Внутренний теплосъем

Кипение имеет место в некотором достаточно узком температурном интервале, причем Т_кип сложным образом зависит от состава реакционной смеси. Для эффективного регулирования температурного поля в зоне реакции необходимо знать изменение температуры кипения и теплоты испарения от состава реагирующей смеси. В случае внутреннего теплосъема температура реакционной смеси можно поддерживать на постоянном уровне, тем более, что для ряда процессов теплоты испарения и количество растворителя вполне хватает для поддержания температуры процесса на необходимом уровне вплоть до исчерпания исходных реагентов. В результате протекания процесса температура реакции повышается до достижения Т_кип, затем в условиях кипения компонентов реакционной смеси процесс идет при практически постоянной температуре до тех пор, пока кипение не прекратится в результате перехода всего растворителя и/или определенной части реагентов в газовую фазу. При полном переходе кипящей жидкости в пар температура в системе снова начинает возрастать.

Количество полимера, которое будет синтезироваться за счет нагревания исходной смеси от Т₀ до Т_кип можно оценить по следующей зависимости:

(3)

Откуда

(4)

Здесь S₀=(1-М₀), М₀ – начальные массовые доли растворителя и мономера в реакционной смеси, соответственно; c_м, c_s – теплоты испарения мономера и растворителя, соответственно.

Когда кипение идет при переменной температуре, то количественным критерием постоянства температуры при анализе молекулярной массы (ММ) и молекулярно-массового распределения (ММР) полимера является соотношение:

(5)

где R – газовая постоянная; Е_р, Е_м – энергии активации реакций роста и передачи цепи на мономер, соответственно.

В частном случае, когда константы скорости реакции роста цепи и гибели активных центров не зависят от температуры, а кинетическая схема полимеризации соответствует быстрому инициированию и первому порядку по мономеру и гибели активных центров по их концентрации, получено выражение для выхода полимера:

(6)

В общем случае внутренний теплосъем за счет кипения компонентов реакционной смеси является достаточно эффективным способом термостатирования быстрых жидкофазных химических реакций. Кроме того, образование в реакционной системе газовой фазы интенсифицирует турбулентное смешения реагентов в объеме аппарата.

Дата добавления: 2015-07-14