химическая технология - 7.3. Типовые промышленные способы полимеризации - 73 - читать

Общая химическая технология полимеров(Страница: 73)

Страница: 
73

химическая технология читать 7.3. Типовые промышленные способы полимеризации 73

При проведении любого процесса синтеза полимеров весьма важной стадией является химическое превращение мономеров в полимер. Способ проведения процесса существенно влияет на качество получаемого полимера и на экономику процесса в целом. Ниже будут проанализированы особенности существующих традиционных методов ведения технологических процессов.

В технологическом синтезе полимерных материалов используются следующие методы полимеризации мономеров: в массе, в растворе, в суспензии и эмульсии.

Полимеризация винильных мономеров в массе

При этом методе винильный мономер (стирол, метилметакрилат и др.) находится в жидкой фазе в неразбавленном виде. При этом в систему часто вводят небольшие добавки разбавителей и модификаторов.

Механизм полимеризации может быть радикальным или ионным в зависимости от типа инициаторов. При этом различают гомогенные системы (полимер полностью растворим в мономере, в конце процесса в зависимости от глубины превращения система представляет собой расплав полимера или его концентрированный раствор) и гетерогенные (полимер образует отдельную жидкую или твердую фазу). В результате полимеризационного процесса образуются полимеры линейного или разветвленного строения. Возможно получение всех трех типов сополимеров - статистических, блок- и привитых.

Вследствие больших значений вязкости реакционной системы процесс полимеризации в массе плохо поддается регулированию и в таких системах затруднен теплоотвод. Несмотря на это, полимеризация алкенов в массе получила широкое распространение в промышленности для производства линейных и разветвленных гомо- и сополимеров на основе этилена, стирола, метилметакрилата и других. Это связано с тем, что в массе достигается максимальная концентрация мономера, а следовательно и максимальная скорость полимеризации и часто максимальная степень полимеризации. Другое преимущество метода - отсутствие разбавителей, чем обеспечивается наибольшая чистота полимера, а также исключение аппаратуры, необходимой для рецикла разбавителя. С увеличением вязкости системы возрастают затраты мощности на перемешивание и изменяется профиль скоростей и характер движения потоков, больше выделяется тепла вследствие диссипации энергии от вращающихся поверхностей. Отвод тепла реакции и тепла диссипации энергии возможен несколькими способами. Так, теплоотвод через стенку эффективен при небольших объемах реакционной массы. В настоящее время в технологии синтеза полимеров применяют реакторы объемом 5...30 м3, что позволяет достигать годовой производительности около 5...10 тыс. т готового продукта. Поскольку с увеличением масштаба объем реактора растет как куб, а поверхность теплообмена как квадрат линейного размера, то для каждого типа полимеризационного процесса имеется предел, за которым отвести тепло через стенку нельзя. Этот предел зависит от теплового эффекта реакции и от скорости процесса. Удельный тепловой эффект полимеризации различных мономеров колеблется в пределах от 670 до 3900 кДж/кг. Например, для полимеризации стирола при коэффициенте теплопередачи 120…230 Вт/(м2∙ К) было подсчитано, что уже при объеме реакционной массы в 3 м3и температуре 100…140 °С отвести тепло реакции через стенку становится невозможно.

Медиа

See video
Видео
Химический элемент - это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер и строением электронных оболочек. В настоящее время известно 110 элементов:...
02.04.2013 | 6:58
3,063
See video
Видео
Сервис Нигма-Химия и многие функции Нигма-математики не имеют аналогов ни в России, ни в мире.Начиная с 2009 года, Нигма разрабатывает интеллектуальную...
02.04.2013 | 6:58
3,685
See video
Видео
Основным источником этанола является нефтехимический синтез, использующий реакцию, гидратации этилена в присутствии различных катализаторов. Известны также...
02.04.2013 | 6:58
3,217