Диссертация на тему "Устойчивость полимер-мономерных частиц, моделирование и аппаратурное оформление непрерывного процесса суспензионной полимеризации метилметакрилата", скачать бесплатно автореферат по специальности 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

ВВЕДЕНИЕ.

I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Эмульгирование, как первая сгадия суспензионной полимеризации.

1.1.1 Сущность эмульгирования, влияние I ГАВ и назначение

1.1.2 Способы эмульгирования.

1.1.3 Модели эмульгирования

1.1.4 Устойчивость эмульсий. Влияние основных факторов.

1.1.5 Агрегагивная устойчивость эмульсий.

1.1.6 Струйное эмульгирование

1.2 Полимеризация метилмстакрилага ММА в суспензии.

1.3Получение монодисмереной исходной эмульсии

1.1олимстилметакрилат ММА. свойства, применение
1.5 Постановка задачи исследования.
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СУСПЕНЗИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ММА
2.1 Обоснование необходимости перевода процесса полимеризации ММА с периодическою на непрерывный.
2.2 Возможность повышения степени экологической чистоты процесса суспензионной полимеризации ММА с использованием метода струйного диспергирования
2.3 Устойчивость системы при полимеризации ММА в суспензии.
2.4 Аппаратурное оформление непрерывною процесса суспензионной полимеризации ММА
2.5 Влияние поверхностного и межфазного натяжения на устойчивость системы
2.6 Силовая схема взаимодействия частиц
3 ЭКСПЕРИМЕН ТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Исследование физикохимических СВОЙСТВ I юлим ери зуюшейся системы
з
3.1 Исследование вязкости раствора стабилизатора
З 1.2 Определение межфазного натяжения
3.1.3 Исследование макрокинсгики процесса.
3.1.4 Исследование времени жизни ПМЧ
3.2 Скорость перемещения частиц на модели лопасти
перемешивающего устройства
3.3 Лабораторная установка непрерывного действия и методика
эксперимента
3.4 Анализ результатов исследования.
Глава 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
СУСПЕНЗИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ММА.
4.1 Постановказадачи моделирования.
4.2 Система принятых допущений
4.3 Тепловой баланс реактора
4.4 Анализ движения ПМЧ в растворе стабилизатора ВФ.
4.5 Моделирование процесса наревания единичной капли мономера до температуры реакции.
4.6 Использование полученных результатов
4.7 Моделирование процесса полимеризации на стадии формирования ПМЧ
4.8 Анализ результатов моделирования
5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА
5.1 Рекомендации по промышленной оранизации процесса
5.2 Выбор типа реактора полимеризатора и конструкции
перемешивающего устройства.
5.3 Расчет реактораполимеризатора
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Неустойчивость системы можно объяснить рядом факторов; полидисперсностью системы; наличием в реакционной аппаратуре зон с повышенным динамическим воздействием на иолимсризующиеся частицы, вызывающих практически мгновенно, растяжение адсорбционной оболочки защитного коллоида, или наличие застойных зон, в которых время контакта частиц между собой превышает допустимый предел. Указанные недостатки можно объяснить, прежде всею, единством мес(а протекания всех стадий полимеризации и невозможностью создания оптимальных условий для каждой сталии. Устранение этих недостатков возможно при переводе процесса с периодического на непрерывный. В процессе суспензионной полимеризации система проявляет склонность к разделению на водную и углеводородную фазы, что представляет основную трудность при переводе процесса с периодического на непрерывный. Устойчивость системы обеспечивается ее непрерывным смешением. Процесс суспензионной полимеризации можно условно разделить на три стадии: 1 -образование исходной монодисперсной эмульсии с заданным размером частиц. УГФ становится больше плотности ВФ, и частицы начинают осаждаться, 3 ~ полимеризация частиц до заданной степени конверсии. Все три стадии целесообразно разделить но месту их протекания. В данной работе рассматривается процесс до стадии осаждения полимеризующихся частиц (ПМЧ). Для выбора аппаратурного оформления непрерывного метода и, прежде всего, перемешивающего устройства для реактора - полимеризатора, необходима разработка физической модели верхнего слоя ПМЧ. В связи с этим, проведенные в данной работе исследования по устойчивости системы, определению ее физико-химических свойств и рекомендации по выбору тина и конструкции перемешивающего устройства, весьма актуальны и могут быть использованы при разработке непрерывною процесса. Работа выполнена в рамках региональной научно-технической программы РФ «Черноземье» но теме «Разработка аппаратурного оформления непрерывных процессов производства акриловых дисперсий» по хоз. РЕАКОРД ”, г. Воронеж. Цель работы. Научная новизна. Впервые установлено влияние основных факторов на устойчивость системы в процессе суспензионной полимеризации ММА: вязкости водной и углеводородной фаз (ВФ и УГФ), размера частиц мономера и форполимера. УГФ. Экспериментально изучена устойчивое п. ПМЧ на лопастях перемешивающего устройства в верхней зоне реактора - полимеризатора. Система исследовалась в режиме получения и сохранения частиц исходной эмульсии и ПМЧ. На основе экспериментальных данных получены графические и расчетные зависимости устойчивости системы от размера частиц мономера и форполимера, степени конверсии, концентрации ВФ, угла взаимного контакта частиц УГФ. Практическая ценность Предложена конструкция реактора-полимеризатора и перемешивающего устройства, состоящего из двух ярусов. Верхний ярус представляет собой параболоид вращения, исключающий образование центральной воронки и снабженный наклонными рабочими лопастями, поверхности которых взаимно перекрываются, и в виде нескольких ярусов образуют винтовую поверхность. Перемешивающее устройство позволяет обеспечить равномерное распределение УГФ в верхней части аппарата и, уменьшить образование агломератов в облает центральной воронки. Предложенный реактор - полимеризатор и перемешивающее устройство могут быть использованы при производстве полистирола, полиметилметакрилата и их сополимеров суспензионным методом. Составленная математическая модель позволяет определить степень конверсии мономера на сталии фомирования полимеризующихся частиц и продолжительность этой стадии при различных температурах протекания процесса. Результаты работы примяты к использованию в ЛО «Пигмент'» г. Тамбов. ФГУП «ТамбовНИХИ», г. Тамбов. Обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Она содержит 8 страниц основного текста. Автор . I Усовершенствованный метод полимеризации ММА в суспензии по непрерывной схеме, с четким разделением процесса по стадиям и месту их проведения с созданием оптимальных условий для каждой стадии процесса. Разработанную методику определения устойчивости системы на стадии формирования ПМЧ. Тип и конструкцию реактора - полимеризатора и перемешивающего устройства. Аппаратурную схему с разделением места проведения всех стадий процесса.

Название работы	Автор	Дата защиты
Влияние формы зерна на гидравлику и конвективный радиальный теплоперенос в трубчатых аппаратах с неподвижным зернистым слоем	Смирнов, Евгений Ильич	2005
Моделирование и оптимизация процессов в термических деаэраторах	Магдиев, Евгений Валерьевич	2009
Моделирование и разработка процесса получения нано- и микрочастиц диспергированием	Лебедев, Евгений Александрович	2012

Электронная библиотека диссертаций

Устойчивость полимер-мономерных частиц, моделирование и аппаратурное оформление непрерывного процесса суспензионной полимеризации метилметакрилата