乙烯丙烯制冷原理

1、乙烯、丙烯制冷原理一、基本概念（1）汽化潛熱(簡(jiǎn)稱汽化熱)在一定壓力下，1千克飽和液體汽化成為等溫干飽和蒸汽所需吸收的熱量，叫做汽化潛熱。所謂干飽和蒸汽(簡(jiǎn)稱干蒸汽)是指在飽和蒸汽中沒有飽和液體微粒時(shí)的蒸汽，而濕飽和蒸汽(簡(jiǎn)稱濕蒸汽)是指在飽和蒸汽中夾帶部分霧狀的飽和液體微粒時(shí)的蒸汽。對(duì)于每一種液體，在不同的飽和壓力下，汽化潛熱的數(shù)值是不同的，飽和壓力愈高，汽化潛熱愈小。（2）汽化在任一溫度下，液體內(nèi)總有一些運(yùn)動(dòng)速度足夠快的分子，也就是“活躍分子”，這些“活躍分子”能克服鄰近分子對(duì)它的吸引力和液體表面張力而躍出液面，隨即飛散到自由空間中，形成蒸汽，隨著溫度的升高，則液體中這種“活躍分子”就愈多

2、，蒸汽的產(chǎn)生過程就愈迅速。上述這種由液體變?yōu)檎羝倪^程叫汽化。（3）飽和蒸汽壓液體在汽化的同時(shí)，液面上方也會(huì)有一些蒸汽分子因與液面碰撞，又被液體分子吸住而返回液體。在密閉容器中，當(dāng)某一時(shí)間內(nèi)，從液體逸出的分子數(shù)等于回到液體內(nèi)的分子數(shù)時(shí)，液體和它的蒸汽處于“動(dòng)平衡狀態(tài)”，液面上方蒸汽的密度就不再改變，這種狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。飽和蒸汽的壓力叫做飽和蒸汽壓。液體的飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)，溫度一定，飽和蒸汽壓就一定；反之亦然。二、節(jié)流膨脹制冷工作原理當(dāng)流體在管道中流動(dòng)時(shí)，若中途經(jīng)過橫截面突然縮小的通路，如閥門或孔口時(shí)，會(huì)由于摩擦損耗使其壓力下降，體積膨脹，這種現(xiàn)象叫節(jié)流。因?yàn)榱黧w通過閥門或孔口很快，所以在

3、閥門或孔口附近的流體和外界的熱交換很小，可以忽略不計(jì)，因此節(jié)流過程可以認(rèn)為是一種絕熱膨脹過程，通常把它叫做絕熱節(jié)流。通常情況下，流體節(jié)流后，溫度總是降低的。在制冷裝置中，就是利用節(jié)流膨脹使高溫制冷液體的溫度降低以達(dá)到制冷目的。三、壓縮制冷的工作原理壓縮制冷裝置的主要設(shè)備有：壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器(如上圖)。在制冷系統(tǒng)中冷媒是用來吸收熱量（即產(chǎn)生冷量）的物質(zhì)。高壓液態(tài)冷媒通過節(jié)流閥降壓（同時(shí)降溫）后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中通過熱交換吸收被冷卻介質(zhì)(如工藝物料)的熱量而汽化，隨即被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后（壓力和溫度均得到提高）,進(jìn)入冷凝器與冷卻介質(zhì)(如冷卻水)進(jìn)行熱交換，放出熱量，冷凝

4、為高壓液態(tài)冷媒，液化了的高壓冷媒再經(jīng)過節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器。這樣不斷地循環(huán)過程叫做壓縮制冷循環(huán)。從以上可知，蒸汽制冷循環(huán)要經(jīng)過四個(gè)過程：（1）壓縮過程；（2）冷凝過程；（3）膨脹過程；（4）制冷過程（蒸發(fā)過程）。根據(jù)冷媒的性質(zhì)，通過對(duì)冷媒的蒸發(fā)加壓的方法，使冷媒自低溫處吸熱，向高溫處排熱，以實(shí)現(xiàn)熱量自低溫物質(zhì)向高溫物質(zhì)傳遞的目的，從而構(gòu)成一個(gè)封閉的熱力過程。四、乙烯丙烯復(fù)迭制冷系統(tǒng)為了給混合進(jìn)料、催化劑配制、聚合反應(yīng)等提供-100左右的低溫，要選用乙烯為制冷介質(zhì)，而乙烯的臨界溫度為9.21，需要液態(tài)丙烯作為使乙烯冷凝的冷劑，這樣在乙烯制冷循環(huán)中由丙烯向乙烯供冷，在丙烯制冷循環(huán)中由冷卻水向丙烯供冷，

5、使乙烯、丙烯制冷系統(tǒng)復(fù)迭起來，組成復(fù)迭制冷系統(tǒng)。丁基橡膠聚合反應(yīng)機(jī)理丁基橡膠聚合過程是典型的陽(yáng)離子反應(yīng)，一般認(rèn)為，這類反應(yīng)系在某些能釋放H+的質(zhì)子酸或Lewis酸的作用下，使具有供電子性能的不飽和烴單體產(chǎn)生鏈引發(fā)，進(jìn)而發(fā)生鏈的增長(zhǎng)。丁基橡膠聚合反應(yīng)則是用AlCl3作催化劑形成離子絡(luò)合物，貢獻(xiàn)出質(zhì)子或正電氫原子給異丁烯分子，因此形成一個(gè)正碳離子，依次引發(fā)聚合，形成聚合物鏈。以下是對(duì)丁基橡膠聚合反應(yīng)歷程的假設(shè)。（1）鏈引發(fā) 根據(jù)陽(yáng)離子反應(yīng)機(jī)理，通常認(rèn)為只有在助催化劑存在下才能產(chǎn)生引發(fā)反應(yīng)，本裝置采用的助催化劑是水。 Alcl3+HOH-H+ Alcl3·OH- 締合離子對(duì) CH3 CH3

6、 | |CH3-C=CH2+ H+Alcl3·OH-CH3-C+Alcl3·OH- 引發(fā)離子對(duì) |CH3（2）鏈增長(zhǎng)鏈增長(zhǎng)主要是通過將單體加入到引發(fā)的正碳離子中來實(shí)現(xiàn)。 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 | | | | |CH-C+Alcl3·OH-+nCH2=C-CH-C-CH2-CC+Alcl3·OH- | | | | | CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 | | | + CH2=C-CH=CH2-CH3-C-CH2-CC-CH2-C=CH-CH2+Alcl3·OH- | | | | | CH3 CH3

7、CH3 CH3 CH3（3）鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止 A向單體分子的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)：活性鏈向單體分子轉(zhuǎn)移一個(gè)催化劑分子。 CH3 CH3 CH3 CH3 | | | | CH2-C+Alcl3·OH-+CH2=C-CH=C + CH3-C+Alcl3·OH- | | | | CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 | | 此外：CH2-C+Alcl3·OH-CH=C + H+Alcl3·OH- | | CH3 CH3 締合離子對(duì)H+Alcl3·OH-的生成，使催化劑絡(luò)合物再生。 B活性消失的鏈終止反應(yīng)：活性離子對(duì)中的陽(yáng)碳離子與平衡離子中的陰離子部分化

8、合導(dǎo)致鏈終止。 CH3 CH3 | | CH2-C+Alcl3·OH- - CH2-C-OH + Alcl3 | | CH3 CH3 在實(shí)際生產(chǎn)中常加入不同鏈轉(zhuǎn)移劑，借以控制聚合物分子量。 CH3 CH3 | |CH2-C+Alcl3·OH-+XY-CH2-C-X+Y+Alcl3·OH- | | CH3 CH3 如水、醇、酸、醚和胺等都具有不同的鏈轉(zhuǎn)移能力。由于反應(yīng)是轉(zhuǎn)移的，離子型絡(luò)合物的重排決定了鏈增長(zhǎng)的終止點(diǎn)，最后聚合物鏈增長(zhǎng)為一個(gè)離子絡(luò)合物，而該絡(luò)合物可進(jìn)一步引發(fā)新聚合。聚合物鏈引發(fā)和終止首先取決于H+和單體分子相遇幾率形成正碳離子；其次是活性炭正離子或增長(zhǎng)

9、的聚合物鏈與AlCl3OH-相遇的幾率，聚合物的分子量按一定規(guī)律和幾率分布。換句話說，給定的聚合物的分子量包括了分子量高于或低于平均值的部分。這就是所說的平均分子量和分子量分布。丁基橡膠聚合反應(yīng)在低溫下進(jìn)行，從三氯化鋁絡(luò)合物與異丁烯分子相遇開始，以所得活性正碳離子或增長(zhǎng)的聚合物鏈與三氯化鋁離子相遇而終止。因此聚合釜中催化劑濃度增加將導(dǎo)致引發(fā)和終止速率增快，結(jié)果是單體轉(zhuǎn)化率增高，聚合物鏈變短。換句話說，是轉(zhuǎn)化率升高分子量降低。溫度對(duì)聚合反應(yīng)影響也很大，溫度降低將減弱催化劑絡(luò)合物的離子化作用，其結(jié)果是降低鏈終止的頻率，而使鏈變長(zhǎng)，平均分子量變大。在生產(chǎn)控制中，我們可以通過增加催化劑的加入量以補(bǔ)償因溫度降低而減弱的離子化作用，也可以通過降低