流化床反應(yīng)器生產(chǎn)陽離子淀粉的研究.pdf

1、陽離子淀粉是在造紙工業(yè)和水處理工程中用途廣泛的淀粉衍生物，自1969年開始規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)以來，已形成了許多制備方法。包括濕法、干法等。半干法是繼干法之后發(fā)展起來的一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、有較大的靈活性、環(huán)境污染小、可適合制備不同取代度的產(chǎn)品的工藝過程。但半干法生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵問題是反應(yīng)器的混合效果和加熱的均勻性。近期國內(nèi)外半干法生產(chǎn)陽離子淀粉的設(shè)備以選用捏合機(jī)、雙螺桿機(jī)等混合反應(yīng)設(shè)備為多。采用流化技術(shù)生產(chǎn)陽離子淀粉在國內(nèi)還未見有報(bào)道。

2、 與濕法相比，采用流化床反應(yīng)器半干法生產(chǎn)陽離子淀粉，由于少量溶劑分子的介入，最大限度地抑制了副反應(yīng)；另外，少量溶劑分子的介入使反應(yīng)體系的微環(huán)境不同于液相反應(yīng)，造成了反應(yīng)部位的局部濃度高，提高了反應(yīng)效率。半干法制備高取代度陽離子淀粉操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)效率高、污染小，是一種較理想的制備方法，而且可以避免因使用溶劑而造成的高能耗、環(huán)境污染、毒害性等。采用流化床反應(yīng)器過程中，由于混合均勻，反應(yīng)的傳熱傳質(zhì)速率較高，故反應(yīng)效率較高。 在實(shí)驗(yàn)條

3、件下，當(dāng)?shù)矸塾昧繛?00g，反應(yīng)時(shí)間為180min，反應(yīng)溫度為65℃，GTA為20g，水分含量為20％時(shí)，取代度可達(dá)0.35，反應(yīng)效率為65％。在此條件下，可望取得較佳的制備條件。 利用流態(tài)化技術(shù)制備陽離子淀粉中，適當(dāng)?shù)乃挚刂茖?duì)反應(yīng)過程有重要影響。一則水分的加入有利于反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)水分的加入可使淀粉在反應(yīng)過程中經(jīng)歷附聚——成型——破碎——附聚的循環(huán)造粒過程，對(duì)反應(yīng)有著重要影響。 論文探討了流化技術(shù)制備陽離子淀粉過程中

4、流化床設(shè)備結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)過程的影響。主要討論了流態(tài)化質(zhì)量、流化床操作速度、裝置直徑及高度與反應(yīng)的傳質(zhì)傳熱關(guān)系、淀粉造粒及其對(duì)反應(yīng)速率的影響等。實(shí)驗(yàn)中，在反應(yīng)條件一定的情況下，實(shí)驗(yàn)過程中較佳的操作條件是采用單層多孔板式分布板，加熱空氣流量10m3/hr、滴加液速度1.5g/min，臨界流化床高為15cm。此時(shí)，沉降速度Ut=0.098m/s，膨脹比R為2.2，空隙度為0.5，形狀系數(shù)0.571，流化床高為30cm，床層壓降120mmH2O。在

5、操作過程中，加熱空氣的操作速度對(duì)流化床的正常操作影響很大。在本實(shí)驗(yàn)中，較低的操作氣速即可滿足反應(yīng)的條件，且流態(tài)化質(zhì)量較好，床層壓降較小。 論文還運(yùn)用兩相流動(dòng)模型理論探討了流化床制備陽離子淀粉中的運(yùn)動(dòng)模型及傳熱模型。推導(dǎo)出求解乳化相中氣體向上滲流的速度Ue： Ue=Umf/εmf-(αU/1-δ-αδ-αUnf) 擴(kuò)散系數(shù)： Dsr=3/16(δ/1-δ)UmfUb/εmf 以及傳熱系數(shù)：