折流式旋轉(zhuǎn)床(RZB)微觀混合和液-液傳質(zhì)性能及其應(yīng)用研究.pdf

1、作為最受關(guān)注的過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)之一，超重力技術(shù)已經(jīng)成為化學(xué)工程學(xué)科研究的前沿和熱點(diǎn)方向之一。與普通的旋轉(zhuǎn)填料床相比，折流式旋轉(zhuǎn)床具有諸多優(yōu)點(diǎn)。其中，獨(dú)特的動(dòng)靜轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有利于改善液體進(jìn)口處的“端效應(yīng)區(qū)”，使得折流式旋轉(zhuǎn)床具有更優(yōu)異的微觀混合性能和液-液傳質(zhì)強(qiáng)化性能，使其在“受傳質(zhì)和分子混合限制”的化學(xué)反應(yīng)制備化學(xué)品的應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大潛力。
　　本文從折流式旋轉(zhuǎn)床的微觀混合和液-液傳質(zhì)強(qiáng)化兩個(gè)特性研究出發(fā)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，并且第一次將其應(yīng)用

2、于羥醛縮合制備化學(xué)品的過(guò)程強(qiáng)化中。主要工作和研究結(jié)果如下:
　　1、采用碘化物-碘酸鹽平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)體系，對(duì)折流式旋轉(zhuǎn)床（RZB）的微觀混合性能進(jìn)行研究，分別考察了超重力因子β、液體入口總流量um、H+濃度、反應(yīng)物體積流量比VA/VB對(duì)RZB反應(yīng)器離集指數(shù)Xs的影響;并與三通混合裝置、旋轉(zhuǎn)填料床（RPB）對(duì)離集指數(shù)Xs的影響進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，折流式旋轉(zhuǎn)床實(shí)驗(yàn)所得到的離集指數(shù)Xs在0.01～0.05之間，顯示出了

3、較三通混合裝置優(yōu)越的微觀混合性能;另外，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知RZB反應(yīng)器的微觀混合性能略?xún)?yōu)于RPB反應(yīng)器。
　　2、以大豆油-異丙醇-水為實(shí)驗(yàn)體系，研究了折流式旋轉(zhuǎn)床(RZB)強(qiáng)化物理萃取傳質(zhì)的性能?？疾炝顺亓σ蜃应隆⒁后w入口總流量um和水油兩相體積流量比υ等主要操作參數(shù)對(duì)萃取級(jí)效率η影響;并在相同操作條件下，進(jìn)一步探究了折流式旋轉(zhuǎn)床(RZB)萃取傳質(zhì)性能與微觀混合性能之間的定量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)比于傳統(tǒng)攪拌萃取裝置，折流式旋轉(zhuǎn)床

4、萃取性能更加優(yōu)異。它能夠使液滴粒徑瞬間達(dá)到微米級(jí)水平，具有優(yōu)異的微觀混合特性，能有效的強(qiáng)化物理萃取傳質(zhì)過(guò)程。在折流式旋轉(zhuǎn)床（RZB）反應(yīng)器內(nèi)，萃取傳質(zhì)性能與微觀混合性能密切相關(guān)。在實(shí)驗(yàn)操作條件下，超重力因子β逐漸增加到263時(shí)，離集指數(shù)Xs減小為0.020，對(duì)應(yīng)的萃取級(jí)效率η逐漸增加到94.2％，萃取級(jí)效率η隨離集指數(shù)Xs的減小而逐漸增加，說(shuō)明隨RZB著反應(yīng)器微觀混合效果的提高，萃取傳質(zhì)效果也逐漸提高，但兩者并不呈線性關(guān)系。
　　

5、3、采用異戊醛和丙酮進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)制備甲基庚烯酮的生產(chǎn)工藝，將折流式旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器用于強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程?？疾炝顺亓σ蜃应?、反應(yīng)溫度T、堿濃度ω和異戊醛與丙酮物質(zhì)的量比α等操作條件對(duì)異戊醛轉(zhuǎn)化率X、甲基庚烯酮選擇性S和收率Y的影響，并對(duì)目的產(chǎn)物甲基庚烯酮（MHK）進(jìn)行了核磁共振氫譜(1H-NMR)、核磁共振碳譜(13CNMR)和GC-MS的表征，以確定其分子結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:RZB反應(yīng)器可以有效強(qiáng)化異戊醛和丙酮羥醛縮合反應(yīng)，當(dāng)堿性催化劑用