Nmm. Kuz 2022. III kurs. Plastmassa ishlab chiqarishning texnologik asoslari

UZLUKSIZ REAKTSIYA APPARATLARI
Barcha turdagi yuqori polimerlar ishlab chiqarishning keskin o'sishi sharoitida davriy reaktorlarning saqlanishi texnologik taraqqiyotning tormoziga aylanadi va shuning uchun uzluksiz ishlab chiqarish usullariga o'tish eng dolzarb vazifalardan biridir.
Plastik massalar va tegishli sohalarning turli sohalarida uzluksiz jarayonlarga o'tish allaqachon amalga oshirilgan. Shunday qilib, doimiy ishlaydigan reaktorlar polistirolni blok usuli va uning kopolimerlari (masalan, SKS tipidagi kauchuklar), emulsiya usuli bo'yicha poliklorvinil qatronlar, suyuq etilen eritmasidagi poliizobutilen, yuqori bosimli polietilen, past bosimli polietilen, yangi karbonat fenol-formaldegid qatronlari va boshqa mahsulotlar.
Reaksiya jarayonlarini o'tkazishning uzluksiz usullari ular nafaqat jarayonning sifat ko'rsatkichlarini yaxshilashni, balki qurilmalarning o'ziga xos hajmini kamaytirishni ham ta'minlaydigan holatlarda eng oqilona hisoblanadi. Uzluksiz jarayonga o'tish bilan berilgan transformatsiyalar chegaralarida (ya'ni konversiya) reaktsiyaning davomiyligi uzluksizlik haqiqati tufayli emas, balki faqat bitta apparatning turli zonalarida yoki ketma-ket o'rnatilgan bir qator qurilmalarda jarayonning individual bosqichlarini o'tkazish uchun eng qulay sharoitlarni tanlash orqali reaktsiyaning bir vaqtning o'zida kuchayishi sharti bilan kamayadi.qurilmalar.

Polimerizatsiya va polikondensatsiya va polikondensatsiyaning uzluksiz jarayonlari "ideal siljish" va "ideal aralashtirish" apparatlarida, shuningdek kombinatsiyalangan turdagi reaktorlarda amalga oshirilishi mumkin (1-rasm). 6).

Odatda "ideal joy almashtirish" apparati-bu lasan yoki naycha, uning bir uchidan monomer (yoki monomerlar aralashmasi) etkazib beriladi, ikkinchisidan esa ma'lum miqdordagi reaksiyaga kirishmagan monomerni o'z ichiga olgan polimer olinadi. Reaksiya massasining tarkibi (monomer-polimer) apparatning uzunligi bo'ylab doimiy ravishda o'zgarib turadi va shunga mos ravishda reaksiya tezligi, issiqlik tarqalish intensivligi va jarayonning boshqa parametrlari doimiy ravishda o'zgarib turadi. Bunday jarayonlar uchun ko'ylakli lasandan foydalanish (masalan, "trubadagi quvur") qurilmaning alohida bo'limlarini eng foydali tarzda loyihalash imkonini beradi. Shunday qilib, issiqlik uzatish intensivligidagi o'zgarishlar (bo'limlar bo'yicha), turli xil reaktsiya regulyatorlarining ta'minotini ajratish (oksidlanish-qaytarilish tizimlaridan foydalanganda), quvur diametrlarining mos ravishda o'zgarishi tufayli reaktsiya massasining oldinga siljish tezligini o'zgartirish oson.

Shunday qilib, "ideal joy almashtirish" qurilmalari nafaqat davriy jarayonlardan uzluksiz jarayonlarga o'tish imkoniyatini beradi, balki ushbu jarayonlarning kuchayishiga ham hissa qo'shadi. Vaqt samaradorligi-bu vaqti-vaqti bilan ishlaydigan apparatning reaktsiya zonasida boshlang'ich moddaning yashash vaqtining bir xil sig'imdagi uzluksiz harakat apparati reaktsiya zonasida (bir xil konversiya darajasi bilan) zarur bo'lgan yashash vaqtiga nisbati. "Ideal joy almashtirish" qurilmalari uchun u 1 dan kam bo'lmasligi kerak. Yuqorida aytib o'tilgan dizayn afzalliklaridan to'g'ri foydalanish sharti bilan, bu qiymat 1 dan sezilarli darajada oshishi mumkin.
Bobinlarning "ideal siljishi" qurilmalarining keng qo'llanilishiga asosan ikkita holat to'sqinlik qiladi:
1. Mashinada reaktsiya massasining o'rtacha o'rtacha tezligi (oqimning laminar tabiati) bilan quvur kesimidagi tezlik gradyani juda muhimdir (1-rasm). 7, a). Shuning uchun oqimning tashqi qatlamlari uning yadrosidan ko'ra ko'proq vaqt davomida apparat uzunligi bo'ylab butun yo'lni bosib o'tadi. Reaksiya zonasida qolish vaqtining bunday tengsizligi muqarrar ravishda bir vaqtning o'zida turli xil xususiyatlarga ega mahsulotlarning paydo bo'lishiga olib keladi.
Turbulent haydash rejimiga o'tish (1-rasm). 7, b) bo'limdagi tezlik diagrammasini yaxshilaydi va shuning uchun chiqadigan polimerlar aralashmasining xususiyatlarining tebranishini kamaytiradi, lekin shu bilan birga qurilma dizaynining murakkablashishiga olib keladi, oqim Turbulizatsiyasini qurilmaga etkazib beriladigan massa tezligini oshirish orqali ham, alohida bo'limlar o'rtasida o'rnatish orqali ham ta'minlash mumkin. oqimni maydalaydigan diafragmalar, tezlatuvchi nozullar va boshqa vositalar, lekin har doim samarali (masalan, reaktsiya jarayonida yuqori yopishqoq mahsulotlar hosil bo'lganda).
2. Heterojen sharoitlarda jarayonlarni amalga oshirishda (suspenziya va emulsiya polimerizatsiyasi, heterojen eterizatsiya), lasan devorlariga polimerlarning asta-sekin cho'kishi yoki hatto quvurlardagi o'tish joyining to'liq tiqilib qolishi xavfi mavjud. Blok polimerizatsiyasi va erituvchilarda polimerizatsiya jarayonlari paytida, agar ish haroratida yakuniy mahsulot (eritma) yuqori yopishqoqlikka ega bo'lsa, kesmaning tiqilib qolishi ham istisno qilinmaydi.
Shunday qilib, "ideal joy almashtirish" quvurli transport vositalarini universal doimiy reaktor sifatida ko'rib chiqish mumkin emas. Ular doimiy suvli emulsiyalarda polimerizatsiya jarayonlarini o'tkazish uchun va ba'zi hollarda eritmalarda polimerizatsiya va polikondensatsiya uchun tavsiya etilishi mumkin.
Ideal siljish printsipi nafaqat naycha shaklida, balki ustunlar, lenta polimerizatorlari va boshqalar shaklida ham apparat bilan bezatilishi mumkin, ammo bu shakllar kamroq tarqalgan va ma'lum darajada aralashtirish mashinalari bilan birlashtirilgan.
Odatda "ideal aralashtirish" apparatlari-bu boshlang'ich reaktsiya aralashmasi bilan doimiy ravishda oziqlanadigan va tayyor mahsulotni doimiy ravishda tanlab oladigan reaktsion qozon va aralashtirgichli avtoklav. Etarli darajada intensiv aralashtirish va hajm va ishlashning to'g'ri nisbati bilan apparatdagi reaktsiya massasining holati faol massalarning kontsentratsiyasi va harorat, fazalar bilan aloqa qilishning o'ziga xos yuzasi va boshqa omillar bo'yicha vaqt va hajmda barqaror bo'ladi. Bunday qurilmaning hajmi nisbatan katta bo'lishi kerak (berilgan hajmli ishlashga nisbatan), chunki agar ushbu shart bajarilsa, qurilmadagi jarayon doimiy kontsentratsiya va ma'lum bir konversiya darajasi bilan davom etadi va reaktsiya hajmining istalgan nuqtasida reaktivlar kontsentratsiyasi ularning yakuniy qiymatlariga teng bo'ladi.