聚合物系的挥发分脱除——起泡脱挥机理及模型

聚合物系的挥发分脱除(以下简称脱挥)是聚合物生产中的关键工艺之一。本文对国外有关聚合物系脱挥领域的文献作了综述,介绍了聚合物脱挥的基本概念,重点描述了起泡脱挥传质中气泡的成核、生长、破裂,气泡合并、凝聚的机理以及它们的表达式,并介绍了几种起泡脱挥的模型。     

超重力旋转填充床用于高黏聚合物脱挥的研究进展

针对高黏聚合物体系脱挥过程的特点,指出聚合物脱挥技术推广的关键是开发高速表面更新的新型高效传质设备。工业上常规的脱挥设备存在不同的使用限制,本文提出了设计新型旋转填充床用于高黏聚合物脱挥的可能性,并类比螺杆挤出机结构介绍其脱挥机理。结果表明,相比常规的脱挥设备,旋转填充床脱挥效率高,能耗低。采用该技术对丙烯腈系聚合物进行两次循环脱挥处理,丙烯腈脱除率达到99%以上。在脱挥过程中,解吸的挥发分气体在第一时间离开填料层,并迅速由真空泵抽走,防止了挥发分的二次溶解。     

超临界流体增强聚酯薄膜中的质量传递

聚合物中杂质/挥分的存在对聚合物的终端使用将产生负面影响,因此必须将其除去.传统的脱挥方法效率有限,使用超临界流体技术可增强脱挥效率.测定了温度为343 K、压力为30 MPa、CO₂流量为4.0 L•min^-1条件下,PET聚酯薄膜中的乙二醇单体挥分含量与时间的关系,以研究聚合物系超临界流体脱挥过程中的质量传递规律;根据传质理论建立了一个理想的超临界流体脱挥过程的质量传递模型,并用该模型分析处理实验数据,结果表明该模型较好地反映了聚合物系超临界流体脱挥过程的基本特征.     

PET缩聚过程反应与传质Ⅱ传质规律研究

聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚过程是反应－传质耦合过程，本文利用不同膜厚的静上膜实验考察了ＰＥＴ缩聚过程中传质的影响，分析出实验过程脱挥是泡沫脱挥，建立了泡沫脱挥时的传质速率方程。     

聚合物系脱挥研究进展

综述了聚合物系脱挥中脱挥表征方法、影响因素基本规律、脱挥基本理论和超泡脱挥动力学及脱挥设备等方面的研究现状,指出了今后可能的发展趋势。     

聚合物搅拌脱挥设备及其CFD模拟研究进展

综述了聚合物搅拌脱挥设备的开发进展,分析了设备开发过程存在的关键问题。指出卧式脱挥设备中的流动特性、混合特性、成膜特性以及表面更新特性等是强化传质的关键因素,具有自清洁搅拌特性的高效卧式脱挥设备是装备开发与研究的主要方向。阐述了计算流体力学(CFD)在研究高黏流体卧式搅拌设备内传递过程机理中的应用。基于网格重叠技术的有限元方法和基于动网格的有限体积方法可以解决复杂几何结构的桨叶和翅片、双轴的旋转运动以及啮合机构非常小的间隙等难题。借助于CFD中VOF多相流模型可以精确地追踪气液相界面,模拟反应器中的成膜过程和表面更新特性,进而可以深入分析设备中的传质过程,为高效聚合物脱挥设备的优化与设计提供了新的思路。     

板缝聚合物脱挥作用

P.L.Maffettone 和 G.Astarita 等研究者对最近(1990年)研制的一种新的静态聚合物脱挥技术进行脱挥的过程(这种新脱挥技术是这样的:让聚合物溶液在装配成互相垂直的平板群的壁缝中流过而脱挥.板内设有孔,热油在这些孔内循环流动使板壁保持一个高的温度,平板群置于真空闪蒸室内。)进行了模拟。模型同时考虑了动     

表面更新釜中粘弹性流体的脱挥特性测定

出于消化引进及自行开发聚合物系脱挥设备的需要,对粘弹性流体在双轴表面更新釜中装带刮刀的眼镜型桨及圆盘桨时脱挥性能进行了实验研究。用氧探头技术测定液侧容积传质系数k_La。结果表明,在扩散脱挥区域,粘弹性对容积传质系数无明显影响;装料量对k_La有显著的影响;带刮刀的眼镜型桨的脱挥性能优于圆盘桨。将实验结果在广泛的条件下进行了关联。     

聚合物系超临界流体脱挥研究进展

综述了聚合物系超临界流体脱挥（SFDV）中的相平衡和质量传递研究进展,分析、总结了超临界流体（SCF）对聚合物的溶胀、温度、压力及SCF流速等因素对脱挥过程的影响。     

聚合物系的脱挥发分设备

评述了近２０年来国内外在聚合物制造过程中脱挥发分（简称脱挥）设备的应用和研究概况。重点讨论了塔式薄膜蒸发脱挥器，该类脱挥器具有结构简单，成本低，处理量大等优点。为了使塔式列管式脱挥器中的蒸发器内有较理想的流体分布，介绍了加设在蒸发器内的液体分布器的结构。     

五釜工艺聚酯工业装置的稳态模拟

针对大型连续PTA直接酯化法PET工艺过程装置,以Aspen Plus和Polymers Plus为模型开发工具,建立了以反应和传质过程机理为基础的稳态模型。结果表明:该模型中包括了酯化反应、缩聚反应、二甘醇生成反应、链降解反应和乙醛生成等主副反应,且考虑了端羧基对酯化反应的自催化效应;更重要的是模型考虑了酯化阶段PTA在酯化反应器中的溶解过程和终缩聚阶段小分子的脱挥,并建立了小分子脱挥的传质系数与缩聚反应器内聚合度、黏度、温度和搅拌器转速等的关联;在此模型基础上模拟研究了第一酯化反应操作温度对各反应器出口指标的影响,指出酯化段的酯化率有一个适宜的控制范围。     

聚合物系动态超临界流体脱挥过程中的质量传递

测定了温度为343K,压力为18MPa,CO₂流量分别为1.93、3.27和5.62L•min^-1条件下聚苯乙烯颗粒基质中的挥分量与时间的关系,以研究聚合物系动态超临界流体脱挥（SFDV）过程的质量传递规律.根据传质理论建立了一个理想的动态SFDV过程的传质模型,用本模型对实验数据进行分析,结果表明本模型反映了聚合物系SFDV过程的基本特征.因此,本模型能用于工业聚合物系SFDV装置的设计及基质中挥分含量的定量分析.     

聚合物系动态超临界流体脱挥

A number of studies have been reported on the applications of supercritical fluids to polymeric processes. The presence of volatiles can affect the end-use properties of polymer materials. Therefore, these volatiles must be reduced to a level below the maximum permissible limit. Conventional heat-relevant techniques for polymer devolatilization sometimes have limited effectiveness. Devolatilization with supercritical fluids, however, can enhance removal of volatiles from polymers. A model for diffusion-limited extraction is used to characterize dynamic supercritical fluid devolatilization of spherical polymer particles. The rate of supercritical fluid devolailization for styrene/polystyrene system is measured at 343 K and 18 MPa and at CO2 flow rate of 1.93, 3.27 and 5.62 L·min^-1, respectively. The model analysis, which is consistent with experimental results, indicates that the supercritical fluid devolatilization is not solubility-limited but diffusion-limited when CO2 flow rate is above 4.00 L·min^-1.     

Model for devolatilization of coal particles in fluidized beds

A model for the devolatilization of coal in a non-combusting fluidized bed is proposed. Previous studies have either considered devolatilization as a non-rate process or assumed the devolatilization coal particle as isothermal. The assumption of an isothermal particle requires the heat transfer Biot number ?0.02. In view of the larger Biot numbers predicted using existing fluidized bed gas-solid heat exchange correlations and reported values for thermophysical properties, the present model considers the devolatilizing particle to be, in general, non-isothermal. The temperature profiles are computed from the analytical solution of the one-dimensional spherical coordinate unsteady heat transport equation with a convective boundary condition. The temperatures are then used in the non-isothermal coal decomposition kinetic expression proposed by Anthony et al., integrated over the particle to obtain the fractional volume average devolatilization at any given time. Parametric studies show a chemical kinetics controlled regime for small particles, a heat transfer controlled regime for larger particles and a mixed regime for intermediate particle sizes. The extent of the mixed regime depends on the type of coal as well as the operating conditions. The model results are also compared with the fluidized CH₄ and CO evolution data reported in the literature for various particle sizes and different temperatures.     

轴流式强制内循环表面更新设备在有机硅生产中的应用

介绍了新型脱低设备－轴流式强制内循环表面更新设备的结构、工作原理、生产工艺，试验表明，该设备可用于生产超低挥发分的高粘度硅油的硅橡胶。     

双螺杆挤出机在高比例溶剂POE脱挥及挤压造粒中的应用

对双螺杆挤出机在聚烯烃弹性体（POE）制备过程中高比例溶剂脱挥及挤压造粒应用进行了介绍,并经过试验平台验证,探索出“可控分布脱挥技术”,通过脱挥过程中各个区段不同的工艺要求,设置不同的工艺温度和螺杆的组合排列,同时通过合理控制各个区段不同的真空要求;最终利用双螺杆挤出机将POE流体中的高比例溶剂（质量分数为75 %的溶剂）脱挥至50~200 ppm;同时,阐述了在脱挥过程中的技术关键点,这对大型双螺杆脱挥机组的设计起到了良好的技术支撑作用。