Исследование и выбор аппаратурного оформления непрерывного процесса полимеризации метилметакрилата в суспензии с использованием пульсационного перемешивания

• Автор: Галкин, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 96 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Процесс полимеризации в суспензии как технический метод

1.2 Полимеризация метилметакрилата в суспензии

1.3 Применение пульсациоиного воздействия на

реакционную систему

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ВЫБОРА АППЛРАТУРЮГО ОФОРМЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВ1ЮГО ПРОЦЕССА ПОЛИМЕРИЗА.ИИ ММА В СУСПЕНЗИИ

2.1 Разделение процесса по стадиям и их аппаратурное оформление

2.2 Анализ возможности применения пульсационного

воздействия на реакционную систему на третьей стадии процесса

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование осаждения ПМЧ в пульсирующей среде
3.1.1. Экспериментальная установка и методика исследования
3.1.2. Исследование зависимости диаметра ГМЧ и режимов
пульсации на скорость их осаждения
3.2 Предпосылки к выбору конструкции реактора для
третьей стадии процесса
3.3 Исследование поведения реакционной системы
в секционированном пульсационном реакторе
3.4 Исследование распределения времени пребывания
частиц ДФ в секционированном реакторе
3.5 Исследование условий вихреобразования
3.6 Анализ полученных результатов
4. Математическое описание
4.1 Математическое моделирование структуры потоков в аппарате
4.2 Проверка адекватности математической модели
5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА
5.1 Рекомендации к организации процесса в
промышленных условиях
5.2 Методика расчета секционированного
реактора полимеризатора
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Все химические вещества получаются в реакторах различного типа, поэтому для них вопросы повышения степени конверсии, при реконструкции действующих производств и проектировании новых, требуют серьезных научных исследований. В связи с тем, что переход от малотоннажного, требующего значительных затрат ручного труда и высокой степени автоматизации реактора периодического действия к реакторам непрерывного действия помимо очевидных достоинств порождает проблему различного времени пребывания частиц реакционной массы в рабочем объеме аппарата. Решение данной проблемы основывается на учении о структуре потоков, объясняющего, что наряду с кинетикой химической реакции немаловажное значение для эффективной работы проточного реактора имеет- и распределение частиц по времени пребывания в аппарате. Актуальность работы. Реализованный в настоящее время в промышленности периодический способ производства суспензионного полиметилметакрилата (ММА) имеет ряд существенных недостатков: не обеспечивает стабильности свойств готового продукта различных партий, предполагает значительные затраты ручного труда, неизбежны потери сырья и готового продукта при отмывке, ввиду его мелкодисперсности (наличие гранул меньше 0,1мм). Это обстоятельство наряду с возрастающими темпами роста производства данного материала делает актуальным реализацию непрерывного процесса его производства, что позволит избежать перечисленных недостатков. В ходе процесса полимеризации метилметакрилата (ММА) плотность полимер-мономерных частиц (ПМЧ) возрастает от 0,8 г/см (мономер), до 1, г/см (ПММА). В свою очередь плотность сплошной фазы (СФ) 1 г/см3. ДФ) всплывают в СФ, а в конце -осаждаются. Это обстоятельство, наряду с нестабильностью системы на разных стадиях превращения, делает невозможным реализацию непрерывного процесса суспензионной полимеризации метилметакрилата (ММА) в типовых химических аппаратах. В связи с этим исследования протекания процесса полимеризации ММА в предложенном в данной работе реакторе, а так же исследования структуры потоков в таком аппарате имеют актуальное научное и практическое значение. Работа выполнена в рамках региональной научно - технической программы РФ «Черноземье» по теме «Разработка аппаратурного оформления непрерывных процессов производства акриловых дисперсий», - гг. Иель работы. Научная новизна. Экспериментально исследован процесс в этом аппарате и подтверждена его эффективность. Исследовано распределение времени пребывания частиц дисперсной фазы (ДФ) в реакционной зоне аппарата. Разработана математическая модель структуры потоков в указанном реакторе, позволяющая рассчитать среднее время пребывания частиц ДФ в реакционной зоне аппарата. Предложена методика инженерного расчета конструктивных параметров реактора - полимеризатора, позволяющая определять основные размеры реакторов различной производительности. На основании проведенных исследований разработан вариант аппаратурного оформления для непрерывного процесса суспензионной полимеризации метилметакрилата. Практическая ценность. Предложена методика, алгоритм, программа инженерного расчета конструктивных параметров реактора - полимеризатора, позволяющая определять основные размеры аппаратов различной производительности. Предложена технологическая схема установки для непрерывного процесса суспензионной полимеризации ММА с использованием разработанного реактора. Результаты работы приняты к рассмотрению с целью дальнейшего внедрения в организациях : АО «ТамбовНИХИ», АО «Пигмент» г. Тамбов. Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников из наименований и 5 приложений. Она содержит страниц основного текста, рисунков, таблицы. Конструкцию реактора - полимеризатора для начального периода третьей стадии непрерывного процесса производства суспензионного ПММА. Математическую модель структуры потоков в аппарате, позволяющую рассчитать среднее время пребывания частиц ДФ в реакционной зоне аппарата. Рекомендации для конструктивного обеспечения предложенного метода полимеризации в промышленных условиях.