新型螺旋盤管反應器微觀混合性能及應用研究.pdf

1、微觀混合(即分子尺度上的混合)是流體混合的最后階段,通常包括流體微元的粘性變形以及隨之而來的分子擴散過程。對于反應特征時間與微觀混合特征時間相當或小于微觀混合特征時間的化學反應過程,微觀混合發(fā)揮著重要的作用。如結晶、沉淀、聚合等一些工業(yè)過程,都顯著地受到微觀混合均勻程度的影響。
　　 本論文利用自行設計的三種不同結構的加料組件,分別與螺旋盤管相連接構成新型螺旋盤管反應器,利用碘化物-碘酸鹽平行競爭反應體系對其微觀混合性能進行研究

2、:并以濃硫酸磺化甲苯這一磺化反應作為應用體系,借助新型螺旋盤管反應器對反應物良好的混合作用和傳熱效果,考察其對磺化反應產物中對位異構體比率的影響。主要研究內容與結果如下:
　　 1.針對自行設計的平行型(Parallel)、垂直型(Vertical)、撞擊流型(Impinging)三種不同結構的加料組件,借助流體力學軟件模擬了加料組件內部流體的宏觀混合情況,并以離集強度IS衡量宏觀混合效果。模擬結果表明IS,vertical＜I

3、S,impinging＜IS,parallel,即三種加料組件中,垂直型加料組件的宏觀混合性能最好。
　　 2.采用碘化物-碘酸鹽平行競爭反應體系研究了螺旋盤管反應器的微觀混合性能,并以離集指數Xs衡量微觀混合性能的優(yōu)劣,研究結果表明:
　　 (1)隨雷諾數Re的增大XS逐漸降低,隨溶液A、B體積流量比的增加XS提高。
　　 (2)不同結構加料組件的螺旋盤管反應器微觀混合性能對比表明,離集指數關系XS,verti

4、cal＜XS,impinging＜XS,parallel,此實驗結果與加料組件宏觀混合模擬結果趨勢一致,垂直型加料組件對反應物的分散作用更加顯著,有利于提高混合效率。
　　 (3)考察了不同加料組件中進料位置對離集指數XS的影響,以垂直型加料組件最為顯著,在距離加料點3mm處是最佳的進料位置,XS最低可達到0.005。
　　 (4)螺旋盤管的盤管直徑越小,微觀混合越充分,對反應物的混合越有利。并且螺旋盤管的微觀混合性能優(yōu)