マックスブレンド翼^Rを用いる攪拌槽重合反応器のスケールアップにおける伝熱特性 Study on Heat Transfer in Scale-up of Stirred Tank Reactor Using Maxblend^R Impeller for Continuous Bulk Polymerization

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抄録

撹拌槽を用いるメタクリル酸メチルの連続バルク重合反応において, 撹拌翼にマックスブレンド® (MB) 翼を採用し, 翼の上端より液面を低くするとともに反応器の上蓋を冷却すると, モノマー蒸発速度が飛躍的に大きくなり, 反応器ジャケットからの除熱量をしのぐ熱量になって重合熱除去の有効な手段となる.このときモノマー蒸発速度は撹拌速度の1.4乗, 翼径の0.4乗, パージ窒素流速の0.45乗に比例する.<BR>パイロット規模の装置で得られた総括伝熱係数 (<I>U</I><SUB>j</SUB>) =460kJ/m<SUP>2</SUP>h℃及びモノマー蒸発速度 (<I>v</I>) =67kg/m<SUP>2</SUP>hから, 撹拌消費動力 (<I>P</I><SUB>v</SUB>) =1.5kW/m<SUP>3</SUP> (回転数73rpm) における<I>U</I><SUB>j</SUB>=304kj/m<SUP>2</SUP>h℃, <I>v</I>=26.7kg/m<SUP>2</SUP>hと推測して実機を設計し, ジャケット温度-反応温度=Δ<I>t</I>=-12.8℃とすることによってポリマー生産量750kg/hの運転が可能と推定した.実機での実測値は<I>U</I><SUB>j</SUB>=326kJ/m<SUP>2</SUP>h℃, <I>v</I>=31m<SUP>2</SUP>h (パイロット規模の1/7のパージ窒素流速において), Δ<I>t</I>=-12.5℃となり, 実機の除熱能力には設計値に比べてやや余裕があり, 最適な設計がなされていることがわかった.

A Maxblend<SUP>R</SUP> (MB) impeller was adopted in the mixing reactor for a continuous polymerization reaction. When the liquid level was lower than the top of the impeller and the upper shell cover of the reactor was cooled, the monomer vaporization was accelerated to exceed the amount of the heat transfer from the jacket surface, which offered an effective means to remove the heat of reaction. The rate of monomer vaporization (v) by a Maxblend<SUP>R</SUP> impeller changed as a function of the 1.4 th power of the impeller speed, the 0.4 th power of the impeller diameter and the 0.45 th power of the nitrogen flux.<BR>The value of the overall coefficient of heat transfer (U<SUB>j</SUB>) and v were estimated as 304 kJ/m<SUP>2</SUP>h°C and 26.7 kg/m<SUP>2</SUP>h, respectively for the commercial scale reactor under conditions of P<SUB>v</SUB> = 1. 5 kw/m<SUP>3</SUP> (73 rpm) from the experimental value of U<SUB>j</SUB> = 460 kJ /m<SUP>2</SUP> h°C and v=67 kg/m<SUP>2</SUP>h determined from the heat balance of the pilot scale reactor. Based on those values, a commercial reactor with a productivity of 750 kg/h was designed assuming the difference between the jacket temperature and the reaction temperature (Δt<SUB>j</SUB>) =-12.8°C. Parameters were found to be U<SUB>j</SUB> =326 kJ/m<SUP>2</SUP>h°C, v=31 kg/h (at the purge gas rate of 1/7 that of the pilot scale) and Δt<SUB>j</SUB> =-12.5 for the commercial reactor, suggesting that the ability of heat transfer of the commercial reactor was designed conciderably larger than the estimated value.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 22(3), 480-487, 1996-05-10 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  5件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002668630
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    3960252
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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