旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)及混合特性研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器是一種新型的過(guò)程強(qiáng)化設(shè)備，主要由內(nèi)部旋轉(zhuǎn)軸和外殼體構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)可以對(duì)軸和殼間隙內(nèi)流動(dòng)的流體產(chǎn)生擾動(dòng)，進(jìn)而可以強(qiáng)化反應(yīng)器內(nèi)流體的流動(dòng)、混合等過(guò)程。反應(yīng)器中流體流動(dòng)及其混合特性對(duì)反應(yīng)器放大，產(chǎn)品粒度和分子量分布及質(zhì)量等有重要影響，是反應(yīng)器研究領(lǐng)域的重要課題。
　　本文對(duì)新型旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器進(jìn)行流體流動(dòng)及其混合特性的基礎(chǔ)研究，首先采用脈沖示蹤法研究旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器內(nèi)液體的停留時(shí)間分布狀況，并討論了進(jìn)料方式、轉(zhuǎn)速、液體流量對(duì)液體停

2、留時(shí)間分布的影響。選用碘化物-碘酸鹽體系研究了不同操作條件下旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器的微觀混合性能，然后計(jì)算了反應(yīng)器微觀混合特征時(shí)間。并進(jìn)一步采用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器內(nèi)宏觀混合情況進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明操作條件變化對(duì)宏觀混合的影響和微觀混合具有一致性。研究結(jié)果如下:
　　(1)旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器中流體的返混程度隨液體流量增加而增大，即流量增大時(shí)流體流動(dòng)向全混流方向發(fā)展;轉(zhuǎn)速增大對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流體返混的影響呈現(xiàn)先減小后增大變化趨勢(shì)，在轉(zhuǎn)速為10

3、00rpm時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)流體返混最小，離散度最小。
　　(2)微觀混合性能研究表明，主體溶液為切向進(jìn)料時(shí)，微觀混合性能較優(yōu);提高旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速、增加流體流量，都會(huì)使得離集指數(shù)減小，反應(yīng)器的微觀混合性能提高;而當(dāng)增加體系粘度、增加氫離子濃度、增大兩種溶液的體積流量比時(shí)，實(shí)驗(yàn)得到的離集指數(shù)都會(huì)明顯增大，說(shuō)明微觀混合性能隨之下降?；趫F(tuán)聚模型計(jì)算了反應(yīng)器的微觀混合特征時(shí)間范圍是10-6～10-5s，通過(guò)與其他反應(yīng)器對(duì)比，表明旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器具有優(yōu)