Тепловой расчет реактора.

Введение.

Синтез полимеров – удивительный и нелинейный процесс, требующий глубокого технического и математического рассмотрения. Разработка технологического проекта занимает длительное время и требует усилий многих отделов проектной организации. Такая работа включает в себя этапы создания промышленной концепции, моделирования процессов, экономические расчеты, технологический подбор реактора и обвязывающего оборудования. Немного позже формируется проектный монтаж оборудования, за которым следует разработка систем электро- и водоснабжения, вентиляции, планирование схемы КИП, проработка технической безопасности и многое другое. Параллельно происходит конструирование нестандартного оборудования. Немалую часть времени занимает взаимное согласование оборудование и превращение отдельных элементов в единую техническую систему.

На каждое устройство технологической системы опасного производства требуется Разрешение на применение, а сам проект проходит тщательную экспертизу.

Таким образом, вычленение одной стороны процесса синтеза полимера, по сути, не грамотное действие, обусловленное только ограниченностью учебного процесса или желанием получить начальные результаты, в последствие перерабатываемые.

Рассмотрение теплового баланса при проектировании не делимо с расчетами химической кинетики и термодинамики реакции, учета гидродинамического режима и потоков веществ, экономического анализа. Цель технологического процесса – получение продукта с требуемым техническим качеством. При проектировании процесса обязательно установление верного по времени съема продукта для предотвращения высокой полидисперсности. Высокое расхождение полимеров по молекулярной массе приведет, в частности, к различию температур стеклования и перехода в вязкотекучее состояние, что в свою очередь сделает невозможным дальнейшую переработку – в одном режиме часть полимера расплавится, а часть останется твердыми частицами.

Расчет теплового баланса преследует цель установить необходимое количество теплоты, которое нужно подвести с горячим теплоносителем или отнять с холодным от реагентов и среды. Процесс теплопередачи зависит от площади теплообмена, которая задается, и от двух коэффициентов теплоотдачи: от теплоносителя к стенки α₁ и от стенки к среде α₂. В свою очередь эти параметры определяются физическими константами вещества, гидродинамическим режимом и температурой. Меняя интенсивность перемешивания и температуру теплоносителя можно добиться тех значений α_i, при которых теплообмен будет эффективен (с имеющейся поверхностью теплообмена). Для реализации технологического процесса по линии оптимальных температур (давлений), в каждый момент времени расчетная площадь должна совпадать с реальной. В предварительных расчетах для последующей возможности регулирования процесса вычисляемая площадь должна быть меньше конструктивно принятой.

Исходные данные.

Мономер: винилхлорид

Количество мономера: 300 кг.

Растворитель: вода.

Количество растворителя: 700 кг.

Температура реакции: 335 ⁰С.

Температура помещения 290 ⁰С.

Время разогрева реакционной массы 3 ч.

Термическое сопротивление стенок змеевика пренебрегается.

Коэффициент учитывающий неполноту реакции (степень превращения)

φ 0,9.

Вязкость латекса, μ 2 Па·с.

Период пуска реактора.