撞击流反应器中化学反应动力学研究

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1、分类号IQQ2ZUDC．．．．．．．．．．．．．．．．．．——学校勘诌号!Q垒竺Q密级——武汉工程大学硕士学位论文题目：撞童逾厘座益虫丝堂匡座学科专业：研究方向：研究生：指导教师：化学工程新型反应器及分离过程陈斌包传平副教授二Oo七年五月摘要摘要本文研究一种新型反应器一浸没循环撞击流反应器(submergedcirculativeimpingingstreamreactor，SCISR)dP化学反应动力学的状况。是该反应器开发应用的基础性工作。实验已经表明‘9’171，浸没循环撞击流反应器(sCISR)的主要特点是撞击区能显著强化微观混合且存在强烈的压力波动。根据化学反应动力学

2、的分子碰撞理论，化学反应发生反应必须达到两个条件：参加反应的分子间发生碰撞(接触)；碰撞分子必须具有足够高的能量。我们的推论是：SCISR中强烈的微观混合和压力波动将通过增加分子间的碰撞频率和提高有效碰撞，有效的促进化学反应动力学过程。通过经典的蔗糖水解、乙酸乙酯皂化、丁醇与硫酸酯化三个反应体系，研究了在浸没循环撞击流反应器中和搅拌釜反应器(STR)中化学反应动力学，发现在两种反应器中表观活化能几乎没有变化的情况下，所测的SCISR中反应速率常数k比STR中高约10％～20％。实验还研究了搅拌桨转速、等比有效功率时对反应速率常数k的影响。结果表明，在SCISR中增加转速可以显著

3、的提高反应速率常数k；在等比有效功率下，浸没循环撞击流反应器的反应速率常数k明显地优于传统的釜式反应器。I武汉工程大学硕士学位论文此外，还研究了SCISR和STR中流体剪切效果，以及从混合和传热效果上进行了比较。发现SCISR中不仅有很好的湍流扩散，而且有很好的剪切扩散(主体扩散)效果。在混合和传热效果上都明显优于传统的釜式反应器。关键词：撞击流；反应速率常数；动力学；微观混合AbslxactAbstractThepresentpaperreportedafundamentalstudyonChemicalkineticsofthereactioninasubmergedcir

4、culativeimpingingstreamreactor(SCISR)IthasbeenshowedexperimentallythatthemajorfeaturesofSubmergedCirculativeImpingingStreamReactor(scisRlareitssignificantlypromotingmicro-mixingintheimpingementzoneandbeingofpressurefluctuationsTheoc'currenceofChemicalreactionmustachievetwoconditionsaccording

5、tomolecularcollisiontheoryinChemicalkineticsofthereaction，oneisthecollision(contact)betweentheparticipationrespondedmolecules，theotheristheenoughenergyofcollidingmolecules．Adeductionisobtainedthatthereactionkineticsprocesscallbepromotedbyincreasingtheintermolecularcollisionfrequencyandenhanc

6、ingeffectivecollisionbecauseoftheintensemicro-mixingandthepressurefluctuationinSCISR．Thereactionkineticsratesinasubmergedcirculativeimpingingstreamreactorandastirredtankreactor(STR)werestudiedwiththreeclassicreactivesystems，suchasthehydrolyzeofsucrose，the11I武汉工程大学硕士学位论文saponificationofalcoho

7、lesterandtheesterificationofn-butanolandsulphuric-acid，itshowedthatthereactionrateconstantkinSCISRaregreaterthanthoseinSTRbyapproximately10％～20％．Meanwhile，theactivationenergynearlymaintainsconstant．Also，theinfluencesofrotaryspeedandgeometricproport