新型螺旋盤管反應(yīng)器微觀混合性能及應(yīng)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(kuò)散過程。對于反應(yīng)特征時間與微觀混合特征時間相當(dāng)或小于微觀混合特征時間的化學(xué)反應(yīng)過程,微觀混合發(fā)揮著重要的作用。如結(jié)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(shè)計的三種不同結(jié)構(gòu)的加料組件,分別與螺旋盤管相連接構(gòu)成新型螺旋盤管反應(yīng)器,利用碘化物-碘酸鹽平行競爭反應(yīng)體系對其微觀混合性能進(jìn)行研究

2、:并以濃硫酸磺化甲苯這一磺化反應(yīng)作為應(yīng)用體系,借助新型螺旋盤管反應(yīng)器對反應(yīng)物良好的混合作用和傳熱效果,考察其對磺化反應(yīng)產(chǎn)物中對位異構(gòu)體比率的影響。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　 1.針對自行設(shè)計的平行型(Parallel)、垂直型(Vertical)、撞擊流型(Impinging)三種不同結(jié)構(gòu)的加料組件,借助流體力學(xué)軟件模擬了加料組件內(nèi)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(jié)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(yīng)體系研究了螺旋盤管反應(yīng)器的微觀混合性能,并以離集指數(shù)Xs衡量微觀混合性能的優(yōu)劣,研究結(jié)果表明:
　　 (1)隨雷諾數(shù)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(jié)構(gòu)加料組件的螺旋盤管反應(yīng)器微觀混合性能對比表明,離集指數(shù)關(guān)系XS,verti

4、cal＜XS,impinging＜XS,parallel,此實驗結(jié)果與加料組件宏觀混合模擬結(jié)果趨勢一致,垂直型加料組件對反應(yīng)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(jìn)料位置對離集指數(shù)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(jìn)料位置,XS最低可達(dá)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(yīng)物的混合越有利。并且螺旋盤管的微觀混合性能優(yōu)