岩征仪器-釜式聚合反应器工作原理

• 釜体：通常为圆柱形（带椭圆形或球形封头），材质根据反应介质选择（如不锈钢 304/316L 用于耐腐蚀场景，碳钢用于中性体系），提供反应空间并承受反应压力（常压至数十 MPa）。

• 搅拌系统：由电机、减速器、搅拌轴及搅拌桨组成，核心作用是均匀混合物料（使单体、引发剂、催化剂等充分接触），并强化釜内传热（避免局部过热）。搅拌桨类型根据物料黏度选择（如低黏度用推进式，高黏度用锚式、螺带式）。

• 温控系统：通过夹套（或内盘管）通入加热介质（热水、导热油）或冷却介质（冷水、冷冻液），配合釜内温度传感器实时调节，维持反应所需温度（如自由基聚合通常在 50-150℃，缩聚反应可能高达 200-300℃）。

• 压力控制系统：通过安全阀、放空阀、惰性气体（如氮气）通入阀调节釜内压力，适应不同聚合类型（如高压聚乙烯反应需 100-300MPa，而本体聚合可能在常压或微正压下进行）。

• 密封装置：对于高压或易挥发体系，采用机械密封或磁力密封（避免泄漏），确保釜内介质不与外界接触，同时防止空气进入（避免氧阻聚或物料氧化）。

二、反应过程：从单体到聚合物的转化

1. 进料阶段
   单体（如乙烯、苯乙烯、氯乙烯等）、引发剂（或催化剂）、溶剂（如溶液聚合）或分散介质（如悬浮聚合）通过计量泵按比例加入釜内。进料前通常需用惰性气体（氮气）置换釜内空气（排除氧气、水分等杂质，防止影响聚合或引发副反应），确保反应体系纯净。
2. 聚合反应阶段
   这是核心环节，通过以下过程实现单体向聚合物的转化：

• 引发：在加热（或光照、辐射）条件下，引发剂分解产生自由基（自由基聚合），或催化剂活化（如配位聚合中的 Ziegler-Natta 催化剂），与单体分子结合形成活性中心。

• 增长：活性中心不断与单体分子结合，使分子链持续延长（如乙烯单体通过加成反应形成聚乙烯长链）。此阶段需通过搅拌确保物料均匀，避免局部浓度过高导致分子量分布不均；同时通过温控系统移除反应热（聚合反应多为放热反应，如苯乙烯聚合热约为 69kJ/mol），防止温度骤升引发爆聚或产物降解。

• 终止：当单体转化率达到目标（通常 70%-90%），通过降温、加入终止剂（如阻聚剂）或降低压力等方式，使活性中心失活，终止分子链增长。

3. 出料阶段
   反应完成后，通过降压、降温使釜内产物（聚合物熔体、溶液或悬浮液）通过出料口排出，进入后续处理工序（如脱挥、造粒、干燥等）。出料后需清洗釜体，避免残留物料影响下一批次反应。