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针对四氟乙烯(TFE)分散聚合气-液传质过程对聚合过程影响明显、乳胶粒子易凝聚等特点,采用高效卧式釜代替传统立式釜成为一种发展趋势,而国内对卧式气液搅拌釜的研究相对缺乏。本文对不同搅拌形式卧式釜的气-液传质、功率特性和气泡分布进行了研究,重点讨论了搅拌桨结构的影响,为TFE分散聚合用卧式釜的工业放大提供理论基础。 采用透射和扫描电镜观察了国外和巨化公司PTFE分散树脂的初级粒子和次级粒子形态,发现巨化公司PTFE分散树脂初级粒子以棒状结构为主、粒子尺寸小、粒径分布宽,次级粒子中初级粒子形态不清晰、存在粘并现象,与国外树脂存在较大差别。进行聚合釜结构和搅拌条件的优化是改进PTFE分散树脂颗粒特性的主要途径。 采用纯水—纯氧体系,在常温常压条件下,分别采用直叶桨和变型桨,进行卧式釜传质特性和搅拌功率研究,发现随液含量(液深)增加,容积传质系数kLα增大并出现峰值。回归得到kLα与弗洛德数(Fr)、桨径(Di)、桨宽(Wi)、叶片数(nb)、层间距(l)等的关联式: 直叶桨:kLα=6.42Fr1.32(Di/Dt)2.90(Wi/Dt)1.78(l/L)-0.3nb0.8+2.1Fr 变型桨:kLα=4.11Fr1.12(Di/Dt)1.91(Bi/Dt)1.3nb 研究了搅拌功率(P)与桨型、转速、液含量、桨径、桨宽、叶片数、叶片宽之间的关系,并得到关联式: 直叶桨:P=9.43×10-5N3.72(Di/Dt)5.0(Wi/Dt)1.21(nb)0.92 变型桨:P=7.32×10-5N1.94(Di/Dt)3.4(Bi/Dt)1.62nb 采用拍照方法,定性讨论了直叶桨、变形桨和透平桨卧式釜的气泡分布,发现变型桨气泡分布均匀,没有明显死角。 通过以上研究,并结合TFE分散聚合的特点,认为采用变型桨是TFE分散聚合卧式釜较佳的搅拌形式。