试析新型气固催化氯化反应预混合器的研究与开发

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1、湘潭大学硕士学位论文新型气固催化氯化反应预混合器的研究与开发姓名：李本祥申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：罗和安;王良芥20041001摘要气固催化氯化法生产氯化产品（如五氯吡啶、四氯间苯二腈、五氯苯甲腈等）过程中，氯化反应属快速反应，其本征速率大于或接近混合速率，在物质达到分子尺度的均匀化之前，反应已经完成或接近完成，反应实际上是在局部非均匀状态下进行的。局部非均匀状态降低的快慢即汽化原料混合的速度、混合的均匀度，直接影响氯化反应的转化率及选择性。混合不均匀、速度慢，将加剧催化剂结焦，导致反应器内阻力增大、催化剂寿命缩短、产品质量下降，生成的副产物易堵塞

2、喷嘴。因此，不能将反应物料预先混合均匀，再加热到反应温度进入反应器进行反应，必须先把反应物料汽化加热到预定温度并在极短的时间内完成气体的混合均匀。性能良好的混合器不但要给快速混合提供适宜的流体力学条件，同时要有有效的防堵措施，以保证混合反应过程连续稳定的进行。综上所述，进料气体的快速微观混合和混合器喷嘴防堵是气固催化氯化反应混合器设计过程中必须解决的课题。针对以上技术难题，本课题着重对气固催化氯化反应预混合器内射流附壁效应和射流混合过程进行了以下几个方面的研究。首先，设计出新的气固催化氯化反应预混合器—涡轮喷射混合器；其次，确定混合器混合效果的在线检测方法，建立“

3、快速，方便，准确”检测体系；第三，采用挂线法对喷嘴周围气膜的形成进行了检测；第四，利用冷模实验研究了混合器的管径，射流孔的形状，尺寸以及气流速度等对微观混合的影响；第五，根据冷模实验数据建立了涡轮喷射混合器的经验模型，此模型对混合器的设计放大具有一定的指导作用。关键词：气固催化氯化反应；预混合器；在线检测；经验模型iABSTRACTChlorideproducts,suchaschurothalonil,pentachloropyridine,pentachlorobenzenecyanide,astheimportantpesticidesorpesticide

4、intermediates,arewidelyusedintheworld,duetothecharacteristicsofhigheffectiveness,lowpoison,broad-spectrum,lowpollute.Themainmethodofproducingthemisthegas-solidcatalyticchlorinatedreaction.Thegas-solidcatalyticchlorinatedreactionisrapidreaction.However,rapidreactionisusuallyhardtoelimi

5、natetheeffectsofmicromixing.Thatisbecausethereactionrateishigherthanornearthemixingrate,andthereactionhasalreadybeencompletedornearlydonebeforethehomogeneityofmoleculescale.Therefore,therapidreactionisactuallyproceedinlocalinhomogeneityofconcentration.Theloweringrateoflocalinhomogenei

6、tyofconcentration,themixingrateandhomogeneityofconcentrationaffectsdirectlythereactionpercentconversionandselectivityofchloridereaction.Themixingofinhomogeneityandlowspeedwillacceleratethespeedofcatalystcokingandmaketheresistanceofreactorlarger,whichwouldleadtoshortenthecatalystlife,l

7、owqualityoftheproducts.Becauseoftheabovereasons,itcannotmakethereactantmixhomogenizely,thenheattothereactiontemperatureandletitintothereactortoreact.Thereactantshouldbevaporizeandheatedtopreconcertedtemperatureandmixedhomogenizelyinquiteshorttime.Thegoodmixershouldnotonlyprovidetheapp

8、ropri