Большая техническая энциклопедия
1 2 3 4 6
C J W Z
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
А- АБ АВ АГ АД АЗ АК АЛ АМ АН АП АР АС АТ АФ АЦ АЭ

Автоклавный реактор

 
Автоклавные реакторы представляют собой, в первом приближении, реакторы идеального смешения ( см. гл.
Автоклавные реакторы работают под давлением 150 - 250МПаи при температуре 150 - 280 С.
Автоклавный реактор по принципу действия является аппаратом смешения - во всем объеме устанавливается одинаковая концентрация инициатора и полимера. Для автоклавов компактного типа характерен небольшой температурный градиент по высоте реактора.
Трехзониый автоклавный реактор. Пуск автоклавного реактора затруднен и требует подачи избыточного количества инициатора для предотвращения падения температуры при пуске.
Схема производства полиэтилена низкой плотности в автоклаве. В автоклавном реакторе можно проводить и эмульсионную полимеризацию этилена, что позволяет успешно решить проблему отвода тепла. Жидкая смесь со дна реактора непрерывно поступает в сепаратор для удаления этилена, где поддерживается более низкое давление, чем в реакторе. Недостатком этого метода является сложность отделения непрореагировавшего этилена и полимера от жидких продуктов.
В автоклавных реакторах достигается меньшая конверсия, чем в трубчатых. Это обусловлено тем, что полимеризация в автоклавах протекает в адиабатических условиях и конверсия определяется возможностью отвода теплоты, затрачиваемой на разогрев реакционной смеси на выходе.
В автоклавном реакторе непрерывного действия все компоненты реакционной смеси находятся в идентичных условиях полимеризации, но различаются по времени пребывания. В реакторе трубчатого типа все компоненты реакционной смеси пребывают в зоне реакции одно и то же время, ко по длине реактора условия синтеза различны. Отсюда следует, что в первом случае макромолекулы должны обладать одинаковым относительным содержанием структурных элементов ( частота разветвленности, степень ненасыщенности), но сильно различаться по молекулярной массе в соответствии с шириной распределения по временам пребывания. Во втором случае полимер должен быть полидисперсным как по молекулярной массе, так и по структуре макромолекул.
Схема многозонного реактора с мешалкой и профиль температур по выси те реактора..| Сравнительная характеристика процессов производства полиэтилена в реакторах разной конструкции. Широко распространен многозонный автоклавный реактор, который разделяется мешалкой на две или более зоны. В каждую зону вводится определенное количество этилена и инициатора. На рис. 8.12 в качестве примера приведена схема трехзонного реактора. За счет введения в отдельные зоны инициаторов разной активности в каждой зоне достигается различная температура.
В каскад автоклавных реакторов полимеризации этилена при среднем давлении подают 8000 м3 этилена в час. В качестве растворителя используют бензин. На снятие выделяющейся теплоты расходуют 90 % этилена и 35 % бензина.
Процесс в автоклавном реакторе периодического действия характеризуется тем, что все частицы реакционной смеси находятся в реакторе одно и то же время; концентрация реагентов меняется во времени, снижаются температура и давление. Изменение параметров процесса влияет на качество продукта. Допускается максимальное падение давления в реакторе не более 5 МПа, после чего давление выравнивают за счет подпитки газа в реактор из фильтра.
На установках с автоклавными реакторами распространение разложения по всему объему реактора происходит с высокой скоростью. Сбросные аварийные клапаны не успевают срабатывать и поэтому не используются. Вместо них реакторы снабжены разрывными мембранами, через которые выбрасывается реакционная масса.
При полимеризации в автоклавном реакторе получают полиэтилен лучшего качества, чем при полимеризации в трубчатом реакторе [ 5, с. Нестабилизированный полиэтилен высокого давления, полученный в присутствии перекисных инициаторов, выделяет тем меньше химических веществ, чем выше его показатель текучести расплава.

В 1959 г. на ОХК был опробован автоклавный реактор вместимостью 0 25 м3 при соотношении диаметр: высота 1: 10 с быстроходной мешалкой, рассчитанный на давление 140 МПа.
Невозможность применения кислорода для инициирования полимеризации в автоклавных реакторах объясняется трудностями регулирования температуры в реакторе из-за запаздывания при дозировании кислорода.
СВЭД получают сополимеризацией ВА с этиленом в автоклавных реакторах при давлении до 5 МПа периодическим и непрерывным методами. Тонкодисперсные СВЭД получают в присутствии эмульгатора С - Ш либо ОП-10 и инициатора - персульфата калия или аммония.
Важным достижением в разработке технологии полимеризации этилена в автоклавном реакторе является проведение двухзонного процесса. Это достигается установлением в реакторе перегородки, препятствующей перемещению реакционной смеси в осевом направлении. В каждую из зон можно подавать различные количества этилена и инициатора, поддерживая в них разную температуру и достигая разного среднего времени пребывания. Так, например, При давлении 150 МПа в верхней зоне поддерживается температура 180 С, образующийся при этом полимер имеет высокую молекулярную массу. В нижней зоне устанавливается температура 280 С и образуется полимер с низкой молекулярной массой.
Схема трубчатого реактора с боковыми вводами этилена и профиль температур по длине реактора.. н д. Другим типом реактора, используемого в промышленности, является автоклавный реактор с перемешивающим устройством.
Полимеризацию бутадиена в растворе ведут при 30 С в каскаде автоклавных реакторов с площадью поверхности теплообмена 45 м2 в каждом.
Характер движения в трубчатых реакторах турбулентный, поршне-в и, в автоклавных реакторах - практически близок к идеальному смешению.
В отличие от трубчатых реакторов, в которых время пребывания для всех частиц одинаково, для автоклавных реакторов характерно широкое распределение отдельных частиц по времени пребывания, что обусловлено интенсивным перемешиванием реакционной массы. Это оказывает влияние на полидисперсность и структуру получаемого полиэтилена.
ДЦР, при этом частота ДЦР ( т / М) у ПЭВД, полученного в автоклавном реакторе, не зависит от М или имеет зависимость, гораздо более слабую, чем у ПЭВД, полученного в трубчатом реакторе.
Необходимо повысить надежность средств регулирования процесса и управления им, чтобы исключить подачу избыточного количества инициатора повышенной концентрации в автоклавный реактор, а также накопление в системах инициатора и образование локализованных зон повышенной конверсии этилена в полиэтилен.
Влияние типа реактора и условий синтеза на ММР полиэтилена. Сополимеры этилена, основным из которых является сополимер этилена с винилацетатом, производятся в промышленности на установках как с трубчатыми, так и с автоклавными реакторами. При этом для получения сополимеров с высоким Ходержанием винилацетата наиболее подходящими являются автоклавные реакторы.
Если сравнить реакторы идеального смешения ( реакторы с мешалкой) и идеального вытеснения ( трубчатый реактор), различие в первую очередь заключается во времени пребывания частиц в реакторах. В автоклавном реакторе существует распределение по времени пребывания.
Подача этилена и растворов инициаторов в реактор осуществляется через специальные вводы в одну или несколько точек по высоте. В удлиненных автоклавных реакторах обязательно предусмотрен один из вводов этилена через камеру электродвигателя для охлаждения последнего. Для этой же цели служит и рубашка в верхней части реактора, в которую подается холодная вода. Автоклавные реакторы оснащены быстроходными мешалками ( 1000 - 1500 об / мин), которые обеспечивают интенсивное перемешивание реакционной массы.

Падение полидисперсности с увеличением отношения L: dBH соответствует уменьшению ширины распределения по временам пребывания частиц реакционной смеси в длинном и узком реакторе по сравнению с коротким и широким. Таким образом, влияние геометрии автоклавного реактора на формирование ММР полимера накладывается на влияние основных параметров синтеза - температуры и давления. На рис. 7.20 [15] приведены дифференциальные кривые ММР ПЭВД, синтезированного в автоклавных реакторах с разным отношением длины к внутреннему диаметру.
В зависимости от условий полимеризации этилена получают полиэтилен высокого давления ( при 150 - 200 МПа и 180 - 240 С), среднего давления ( при 2 - 5 МПа и 130 - 170 С в растворителе) и низкого давления ( при 0 1 - 0 5 МПа и 60 - 70 С в присутствии катализаторов в растворителе. Для полимеризации используют трубчатые реакторы, автоклавные реакторы с мешалками, колонные аппараты.
Марочный ассортимент ПЭНД ( ГОСТ 16337 - 77) насчитывает 47 базовых марок, имеющих плотность в интервале 917 - 930 кг / м3 и ПТР в интервале 0 2 - 20 г / 10 мин. Из них 17 марок производятся в автоклавных реакторах с перемешивающим устройством, остальные - в трубчатых реакторах. Он представляет собой преимущественно композиции полиэтилена с термо - и светостабилизаторами. Естественно, к этим композициям предъявляются повышенные требования по электроизоляционным свойствам.
Зарубежные фирмы, как правило, работают над каким-либо одним направлением процесса производства ПЭНП и это позволяет, исходя из мощностей фирм, определить соотношение обоих видов аппаратурного оформления процесса за рубежом. К концу 60 - х годов процессы с использованием автоклавных реакторов несколько преобладали над процессами с трубчатыми реакторами. Однако в дальнейшем в мироврй и отечественной промышленности происходит параллельное совершенствование обоих видов процессов.
Сополимеры этилена, основным из которых является сополимер этилена с винилацетатом, производятся в промышленности на установках как с трубчатыми, так и с автоклавными реакторами. При этом для получения сополимеров с высоким Ходержанием винилацетата наиболее подходящими являются автоклавные реакторы.
Указанные особенности оказывают влияние на структуру и свойства полиэтилена, которые в зависимости от типа реактора несколько различаются. Полиэтилен, полученный в трубчатом реакторе, имеет большую: разветвленность и меньшую полидисперсность, чем полученный в автоклавном реакторе. Этот полиэтилен более пригоден для производства пленок, тогда как полиэтилен, полученный в автоклавном реакторе, находит широкое применение в производстве покрытий. Подробно зависимость структуры и свойств полиэтилена от параметров полимеризации рассмотрена в гл.
Потребление перекисных инициаторов в производстве полистирола суспензионным методом составляет - 2 5 кг на 1 г смолы, причем наиболее широко используется перекись бензоила. С помощью перекисей в качестве инициаторов производят - 85 % полиэтилена низкой плотности как в трубчатых, так и в автоклавных реакторах; расход катализатора составляет - 1 кг на 1 т полимера. Для получения полиэтилена средней плотности могут использоваться перекиси с коротким временем полураспада, Например изопропилперкарбонат. Перекиси применяются также для сшивки полимерных молекул и вулканизации эластомеров.
Проблемой, общей для всех программ по ожижению угля, является выбор реактора для испытаний. Это относится к определениям активности, селективности и стабильности. Среди автоклавных реакторов ( см. рис. 8.2.4) только реактор с низкой тепловой инерцией может быть достаточно быстро нагрет и охлажден для эффективного использования при выборе наилучших катализаторов. Наиболее универсальной испытательной системой является трехфазный проточный реактор ( см. разд.
При использовании трубчатого реактора следует помнить, что тепло реакции снимается не только через стенку реактора, но и уносится с газом. При образовании внутри реакционной трубки пробки непрерывность потока нарушается и, если проб - N ку быстро не ликвидировать или газ не будет сброшен аварий - ным клапаном, произойдет подскок температуры ( о чем сигнализирует соответствующая термопара), вследствие чего возможно разложение реакционной смеси с повышением давления. В автоклавном реакторе большая часть тепла реакции расходуется на нагрев поступающего в реактор газа, а стабильность градиента температур создается перемешивающим устройством.
Падение полидисперсности с увеличением отношения L: dBH соответствует уменьшению ширины распределения по временам пребывания частиц реакционной смеси в длинном и узком реакторе по сравнению с коротким и широким. Таким образом, влияние геометрии автоклавного реактора на формирование ММР полимера накладывается на влияние основных параметров синтеза - температуры и давления. На рис. 7.20 [15] приведены дифференциальные кривые ММР ПЭВД, синтезированного в автоклавных реакторах с разным отношением длины к внутреннему диаметру.
Указанные особенности оказывают влияние на структуру и свойства полиэтилена, которые в зависимости от типа реактора несколько различаются. Полиэтилен, полученный в трубчатом реакторе, имеет большую: разветвленность и меньшую полидисперсность, чем полученный в автоклавном реакторе. Этот полиэтилен более пригоден для производства пленок, тогда как полиэтилен, полученный в автоклавном реакторе, находит широкое применение в производстве покрытий. Подробно зависимость структуры и свойств полиэтилена от параметров полимеризации рассмотрена в гл.
Начало крупнотоннажного производства полиэтилена в Советскол Союзе относится к 1960 г. На основе результатов и опыта эксплуатацш упомянутых выше установок были созданы технологические линии мощ ностью 3 тыс. т / год каждая. Также в 60 - х годах пс технологии фирмы Аи-Си - Аи были введены в эксплуатацию технологи ческие линии с автоклавными реакторами мощностью 12 тыс. т / год каж дая, в дальнейшем они были интенсифицированы.
Мощности по производству ПЭВД крупнейших зарубежных фирм. Итак, промышленное производство ПЭВД развивается около 50 лет. Последние 20 лет характеризуются скачкообразным увеличением как объема производства ПЭВД, так и мощности технологических линий. Если в 50 - е годы единичная мощность установок с трубчатыми реакторами составляла 3 тыс. т / год, а установок с автоклавными реакторами 10 - 12 тыс. т / год, то в настоящее время единичная мощность установок достигает 60 - 90 тыс. т / год, а в отдельных случаях 100 - ПО тыс. т / год [ 3, с. Разработаны установки с единичной мощностью 150 - 200 тыс. т / год [ 3, с.
Схема установки периодического действия с автоклавом на качалке.
Реакторы периодического действия могут быть только автоклавного типа. Одни из них монтируются с качающим механизмом, другие имеют перемешивающее устройство в виде различного типа мешалок со встроенным в реактор приводом. При давлении до 30 МПа применяются реакторы с выносным электродвигателем. Автоклавные реакторы на качалке наиболее просты в изготовлении и в эксплуатации. В ходе исследований реакторы реконструируют, и они становятся более удобны в эксплуатации.
Подача этилена и растворов инициаторов в реактор осуществляется через специальные вводы в одну или несколько точек по высоте. В удлиненных автоклавных реакторах обязательно предусмотрен один из вводов этилена через камеру электродвигателя для охлаждения последнего. Для этой же цели служит и рубашка в верхней части реактора, в которую подается холодная вода. Автоклавные реакторы оснащены быстроходными мешалками ( 1000 - 1500 об / мин), которые обеспечивают интенсивное перемешивание реакционной массы.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11