アクリルリアクターとは：重合化学、設計、制御

アクリル 原子炉 は 何 です か: 聚合化 化学,設計,制御

根本的な質問に答えますアクリル原子炉とは?アクリル反応器は,アクリル酸,ブチルアクリラート,メチルメタクリラートとスタイレンは自由基のメカニズムによってポリマー化され,アクリル樹脂になります反応は強い熱外反応で,モノメールのモルあたり60~80kJが放出され,これはモノメールのキログラムあたり約700~100kJです.この熱は継続的に除去されなければ,バッチは加速します3つの経路が支配的である.エミュルションの水中のポリメリゼーションは,60°C~90°Cで,固体含有量が40~60%に達し,コーティング,粘着剤,繊維のためのラテックスを生成する.溶液を溶媒でポリマー化すると,反流で80~140°Cで行われ,工業用コーティング用の樹脂が得られる.トロムズドルフゲル効果は,変換が増加し,粘度が増加するにつれて,繁殖が続く間に 終結が遅くなる熱の放出速度が急激に加速するので 原子炉がそれのために設計されていない限り

1原子炉の設計を決定するポリメリゼーション化学

4つの化学的事実が 全てのアクリル原子炉の 機械的設計と制御を決定します

• 自由基の動力学とイニシアター選択アクリルポリメリゼーションは,初期化,増殖,終結を経て進行し,初期化濃度の平方根とモノマー濃度の割合で進行する.イニシエーターは分解温度によって選択されます半減期として表される:アモニウムまたはカリウムパーサルファートなどのパーサルファートは,溶液で60°Cから90°Cで使用され,AIBNのようなアゾ化合物は溶液で60°Cから80°Cで使用されます.ベンゾイル過酸化物や tert-ブチルパーベンゾアートなどの過酸化物 90~140°C通常は二酸化硫酸または鉄塩とパーサルファートを結合したレドックスペアは,30〜60°Cで基を生成し,低温で高分子重量ポリマーの生成を可能にします.分子重量と速度の両方を制御するからです分解は温度に依存しているため,初期化システムと温度制御帯は独立して設計されるのではなく,一緒に設計する必要があります.
• トロムズドルフジェル効果これはアクリル原子炉の 重要な危険です成長するポリマー鎖は媒体の粘度を大きく高め 2つの大きな基間の拡散制御終結ステップが劇的に遅くなる小型のモノメア分子はまだ拡散し,拡散することができる.終結が落ち,根基濃度が上昇し,熱の放出速度と放出速度の両方がポジティブなフィードバックループで加速する.温度は上昇するこのピークに適したサイズで熱を取り除くシステムを作らなければ,バッチは逃れ,最悪の場合,原子炉は捨てられ,救助装置は上げられる.瞬時に変換を低に保つ半バッチモノマーフィードです,段階的なイニシエーター添加プロファイル,寛大なジャケットと反流容量,および自動的にフィードを停止し,高温で完全な冷却を適用するインターロック
• 分子重量制御と連鎖移転製品グレードは主に分子重量によって定義され,これは連鎖移転と終結への伝播比によって制御されます.通常は,n-ドデシルメルカプトンやチオグリコラートなどのメルカプトン増殖鎖をキャップし,予測可能なように分子量を低くするために,重量0.05%〜2%で追加されます. チェーン転送エージェントは,バッチ操作でモノメアよりも早く消費されるため,モノメアと一緒に供給され,比率を一定にして分子重量分布を狭くします多分散度指数として表される分子重量分布は,通常自由基アクリルに2〜5で,最終製品の機械的特性と粘度の両方に影響します.初期化剤の濃度が高く,温度が高く,分子の重量が低く温度を1〜2°Cの範囲で制御することで 質量一貫性が得られます
• 酸素,阻害剤,モノマー安定性アクリルモノマーは,ポリメリゼーション阻害剤,最も一般的な10〜200ppmのMEHQで保管され,溶けた酸素の存在のみで有効である.これは操作上のパラドックスです: 酸素は貯蔵中に乱流したポリメリゼーションを防ぐが,原子炉内の意図された反応を阻害する.溶けた酸素を剥がすため,アクリル酸は第二の危険性を提示する. 原子炉は,原子炉全体に酸素を放出し,約90°C以上では,マイケルの添加を受け,ダイマーとより高いオリゴマーを形成します.ポリメリゼーション阻害剤と厳格な居住時間制限なしでは,大量のアクリル酸を約80~90°Cを超えて熱してはならない.

2原子炉の配置と熱除去戦略

配置は,真のサイズドライバーである路線と熱除去要件に従います.

• 半量エミュルション反応器:水中のアクリルラテックスの標準構成: 316Lステンレス鋼で5~60m3のジャケット付きの混ぜた容器前溶液化したモノメアフードと2~6時間の間に別々のイニシアターフードストリームを加えた熱は,上部コンデンサーを通る水とモノメアの反流,冷却料の感覚熱によって取り除かれます.モノメアが一度に充電されるのではなく 充電されます粒子の瞬間の非反応モノマー濃度は限られています容量内でのピーク熱放出を保持し,同時に操作者が粒子組成を制御し,粒子全体にガラスの移行温度プロファイルを制御できるようにする表面活性剤と初期電荷によって,通常80-500nmの粒子の大きさが決定され,レークトルは凝固や砂粒形成を引き起こすことなくラテックスを安定させるのに十分な切断力を供給しなければならない.
• 溶液ポリメリゼーション反応器溶媒によるコーティング樹脂と粘着ポリマーの場合,原子炉は大気圧またはわずかに上昇した圧力で80〜140°Cで反流で動作します.垂直コンデンサーは溶剤を返します.そしてポリメリゼーション熱は,反流溶剤の潜伏熱として除去されます溶媒が沸騰し,熱が取り除かれ,温度は沸点に保たれる.原子炉は,ピーク速度での蒸気負荷のためにサイズする必要があります溶剤相を戻すため冷凝器とデカンターで,システム全体が不活性化され,炎症性溶剤を指定しなければならない.製品は40~70%の溶液として放出され,固体を増やしたり残留モノメアを減らすためにさらに剥離されることがあります..
• 連続炉:CSTR カスケード・ループ・チューブル大量の商品アクリルが連続操作に移行する.連続して3〜6つの連続した混ぜたタンク反応器の連続はプラグの流れに近似し,狭い居住時間分布を与える.,循環式原子炉では,原子炉は,原子炉の原子炉と,原子炉は,原子炉の原子炉と,原子炉は,原子炉と,原子炉は,原子炉と,原子炉は,原子炉と,原子炉は,原子炉と,原子炉は,原子炉と,原子炉は,原子炉と,原子炉は,原子炉と,原子炉は,原子炉です.中身が外部の殻とチューブまたはプレート熱交換器を通って高速で循環している場合高粘度での熱除去問題を解決し,高固体および散布ポリマー化に使用されています.循環ポンプと交換器は,ポリマーのピーク粘度と汚れ傾向に応じてサイズする必要があります.チューブル式および静的ミキサー反応器は,最も狭い居住時間分布と容量単位あたりの最高の熱除去を提供し,非常に高速なポリメリゼーションに使用されます.しかし,彼らは汚れを容認しないし,線をジェルさせるかもしれないすべてのフィード障害.
• 熱除去,計測装置,安全性温度バランスは設計によって決まります 熱の最大排出量は ゲル効果による最大変換速度から計算されます外部のループとリフルースの容量は,それを限界で超えておく必要があります.粘度がバッチを通して上昇するので,ジャケット側係数が下がり,壁フィルムは厚くなりますので,デザインは初期ではなくバッチの終わりの粘度を使用する必要があります.計測装置には複数の独立温度センサーが含まれます, 高圧アラームでモノマーとイニシエーターの供給を停止し,完全な冷却を開始し,脱走ケースのDIERS方法を用いてサイズされた圧力緩和システムアクリルポリメリゼーションは,沸騰する溶媒や水からの蒸気負荷を持つガスとテンパーシステムであるため,多くの工場では,冷たい水や消化剤を含むダンプタンク,または阻害剤注射システムが最終的な保護層として追加されます.

アクリルポリメリゼーション経路 比較行列

よくある質問 (FAQ)

Q: アクリル原子炉では なぜ熱を消去することが 制限要因になるのでしょうか?

反応によってモノメアのモールあたり60~80kJが放出され 解離速度は一定ではないためゲル効果は,変換が30〜50%を超え,粘度が上昇することを意味します熱が平均の2~5倍に増加します 熱は平均の2~5倍に増加します粘度が高いからです. 粘度が高いので, 粘度が高いので,適正な設計ではピーク速度を特定し,熱伝達係数としてセット末の粘度を使用します.そしていくつかの独立した除去経路を提供します通常は外側のループとリフルックスで 単一の故障が制御を失わないようにします

Q: バッチ,半バッチ,連続アクリルポリメリゼーションの違いは何ですか?

A: バッチ操作では,すべてのモノマー,イニシエーター,媒体は開始時に充電され,最もシンプルな容器が最悪な制御を与えます.ゲル効果は強い外熱ピークを生成します半量処理では,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理で,半量処理でエムルションと溶液アクリルのための業界標準である2~6時間の間に monomer と initiator を供給し,即時の変換は低度に保たれ,熱は均等に分散します.複合ポリマーの組成と粒子構造を設計することができますCSTRのキャスケードまたはループでの連続的な操作は,最大限の一貫性と最大限のコストを1トンあたりで提供しますが,安定したフィード品質を必要とします.長い起動とグレード変更の臨時.

Q: アクリル原子炉では 分子重量はどのように制御されますか?

A: 3つのレバーが使用され 通常は組み合わせられます初期分解は指数関数的に依存し,より高い温度では より多くの根幹とより短い鎖が生成されます.塩基配列を1〜2°C以内に保ち,塩基配列の再生産性が可能になる. 塩基配列の交換剤は,通常,0.05%~2%の重量でメルカプトンで,成長鎖を終了し,新しい鎖を始める.予測可能な分子重量を低下させるモノメアよりも早く消費されるので,比率を一定に保つために共同供給されます.激素の流れを設定し,したがって,同時に増加する鎖の数結果は,製品溶液またはラテックスの粘度を測定し,分子重量と多分散性に対するゲル浸透染色図を用いて監視される.フォードプロフィールを調整するフィードバックループで,次回数で.

Q: アクリル原子炉の 常識的な 動作 問題 は 何 です か.

A: 5回 ゲル効果による外熱 過剰なモノメア供給,不具合の調動器,汚れたジャケット,または過剰な発火電荷による過剰な切断から容器壁やプロペラーに汚れやポリマーが蓄積するポリマーの薄膜形成温度に近い操作により悪化し,定期的な清掃と滑らかな電極化またはガラスで覆われた表面を必要とします仕様を超えた残留モノメア,通常は100-1000ppmで,ポリメライゼーション後の剥離または追加のイニシアターまたはレドックススキャベニングペアを含む化学的追いかけるステップが必要です.そして酸素の入力予期せぬインダクション期間を 引き起こすため 遅れた外熱が 操作者を驚かせます