圆盘反应器成膜性能的实验研究

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1、第37卷第5期北京化工大学学报(自然科学版)Vol_37．No．52010年JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)2010圆盘反应器成膜性能的实验研究吴妙奇李志鹏高正明(北京化工大学化学工程学院，北京100029)摘要：在直径为0．48m圆盘反应器内研究了物料黏度、液位、圆盘转速等因素对反应器功率、最小成膜转速、持液量以及膜厚的影响规律。结果表明：最小成膜转速随黏度的增加而降低，随液位的降低而升高；持液量随黏度和转速增加而增大，黏度较低时增加的趋势低于黏度较高时

2、；无因次混合时间随着线速度的增加先减小后增加；同时得到了功率准数以及膜厚的关联式。关键词：圆盘反应器；最小成膜转速；液位；膜厚；脱挥中图分类号：TQ051．7者’对圆盘反应器的成膜特性进行了理论分析，引言提出了黏附膜和下垂膜的概念，研究了不同黏度下工业上生产聚酯(PET)一般都是经多级熔融缩的最小成膜转速，持液量以及弹性对成膜性能的影聚反应得到的。在连续聚酯生产过程中，低分子响，建立了持液量关联式，并且比较了大，中，小釜径量预聚物经过一系列反应最终被转移到终缩聚反应对成膜性能的影响。但是没有液位对最小成膜速率器中。因为主要的缩聚反应是可逆的，为了

3、促进链和膜厚影响的研究，同时也缺少盘环上膜分布情况增长反应以获得高分子量聚合物，故终缩聚反应器的研究。本文研究了圆盘反应器的成膜性能，主要的设计和操作通常集中在如何将小分子量的挥发性讨论了成膜实验中功耗、混合速率及持液量等因素，组分从高黏度聚合物熔体中有效的除去，从而将副并重点考察了最小成膜转速以及盘环上膜厚分布情产物减少到最低限度。圆盘反应器是脱挥反应器的况。一个典型代表，早在20世纪60年代末就广泛用1实验部分于聚酯生产。1．1圆盘反应器装置圆盘反应器通过圆盘旋转将黏性介质拉起，并反应器采用直径为0．48m，釜长为0．5m使其成膜，进行物质交

4、换，完成脱挥和反应。成膜、混合与表面更新三者之间相互影响，共同对脱挥产的卧式有机玻璃槽。圆盘材料为不锈钢，盘外径D生作用，是圆盘反应器的技术关键。至今已有不少为450mnl，盘内径D，为370mm，3种盘厚h，分别为研究者对圆盘反应器进行了相关研究：包括盘上与10，8，6mm。测最小成膜转速，膜厚及混合时间均采用单盘操作；测持液量时采用双盘操作，两盘安装盘下液体的交换方式、混合性能、流动模型、停留时间分布、功率特性"“及成膜特性。方式相同，盘间距为200mm。传动装置采用变频仪可控减速机。实验操作为间歇式，在做功率与液位反应器的脱挥效率主要由界面

5、积大小和表面更的关系，最小成膜转速与液位的关系和膜厚随液位新性能所决定¨，而界面积与成膜性能有关。成膜的变化关系实验时改变操作液位，其余过程中操作性能包括持液量、液膜膜厚以及成膜转速，与介质黏液位均在T／3，成膜实验流程和圆盘结构如图1度、物料液位以及圆盘转速等因素有关。研究和图2所示。1．2模拟介质收稿日期：2010—03—10基金项目：国家自然科学基金(20821004)在50～400S剪切速率范围内聚酯熔体流动第一作者：男，1986年生，硕士生为牛顿型，且有一定弹性，本文主要考虑黏度的影通讯联系人响，因此，实验以牛顿流体糖浆为试验物料，测量

6、功E—mail：gaozm@mail．buct．edu．cn率，混合时间，最小成膜转速，持液量以及膜厚。实第5期吴妙奇等：圆盘反应器成膜性能的实验研究及在同一转速下，不同黏度的功率消耗，其功率准数与雷诺数的关系如图3。1一探针；2一反应器；3一扭矩传感器；4一记录仪；5一减速机；6一变频仪；7一电机图1圆盘成膜实验流程图Fig．1Schematicillustrationoftheexperimentalfilm一~rmingprocess图3功率准数脚与雷诺数Re的关系Fig．3RelationshipbetweenNpandRe黏性介质中，功

7、率消耗主要来自盘环与液相主体的摩擦，并且受盘环上液体重力分布影响，所以要考虑黏性力、惯性力和重力的影响，并且随着液位的变化而变化。实验对雷诺数，弗鲁德数以及液位进行了关联，得到单盘功率准数关联式：图2圆盘结构图Np=164．162Re-0．75Fr(H／T．)。·眦(Re

8、响1．3测试方法最小成膜转速随黏度的变化关系如图4。黏度功率由式P=Mw计算得，而扭矩通过扭矩传感越高，最小成膜转速越小，且其变小的趋势