макроструктур фронтов реакции и смешения в турбулентных потоках
2.2.6. Формирование суспензий.
2.2.7. Формирование эмульсий
ф. 2.2.8. Изучение гидродинамической структуры движения реакционной смеси в трубчатых турбулентных аппаратах
2.2.9. Изучение конвективного теплообмена.
2.3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА.
2.3.1. Определение микроструктуры полимерных продуктов
2.3.2. Определение молекулярномассовых характеристик полимерных продуктов
2.3.3. Определение содержания хлора в каучуке.
2.3.4. Определение содержания двойных связей в полимерах
2.3.5. Определение плотности и вязкости жидких потоков
2.3.6. Анализ дисперсного состава суспензий.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ ЗОНЫ
РЕАКЦИИ ПРИ СИНТЕЗЕ ПОЛИМЕРОВ
3.1. ТУРБУЛЕНТНОЕ СМЕШЕНИЯ ОДНОФАЗНОЙ РЕ
АКЦИОННОЙ СМЕСИ
3.1.1. Математическое моделирование.
3.1.2. Турбулентное смешение в трубчатых каналах.
3.1.3. Распределение времен пребывания реагентов в аппаратах
цилиндрического и диффузорконфузорного типов
3.1.4. Протекание быстрых процессов в высоковязких растворах полимеров
3.1.4.1. Автомодельный режим течения реакционной смеси.
3.1.4.2. Оптимизация характеристик турбулентного смешения реагентов в автомодельном режиме.
3.2. ТУРБУЛЕНТНОЕ СМЕШЕНИЕ ДВУХФАЗНОЙ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ
3.2.1. Математическое моделирование
3.2.2. Влияние геометрии канала
р 3.2.3. Влияние способа ввода реагентов
3.2.4. Разделение двухфазной реакционной смеси в трубчатых
турбулентных аппаратах
ГЛАВА 4 ВНЕШНИЙ ТЕПЛОСЪЕМ ПРИ ПРОТЕКАНИИ БЫСТ
РЫХ ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ
4.1. ФОРМИРОВАНИЕ В ЗОНЕ РЕАКЦИИ КВАЗИИЗО
ТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ.
4.1.1. Влияние кинетических параметров быстрой химической
реакции на условия формирования режима квазиидеального вытеснения в турбулентных потоках
4.1.2. Влияние физических характеристик реагентов на условия
формирования режима квазицдеального вытеснения
4.2. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПРИ ПРО
ВЕДЕНИИ БЫСТРЫХ ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ.
4.2.1. Выбор путей регулирования теплового режима при про
ведении быстрых жидкофазных реакций в турбулентном режиме за счет внешнего теплосъема
4.2.2. Интенсификация конвективного теплообмена.
4.2.2.1. Влияние геометрии аппарата.
4.2.2.2. Связь коэффициента теплопередачи с гидродинамическим
режимом движения реакционной смеси.
ГЛАВА 5 НЕКОТОРЫЕ РЕШЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПРОВЕДЕНИЯ
БЫСТРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ ПРИ СИНТЕЗЕ ПОЛИМЕРОВ
5.1. ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ БУТИЛКАУЧУКА.
5.2. КАТИОННАЯ ОЛИГОМЕРИЗАЦИЯ ПЕНТАДИЕНА1,3.
5.2.1. Кинетические аспекты катионной олигомеризации пен
тадиена1,3
5.2.2. Влияние кинетических параметров на выбор реактора
полимеризации.
5.3. СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ОЛЕФИНОВ И ДИЕНОВ В
ПРИСУТСТВИИ КАТАЛИЗАТОРОВ ЦИГЛЕРАНАТТА.
5.3.1. Модификация микрогетерогенных каталитических систем
ЦиглераНатга в турбулентном режиме.
5.3.2. Стереоспецифическая полимеризация изопрена.
5.3.3. Сополимеризацня этилена и пропилена
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БЫСТРЫХ ХИ
МИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ
6.1. ТРУБЧАТЫЕ ТУРБУЛЕНТНЫЕ РЕАКТОРЫ ВЫТЕСНЕНИЯ НОВЫЙ ТИП ПРОМЫШЛЕННЫХ АППАРАТОВ. .
6.2. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИМЕРОВ
6.2.1. Производство этиленпропиленовых каучуков.
6.2.2. Производство хлорбутилкаучука
6.2.3. Производство жидкого олигопипериленового каучука
6.3. ПРОИЗВОДСТВО НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОДУКТОВ В ПОТОКЕ
6.3.1. Производство ал кил сульфатов
6.3.2. Нейтрализация кислых и щелочных сред.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Экспериментально полученные кривые отклика удобно представить в виде дифференциальной кривой распределения по времени пребывания в безразмерных координатах С0, которые рассчитываются по соотношениям С СУрС0 и 0т х, где С0 количество вводимого индикатора, х v расчетное время его пребывания, определяемое как отношение объема аппарата ур к объемной скорости движения реакционной смеси . Здесь п единственный параметр ячеечной модели, равный числу ячеек аппаратов в каскаде реакторов идеального смешения, причем режим идеального вытеснения достигается при п оо . Принято считать , что если в реакторе число ячеек п 8, то такой аппарат с достаточной для промышленной практики точностью может быть рассчитан как реактор вытеснения. Согласно диффузионной модели, любое отклонение в распределении времен пребывания реагентов от распределения при идеальном вытеснении, независимо от причин, вызвавших это отклонение, считается следствием продольного перемешивания и определяется уровнем турбулентности , , . В соответствии с диффузионной моделью предполагается поршневое течение потока с наложенными эффектами, обусловленными молекулярной диффузией, наличием мелких вихрей, застойных зон и радиальными градиентами скоростей жидкости. ЕТ 1. Решение уравнения 1. С
где Во критерий Боденштейна или критерий Пекле для продольного
перемешивания Реь. По численному значению критерия Во судят о структуре потока, сравнивая его количественное отклонение от режимов идеального вытеснения при Во оо или идеального смешения при Во 0. Сопоставление экспериментально полученных дифференциальных кривых распределения по временам пребывания реагентов с кривыми, рассчитанными по уравнениям 1. Во и п и, соответственно, количественно оценить степень отклонения структуры потоков в зоне реакции различной геометрии от идеализированных моделей. Важным параметром, отражающим характер движения реагентов в зоне реакции, является относительное время пребывания 0П. В этом случае относительное время пребывания жидких потоков в зоне реакции, характеризующее застойные зоны и проскок реагентов байпасирование, определяется по соотношению 0П тп т. Если 0П 1, то в зоне реакции имеет место проскок реагентов если 0 1, то имеются застойные зоны, что при проведении реальных процессов в синтезе полимеров нежелательно. В случае 0П 1 среднеинтегральная величина фактического времени пребывания тп соответствует расчетному т и гидродинамический режим в зоне реакции приближается к режиму идеального вытеснения . Специфика протекания быстрых реакций полимеризации и синтеза низкомолекулярных продуктов в потоке определяет недостаточную адекватность идеализированных моделей как при использовании объемных реакторов смешения, так и реакторов вытеснения в классическом понимании их работы см. Как следствие, традиционное технологическое оборудование, которое используется в большинстве производств для проведения быстрых химических процессов в синтезе полимеров, малоэффективно в работе. В этом случае необходимо использовать малогабаритные высокопроизводительные трубчатые турбулентные аппараты оригинальной конструкции, работающие только в режиме квазиидеального вытеснения. Необходимость реализации быстрых полимеризационных процессов в трубчатых турбулентных аппаратах определяется основными принципами их работы снижение габаритов аппарата до размеров, соизмеримых с размерами факела струевой режим работы, минимизирующий время пребывания реагентов в зоне реакции и, как следствие, вероятность протекания побочных процессов возможность использования внешнего теплосъема. Кроме того, трубчатые турбулентные аппараты позволяют гарантированно и легко управлять ранее не управляемыми быстрыми процессами полимеризации, в частности, за счет изменения , а температурного поля реакции б коэффициента массо и теплопередачи в уровня турбулентности в зоне реакции г концентрации реагентов д геометрии и размеров зоны реакции е способа подачи реагентов ж линейной скорости потока з химической природы растворителя и давления в системе к кинетических параметров химической реакции. Указанные закономерности протекания быстрых химических реакций в турбулентном режиме определили широкие использование трубчатых турбулентных аппаратов в условиях промышленного производства 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.187, запросов: 121