集束式对流微通道反应器的微观混合性能研究

发布时间：2017-08-31 22:31

  本文关键词：集束式对流微通道反应器的微观混合性能研究

  更多相关文章： 微通道反应器 集成放大 微观混合性能 纳米BaSO_4

【摘要】：在过程强化领域,微反应器由于其优异的微观混合性能和安全的操作环境而发展显著。微反应器不存在传统反应器所具有的“放大效应”,可以通过复制单元操作过程来实现大批量生产,以满足工业需要。因此,本论文设计了一种新型对流微通道反应器,并将其集成放大,构建了集束式对流微通道反应器(C-CFMCR).主要内容及结果如下：(1)以I-/IO3-:平行竞争反应体系为模型,考察了单束对流微通道反应器(S-CFMCR)的微观混合性能与反应器结构和操作条件之间的关系,研究发现离集数Xs在一定范围内随雷诺数增大而降低；体积流量比增大离集数Xs随之增大；管内径越大微观混合性能越好；基于团聚模型推导的反应器微观混合时间为0.34～4.96 ms;在S-CFMCR中制备的纳米BaS04颗粒粒径小且分布均匀。(2)基于单束对流微通道反应器的研究结果,将最优结构的单束对流微通道反应器集成放大,形成集束式对流微通道反应器(C-CFMCR). C-CFMCR中离集数Xs在一定范围内随体积流量的增大而减小；体积流量比为1时微观混合性能最好；用团聚模型法计算得到的反应器微观混合时间为0.62-1O ms；在相同操作条件下,S-CFMCR口C-CFMC R中制得的纳米BaSO4颗粒尺寸相差不大,约为43 nm,明显优于多通道微撞击流反应器中制备的颗粒。集束式对流微通道反应器在低流速下微观混合效果良好,与适合高流速条件的多通道微撞击流反应器互为补充,为微反应器数增放大提供了一种新的解决方法。
【关键词】：微通道反应器 集成放大 微观混合性能 纳米BaSO_4
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ052
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• abstract6-14
• 符号说明14-16
• 第一章 绪论16-34
• 1.1 混合16-17
• 1.2 微观混合17-23
• 1.2.1 微观混合的概念和意义17
• 1.2.2 微观混合的模型17-20
• 1.2.3 微观混合的研究体系20-23
• 1.3 化学反应器23-27
• 1.3.1 搅拌釜反应器24-25
• 1.3.2 旋转填充床反应器25-26
• 1.3.3 撞击流反应器26-27
• 1.3.4 微反应器27
• 1.4 化学反应器放大27-29
• 1.4.1 逐级经验放大28
• 1.4.2 数学模型放大28
• 1.4.3 微反应器放大28-29
• 1.5 微反应器制备纳米材料的研究进展29-31
• 1.5.1 无机纳米材料30-31
• 1.5.2 有机纳米材料31
• 1.6 本论文的研究意义与内容31-34
• 第二章 实验装置及流程34-40
• 2.1 实验试剂及设备34
• 2.2 反应器的设计34-36
• 2.3 反应体系36-37
• 2.4 实验方法37-40
• 第三章 单束对流微通道反应器混合性能的研究40-66
• 3.1 单束对流微通道反应器微观混合性能的实验研究40-46
• 3.1.1 引言40
• 3.1.2 H~+浓度的选择40-41
• 3.1.3 雷诺数Re对离集数Xs的影响41-42
• 3.1.4 管内径对离集数Xs的影响42-44
• 3.1.5 孔径比对离集数Xs的影响44-45
• 3.1.6 恒定摩尔条件下体积流量比对离集数Xs的影响45-46
• 3.2 单束对流微通道反应器微观混合时间的计算46-55
• 3.2.1 实验方法计算微观混合时间46-50
• 3.2.2 团聚模型法计算微观混合时间50-55
• 3.3 单束对流微通道反应器中硫酸钡的制备55-64
• 3.3.1 引言55-56
• 3.3.2 实验试剂与设备56-57
• 3.3.3 体积流量对颗粒粒径的影响57-58
• 3.3.4 反应物浓度对颗粒粒径的影响58-59
• 3.3.5 管内径对颗粒粒径的影响59-61
• 3.3.6 开孔大小对颗粒粒径的影响61-62
• 3.3.7 体积比对颗粒粒径的影响62-63
• 3.3.8 XRD测试63-64
• 3.4 本章小结64-66
• 第四章 集束式对流微通道反应器混合性能的研究66-78
• 4.1 集束式对流微通道反应器微观混合性能的实验研究66-69
• 4.1.1 引言66
• 4.1.2 H~+浓度对离集数Xs的影响66-67
• 4.1.3 雷诺数Re对离集数Xs的影响67-68
• 4.1.4 体积流量比对离集数Xs的影响68-69
• 4.2 集束式对流微通道反应器微观混合时间的计算69-73
• 4.2.1 实验方法计算微观混合时间69-71
• 4.2.2 团聚模型法计算微观混合时间71-73
• 4.3 集束式对流微通道反应器中硫酸钡的制备73-75
• 4.3.1 体积流量对颗粒粒径的影响73-74
• 4.3.2 放大效应74-75
• 4.3.3 与多通道微撞击流反应器制备的颗粒粒径对比75
• 4.4 不同反应器性能的比较75-76
• 4.5 本章小结76-78
• 第五章 结论与展望78-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-88
• 研究成果及发表的学术论文88-90
• 作者和导师简介90-92
• 附件92-93

【参考文献】

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本文编号：768332