旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器內(nèi)流動及混合特性研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器是一種新型的過程強化設(shè)備，主要由內(nèi)部旋轉(zhuǎn)軸和外殼體構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動可以對軸和殼間隙內(nèi)流動的流體產(chǎn)生擾動，進而可以強化反應(yīng)器內(nèi)流體的流動、混合等過程。反應(yīng)器中流體流動及其混合特性對反應(yīng)器放大，產(chǎn)品粒度和分子量分布及質(zhì)量等有重要影響，是反應(yīng)器研究領(lǐng)域的重要課題。
　　本文對新型旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器進行流體流動及其混合特性的基礎(chǔ)研究，首先采用脈沖示蹤法研究旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器內(nèi)液體的停留時間分布狀況，并討論了進料方式、轉(zhuǎn)速、液體流量對液體停

2、留時間分布的影響。選用碘化物-碘酸鹽體系研究了不同操作條件下旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器的微觀混合性能，然后計算了反應(yīng)器微觀混合特征時間。并進一步采用計算流體力學(xué)方法對旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器內(nèi)宏觀混合情況進行模擬研究，結(jié)果表明操作條件變化對宏觀混合的影響和微觀混合具有一致性。研究結(jié)果如下:
　　(1)旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器中流體的返混程度隨液體流量增加而增大，即流量增大時流體流動向全混流方向發(fā)展;轉(zhuǎn)速增大對反應(yīng)器內(nèi)流體返混的影響呈現(xiàn)先減小后增大變化趨勢，在轉(zhuǎn)速為10

3、00rpm時，反應(yīng)器內(nèi)流體返混最小，離散度最小。
　　(2)微觀混合性能研究表明，主體溶液為切向進料時，微觀混合性能較優(yōu);提高旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速、增加流體流量，都會使得離集指數(shù)減小，反應(yīng)器的微觀混合性能提高;而當增加體系粘度、增加氫離子濃度、增大兩種溶液的體積流量比時，實驗得到的離集指數(shù)都會明顯增大，說明微觀混合性能隨之下降?；趫F聚模型計算了反應(yīng)器的微觀混合特征時間范圍是10-6～10-5s，通過與其他反應(yīng)器對比，表明旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器具有優(yōu)