新型特殊用途化學反應器若干問題的研究.pdf

1、化學反應器是過程工業(yè)中廣泛應用的關鍵設備。在實際工藝中，經(jīng)過處理的適于化學反應的反應原料通過反應器并在反應器中發(fā)生化學反應。反應產(chǎn)物經(jīng)過分離、提純等進一步物理處理工藝以獲得期望的最終產(chǎn)品。在整個流程中，反應器本身的投資可能并不高，但對整個工藝系統(tǒng)的造價卻有著決定性的影響。由于化學反應種類繁多，性質(zhì)各異，研究開發(fā)能滿足特殊化學反應的新型化學反應器無疑具有十分重要的工程意義和學術意義。 本文提出了一種新型的攪拌釜用無泄漏隔膜密封結(jié)構

2、。設計中采用了一種獨特的傳動機構，使密封隔膜經(jīng)歷最小變形以延長其使用壽命。對所設計的密封結(jié)構用壓力為0.3Mpa的室溫空氣作為密封介質(zhì)在實驗室條件下進行了為期50天的驗證實驗。實驗結(jié)果表明：該結(jié)構的密封能保證介質(zhì)的零泄漏；隔膜工作可靠(經(jīng)歷4.3×106次變形，隔膜無破壞跡象)；傳動機械效率大致與傳統(tǒng)的機械密封相當。 研究了非牛頓流體在振蕩流反應器中的物料停留時間分布。提出了一個基于馬爾柯夫鏈(Markovchains)的考慮腔

3、室間返混的振蕩流反應器物料停留時間分布模型。通過對在內(nèi)徑50mm，長1.95m的振蕩流反應器進行的理想脈沖示蹤試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，給出了模型的唯一參數(shù)回流比R的經(jīng)驗計算公式。發(fā)現(xiàn)在試驗條件下，存在一個與最小回流比R相對應的振蕩條件。這振蕩條件可表示為振蕩流雷諾數(shù)(Reo)與凈流雷諾數(shù)(Ren)的比值ζ，其范圍為1.6＜ζ＜2.5。提出了三維粒子圖像測速(3D-PIV)實驗測試方法，并用其研究了振蕩流反應器的流場結(jié)構。 提出了一種

4、新型渦旋脈沖式反應器的結(jié)構設計。用直徑為Ф450的PVC反應器在實驗室條件下進行了含SO2廢氣凈化試驗。系統(tǒng)地考察了操作溫度、液氣比及吸收液中的SO2含量對SO2脫除率R的影響。結(jié)果表明：渦旋脈沖式反應器可以高效率地脫除廢氣中的SO2，在適宜的操作條件下，SO2脫除率可達98％以上。 用同一個PVC反應器在實驗室條件下進行了含粉塵HCl廢氣凈化試驗。系統(tǒng)地考察了操作溫度、液氣比及吸收液中的HCl含量對HCl脫除率R的影響。結(jié)果表

5、明：渦旋脈沖式反應器可以高效率地脫除廢氣中的HCl和粉塵，在適宜的操作條件下，HCl脫除率可達99.5％以上；粉塵去除率接近100％。 在夾套容器中進行的許多操作(如蒸發(fā))，傳熱速率會隨著液位的下降而顯著降低。為解決這類問題，本文提出一種新型的能將釜底液體連續(xù)噴灑在容器內(nèi)壁形成液膜以提高傳熱速率的自吸式攪拌裝置。從流體動力學的基本方程出發(fā)，推導出攪拌裝置的設計計算方法。用水為介質(zhì)在直徑200m，高300m的外表面電熱套加熱的圓柱