折流式旋轉(zhuǎn)床(RZB)微觀混合和液-液傳質(zhì)性能及其應用研究.pdf

1、作為最受關注的過程強化技術之一，超重力技術已經(jīng)成為化學工程學科研究的前沿和熱點方向之一。與普通的旋轉(zhuǎn)填料床相比，折流式旋轉(zhuǎn)床具有諸多優(yōu)點。其中，獨特的動靜轉(zhuǎn)子結構有利于改善液體進口處的“端效應區(qū)”，使得折流式旋轉(zhuǎn)床具有更優(yōu)異的微觀混合性能和液-液傳質(zhì)強化性能，使其在“受傳質(zhì)和分子混合限制”的化學反應制備化學品的應用領域具有巨大潛力。
　　本文從折流式旋轉(zhuǎn)床的微觀混合和液-液傳質(zhì)強化兩個特性研究出發(fā)，開展實驗研究，并且第一次將其應用

2、于羥醛縮合制備化學品的過程強化中。主要工作和研究結果如下:
　　1、采用碘化物-碘酸鹽平行競爭反應體系，對折流式旋轉(zhuǎn)床（RZB）的微觀混合性能進行研究，分別考察了超重力因子β、液體入口總流量um、H+濃度、反應物體積流量比VA/VB對RZB反應器離集指數(shù)Xs的影響;并與三通混合裝置、旋轉(zhuǎn)填料床（RPB）對離集指數(shù)Xs的影響進行對比。實驗結果表明:在本實驗范圍內(nèi)，折流式旋轉(zhuǎn)床實驗所得到的離集指數(shù)Xs在0.01～0.05之間，顯示出了

3、較三通混合裝置優(yōu)越的微觀混合性能;另外，由實驗結果可知RZB反應器的微觀混合性能略優(yōu)于RPB反應器。
　　2、以大豆油-異丙醇-水為實驗體系，研究了折流式旋轉(zhuǎn)床(RZB)強化物理萃取傳質(zhì)的性能?？疾炝顺亓σ蜃应隆⒁后w入口總流量um和水油兩相體積流量比υ等主要操作參數(shù)對萃取級效率η影響;并在相同操作條件下，進一步探究了折流式旋轉(zhuǎn)床(RZB)萃取傳質(zhì)性能與微觀混合性能之間的定量關系。實驗結果表明:對比于傳統(tǒng)攪拌萃取裝置，折流式旋轉(zhuǎn)床

4、萃取性能更加優(yōu)異。它能夠使液滴粒徑瞬間達到微米級水平，具有優(yōu)異的微觀混合特性，能有效的強化物理萃取傳質(zhì)過程。在折流式旋轉(zhuǎn)床（RZB）反應器內(nèi)，萃取傳質(zhì)性能與微觀混合性能密切相關。在實驗操作條件下，超重力因子β逐漸增加到263時，離集指數(shù)Xs減小為0.020，對應的萃取級效率η逐漸增加到94.2％，萃取級效率η隨離集指數(shù)Xs的減小而逐漸增加，說明隨RZB著反應器微觀混合效果的提高，萃取傳質(zhì)效果也逐漸提高，但兩者并不呈線性關系。
　　

5、3、采用異戊醛和丙酮進行羥醛縮合反應制備甲基庚烯酮的生產(chǎn)工藝，將折流式旋轉(zhuǎn)床反應器用于強化反應過程。考察了超重力因子β、反應溫度T、堿濃度ω和異戊醛與丙酮物質(zhì)的量比α等操作條件對異戊醛轉(zhuǎn)化率X、甲基庚烯酮選擇性S和收率Y的影響，并對目的產(chǎn)物甲基庚烯酮（MHK）進行了核磁共振氫譜(1H-NMR)、核磁共振碳譜(13CNMR)和GC-MS的表征，以確定其分子結構。實驗結果表明:RZB反應器可以有效強化異戊醛和丙酮羥醛縮合反應，當堿性催化劑用