将未反应的单体、残留的溶剂、齐聚物等小分子挥发分从体系中脱除是聚合工艺的必经阶段,这个过程即为聚合物脱挥。聚合物脱挥是一个受到热力学与传质控制的分离过程,需要借助于特殊的分离设备,过程的难点在于强化高粘物系中的传质过程。随着聚合物性能、单体和溶剂的回收、环保与健康等方面要求的提升,聚合物材料的应用对挥发分含量的要求愈来愈高。因此,优化设计脱挥设备对于开发高效率、低能耗脱挥工艺具有重要意义。论文采用计算流体力学(CFD)方法和实验测量技术对卧式双轴搅拌脱挥设备的流动过程、成膜机理、混合过程、传质特性等方面进行研究,取得了以下几个方面的结果:采用计算流体力学软件Fluent来模拟卧式双轴圆盘反应器中的流动过程,并且揭示其成膜机理。研究发现,相邻两个圆盘之间存在重叠区域,反应器中形成两种液膜,不受重叠区域影响的为自由液膜,受重叠区域影响的为刮擦液膜。自由液膜与单轴圆盘反应器中的成膜情况相似,圆盘表面液膜在径向和周向上不均匀分布,物料粘度和搅拌转速是主要影响因素。刮擦液膜在圆盘表面均匀分布,圆盘间距为其主要影响因素。对于开窗圆盘反应器,窗口区域会形成具有两个自由液面的悬空液膜,其最小成膜转速随着物料粘度的增大而急剧减小,在圆环和辐条表面会形成只有一个自由液面的粘附液膜。采用液膜的变形率来分析表面更新,通过CO2在糖浆中等速吸收的方法来测定反应器的容积传质系数(kLa)。结果表明,开窗圆盘的表面更新和传质性能优于光滑圆盘,但窗口区域的强化作用具有一定的局限性。设计了新结构的卧式双轴捏合反应器,其搅拌结构由开窗圆盘和捏合杆组成。研究发现,非满釜操作时,釜内流体形成不对称自由液面,捏合杆和窗口区域均可以形成悬空液膜。捏合杆数目增加,成膜面积增大,单位时间内捏合次数增加,传质界面更新作用得到强化,kLa也随之增大。捏合反应器的传质性能优于圆盘反应器,这归因于捏合反应器独特的成膜机理与表面更新性能。利用计算流体力学软件Polyflow模拟了卧式双轴捏合反应器中的流动过程,并且通过粒子示踪技术对其混合过程进行剖析。反应器中基本不存在流动死区,存在一个主循环流动,重叠区域存在二次流。捏合杆可以推动物料在周向上的运动,在重叠区域中存在周期性交互作用,流体单元经历强烈的压缩、剪切和拉伸作用,极大地强化物料的混合过程。借助于List卧式双轴捏合反应器对苯乙烯类热塑性弹性体环己烷溶液的直接脱挥工艺进行研究。研究发现,直接脱挥过程涉及复杂的流变动力学、相变过程以及传质过程。脱挥产物形态与苯乙烯类热塑性弹性体的种类有关。经List反应器脱挥后,苯乙烯类弹性体SBS和SIS挥发分含量分别可以达到0.10%和0.22%。