- •1. 100%-Ные пленкообразующие системы. Сравнительная характеристика жидких и порошковых систем.
- •2. Водоразбавляемые пленкообразователи ( водноспиртовые растворы
- •3.Химические основы синтеза алкидов.
- •5. Ненасыщенные полиэфирные лаки. Состав, отверждение, свойства покрытий
- •6. Общие закономерности получения фенол-, мочевоно- и меламиноформальдегидных смол.
- •Закономерности получения мч смол на формалине
- •7. Исходные материалы, химия, условия получения, свойства и применение маслорастворимых фф смол.
- •4) Маслорастворимые ффо (100% смолы)
- •8. Получение, свойства и применение водоразбавляемых фф смол
- •9. Получение, свойства и применение мочевиноформальдегидных смол
- •10. Получение, свойства и применение мл-смол.
- •11 . Пос на основе афо – состав, реакции отверждения.Св-ва, применение.
- •12. Сравнительная характеристика способов получения эпоксидных пленкообразователей.
- •13. Низкотемпературные отвердители эпоксидных смол. Химия отверждения, свойства отвержденных композиций
- •14. Порошковые композиции на основе эпоксидных смол – состав, условия, химия условия отверждения, свойства покрытия.
- •15. Эпоксиэфиры. Получение, свойства, применение
- •16. Двухупаковочные композиции для полиуретановых покрытий – состав, условия и химия отверждения.
- •17. Одноупаковочные композиции для полиуретановых покрытий высокотемпературной сушки – химия, условия получения, свойства покрытий.
- •18. Получение, свойства и применение уралкидов.
- •19. Полиорганосилоксаны. Получение, свойства, применение.
- •4. Немодифицированные pos.
- •5. Модифицированные pos.
- •20 Полиолефины: полиэтилен, полипропилен.
- •20. Полиолефины и продукты их химической переработки в качестве пленкообразователей.
- •21. Получение, свойства и применение пва
- •22. Получение, свойства и применение пвАц
- •23. Получение, свойства и применение поливинилхлорида.
- •3.Классификация
- •3.1Термопластичные.
- •3.2 Термореактивные органорастворимые.
- •3.3Термореактивные, водоразбавляемые.
- •3.4 Фторсодержащие па для вс.
- •3.5 Полифункциональные акриловые мономеры.(пам)
- •27. Технология производства алкидов и лаков на их основе.
- •1. Модификаторы
- •Технология производства алкидов по периодической схеме моноглицеридным способом и лаков на их основе.
- •Технология производства алкидов по полунепрерывной схеме моноглицеридным способом и лаков на их основе.
- •28 Технология производства 101 смолы.
- •2 9 Технология производства аминоформальдегидных олигомеров.
- •30 Технология производства смолы э-40
- •31. Химические реакторы. Классификация. Устройство реактора периодического действия. Виды обогрева. Типы теплопередающих поверхностей. Оснастки реакторов.
- •3) Конструктивные размеры и объемы.
- •2) Обогрев теплоносителями .
- •33. Смесители и аппараты для охлаждения расплавов полимеров – схемы, критерии выбора.
- •34. Оборудование для очистки растворов полимеров. Классификация. Схемы, технич.Характеристика, критерии выбора.
- •35. Оборудование для транспортирования и дозирования жидкого сырья.
- •Тду для жидкого сырья
- •Тв.Сырье
- •Транспортирующие устройства.
31. Химические реакторы. Классификация. Устройство реактора периодического действия. Виды обогрева. Типы теплопередающих поверхностей. Оснастки реакторов.
Классификация.
по гидродинамике
по типу обогрева
по конструкции
По конструкции реакторы делят на:
- вертикальные (рис, рив)
- горизонтальные (рив)
- колонного типа (многосекционные колонны с переливными трубками, роторно-дисковые колонны, пульсационные колонны)
Устройство реактора периодического действия.
Основные элементы:
1) крышка (эллипт.или сферич.формы, съемная. Крепится с помощью фланц.соединения болтами. Фланцы выбираются по ГОСТу. На крышке имеются: привод-редуктор + ЭД во взрывобезоп.исполнении; технолог.люк Д=400 мм, ряд штуцеров для ввода сырья, пробоотбор, автоматики и др; отверстие для вала. Для исключения прорыва газ.выбросов сущ.2 типа уплотнения – сальниковое и торцевое)
2) котел = обечайка + днище. Днище обычно приварное. В нем имеется патрубок для слива продукта реакции. Управление сливов осущ.вручную или дистанционно.
3) Конструктивные размеры и объемы.
Высота реактора Н/ ширина Д = 1,2 – 1,8
Высота днища/ ширина реактора Д = 0,25
Объем: 1.5, 6.3, 10, 12, 15, 20, 32, 60, 80 куб.м.
4) толщина крышки, обечайки. R = 6 – 14 мм. Рассчитывается в зависимости от давления, темп-ры, агресс-ти среды. При учете Р, учитывают Р столба реакц.массы и Р инерт.газа.
Кроме того, учитывается работа реактора при разрежении.
5) материал. Зависит от Т,Р и агресс-ти среды. Наиболее стойкая нержавейка, но на заводах чаще применяют конструкц.сталь, плакированную нержавейкой (2-3 мм)
6) крепление реактора. Как правило, реактор провисает со 2 этажа на первый.
Обогрев реакторов:
1) Обогрев продуктами сгорания топлива. Может применяться жидкое ( мазут ), твердое ( уголь, торф ) , газообразное ( газ природный ) топливо. При применении твердых топлив они сжигаются в выносных топках, и образующиеся дымовые газы собственно и обогревают реактор. Газ непосредственно сжигают под днищем реактора с помощью форсунок – это огневой обогрев. По эффективности : КПД твердое топливо=15%, жидкое=30%, газообразное=60%. Недостатки этого обогрева : 1) взрыво-, пожаро-опасность. 2) местные ( локальные ) перегревы , которые снижают качество олигомера : возрастает полидисперсность и уменьшается молек. масса.3) длительность охлаждения.
2) Обогрев теплоносителями .
а) горячая вода (до 80 ºС) б) водяной пар (до 160 ºС) в) обогрев ВОТ-высокотемпературные органические теплоносители (до 300 ºС).
б)Обогрев
водяным паром:
его ограниченность в том,что он до 160 ºС
– это невысокотемпературный обогрев.
Достоинства: 1) высокий коэффициент
теплоотдачи от пара к стенке змеевика:
=5000-10000
Вт/(
*К)
2) Относительная дешевизна- дешевле
электроэнергии – существенно. На
практике применяют водяной пар с
давлением 0,3-0,4 МПа.
в) Обогрев ВОТ:
применяются различные ВОТ, но наиболее
широкое применение имеет дифенильная
смесь ( ДФС :
) = 35% дифенилоксида ( ДФО :
)
+ 65% дифенил
.
ДФС-эвтектическая смесь-у отдельных
компонентов
.
Обогрев может проводится как жидкой
ДФС , так и ее парами. Достоинством
обогрева парами ДФС по сравнению с
водяным паром является ≈ в 35 раз более
низкое давление. Дифенильная смесь при
320 ºС может эксплуатироваться несколько
лет, при 350 ºС – 1 год. Достоинства
обогрева жидкой ДФС
: 1) короткое время нагрева и охлаждения,
т.к. осуществляется змеевиком 2) возможность
тонкого регулирования температуры, что
обеспечивает хорошее качество 3) не
корродирует сталь 4) более низкая
стоимость, чем при э/и обогреве. Недостатки
: 1) очень
высокая проницаемость жидкой ДФС через
все уплотнения, соединения в запорной
арматуре и др. Поэтому все коммуникации
и сальниковые уплотнения требуют высокой
герметичности, что усложняет коммуникации
и запорную арматуру. 2) при высоких
температурах высокий риск пожаро-,
взрывоопасности. 3) отрицательное
воздействие на человека, т.е. токсичность
паров ДФС. 3)
Электроиндукционный
обогрев.
Принцип
работы э/и нагревателя :
реактор помещают в индуктор –катушка
, на которой намотан медный провод в
изоляции. На катушку подают переменный
эл. ток , в результате образуется
переменное магнитное поле, которое
пронизывает стенки реактора. Вследствие
этого в самой стенке возникают вторичные
токи или токи Фуко ( вихревые токи ).
Отсюда происходит нагрев самой стенки
реактора. Здесь тепло передается от
нагретой стенки реактора к реакционной
массе. Т.о. здесь этот индуктор вместе
с реактором образует как бы трансформатор
, где первичная обмотка – катушка, а
вторичная – корпус реактора.
Достоинства э/и обогрева : 1) высокий КПД=90% . 2) возможность дистанционного управления температурного режима всех реакторов из единого центра. 3) небольшой перепад температуры между стенкой реактора и температурой реакционной массы при пусковом периоде 20-40 ºС , в стационарный 5-8 ºС . 4) возможность тонкого регулирования температуры из-за малой инерционности. 5) высокая культура обслуживания и относительная простота управления температурного режима . 6) это обогрев высокотемпературный до 300 ºС и выше .
Недостатки : 1) Высокая стоимость электроэнергии . Поэтому часто применяют комбинированный обогрев: до 120 ºС – водяным паром через внутренний змеевик , выше 120 ºС – индуктором.
Устройство реакторов с э/и обогревом . Конструкция реактора с э/и обогревом должна отвечать правилам ПУЭ ( правила устройства электроустановок ) пожаро- и взрывоопасных производств. В таких производствах должен быть исключен контакт катушек ( индуктора ) с атмосферой цеха , поэтому катушки закрываются герметичным кожухом , через который пропускается чистый воздух с определенным давлением = 250 МПа. Этот кожух защищает катушки от газов , искр, от нагревания . Для исключения внештатной работы всей системы предусмотрена автоблокировка по давлению чистого воздуха. Если давление упало , то индуктор автоматически отключится. Требования к кожуху : 1)Достаточная прочность и герметичность . 2) Он должен быть сделан из немагнитного материала, применяют пластмассовый и алюминиевый сплавы. Конструкция индуктора : как правило индуктор выполняют таким образом, чтобы число катушек было кратно 3. Это обусловлено тем , что необходимо избежать перегрузки сети, иначе может быть пожар.
Регулирование
температуры
: 1 способ - включением и отключением
отдельных катушек. 2 способ - изменением
соединения фаз :
.
Тепловая изоляция в виде асбестового
картона расположена между корпусом и
индуктором.
4) Комбинированный обогрев с помощью ТЭНа ( теплоэлектро-нагреватель ). Непосредственно реакционную массу ТЭНами не греют, т.к. создают неравномерный обогрев и они также взрывоопасны. Поэтому применяют комбинированный обогрев : ТЭН вводят в жидкий ВОТ.
Конструкции теплопередающих поверхностей: 1) Обогрев парами ( водяным или ВОТ ) Здесь применяются гладкие рубашки. В некоторых случаях , когда загрузка сырья осуществляется постепенно, то делают несколько рубашек. 2) Обогрев жидкими теплоносителями. Здесь гладкие рубашки применять нельзя- через гладкие рубашки нельзя достичь необходимой скорости движения теплоносителя, отсюда коэффициент теплоотдачи будет маленьким, поэтому применяют не гладкие рубашки , а профильные конструкции. 3) Э/и обогрев- нет . 4) Огневой обогрев . Греют само днище открытым пламенем. 5) Обогрев внутренним змеевиком . Внутренний змеевик используется не только для обогрева, но и для охлаждения , что эффективно , т.к. он охлаждает реакционную массу очень быстро.
Оснастка реакторов. – это система для улавливания, отвода и конденсации летучих из реактора, а также для соединения реактора с внешней средой. Оснастка определяется характером процесса.
А) Индивидуальные оснастки:
1) Вертикальный обратный конденсатор ( холодильник ): служит для возврата летучих в реактор при синтезе, летучие – мономеры и растворители. Применяется если Тсинт меньше Ткип растворителя.
2) Наклонный обратный конденсатор, соединенный с приемником дистиллята. : Предназначена оснастка для последовательного обеспечения двух последовательных операций : а) возврат летучих веществ в реактор в процесе синтеза, при этом вентиль 1 открыт, 2 закрыт. б) отгонка летучих после завершения синтеза. Вентиль 1 закрыт, 2 открыт. Оснастку ставят при условии, что Тсинт больше Ткип.
3) Наклонный обратный конденсатор , соединенный с разделительным сосудом.
Такая оснастка применятеся в том случае, если необходимо удалять реакц.воду и реакц.массу, в частности, при синтезе алкидов на стадии полиэтерификации (моноглиц.способ) или необх.удалять воду, которая пришла в виде водного раствора вещ-ва, например, при синтезе смолы 101 (формалин), при синтезе ЭО (Э-40, водн.NaOH). Эта оснастка предназначена для азеотропного обезвоживания.
Принцип азеотроп.обезвоживания. В реакц.массу добавляют орг.ж., не смеш-ся с водой (при синтезе алкидов), но дающую с ней азеотр.смесь, т.е. нераздельно кипящую бинарную смесь жидкостей. Т.е. их невозможно разогнать по отдельности, они используются совместно в опр.соотношении. Пары аз.смеси (вода+ксилол) через теплообменник поступают в конденсатор, где они конденсируются, конденсат стекает в разделит.сосуд, в кот.происходит разделение смеси на 2 слоя. Верхний слой – толуол(ксилол), нижний – вода. Аппаратчик видит ПРФ через стекло. По мере накопления воды, она периодически сливается. Ксилол же непрерывно самотеком из верхней части разд.сосуда стекает назад в реактор, где снова образует аз.смесь с водой. Т.о. ксилол циркулирует непрерывно: реактор – конд-р – разд.сосуд – реактор, до тех пор, пока не отобрана вся вода. Вода удаляется, чтобы исключить обратную реакцию.
4)Оснастка для азеотропного обезвоживания фирмы Dupont.
О
на
вкл.в себя насад.колонну, наклон.конд-р,
разд.сосуд другой констр-ии и насос.
Нас.колонна устан-ся вместо теплооб-ка.
Принцип работы:
В отличие от класс.варианта, есть нас.кол. вместо тепл-ка. Она обогревается паром. Т внутри колонны строго реглам-на (105-110 град.С). Суть: пары аз.смеси эту колонну пролетают и поступают в конденсатор. Кроме аз.смеси исп-ся также ФА. Пары ФА поступают в нас.кол. и крист-ся на насадках, потому что ТплавФА = 130 градС. Конденсат аз.смеси стекает в разд.сосуд, там он расслаивается. Этот реакц.сосуд имеет глухой кольц.карман, в который заливается ксилол. Насос выкачивает ксилол из ниж.части кармана. Из нижней части разд.сосуда ксилол закачивается насосом в верхнюю часть нас.кол., где он смывает кристаллы ФА назад в реактор. Т.о. дост-вом этой оснастки является исключение потерь ФА.
Блочная оснастка. Предназначена для синтеза алкидов.
Вкл.в себя сублимационную трубу и уловитель погонов (летучих). Сублимац.труба обогрев.паром. Внутри трубы темп-ра должна быть такой, чтобы пары ФА пролетали через нее, не кристаллизуясь. Принцип работы: В реактор не добавляют орг.жидкости. Обезвоживание достигается высокой темп-рой синтеза. Кроме воды здесь будет удаляться ФА. Пары ФА поступают в сублимац.трубу (Т = 140 град.С). Пары пролетают через трубу и поступают в уловитель, где они орошаются тонко распыленной водой. ФА гидролизуется и превращается в фторфталевую кислоту с образованием шлама (фт.к-та с водой). Периодически шлам нагревают для уменьшения вязкости и сливают. Уловитель соединен с вакуум-линией, а также со станцией термич.очистки газ.выбросов. Т.о. блочная оснастка имеет сущ.нед-к, т.к. она допускает большие потери ФА.
32. Механические перемешивающие устройства – классификация, конструкции, техническая характеристика, критерии выбора.
Целью перемешивания является максимальное снижение температурных и концентрационных градиентов в реакц.массе. Полным является такое смешение, при котором бесконечно малые пробы реакц.массы, взятые из любой точки объема, имеют одинаковую температуру и концентрацию.
А) Конструкция МПУ. МПУ состоит из 3 частей:
- рабочий орган (лопасть)
- вал
- привод (электродвигатель + редуктор)
Б) Классификация и основные типы МПУ. В основу классификации заложены такие показатели, как тип течения, конструкция, скорость.
Конструкция |
Тип течения |
Скорость |
1. турбинная с вертикальными прямыми и изогнутыми лопатками |
радиальное |
Быстроходная |
2. пропеллерная |
Аксиальное |
Быстроходная |
3. турбинная с наклонными лопатками |
Радиально-аксиальное |
Быстроходная |
4. рамная, лопастная, якорная |
Тангенциальное |
Тихоходная |
*турбинные МПУ (6 лопаток). Технич.хар-ки: п = 2-20 об/мин, w = 3-9 м/мин, d/D = 0,25 (д – диаметр описываемой лопастью окружности, Д – диаметр корпуса реактора). Эти мешалки короткие, вязкость = 1 – 50 000 сПз.
с вертикальными прямыми лопатками
с вертикальными изогнутыми лопатками
с наклонными прямыми (45 град)
с горизонтальным диском и приварными вертикальными лопатками.
*пропеллерные (3 лопатки). Технич.хар-ки: п = 7-30 об/мин, w = 6-15 м/мин, d/D = 0,25 – 0,33, вязкость 1 – 10 000 сПз. Легко поднима.т твердые частички со дна реактора вверх, широко применяется для получения дисперсий и суспензий. Имеют насосный эффект. На самом деле это не пропеллер, а корабельный винт.
стандартный вариант
с отверстиями (для трудносмачиваемых порошков)
с зубчатыми краями
«минус» - высокая стоимость
*
лопастные
(2 лопасти).
Тихоходные мешалки, самые дешевые,
создают тангенциальное течение. У них
лопасти длиннее, чем у турбинных и
пропеллерных. W
= 1,5 – 4 м/мин, d/D
= 0,5 – 0,8, вязкость 102-104
сПз.
с вертикальными прямыми низкими лопатками
с вертикальными прямыми высокими лопатками с отверстиями (широко применяются в синтезе алкидов с d/D = 0,5, потому что в реакторах есть внутр.змеевик.
с наклонными прямыми лопатками.
*якорные. Тихоходные, создают тангенциальное течение, по форме напоминают морской якорь. Особенность: это длинные мешалки. Их длина характеризуется зазором между лопастью и корпусом реактора. Техн.характеристика: w= 0,5-1,5 м/мин; п = 0,3 – 1 об/мин;
е(зазор)= 0,005 – 0,1 D, вязкость 102-104 сПз.
стандартный вариант
с пальцами и отражательными перегородками.
*рамные – тихоходные, тангенциальное течение, длинные, характеризуются зазором.
W = 0,5 – 1,5 м/мин; п = 0,3 – 1 об/мин; зазор е = 0,005 – 0,1 D, вязкость 103 – 105 сПз
якорно-рамная
рамная
В) основные критерии выбора МПУ.
1) для гомофазных низковязких систем рекомендуется МПУ всех рассмотренных типов.
2) для гомофазных высоковязких систем (синтез алкидов) чаще всего применяют лопастные с высокими лопаткам и d/D = 0,5, потому что в реакторах синтеза находится внутр.змеевик.
3) для гетерофазных низковязких (дисперсии, эмульсии, суспензии) рекомендуется турбинные и пропеллерные мешалки.
