旋转轴反应器内流动及混合特性研究

发布时间：2020-06-15 15:20

【摘要】：旋转轴反应器是一种新型的过程强化设备,主要由内部旋转轴和外壳体构成,旋转轴转动可以对轴和壳间隙内流动的流体产生扰动,进而可以强化反应器内流体的流动、混合等过程。反应器中流体流动及其混合特性.对反应器放大,产品粒度和分子量分布及质量等有重要影响,是反应器研究领域的重要课题。本文对新型旋转轴反应器进行流体流动及其混合特性的基础研究,首先采用脉冲示踪法研究旋转轴反应器内液体的停留时间分布状况,并讨论了进料方式、转速、液体流量对液体停留时间分布的影响。选用碘化物-碘酸盐体系研究了不同操作条件下旋转轴反应器的微观混合性能,然后计算了反应器微观混合特征时间。并进一步采用计算流体力学方法对旋转轴反应器内宏观混合情况进行模拟研究,结果表明操作条件变化对宏观混合的影响和微观混合具有一致性。研究结果如下:(1)旋转轴反应器中流体的返混程度随液体流量增加而增大,即流量增大时流体流动向全混流方向发展;转速增大对反应器内流体返混的影响呈现先减小后增大变化趋势,在转速为1000 rpm时,反应器内流体返混最小,离散度最小。(2)微观混合性能研究表明,主体溶液为切向进料时,微观混合性能较优;提高旋转轴转速、增加流体流量,都会使得离集指数减小,反应器的微观混合性能提高;而当增加体系粘度、增加氢离子浓度、增大两种溶液的体积流量比时,实验得到的离集指数都会明显增大,说明微观混合性能随之下降。基于团聚模型计算了反应器的微观混合特征时间范围是10-6～10-5s,通过与其他反应器对比,表明旋转轴反应器具有优良的微观混合性能。(3)利用计算流体力学定性和定量的考察了旋转轴反应器内宏观混合情况,结果表明,切向进料时,增大旋转轴转速及提高液体流量都可以使得到的离集强度更小,宏观混合性能更优。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ052
【图文】：

示意图,涡旋,卷吸,模型

图１－２涡旋卷吸模型示意图逡逑ｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｅｎｇｕｌｆｍｅｎｔ邋ｍｏｄｅｌ逡逑该模型来表达涡旋内部的活动，周期结束时涡旋总体积和数目会型的周期性变化的初始条件是与变行了化简并给出了微元体积膨胀，与实验结果对比表明模拟效果的影响。逡逑［３５＿３７１等在现有模型的基础上开发化的微观现象，通过观察反应器中的层状结构不可能在湍流场中留的流体微元通过微元体间分子扩时在求解片状模型时提出了一套

溴化,取代反应,间苯二酚

ＡＢ３代表三取代物间－苯二酚。该反应生成产物的单取代物异构体和二取代物异构体类逡逑型是由起始生成物附近ｐＨ值的大小确定的，在不同的ｐＨ值范围内反应体系表现出逡逑不同的反应机理，如图１－３所示，如果反应体系为酸性条件，则反应按照ａ路径进行，逡逑反之如果为中性或碱性条件，则按照ｂ路径进行反应。逡逑６：逦６：－七：逡逑Ｂｒ逦Ｂｒ逡逑１ｂ逦２ｂ逦６ｂ逡逑？邋Ｈ＊邋？邋Ｈ．逦＾逦－邋Ｈ＊邋？邋Ｈ＃逡逑ＯＨ逦ＯＨ逦ＯＨ逦ＯＨ逡逑ｒＳ邋－ｒＳ邋—逡逑Ｂｒ逦Ｂｒ逦＾逡逑ＪＬｉ逡逑图１－３间苯二酚的溴化取代反应逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｂｒｏｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｒｅｓｏｒｃｉｎ逡逑其中离集程度对溴化取代过程影响如下：（ｉ）高取代：为了使得产物中二取代物逡逑所占的比例更大，可通过降低产物中单取代物所占比例；（２）虽然在反应体系中有缓逡逑１０逡逑

【参考文献】