聚合反應工程基礎：第六章-攪拌聚合釜的傳熱與傳質

第六章攪拌聚合釜的傳熱與傳質第一節(jié)聚合過程的傳熱問題(1)減速型(2)加速型(3)勻速型常用放熱不均勻系數表示放熱特性。第二節(jié)攪拌聚合釜的幾種傳熱方式夾套內冷件回流冷凝器第三節(jié)攪拌聚合釜的傳熱計算體系流體溫度載熱體的溫度影響釜內壁傳熱膜系數聚合釜內物料性質（如體系粘度）和攪拌條件如攪拌槳葉形式、尺寸、流動形態(tài)、擋板條件。降低體系粘度和改善攪拌效果是提高和總傳熱系數K值的主要途徑。

的因素：釜外壁傳熱膜系數的因素：隨冷卻水的流況而定。以夾套冷卻時，固體的導熱系數：為了降低釜壁固體導熱部分總熱阻，應盡可能采用導熱系數較高的材質。例：用懸浮法生產聚氯乙烯，試求在聚合轉化速率達到高峰時，攪拌釜夾套中通入冷卻水的溫度應該是多少度？符號說明單位數值V聚合釜容積m314.0A夾套傳熱面積m226.9V/A釜容積／傳熱面積比m3/m20.52VR工作容量，裝料系數為90％，VR＝0.9V12.6ν進料中單體體積比0.39ρM氯乙烯的密度kg/m3898.0W單體進料量VRνρMkg/批4400CR總轉化率批－10.9θR總反應時間h/批12CR/θR平均轉化速率h-10.075dC/dθ最高轉化速率h-10.2R高峰轉化速率與平均轉化速率之比2.67HR聚合熱kcal/kg366K總傳熱系數kcal/(h)(m2)(℃)268tR反應溫度℃50解：每批生產的聚氯乙烯量設為P，平均生產率（以小時計）為：聚合過程中平均放熱量為：利用放熱速率與轉化率之間的比例關系：∴根據可得：轉化速率達高峰時所要求的冷卻水溫度tc為：均相液體傳熱的一些定性結論P182第四節(jié)攪拌釜內的傳質過程固相-液相發(fā)生的傳質過程：（1）擴散努塞爾準數（謝爾烏特準數Nsh）：（2）擴散普蘭德準數：對幾何相似體系，傳質過程有如下關系：或：對于氣液體系對于小氣泡對于大氣泡液液體系分散相傳質膜系數連續(xù)相傳質膜系數兩相溶質的平衡常數液固體系伴有相間傳質的聚合反應相界面?zhèn)鬟f阻力＋化學反應阻力傳質速率遠小于聚合反應速率時，實際反應速率完全取決于傳遞過程速率。擴散控制聚合反應速率遠小于傳質速率時，實際反應速率完全取決于反應速率。動力學控制介于二者之間？按照相態(tài)分：擴散反應式：反應速率項相間傳質聚合反應如何簡化？聚合反應可視為不可逆反應體系中活性鏈濃度不變當引發(fā)劑濃度一定時，聚合反應速率可簡化為擬一級反應。擬一級反應的分類快速反應單位面積液膜內的最大反應速率大于純物理傳質速率的2～3倍，這時主要受擴散控制。其傳質速率式為：反應速率常數擴散系數反應物的界面濃度傳質速率中速反應慢速反應此時反應甚慢，反應對傳質系數的影響可以忽略，反應基本上在液相本體內進行。傳質的氣膜與液膜阻力和液相本體的化學反應阻力起串聯阻力作用：無限慢反應由于反應速度極慢，屬于動力學控制，可以不考慮傳質對聚合反應的影響，只需將與氣相壓力P相平衡的濃度C代入化學動力學方程式即可計算伴有相間傳遞過程的聚合速率。如何來判斷屬于哪種反應？判據？液膜傳質系數氣液相界面積攪拌轉速的改變當KLa的改變不會引起聚合速率的改變時，即可認為是受動力學控制的無限慢反應。當聚合速率的改變正比于界面積的改變時，可認為屬于擴散控制的快速反應。若不能確認，則只能認為是中速反應或慢速反應。在非均相聚合中采取何種措施以獲得較理想的的分子量以及分子量分布？聚合反應釜的安全操作加強密閉防漏，防止有毒、易燃、易爆物料的的泄漏，以保證操作人員的安全，防止發(fā)生燃爆。反應釜應裝有安全泄壓裝置，對低壓操作的反應釜可裝簡單的防薄膜。一旦反應失控，應采取以下措施：安全用電1）用終止劑來終止反應2）懸浮聚合或乳液聚合反應釜應留有充分的自由空間，以便在反應失控時向釜內注入冷水。聚合反應器

對工業(yè)聚合生產而言,其聚合反應裝置的整組特性,在相當程度上取決于并受制于聚合反應方法和反應器的結構型式。按聚合方式分懸浮聚合反應器乳液聚合反應器溶液聚合反應器本體聚合反應器聚合反應器按反應器形式分聚合反應器攪拌釜式反應器管式或塔式反應器流化床反應器其他形式反應器聚合反應器均采用攪拌釜式反應器一、攪拌釜式反應器 釜(槽)式聚合反應器是進行聚合反應的主要反應器形式，約占總聚合反應器中的80％～90％。

它的主要特點是依靠攪拌器使物料得以良好混合。由于攪拌作用，使得物料處于流動狀態(tài)，由于物料的流動，物料與壁面間的傳熱系數也可以比較大。故釜式反應器的一個重大優(yōu)點就在于它緩和了聚合熱的去除問題。此外，為了保持非均相聚合中粒子的懸浮，亦要依靠攪拌。攪拌釜式反應器攪拌器型式和機構的選擇和設計,無論對聚合反應器還是對整個聚合反應裝置系統,其影響都是至關重要的1.懸浮聚合反應器懸浮聚合過程一般是在水中分散單體液滴,并以油溶性引發(fā)劑進行的.懸浮聚合可以直接得到直徑5-1000μm的球形顆粒,廣泛應用于對顆粒形態(tài)及粒徑、粒徑分布有很高要求的高分子材料的生產。反應器的大型化是懸浮聚合的工程特點之一采用大型懸浮聚合反應器具有很多優(yōu)點：

設備的生產效率高,產品均勻性好,

基建費、設備維修費用低等。懸浮聚合反應器懸浮聚合反應器該釜除采用與歐美懸浮聚合釜相類似的雙層后掠葉式攪拌器外,最大的特點是采用了結構獨特的內部夾套,其傳熱系數可達1160W/m2K，比通常的PVC聚合釜提高了一倍。懸浮聚合反應器懸浮聚合反應器懸浮聚合反應器的傳熱 根據傳熱速率關聯式Q=KA△tm，強化傳熱的方法主要有:

增加傳熱面積A擴大溫差△tm 提高傳熱系數K

另：30-40m3

聚合反應器一般可增設內冷管

50-60m3以上的需考慮設釜頂冷凝器a夾套夾套傳熱面的總熱阻可用下式表示式中,和分別為聚合反應器內筒體內壁和外壁的膜傳熱系數,又為聚合反應器內筒傳熱熱阻,為厚度,為導熱系數。懸浮聚合反應器的傳熱 上式中 為攪拌雷諾數,為普蘭特數,為內部物料粘度與近壁處粘度之比,隨水油比、轉化率等因素而變化,常數C與聚合反應器內的流動狀況有關。

懸浮聚合反應器的傳熱攪拌強度增加可使

上升,但攪拌狀況是由工藝決定的。 由夾套形式、進水方式和流速決定,其大小順序依次為:普通夾套、螺旋折流擋板夾套、微渦夾套、半圓管夾套。 的計算式有多種。但由于半圓管夾套的優(yōu)良性能,為許多大型懸浮聚合反應器所采用。懸浮聚合反應器的傳熱由于聚合物的導熱系數很小,粘釜將導致夾套傳熱系數大幅度下降,因此清釜技術也是夾套傳熱的關鍵為防止夾套結垢而使熱阻上升,大型懸浮聚合反應器均應注意夾套循環(huán)水的質量管理懸浮聚合反應器的傳熱b內冷卻構件 由于懸浮聚合對攪拌和防粘釜有嚴格要求,一般均不單獨為傳熱目的而設內冷卻構件,但仍可盡量利用擋板等內部通冷卻介質以加強傳熱,雖然傳熱面積不可能太大,但由于幾乎為反應器壁的2倍,仍可帶走相當大的熱量。懸浮聚合反應器的傳熱

c釜頂冷凝器 釜頂冷凝器是利用懸浮聚合反應器內單體和水的蒸發(fā)冷凝——回流帶走熱量,熱阻分析與夾套相似,該反應器內無不凝性氣體時總傳熱系數可與夾套相當，

由于其傳熱面積可不受限制,對解決傳熱是一種有效的手段。懸浮聚合反應器的傳熱懸浮聚合設備的主要發(fā)展方向有三個：1均勻混合,并使攪拌釜中剪切率分布均一化以使聚合物粒子的粒徑均一2強化傳熱效率,提高單位容積反應器的生產強度3開發(fā)防粘釜技術懸浮聚合反應器發(fā)展方向2.乳液聚合反應器乳液聚合技術在合成橡膠乃至高分子材料工業(yè)中均占有重要地位。在工業(yè)裝置中實現乳液聚合,必須解決以下基本問題

1聚合熱的撤除 2良好的物料混合 3維持一定的停留時間 4控制連續(xù)聚合過程的返混程度 5粘壁和掛膠乳液聚合反應器乳液聚合按操作方式可分為間歇式或半連續(xù)式和連續(xù)式兩大類。間歇和半連續(xù)聚合設備一般采用攪拌釜式反應器,連續(xù)聚合設備則常采用多級連續(xù)攪拌釜式反應器(CSTR）a間歇乳液聚合釜

間歇乳液聚合釜操作的最大特點是轉化率高,接近于完全反應,聚合產物分子量分布窄,故特別適于涂料和粘合劑等多品種小批量乳液的生產。下面是典型的間歇乳液聚合釜的結構和參數該釜的最大容積為75m3。內設螺旋擋板夾套,底伸式二葉斜槳攪拌器,當容積大于50m3

時,應采用雙層槳式攪拌器。再則,視需要擋板還可通冷卻介質。b乳液聚合CSTR對于高放熱體系,反應器的大型化會使單位容積的傳熱面減少,致使撤熱問題更加突出,故需配置內冷管以增加傳熱面面積。下圖為日本生產采用的乳液聚合釜。6-8級CSTR是連續(xù)乳液聚合生產SBR的典型流程,

其他如ABS樹脂等的生產也與之相類似c螺帶式攪拌聚合釜生產羧基改性膠乳的聚合反應器可采用下圖的螺帶式攪拌聚合釜。該聚合釜的上下分別設置有多個 折流擋板,較特殊的是攪拌器采 用均相中高粘度體系常用的螺帶 式。據稱,設置多個折流擋板后,該螺帶式攪拌器也適用于低粘體 系,且可使乳液聚合產物凝膠含 量少,膠乳粒子勻整。聚合熱撤除和傳熱措施溫控是乳液聚合操作的關鍵因素之一。

間歇乳液聚合釜必須考慮峰值反應速率期間的撤熱能力。

CSTR的最大放熱速率,則集中在轉化率最高的反應器中,即反應器傳熱速率為 式中,U為總傳熱系數;A為傳熱面面積;△T為冷卻水與反應物料溫差;分別為物料溫度和夾套溫度其最大放熱速率為式中,

,為物料體積,為油水比,為密度,為反應熱,為最大放熱速率和平均放熱速率之比,為轉化率,為反應時間據此： 其中△T即為峰值反應速率期間所需溫差,反映了反應器的最大生產能力。聚合熱撤除和傳熱措施聚合熱撤除和傳熱措施

增加傳熱面面積、提高總傳熱系數,有助于提高撤熱能力。 而提高油水比,縮短反應時間,反應速率的不均勻和反應器大型化將引起傳熱條件惡化。傳熱夾套半管傳熱夾套結構如下圖所示，是一種高效的傳熱元件。 其優(yōu)點如下：由于無泄流、短路,其傳熱性能遠高于螺旋擋板夾套,特別對大型聚合釜尤為適用對設備具有很高的結構強度增強作用, 故可降低聚合釜的壁厚,既可降低制造 成本,又可進一步提高傳熱效果 設有多個進出口,因而夾套可分為多個 傳熱區(qū),并行連接時夾套壁側 的溫度分布均勻,壓力降小,同時還可視需要自由調節(jié)傳熱面面積傳熱夾套對半管傳熱夾套在湍流域的傳熱膜系數，Bondy提出可按下式計算

式中,為夾套壁對聚合釜內流體的給熱系數 為帶折流擋板夾套橫面的當量直徑為導熱系數 為準數 為準數為聚合釜半徑內冷構件工業(yè)乳液聚合釜的容積一般達數十立方米,當體系放熱量大時,傳熱問題就相當突出,故除設置傳熱夾套外,還必須設置內冷構件以增加傳熱面面積。對此,可選用如下不同方案： ⑴采用內冷擋板 ⑵取消擋板,設置直立內冷管 ⑶向攪拌槳葉內通冷卻介質低溫冷劑和沸騰換熱

強化傳熱的另一途徑是采用低溫冷劑,以增大傳熱溫差。但采用低溫冷劑需增加冷凍能耗,且溫度過低時會導致反應器壁溫與本體溫度溫差過大,使聚合物容易粘壁。因此,目前國外多采用低溫冷劑和沸騰換熱相結合的換熱方式,使較小的溫差即可具有很大的換熱能力?；亓骼淠骱透鉄峤粨Q器這些措施僅適用于聚合物膠乳在釜壁粘結較輕的情形?；亓骼淠魈貏e適用于單體、引發(fā)劑和表面活性劑連續(xù)補加的半連續(xù)乳液聚合。而使用釜外熱交換器,則要求聚合物膠乳在反應過程中應具有良好的機械穩(wěn)定性,否則循環(huán)泵將引起膠乳破乳。為便于清理,釜外熱交換器以選用板式換熱器為宜。3.溶液聚合反應器該類聚合反應器一般分為間歇式或半連續(xù)式溶液聚合反應器和連續(xù)式溶液聚合反應器兩大類a間歇式或半連續(xù)式溶液聚合反應器這類反應器的最大特點是反應物系在聚合過程中的粘度變化大聚合開始時,物系粘度接近于溶劑粘度,一般小于數十毫帕秒,而聚合后期則粘度可升至數千至數萬、甚至數十萬毫帕秒間歇式或半連續(xù)式溶液聚合反應器若聚合后期體系的粘度不太高,溶液聚合不難實現,其反應器的結構也較簡單。右圖為日本綜研化學公司用于生產涂料的丙烯酸溶液聚合釜

若釜內物料的粘度很大, 則它與由冷凝冷卻器流下的 低粘溶劑或單體的混合也是 十分困難的,這時僅用這種簡 單的攪拌器就不可能獲得好 的效果了。強化混合和傳熱效率的措施 要使間歇式和半連續(xù)式聚合反應器在寬的粘度范圍和液面有較大波動的情況下始終保持高的混合和傳熱效率,可采取如下兩種措施。⑴采用特殊型式的適應寬粘度域的攪拌器⑵采用具有兩個不同槳徑、不同轉速的攪拌葉片的組合式攪拌器間歇式或半連續(xù)式溶液聚合反應器⑴采用特殊型式的適應寬粘度域的攪拌器 右圖是日本住友重機械公司開發(fā)的攪拌器,稱作最大葉片式攪拌器，它的特點是攪拌葉片又寬又長。其適用粘度范圍很廣,由于其槳徑與釜徑比大,故對高粘流體其傳熱能力也高還由于其葉片長,故對液面波動的適應能力也強下面2個圖分別是最大葉片式攪拌器的混合速率和傳質系數與傳統攪拌器的對比圖⑴采用特殊型式的適應寬粘度域的攪拌器但這些新型攪拌器須與變速電機（最好是恒功率輸出型變速電機）配合,

低粘時采用高轉速

高粘時采用低轉速⑴采用特殊型式的適應寬粘度域的攪拌器⑵采用組合式攪拌器⑵采用具有兩個不同槳徑、不同轉速的攪拌葉片的組合式攪拌器

右圖是德國Ekato公司生產的同軸線型組合式攪拌器，其內層用的是多層透平式葉片,它適用于低中粘流體的混合而當粘度升高時,則啟動外層的框式葉片,葉片上還裝有刮板以清除粘釜物和強化傳熱。 右圖的組合式攪拌器稱作超級葉片式攪拌器,其內層是采用能適應很寬粘度域的最大葉片式結構,外層再配以低轉速的螺帶式葉片,使之能在更高的粘度下具有高的混合和傳熱效率

⑵采用組合式攪拌器 下圖比較了超級葉片式攪拌器與其他型式攪拌器的混合速率⑵采用組合式攪拌器⑵采用組合式攪拌器 這些組合式攪拌器的兩臺電機中,至少帶動外層大槳徑葉片的須是變速電機。有些先進的組合式攪拌器,還具有自動判斷物料粘度并能在粘度超過某一定值時自動啟動外層大槳徑葉片的功能。b連續(xù)式溶液聚合反應器連續(xù)式溶液聚合反應器在工程上除要考慮混合和傳熱外,還須考慮停留時間分布。對像鋰系低順式聚丁二烯（LCPB）生成活性聚合物的體系,流動狀態(tài)與分子量分布則密切有關,若要獲得分子量分布窄的聚合物,就必須采用平推流。以采用裝有多層葉片的攪拌塔式聚合反應器為好。異戊橡膠(IR)聚合反應器 IR的溶液聚合體系不易產生粘釜物,故其反應器的設計相對比較簡單,可采用多釜串聯使流動接近于平推流,再按各釜的粘度情況配置相應的攪拌器 若在過渡流域(Re=50~1000)操作,可選用MIG式或多層開啟式透平與擋板的組合式攪拌器 若在層流域(Re<50)操作,則可選用適于高粘流體混合的螺帶式攪拌器。連續(xù)式溶液聚合反應器鎳系順丁橡膠（NiBR）聚合反應器

NiBR的聚合機理屬慢終止型,通常采用三 釜或五釜串聯流程。雖然該物系的粘度比IR低, 但由于易生成粘釜物,故解決傳熱問題要困難得多

首釜可使用組合式攪拌器,且長徑比應大一點,釜底需設一高速回轉的透平式葉輪攪拌器,以促使快速混合,又因聚合屬慢終止型,為使流動更接近于平推流,抑制軸向返混,故首釜的主攪拌器應具有徑向混合好而軸向返混弱的功能,且?guī)в泄伟?；至于二、三?由于粘度較高,可采用帶刮板的螺帶式攪拌器連續(xù)式溶液聚合反應器丁基橡膠(IIR)聚合反應器 聚合時IIR比NiBR更易產生凝膠,聚合速率極快,且聚合溫度非常低(約-95℃),故其聚合反應器在保證高效的混合和傳熱上都須有獨特的設計。連續(xù)式溶液聚合反應器右圖是前蘇聯采用的IIR聚合反應器的示意圖

它采用高速的軸流式攪拌器與導流筒的組合,強制流體在釜內進行高速循環(huán)以保證釜內均勻的混合,釜內各點溫差小于1℃。根據該聚合物系易產生粘釜物的特點,還采用了三重刮壁機構,使釜內壁和導流筒內外表面不斷更新,從而保證傳熱面有高的傳熱系數。為獲得聚合所需的低溫,采用液態(tài)乙烯在夾套和旋轉著的導流筒中蒸發(fā)以析出聚合熱連續(xù)式溶液聚合反應器上述反應器的傳熱系數與轉速的平方根成正比,即這種攪拌器不僅適用于中等粘度的溶液聚合,也適用于易產生粘釜物的低粘物系的懸浮聚合,若物系的粘度很高,則可將底部的推進式攪拌器改成螺桿式攪拌器連續(xù)式溶液聚合反應器4.本體聚合反應器液相本體聚合有兩種情況：

若聚合物溶于單體,則聚合后期物系粘度很高 若聚合物不溶于單體,則只要有足夠量的單體存在,物系的粘度是不高的在高粘本體聚合含縮聚反應器中,粘度可達數萬至數十萬毫帕秒為保證高粘流體能有效地混合和傳熱,且能使流動狀態(tài)盡量接近平推流,以提高反應的轉化率,通常本體聚合反應器的結構都很復雜,且包含許多技術訣竅本體聚合反應器就目前本體聚合反應器來看，有螺桿—導流筒攪拌器的立式反應器攪拌塔式反應器臥式攪拌釜式反應器設螺帶式攪拌器的立式反應器………就換熱方式看，有間接換熱靠單體氣化回流冷凝………本體聚合反應器下圖是日本日立公司裝有眼鏡式葉片的臥式雙軸表面更新型攪拌器本體聚合反應器5.釜式氣液固三相聚合反應器國內典型的釜式氣液固三相聚合反應器有丙烯液相本體聚合反應器和高密度聚乙烯（HDPE）反應器。通常,有氣相存在的釜式反應器都采用多層盤式透平型攪拌器,析熱方式除了采用夾套傳熱外,還采用釜頂冷凝冷卻器。近年來,攪拌釜中的氣液兩相或氣液固三相傳遞過程的基礎研究進展迅速,有許多新槳型和新的氣體分配器被開發(fā)。對于熱交換器,有惰性氣體存在,其傳熱系數肯定要降低；然而在攪拌釜中則規(guī)律有所不同,氣體的存在有時反而能使傳熱系數增高。預期在積累了大量基礎研究成果之后,必然會有高效的氣液固三相反應器問世。釜式氣液固三相聚合反應器二、管式聚合反應器管式反應器在聚合物生產中遠不及其他化工生產中用得那樣多。在尼龍-66的熔融縮聚生產中，其預聚合反應器即為管式反應器。另一個著名的例子是乙烯的高壓聚合。管式聚合反應器右圖是乙烯的高壓聚合 管內壓力可3000大氣壓 以上，管長可達1000m。 由于物料粘度高，易于 粘壁，故操作中常使壓 力作周期性的脈動(變化 幾十個大氣壓)以便把附 著于管壁處的物料沖刷 下來。

右圖是中壓法(2.5MPa) 聚烯烴生產中用的一種環(huán)管式聚合反應器。單體及催化劑連續(xù)加入，聚合物的淤漿狀產物則連續(xù)地或半連續(xù)地從系統中取出。通常將兩個環(huán)串接成為一組進行操，如Phillip法生產聚乙烯時，就用了兩組分別為第一段及第二段聚合之用。管式聚合反應器三、塔式聚合反應器

塔式聚合反應器多用于連續(xù)生產且對物料的停留時間有一定要求的情況。在合成纖維工業(yè)中，塔式聚合器所占的比例有30％左右，主要是一些縮聚反應。對于本體聚合及溶液聚合，應用也很多。塔式聚合反應器右圖是生產聚己內酰胺(尼龍-6) 的VK塔(VK為德文“連續(xù)”二字的字頭)的多種型式中的一種。單體己內酰胺從頂部加入，這時粘度還小，縮聚的初始階段所生成的水變成氣泡從頂部離去， 而物料則沿塔下流。由于依靠壁外 夾套中的加熱，使物料粘度不致太 高，所以使物料得以依靠重力而流 動。塔內還裝有橫向碟形擋板，使 物料返混減少，停留時間均一。對 于聚己內酰胺的VK塔，結構上還有 不少變種。左圖是本體法生產聚苯乙烯 的塔式反應器。物料在攪拌 釜內經預聚轉化到30％～40％ 以后送入塔中，然后一面往 下流動，一面繼續(xù)聚合。塔 段內外都分別有盤管及夾套， 內通導熱油以調節(jié)溫度，使 得物料在分子量增高的同時， 得以保持適當的流動性。塔式聚合反應器四、流化床聚合反應器由于流態(tài)化技術具有流動性好、傳熱傳質效率高、溫度均一等優(yōu)點,加之高效聚合催化劑開發(fā)成功,它在聚合物生產中已得到了廣泛的應用用流化床生產烯烴聚合物,無需分離、回收、干燥等步驟,可直接得到產品,流程簡單如生產聚乙烯、聚丙烯及烯烴共聚物等流化床聚合反應器國內建成的流化床反應器,有引進美國UCC技術用以生產LLDPE的,也有引進美國—意大利Himont丙烯液相本體聚合技術用以生產共聚物的。德國BASF公司帶攪拌器的PP流化床,也是成功的技術這里主要介紹一下流化床氣相聚合反應器用流化床氣相聚合反應器,催化劑細粒子要連續(xù)加入到流化床層,單體烯烴從流化床底部經分布板進入流化床層,并在催化劑表面引發(fā)聚合。隨著聚合的進行,聚合物粒子逐漸增大,并從靠近分布板處連續(xù)或分批排出。流化床聚合反應器流化床氣相聚合反應器烯烴聚合為強放熱反應。為了傳熱和維持床層的流態(tài)化,需大量的氣體循環(huán),否則會導致聚合物粒子的聚集和熔結,影響產品粒度和形狀,甚至破壞流化床層的穩(wěn)定性。

針對大量氣體循環(huán)引起的缺點,人們在流化床內安裝冷凝器來強化傳熱對于烯烴的氣相聚合,氣固兩相間的傳質速率已足夠快,反應總速率主要由催化劑表面的聚合速率決定。生產聚烯烴時,產品粒子的最終形成需要聚合物粒子有足夠的停留時間。若氣速很大,不僅增大了因維持大量氣體循環(huán)所需的能耗,而且使流化床內的軸向溫度梯度和催化劑的損耗增大,導致產品質量不均一。因此,在傳熱足夠的情況下,應選擇合適的氣速。流化床氣相聚合反應器除依靠大量氣體循環(huán)的一類流化床氣相聚合反應器外,還有一類帶有攪拌裝置的流化床氣相聚合反應器。它利用液化的烯烴原料吹入流化床層,借其汽化潛熱來移走反應熱。這類反應器的氣速較小,為了保證流化質量,采機械攪拌裝置來混合