探究搅拌槽内微观混合的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文搅拌槽内微观混合的研究姓名：蒋勇申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：高正明20040510搅拌槽内微观混合的研究摘要搅拌反应器是化_L、制药、食品、石油等行业最常见的流体混合设备。微观混合指的是物料从湍流分散后的最小微团(Kolmogorov尺度)到分子尺度卜的均匀化过程，这种小尺度上的均匀化过程对精细化工、制药等工业过程中经常涉及到的快速复杂反应有着重要影响。目前关于微观混合研究已有不少文献报导，但绝大部分是针对串联竞争反应体系，且在较小的反应釜内进行，而冷模实验的釜径需

2、达到0．5m左右才能有效反映出釜内结构、桨型等参数对反应的影响。此前的研究所采用的桨型大多为Rushton标准涡轮桨，且以单层浆为主；对于目前T业过程中广泛使用的多层桨搅拌槽／反应器内微观混合特性研究较少；在实际工业应用中对于低粘度互溶液体的混合往往采用翼形浆，而对多层翼型桨的微观混合特性则研究得更少。本研究在内径0．476m的有机玻璃搅拌槽进行，选择酸碱中和与氯乙酸乙酯水解平行竞争反应作为工作反应，利用气相色谱仪对产物分布进行测定，工作反应的产物分布被用来表征槽内微观混合效果的好坏。实验中采用了4种不

3、同类型的搅拌器进行操作，针对进料时间、进料位置、搅拌转速及桨型的不同对产物分布的影响进行了系统的研究，同时采用E一模型对产物分布进行了模拟计算，计算结果与实验结果进行』，对比。研究表明，当进料点和搅拌转速不变时，副产物收率随进料时问的延长而降低，但存在一个临界值；达到该临界值后，产物分布不再随进料时间的延长而降低。采用该临界时问作为进料时间时，叫1以认为已经消除了宏观混合对反应体系产物分布的影响。进料点处的湍流程度对于微观混合的最终效果有着直接的影响，湍流程度越高，最终丛窒丝苎叁堂塑±生堂堡鲎皇微观混合

4、效果越好。E一模型计算结果与实验结果基本一致，能较好的对实验结果进行定性的预测。本文的研究结果对工业反应器的设计及优化具有一定的指导意义。关键词：搅拌反应器，微观混合，平行竞争反应，E一模型MICRoMIXINGINASTIRREDTANKABSTRACTMechanicallyagitatedreactorarewidelyusedinmanyindustrialprocesses．MicromixingreferstotheprocessofmaterialhomogenizationfromKol

5、mogorovscaletothemolecularscaleafterturbulentdiffusionMicromixinghasagreatinfluenceontheproductdistributionofcomplicatedandfastreaction．Micromixinghasbeenstudiedintensivelyinthelastdecades，butmostoftheresearcheshavebeencarriedoutinsmallscalereactors．Itis

6、difficulttoinvestigatetheeffectoftankgeometryonmicromixnginsuchsmallscalereactors．SingleRushtonturbinewasusedinmostresearchesSOfar．Littleattentionhasbeenpaidtothecharacteristicsofmicromixingintankwithmultiple—impellersorhydrofoilimpellers，whicharecommonl

7、yusedinindustriesApairofcompetitiveparallelreactionswereusedtoinvestigatethemicromixinginastirredtankof0．476mdiameterwithsingleandmultipleimpellers，gaschromatographywasusedtoanalyzetheproductdistributionNarrowbladehydrofoilCBYimpeller,hollowbladediskturb

8、ineHD-6andcombinationsofthesetwoimpellerswereusedintheexperiments．Theeffectsoffeedtime，rotationspeed，feedlocationandagitatortypesonproductdistributionsweresystematicallystudied．Asimplifiedengulfmentmodel(E—model)wasapplied