探析高粘度介质中的传质研究

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1、天津大学硕士学位论文高粘度介质中的传质研究姓名：熊日华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王世昌20021101摘要常压聚酯缩聚技术是针对现行真空熔融缩聚技术的不足，以增加生产能力和降低操作成本为目的而开发的一种新的聚酯熔融缩聚技术。该技术突破了现行聚酯生产工艺的高真空操作条件，具有流动模式简单、操作成本低、产品质量好等优点。但目前对于在这样高粘度范围内的相际传质的研究还是一个薄弱环节，因而目前常压聚酯缩聚技术在工业化过程中尚缺乏可靠的基础传质数据。本文以常压聚酯缩聚过程为工业背景，研究了高粘度介质中的传质过程。采用聚丙烯酰胺(PAM

2、)水溶液作为模拟物系、化学反应法充气和酸碱滴定法榆测液相C02浓度的实验方案，并建立了相应的实验装置。在介质粘度5-300Pas、表观气速0．00067～0．01ms一、搅拌转速5-250rpm的范围内研究了搅拌转速、表观气速、介质粘度以及搅拌桨型式等对体系体积传质系数kLa的影响。结果表明，在正常操作条件下，kLa随搅拌转速和表观气速的上升而增大，随体系的粘度上升而下降。实验还发现，在采用高粘度物系的通气搅拌操作中，过高的转速使得高粘度流体的主体倾向于以整体的形式与搅拌桨同步转动，从而引起釜内流体流动、混合以及气液传质状况的明显恶化。在介

3、质粘度稍低时，同样的操作条件下使用锚式桨性能优于螺带桨，而在粘度更高时则相反。分别建立了使用锚式桨和螺带桨时根据操作条件计算h口的经验关联式。建立了常压聚酯缩聚过程的反应．传质模型，并用数值方法求解了该模型。运用模型考察了产品聚合度和熔体粘度随时间上升的趋势以及反应温度、表观气速等操作条件对产品聚合度的影响以及聚酯缩聚过程中副产物乙二醇浓度随反鹿时间的变化关系。分析了实际聚酯缩聚体系潜在的传质增强因素。当实际过程的传质系数在模拟实验的基础上提高3～4倍时，产品聚合度就能达到工业应用的要求。关键词：商粘度聚酯传质缩聚模拟AbstractThe

4、atmosphericpressureprocessfortheproductionofpolyesterisaretrofittechnologytOincreasethecapacityandlowertheoperatingCOSTSofexistingvactlummeltpoIycondensationprocesses．Thistechnologypossessesmeritssuchassimpleflowmode，lowoperatingcostandgoodproductquality．However,therewasno

5、basicmasstransferdatathatcouldbeusedfortheindustrializationofthistechnologybecauseitisaratherweakfieldfortheresearchofmasstransferbetweenphasesinvolvingmediawithsuchahighviscosity．Withtheindustrialbackgroundofatmosphericpressureprocessforpolyesterproduction，masstransferinh

6、ighviscositymediaWaSfocusedinthiswork．Aqueouspolyacrylamide(PAM)solutionwasselectedasthemodelliquidandthechemicalreactionmethodwasusedtogeneratesmallmoleculeofcarbondioxidegasintheliquid，whiletheconcentrationofwhichintheliquidphaSewasdeterminedbyacid-baSetitration．Thecorre

7、spondingexperimentalset-upwasbuilt．Theeffectsofstirringspeed，superficialgaSvelocity，mediaviscosityandimpellertypeonvolumetricmasstransfercoefficientkLawereexperimentallyinvestigatedundertheconditionsofviscosityfrom5to300Pas，superficialgasvelocityfrom0．00067toO．01ms～andstir

8、ringspeedfrom5to250rpm．TheresultsshowthatkLaincreaseswithincreasingstirringspeedandgasvel