Моделирование реакторов-полимеризаторов для производства синтетических каучуков

• Автор: Аверко-Антонович, Игорь Вадимович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАКТОРОВ С КИПЕНИЕМ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ОПИСАНИЕ ПРОТЕКАЮЩИХ В НИХ ПРОЦЕССОВ, СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ И МОДЕЛИРОВАНИЯ.

1. Использование реакторов с кипением реакционной смеси в промышленности

1.2 Физикохимические основы процесса объемного кипения.

1.3 Устойчивость химических реакторов.

1.3.1 Понятие устойчивости химических реакторов.

1.4 Математическое моделирование реакторов полимеризаторов

1.4.1 Особенности моделирования реакторов полимеризаторов

1.4.2 Современные подходы в моделировании химических реакторов.

1.5 Выводы
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКТОРАПОЛИМЕРИЗАТОРА С КИПЕНИЕМ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ
2.1 Математическая модель полимеризатора с кипением реакционной
2.2 Численное исследование основных закономерностей проведения процесса полимеризации при кипении реакционной смеси
2.3 Исследование тепловой устойчивости реактора полимеризатора с кипением реакционной
3 ФАКЕЛЬНЫЙ РЕАКТОР.
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА
ПОЛУЧЕНИЯ КАУЧУКА СКЭПТ.
4.1 Обобщенная запись математической модели.
4.2 Численное исследование промышленного процесса получения
каучука СКЭПТ.
Условные обозначения,.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Основным методом исследования выбрано математическое моделирование, результаты литературного поиска по которому приводятся в разделе 1. Моделирование реакторов полимеризаторов». В данном разделе получено достаточно полное представление о современных математических методах исследования химико-технологических процессов. В части литературного обзора по методам исследования ставится задача выявления проверенных, общепринятых и вместе с тем самых современных подходов к моделированию процессов и аппаратов химической технологии с целью использования их в диссертационной работе. Данный раздел диссертации тесно перекликается с целью диссертации, неотъемлемой частью которой является математическое моделирование рассматриваемых аппаратов. Результаты исследований различных авторов в данной сфере научных интересов в аннотированной форме представляются во всех разделах литературного обзора. Такова краткая сводка литературного обзора. Переходим к его подробному изложению. Проведение процессов химического превращения со значительным тепловым эффектом в промышленности часто требует поддержания температуры реактора в строго определенном узком интервале. Это особенно важно при проведении процессов полимеризации, т. Однако задача поддержания температуры реактора в оптимальных пределах является достаточно сложной. Следует отметить, что в процессе полимеризации выделяется большое количество теплоты (до 4 МДж), поэтому для поддержания температуры необходимо применение эффективных способов отвода теплоты реакции. В настоящее время применяются различные способы о1вода тепла (и их сочетания): предварительное охлаждение исходных компонентов, использование внешних и внутренних теплообменников, циркуляция реакционной смеси и т. Однако в этих случаях теплоотвод затрудняется вследствие низкого коэффициента теплоотдачи и высокой вязкости реакционной смеси, налипания полимера на теплопередающие поверхности (1]. Наряду с перечисленными выше способами отвода тепла существует более эффективный способ - проведение процесса полимеризации при кипении реакционной смеси. При этом значительная часть теплоты реакции отводится за счет частичного испарения компонентов реакционного объема. Данный эффективный способ охлаждения находит все более частое использование и согласно [2] является одним из важных преимуществ совмещения процессов тепломассообмена и химического превращения. В настоящее время такой способ отвода тепла применяется при производстве этилен-проииленовых синтетических каучуков |3], низкомолекулярного поли изобутилена [4], дихлорэтана [5], полистирола |1]. Согласно [6], в производстве синтетических каучуков одним из наиболее эффективных способов отвода теплоты из реакционного объема является испарение части компонентов реакционной смеси с последующей конденсацией их в выносном холодильнике и возвращением в полимеризатор. Уели удается избежать обильного образования пены (как например, при получении этиден-прпиленового синтетического каучука в среде жидкого пропилена) или удается подавить ценообразование путем введения пеногаситслей, то отвод теплоты за счет испарения представляется весьма перспективным. Структура газожидкостной смеси и тепломассоперенос при объемном кипении растворителя в реакторе рассмотрены в [1], где применительно к промышленному процессу полимеризации стирола получены согласованные результаты. Рассмотрим более подробно технологические процессы, в которых применяется отвод теплоты реакции за счет испарения. Одним из способов получения этилен-пропиленового каучука является суспензионный процесс, при котором полимеризация протекает в среде жидкого пропилена (3]. В этом случае значительное количество теплоты отводится за счет испарения части реакционной смеси, в данном случае пропилена. Процесс сополимеризации протекает в реакторе (Рис. Газовая фаза, отводимая из верхней части реактора, состоит преимущественно из пропилена и кроме тою содержит некоторое количество этилена и водорода. Далее эта газовая фаза сжимается компрессором и подается в конденсатор . Суспензия каучука в жидком пропилене выводится из реактора и направляется на дальнейшие стадии выделения и очистки.