流化床反應器生產(chǎn)陽離子淀粉的研究.pdf

1、陽離子淀粉是在造紙工業(yè)和水處理工程中用途廣泛的淀粉衍生物，自1969年開始規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)以來，已形成了許多制備方法。包括濕法、干法等。半干法是繼干法之后發(fā)展起來的一種工藝簡單、成本低、有較大的靈活性、環(huán)境污染小、可適合制備不同取代度的產(chǎn)品的工藝過程。但半干法生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵問題是反應器的混合效果和加熱的均勻性。近期國內(nèi)外半干法生產(chǎn)陽離子淀粉的設(shè)備以選用捏合機、雙螺桿機等混合反應設(shè)備為多。采用流化技術(shù)生產(chǎn)陽離子淀粉在國內(nèi)還未見有報道。

2、 與濕法相比，采用流化床反應器半干法生產(chǎn)陽離子淀粉，由于少量溶劑分子的介入，最大限度地抑制了副反應；另外，少量溶劑分子的介入使反應體系的微環(huán)境不同于液相反應，造成了反應部位的局部濃度高，提高了反應效率。半干法制備高取代度陽離子淀粉操作簡便、反應效率高、污染小，是一種較理想的制備方法，而且可以避免因使用溶劑而造成的高能耗、環(huán)境污染、毒害性等。采用流化床反應器過程中，由于混合均勻，反應的傳熱傳質(zhì)速率較高，故反應效率較高。 在實驗條

3、件下，當?shù)矸塾昧繛?00g，反應時間為180min，反應溫度為65℃，GTA為20g，水分含量為20％時，取代度可達0.35，反應效率為65％。在此條件下，可望取得較佳的制備條件。 利用流態(tài)化技術(shù)制備陽離子淀粉中，適當?shù)乃挚刂茖Ψ磻^程有重要影響。一則水分的加入有利于反應的進行，同時水分的加入可使淀粉在反應過程中經(jīng)歷附聚——成型——破碎——附聚的循環(huán)造粒過程，對反應有著重要影響。 論文探討了流化技術(shù)制備陽離子淀粉過程中

4、流化床設(shè)備結(jié)構(gòu)對反應過程的影響。主要討論了流態(tài)化質(zhì)量、流化床操作速度、裝置直徑及高度與反應的傳質(zhì)傳熱關(guān)系、淀粉造粒及其對反應速率的影響等。實驗中，在反應條件一定的情況下，實驗過程中較佳的操作條件是采用單層多孔板式分布板，加熱空氣流量10m3/hr、滴加液速度1.5g/min，臨界流化床高為15cm。此時，沉降速度Ut=0.098m/s，膨脹比R為2.2，空隙度為0.5，形狀系數(shù)0.571，流化床高為30cm，床層壓降120mmH2O。在

5、操作過程中，加熱空氣的操作速度對流化床的正常操作影響很大。在本實驗中，較低的操作氣速即可滿足反應的條件，且流態(tài)化質(zhì)量較好，床層壓降較小。 論文還運用兩相流動模型理論探討了流化床制備陽離子淀粉中的運動模型及傳熱模型。推導出求解乳化相中氣體向上滲流的速度Ue： Ue=Umf/εmf-(αU/1-δ-αδ-αUnf) 擴散系數(shù)： Dsr=3/16(δ/1-δ)UmfUb/εmf 以及傳熱系數(shù)：