[实用新型]合成树脂聚合反应热的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种合成树脂聚合反应热的测量装置，属于精细化工技术领域。

背景技术

在精细化工合成树脂的生产中，为了设计聚合反应器及控制聚合反应，都需要有聚合反应的反应热数据。但至今与聚合反应过程有关的化工基础数据少，可靠性差，尤其是聚合反应的反应热缺乏。同时由于聚合反应热随着聚合度提高，单体与聚合物构成的混合物黏度增加，对物料的流动、搅拌、混合、传热、传质过程都带来了极大的困难，聚合反应器中物料很难达到“理想混合”状态，因此工业生产数据与实验室数据差别很大。为了获得工业装置的设计参数，设计一套合成树脂的生产装置来测量聚合反应热，对工业生产是具有现实意义的。

对设计的工业装置进行热量衡算如下：

热量衡算方程式

积累=输入－输出+生成－消耗                  （1）

稳态时，积累为零，因此，每批物料聚合反应时的热量衡算为：

            （2）

式中：

Q_F—单体、溶剂、催化剂输入热量，基准温度25℃时，Q_F=0

Q_h—聚合反应的加热量，kJ/批

                    （3）

t_反—聚合反应起始温度，℃

t₂₅—基准温度，25℃

W—单体、溶剂、催化剂总质量，kg/批

C_pm—混合物比热容，kJ/kg.℃

Q_反—聚合反应热，kJ/批

                        （4）

n—聚合反应加入的单体量，mol/批

（-△Hr）—聚合反应的反应热，kJ/mol

Q_C—横冷凝器移走热量，kJ/批

                  （5）

W_c—冷却水量，kg/批

C_p——水的比热容，kJ/kg.℃

t₁,t₂—横冷凝器进出口冷却水温度，℃

Q₁—单体溶剂，催化剂混合物升温至聚合反应起始温度所需热量：

             （6）

Q₂—聚合反应后单体与聚合物升至最终温度所需热量：

                 （7）

W_p—单体与聚合物等混合物量，kg/批

                       （8）

W—单体、溶剂、催化剂总质量，kg/批

W₁—聚合时生成的水量，相当于排出的水量W_H2O，kg/批

C_pm—单体与聚合物混合物的比热容，kJ/kg. ℃

t_终—聚合结束时，聚合反应器的物料温度，℃

Q₃—低分子物质，如水排出系统所带走的热量，kJ/批

                 (9)

W_H2O—排出水量，kg/批

t—油水分离器处水的温度，℃

Q_损—热量消耗，约为聚合反应热的5～10%，由此得：

              （10）

根据式（4）

   kJ/mol               (11)

由此可得聚合反应热（-△Hr），kJ/mol。由于缺乏合成树脂的比热容，计算的聚合反应热误差为5～10%，可以满足工程设计的要求。

发明内容

本实用新型的目的是根据化学工程传热的基本原理，设计合成树脂聚合反应热的测量装置，用以测量精细化工产品合成树脂涂料，胶黏剂等合成树脂生产过程中的聚合反应热，以为设计这一类聚合反应器装置提供可靠的设计参数。