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卧式聚合反应器被广泛用于氟烯类气态单体的聚合反应,在低转速范围内与立式聚合反应器相比具有更高的气液传质性能,更快的反应速率,同时树脂析出率明显较低,树脂各方面性能均优.其中气液传质特性及聚合动力学行为,特别是后者文献报道较少,因此研究卧式聚合反应器中气液传质特性及聚合动力学行为对工业聚合反应器放大设计具有很好的理论意义和实际意义。为强化气液传质,卧式聚合反应器中多采用新型宽叶板式搅拌桨.本文对卧式反应器中特定宽叶板式桨的气液传质性能进行了研究,采用进出口流量变化检测法在卧式反应器内测定了气液容量传质系数KLα,考察了NFr数、液含量ε、搅拌桨层数n和桨叶片数,nb对KLα的影响.结果表明,新型宽叶板式搅拌桨比普通桨型具有更大的气液容量传质系数.KLα随NFr的增加而增大,随液含量ε的增加先增大后减小,在ε=0.5时达到最大值,随搅拌桨层数n和桨叶片数nb的增加而增大.在不同的NFr数下,卧式反应器内流体呈现重力作用区、过渡区和惯性力作用区.在重力作用区,KLα与NFr存在KLα∝NFr0.9-1.1的关系.
在卧式聚合反应器气液传质性能研究的基础上,本文以苯乙烯为模型单体,研究了卧式反应器内乳化剂浓度小于其临界胶束浓度CMC时苯乙烯的聚合反应动力学特征,分别建立了"拟沉淀"聚合动力学模型和"拟乳液"聚合动力学模型,并通过实验数据对其拟合,结果表明"拟乳液"聚合动力学模型较好的反应了实验结果.
根据卧式釜内气液传质性能研究的结果和苯乙烯乳液聚合动力学研究的结果,本文最后考察1 m3卧式釜中VDF的乳液聚合动力学行为并建立了VDF聚合动力学模型.