聚合反應釜傳熱方式有哪些？

考慮聚合的傳熱方式，要從聚合的反應工藝和過程出發。聚合反應往往要求嚴格控制聚合溫度、反應物料純淨不被汙染，釜內需要經常處理高粘度容易結垢的物料。所以聚合釜的傳熱裝置的傳熱速率要高、結構簡單、避免有易引起矽膠的粗糙表面以及導致結垢的死角、易於清洗。傳熱方式通常都是間接傳熱。

傳熱方式可以有以下幾種：

1。

夾套：夾套外迴圈傳熱是最常用，其結構簡單，在處理粘度較高的物料時，由於傳熱係數下降，可採用提高夾套內傳熱介質的湍動來增加反應釜的總傳熱係數。比如可以在釜內按照擋流板/擾流板、擾流噴嘴等。

夾套控溫

2。 內冷件（冷卻盤管）：釜內有內襯材料或者釜壁是導熱性不良的材質製造時（比如搪瓷的），因傳熱係數低不能用夾套傳熱。大型一點的聚合釜，由於單位面積的傳熱面積較小，僅僅靠外迴圈的傳熱是不夠的，還需要從釜蓋上開口，內建傳熱裝置，這種裝置有盤管、冷擋板。

在容易結垢的聚合過程中，聚合釜內不宜採用蛇形或者管束冷卻。盤管與釜壁間易結垢，不易清洗。這種情形下，釜內設定少數冷管兼擋板。冷管要管壁薄，冷卻水流速大，傳熱係數遠遠高於夾套傳熱。這就可以大大改善聚合釜的傳熱條件。比如33m的聚合釜，內冷管佔總傳熱面積的22%，可擔負45%的傳熱量。內冷擋板以及冷管的設計和安裝應消除死角，並全部置於液麵之下，以避免氣液介面處積聚聚合物。比如乳液聚合速率很快，常在釜內設定大量管束，幫助散熱。

蛇形管

蛇形管

3。 冷凝迴流器：當夾套和內傳熱裝置還不能滿足傳熱要求時，則可採用釜外傳熱方式。釜外的傳熱可以分為兩種，一種是將釜內的物料氣相匯出進行釜外迴圈熱交換；另一種是液相匯出進行釜外迴圈熱交換。

氣相外迴圈的聚合釜的冷凝迴流器是以蒸汽冷凝方式傳熱，傳熱係數高，傳熱面積不受釜容積限制。通常管內通物料蒸汽，管夾層通冷卻介質，以便於清洗。冷凝迴流器的結構也要避免死角，管子以及管板表面要光滑，管子不要伸出管板，並且連線處應密封以防物料被冷卻介質汙染和破壞催化劑。用於聚合釜時，冷凝迴流器要注意防止單體在冷凝器中進行聚合而造成的堵塞，不使用易揮發的催化劑或引發劑以防止帶入冷凝器。用於乳液聚合時，要避免將泡沫帶入冷凝器，所以反應過程中，要留有足夠的空間（釜內）。

當處理高粘度物料時，如本聚合或溶液聚合時，夾套的傳熱係數低，採用迴流冷凝器利用單體或溶劑蒸發可以帶出大量熱量。這種要加強攪拌，以避免迴流液流入釜內造成反應體系的濃度不均勻，從而影響產品質量，迴流冷凝器用於懸浮聚合時就要慎重了，它可用於單體的沸點低於懸浮介質且單體蒸汽可以在某一適當的溫度下冷凝的情況，從聚合物粒子中蒸發單體多半會使顆粒形態發生變化，也可能影響顆粒大小以及聚合物的分子量分佈。

4。 體外迴圈冷卻器：釜內的部分反應物料用泵抽出，經外部冷卻器冷卻後再進入反應器。這種液相外迴圈交換裝置應用於聚合反應時，由於物料在換熱器中溫度下降5-10℃左右，所以對嚴格控制反應溫度的一類聚合反應就不宜採用。懸浮聚合易造成結塊也不宜採用。對乳膠的剪下穩定性高的乳液聚合可以採用體外冷卻，但對於剪下敏感的乳膠體系應慎用，因為迴圈泵裡的剪下速率很大，容易破壞乳膠的穩定性。至於本體聚合或者溶液聚合，因體系粘度過大，泵輸送困難，這種換熱方式也不宜採用。但對於聚合物不用於溶劑的場合，形成可泵送的漿料，如丙烯溶液聚合，可採用該方法除去聚合熱。

聚合釜流程圖