Введение
1. Литературный обзор 13
1.1. Реализация быстрых полимеризационных процессов в турбулентном режиме 13
1.1.1. Проблемы поведения быстрых полимеризационных процессов 13
1.1.2. Закономерности протекания быстрых химических реакций при синтезе полимеров в турбулентных потоках 17
1.1.2.1. Существование нескольких макроскопических режимов 17
1.1.2.2. Связь геометрических размеров зоны реакции с кинетическими и гидродинамическими параметрами 18
1.1.2.3. Влияние линейной скорости движения реагентов на молеку-лярно-массовые характеристики и выход полимера 19
1.1.2.4. Эффективность внешнего теплосъема 20
1.2. Новые решения в аппаратурном оформлении быстрых полимеризационных процессов 21
1.2.1. Реакторы вытеснения 22
1.2.2. Реакторы смешения 24
1.2.3. Гидродинамическая структура движения реакционной смеси 26
1.2.4. Реализация быстрых процессов в трубчатых турбулентных аппаратах 31
1.3. Интенсификация тепломассообменных процессов при синтезе полимеров в турбулентном режиме 33
1.3.1. Турбулентное смешение однофазных потоков 34
1.3.2. Турбулентное смешение двухфазных потоков 40
1.3.3. Регулирование теплового режима при протекании быстрых полимеризационных процессов в турбулентных потоках 45
1.3.3.1. Адиабатический режим 45
1.3.3.2. Внутренний теплосьем 47
1.3.3.3. Внешний теплосъем 48
1.3.3.4. Интенсификация конвективного теплообмена в трубчатых каналах 51
1.3.4. Гидродинамические и тепловые критерии подобия и их роль в тепломассообменных процессах при синтезе полимеров 52
1.4. Диффузионные ограничения при синтезе некоторых полимеров 56
1.4.1. Стереоспецифическая полимеризация изопрена на катализаторах Циглера-Натта 56
1.4.2. Катионная полимеризация пентадиена-1,3 (пипсрилена) 62
1.4.3. Сополимеризация этилена и пропилена 67
1.4.4. Галогенирование бутилкаучука 70
2 Методическая часть 77
2.1. Характеристика исходных веществ 77
2.2. Проведение эксперимента 79
2.2.1. Олигомеризация пиперилена 79
2.2.2. Стереоспецифическая полимеризация изопрена 80
2.2.3. Галогенирование бутилкаучука 81
2.2.4. Сополимеризация этилена и пропилена 82
2.2.5. Формирование макроструктур фронтов реакции и смешения в турбулентных потоках 83
2.2.6. Формирование суспензий 84
2.2.7. Формирование эмульсий 86
2.2.8. Изучение гидродинамической структуры движения реакционной смеси в трубчатых турбулентных аппаратах 88
2.2.9. Изучение конвективного теплообмена 92
2.3. Методы анализа 93
2.3.1. Определение микроструктуры полимерных продуктов 93
2.3.2. Определение молекулярно-массовых характеристик полимерных продуктов 93
2.3.3. Определение содержания хлора в каучуке 94
2.3.4. Определение содержания двойных связей в полимерах 94
2.3.5. Определение плотности и вязкости жидких потоков 94
2.3.6. Анализ дисперсного состава суспензий 94
3. Разработка оптимальной геометрии зоны реакции при синтезе полимеров 96
3.1. Турбулентное смешения однофазной реакционной смеси 96
3.1.1. Математическое моделирование 96
3.1.2. Турбулентное смешение в трубчатых каналах 100
3.1.3. Распределение времен пребывания реагентов в аппаратах цилиндрического и диффузор-конфузорного типов 107
3.1.4. Протекание быстрых процессов в высоковязких растворах полимеров 120
3.1.4.1. Автомодельный режим течения реакционной смеси 120
3.1.4.2. Оптимизация характеристик турбулентного смешения реагентов в автомодельном режиме 126
3.2. Турбулентное смешение двухфазной реакционной смеси 137
3.2.1. Математическое моделирование 137
3.2.2. Влияние геометрии канала 147
3.2.3. Влияние способа ввода реагентов 152
3.2.4. Разделение двухфазной реакционной смеси в трубчатых турбулентных аппаратах 156
4 Внешний теплосъем при протекании быстрых полимеризационных процессов в турбулентном режиме 162
4.1. формирование в зоне реакции квазиизо термических условий 162
4.1.1. Влияние кинетических параметров быстрой химической реакции на условия формирования режима квазиидеального вытеснения в турбулентных потоках 162
4.1.2. Влияние физических характеристик реагентов на условия формирования режима квазиидеального вытеснения 165
4.2. Регулирование теплового режима при проведении быстрьек полимеризационных процессов в турбулентном режиме 170
4.2.1. Выбор путей регулирования теплового режима при проведении быстрых жидкофазных реакций в турбулентном режиме за счет внешнего теплосъема 173
4.2.2. Интенсификация конвективного теплообмена 185
4.2.2.1. Влияние геометрии аппарата 185
4.2.2.2. Связь коэффициента теплопередачи с гидродинамическим режимом движения реакционной смеси 194
5 Некоторые решения в области проведения быстрых химических процессов в турбулентном режиме при синтезе полимеров 200
5.1. Галогенирование бутилкаучука 200
5.2. Катионнаяолигомерюацияпентадиена-1Д 203
5.2.1. Кинетические аспекты катионной олигомеризации пен-тадиена-1,3 204
5.2.2. Влияние кинетических параметров на выбор реактора полимеризации 208
5.3. (СО)Полимеризация олефинов и диенов в присутствии катализаторов циглера-натта 214
5.3.1. Модификация микрогетерогенных каталитических систем Циглера-Натта в турбулентном режиме 215
5.3.2. Стереоспецифическая полимеризация изопрена 216
5.3.3. Сополимеризация этилена и пропилена 234
6. Разработка новых технологий быстрых химических процессов в турбулентном режиме (некоторые практические следствия) 242
6.1. Трубчатые турбулентные реакторы вытеснения- новый тип промышленных аппаратов 242
6.2. Производство полимеров 245
6.3 Производство этил енп рол иленовых каучуков 245
6.4 Производство хлорбутилкаучука 251
6.5 Производство жидкого олигопипериленового каучука 256
6.6 Производство низкомолекулярных продуктов в потоке 258
6.7 Производство алкилсульфатов 258
6.8 Нейтрализация кислых и щелочных сред 267
Заключение 271
Выводы 281
