發(fā)布時(shí)間：2020-10-14 03:43

　　 混合是一種常見(jiàn)且十分重要的化工單元操作。傳統(tǒng)的混合設(shè)備存在體積龐大、投資大、效率低、難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化等不足er。針對(duì)傳統(tǒng)混合設(shè)備存在的問(wèn)題,發(fā)明了一種新型的具有混合效果好、傳質(zhì)效率高、易于連續(xù)化操作的反應(yīng)器-旋轉(zhuǎn)式連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器。本研究主要包括對(duì)反應(yīng)器的功耗、性能以及反應(yīng)器在酯交換反應(yīng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)反應(yīng)器的功耗研究,考察了不同影響因素對(duì)反應(yīng)器功耗的影響規(guī)律,獲得了反應(yīng)器功耗與轉(zhuǎn)速、密度、粘度的關(guān)聯(lián)式;對(duì)反應(yīng)器的性能進(jìn)行了研究,分別測(cè)定了停留時(shí)間分布(RTD)和反應(yīng)器內(nèi)分散相粒徑,得到了反應(yīng)器內(nèi)流體的流動(dòng)模型以及轉(zhuǎn)速、溫度、流量對(duì)反應(yīng)器內(nèi)分散相粒徑大小的影響;在上述研究的基礎(chǔ)上,采用大豆油與甲醇酯交換反應(yīng)系統(tǒng),對(duì)反應(yīng)器的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究。研究結(jié)果表明:(1)以大豆油-水體系為研究對(duì)象,對(duì)反應(yīng)器的功耗進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)考察了反應(yīng)器轉(zhuǎn)速、溫度、流量對(duì)功耗的影響,得到以下結(jié)論:反應(yīng)器的功耗隨轉(zhuǎn)速的增大而增大;功耗幾乎不隨流速的變化而變化;功耗隨溫度的升高而減小;獲得了反應(yīng)器功耗與轉(zhuǎn)速、密度和粘度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合度較好。(2)通過(guò)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)分散相的索特爾平均直徑(D_(32))進(jìn)行考察,發(fā)現(xiàn)隨著轉(zhuǎn)速的提高,分散相中D_(32)有減小趨勢(shì),但當(dāng)轉(zhuǎn)速大于500 r/min時(shí),分散相的D_(32)不會(huì)再隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小;隨著流體溫度的升高D_(32)有增大趨勢(shì);在較低轉(zhuǎn)速的條件下(200 r/min),分散相的D_(32)會(huì)隨著混合時(shí)間的增大而減小,而在較高轉(zhuǎn)速的條件下(500~2000 r/min),D_(32)并不會(huì)隨著混合時(shí)間的增大而變化;分散相的比表面積在150000 m~2/m~3左右,遠(yuǎn)大于攪拌條件下的比表面積。(3)通過(guò)對(duì)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)流體的流動(dòng)形式介于平推流與全混流之間;通過(guò)多級(jí)混合模型與軸向擴(kuò)散模型可知,流體在反應(yīng)器內(nèi)軸向擴(kuò)散較大,但是并未達(dá)到全混流的狀態(tài)。(4)以大豆油-甲醇為原料,對(duì)酯交換反應(yīng)在反應(yīng)器中的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究。研究結(jié)果表明:隨著轉(zhuǎn)速的提高,酯交換反應(yīng)效果先提高后下降;隨著醇油質(zhì)量比的提高,酯交換反應(yīng)效果先提高后下降;流量對(duì)酯交換反應(yīng)效果基本沒(méi)有影響。確定了其最佳工藝條件為:反應(yīng)溫度60℃,醇油質(zhì)量比40:100,轉(zhuǎn)速1500r/min,KOH用量1 wt%,流量160 mL/min,反應(yīng)時(shí)間5 min,最終產(chǎn)物中脂肪酸甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到85%。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ203.9
【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)式連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的研究以及在酯交換中的應(yīng)用研究了改良，但依然存在反應(yīng)器內(nèi)部濃度分布不均勻、反應(yīng)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等不足。因此，對(duì)于一些具有良好傳熱、傳質(zhì)研究越來(lái)越多。流反應(yīng)器流反應(yīng)器作為一種新型反應(yīng)器，最早是由 Elperin[17]等人于 19利用兩股或多股高速流體，以一定角度進(jìn)行對(duì)沖，產(chǎn)生高湍動(dòng)形成反向流、漩渦流等流體運(yùn)動(dòng)方式，使流體之間進(jìn)行相互滲滿足兩個(gè)關(guān)鍵性條件，一是要通過(guò)撞擊產(chǎn)生高度湍流動(dòng)能散耗必須要流經(jīng)該區(qū)域。目前撞擊流反應(yīng)器已經(jīng)應(yīng)用于納米材料制取等工業(yè)操作中[18-20]。撞擊流反應(yīng)器主要有水平式撞擊流、垂、切向兩流式撞擊流、異面切向四流式撞擊流、同面切向式五

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文高、對(duì)流體粘度有十分嚴(yán)格的要求等不足，因此暫時(shí)無(wú)法做到大式反應(yīng)器作為一種新型反應(yīng)器，射流混合的思想在 1949 年第一次被 Fos工作原理為：高速運(yùn)動(dòng)的一種流體（第一流體）噴射到另一種靜流體（第二流體）中，由于兩種流體存在較大的速度差，流體之的剪切作用，從而產(chǎn)生大量旋渦，沿著第一流體流動(dòng)的方向，旋四周流體受到射流卷吸作用，使第一流體和第二流體之間相互的目的�；旌掀髦饕型S射流混合器和側(cè)面射流混合器兩種。側(cè)面射如圖 1-2 所示。側(cè)面射流混合器根據(jù)噴嘴數(shù)量分為單嘴射流混合器，單嘴射流混合器又叫 T 型混合器，是最簡(jiǎn)單也是最常用的混合過(guò)程一般分為兩個(gè)階段：側(cè)面支流體形成高速射流；射流主混合器特別適用于流量較大、溫差較大的流體混合，在過(guò)程工業(yè)

應(yīng)器作為一種新型反應(yīng)器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，主要有直管式兩種類型。管式反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、換熱效率高、內(nèi)部無(wú)反應(yīng)器是管式反應(yīng)器中應(yīng)用最為廣泛的一種，其不僅具有且還具有節(jié)省占地面積等優(yōu)點(diǎn)。彎管式反應(yīng)器是將直管式，利用其彎曲的特點(diǎn)，使管內(nèi)流體軸向進(jìn)行無(wú)序運(yùn)動(dòng)，從而了傳質(zhì)效果。彎管式反應(yīng)器中的流體運(yùn)動(dòng)不同于一般直管心力和粘滯阻力的影響，使流體湍動(dòng)增強(qiáng)。除此之外，在直度梯度，并且這種速度梯度一般不會(huì)被打破，從而影響傳器中由于運(yùn)動(dòng)方向不斷改變，會(huì)產(chǎn)生二次流動(dòng)從而消除速合，提高了傳質(zhì)和傳熱效果[28]。相較于直管式反應(yīng)器，在面，彎管式反應(yīng)器反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)十分明顯，并且由于內(nèi)部不此雷諾數(shù)較大的流體也同樣適用。反應(yīng)器根據(jù)幾何形狀可以分為以下幾類[29]：螺旋盤(pán)管、彎盤(pán)繞形彎管等，具體結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2840127