泰勒反應(yīng)器中細(xì)乳液聚合的研究.pdf

1、過程強(qiáng)化是實(shí)現(xiàn)化工過程安全、綠色、高效的一條重要途徑。過程強(qiáng)化通常可顯著減少設(shè)備體積，縮短工藝流程或者顯著增加產(chǎn)量，降低過程的能耗。反應(yīng)過程的強(qiáng)化主要通過改變和優(yōu)化反應(yīng)器以改善反應(yīng)過程的熱量傳遞和質(zhì)量傳遞等來(lái)實(shí)現(xiàn)，而熱量和質(zhì)量傳遞的基礎(chǔ)是動(dòng)量傳遞，也就是流場(chǎng)中流混特性的改善。而泰勒反應(yīng)器正是一種具有特殊流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器。
　　 有關(guān)泰勒反應(yīng)器中的乳液和細(xì)乳液聚合，一些研究者發(fā)現(xiàn)存在著非常明顯的過程強(qiáng)化現(xiàn)象，但也有一些研究者并未發(fā)

2、現(xiàn)過程強(qiáng)化。本文旨在進(jìn)一步辨析這一問題，并揭示其機(jī)理。
　　 本文首先從冷模角度著手，系統(tǒng)地研究了均相體系泰勒反應(yīng)器的停留時(shí)間分布特點(diǎn)。進(jìn)一步驗(yàn)證了泰勒數(shù)Ta和雷諾數(shù)Re兩個(gè)無(wú)量綱準(zhǔn)數(shù)對(duì)反應(yīng)器中物料停留時(shí)間分布的影響。并發(fā)現(xiàn)采用粘度較高流體時(shí)，文獻(xiàn)中通過純水體系得到的流混規(guī)律偏差較大，粘度較高流體中的流混規(guī)律需要黏度項(xiàng)的校正。其次，本文研究了非均相體系下泰勒渦流流場(chǎng)對(duì)于（細(xì)）乳液液滴大小及分布的影響。發(fā)現(xiàn)泰勒渦流能夠明顯的細(xì)化乳

3、液液滴，其液滴的平均粒徑要比相似條件下的普通攪拌反應(yīng)釜的結(jié)果小很多。泰勒渦流對(duì)于細(xì)乳液液滴的影響比較獨(dú)特，會(huì)使得液滴分布逐漸變寬，并最終產(chǎn)生一大一小兩個(gè)峰值，這與特殊的渦流流場(chǎng)有密切的關(guān)系.
　　 泰勒反應(yīng)器中聚合反應(yīng)的研究，本文首先對(duì)比了泰勒反應(yīng)器與普通攪拌釜中的間歇細(xì)乳液聚合。間歇操作下由于較高的泰勒數(shù)Ta，泰勒反應(yīng)器中的湍流程度比較高，因此與普通攪拌釜中的結(jié)果相差不多。但均相成核導(dǎo)致的平均粒徑的降低比普通攪拌釜中的嚴(yán)重，說

4、明泰勒渦流流場(chǎng)對(duì)于兩相的傳質(zhì)有強(qiáng)化作用。本文還研究了泰勒反應(yīng)器中的連續(xù)細(xì)乳液聚合，并與普通攪拌釜(CSTR)中的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，在采用油溶性引發(fā)劑(AIBN)引發(fā)反應(yīng)時(shí)，表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)化現(xiàn)象，轉(zhuǎn)化率要比CSTR高很多，這主要得益于液滴分布的兩極化。在聚合過程中，液滴中聚合物的存在會(huì)阻礙液滴之間的聚并，因此只有小液滴的生成，這導(dǎo)致了顆粒數(shù)的大幅度升高，進(jìn)而加快了反應(yīng)速率。當(dāng)采用水溶性引發(fā)劑(KPS)時(shí)，并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的過程強(qiáng)化現(xiàn)象，但由于