旋转填充床中微观混合实验研究

采用 １萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐偶合竞争串联反应体系,对旋转填充床内的微观混合进行了实验研究,得到了转速、浓度、流量、体积比等因素对离集指数影响规律,并对之进行了合理的解释和分析。结果表明,旋转填充床中微观混合能被极大地强化,可成为适合快速反应的新一代反应器     

旋转填充床内微观混合化学反应计算数学模型

在层状扩散模型的基础上, 以1-萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐在旋转填充床内发生的竞争串联偶氮化合反应为例，探讨了填充床内的微观混合情况.引进了两个调整反应物与生成物关系的参数，对整个反应过程建立了一个计算数学模型;并进行了计算，计算预测的结果与实验数据在规律上和数值上都较好符合.     

旋转填充床内微观混合的数值模拟

旋转填充床作为新型的高效反应传质设备,广泛应用于快速反应过程,如制备纳米粉体材料.对旋转填充床内微观混合进行研究,有助于进一步认识旋转填充床内高度分散液体微元在填料丝网中的流动行为和分散混合机制,为旋转填充床内液液反应混合制备纳米材料提供理论基础.基于公开文献报道的实验观测结果,通过合理假设,建立了旋转填充床内微元流动的物理模型.在该物理模型的基础上,结合此前提出的湍流混合与反应模型,模拟计算了液体微元经过实验条件下50层丝网填料最终流出填料空间的浓度分布.由浓度分布得到的微观混合特征指数与实验值进行了对比,吻合良好.     

泡沫陶瓷填料旋转填充床微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应为工作体系,以离集指数(XS)表征微观混合性能,实验考察了物料体积流量、H+浓度、旋转填充床转速、物料体积流量比等对两种不同孔径的新型整体泡沫陶瓷填料旋转填充床的微观混合性能的影响。结果表明,孔径较小的泡沫陶瓷填料更利于微观混合;H+浓度、进料体积流量比的增加会导致XS增加;而旋转填充床转速、进料流量的增大都可使XS下降。在实验研究的基础上,利用团聚模型计算泡沫陶瓷填料旋转填充床微观混合时间(tm),得到tm范围为0.385~8.55 ms。与传统不锈钢丝网填料对比,泡沫陶瓷填料tm最小值(0.385 ms)低于不锈钢丝网填料的tm最小值(1.6 ms),表明泡沫陶瓷填料的微观混合性能优于传统不锈钢丝网填料。     

泡沫陶瓷填料旋转填充床微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应为工作体系,以离集指数（X_S）表征微观混合性能,实验考察了物料体积流量、H⁺浓度、旋转填充床转速、物料体积流量比等对两种不同孔径的新型整体泡沫陶瓷填料旋转填充床的微观混合性能的影响。结果表明,孔径较小的泡沫陶瓷填料更利于微观混合;H⁺浓度、进料体积流量比的增加会导致X_S增加;而旋转填充床转速、进料流量的增大都可使X_S下降。在实验研究的基础上,利用团聚模型计算泡沫陶瓷填料旋转填充床微观混合时间（t_m）,得到t_m范围为0.385～8.55 ms。与传统不锈钢丝网填料对比,泡沫陶瓷填料t_m最小值（0.385 ms）低于不锈钢丝网填料的t_m最小值（1.6 ms）,表明泡沫陶瓷填料的微观混合性能优于传统不锈钢丝网填料。     

撞击流—旋转填料床反应器的微观混合性能研究

采用化学偶合法 ,对撞击流—旋转填料床反应器内微观混合进行了实验研究 ,得到了转速、喷嘴间距、射流速度及浓度等因素对离集指数Xs的影响规律 ,并对其进行了定性的分析。结果表明撞击流—旋转填料床反应器中微观混合能被极大地强化 ,可成为适合快速反应新型反应设备     

旋转床内微观混合与反应过程的特性

对旋转床内微观混合的研究有助于建立其内部微观尺度上的混合与反应机制。在以往研究工作的基础上,依据数值模拟与实验结果的对比,间接确定了旋转床内的液膜厚度范围;对液膜速度模拟进行合理修正,通过流体流动、传质及反应过程的数值模拟,得到离集指数、湍流耗散率、停留时间以及微观混合时间的变化。实验结果和数值模拟表明：不同转速下的离集指数、混合时间、湍流动能耗散率等均表现出一定的多尺度现象。研究结果丰富了旋转床内微观混合与反应的认识,将为后续研究提供坚实的基础。     

化学偶合法研究IS-RPB反应器微观混合特性

以α-萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐之间的串联竞争偶合生成单偶氮和双偶氮的反应为测试体系,研究了超重力因子、喷嘴初速、浓度、撞击间距、填料等参数对撞击流-旋转填料床(IS-RPB)反应器离集指数和微观混合时间的影响规律,得出适宜的操作参数。在相近的操作条件下,对比了IS,RPB,IS-RPB 3种反应器的微观混合性能。实验结果表明:IS-RPB反应器秉承了IS反应器和RPB反应器的优点,其微观混合性能明显优于IS和RPB等反应器,是一种具有应用潜力的新型设备。     

三种反应器微观混合性能的对比

介绍了撞击流、旋转填料床和撞击流-旋转填料床三种反应器的原理;采用化学偶合法,对三种反应器的微观混合性能进行了实验测定与研究,结果表明,撞击流-旋转填料床反应器的微观混合性优于其它两种反应器。     

粘性体系微观混合的研究进展

概述了粘性体系微观混和理论模型的发展历程,指出用机理模型描述微观混合是未来研究的方向.同时介绍了国内外研究微观混合所采用的主要化学实验方法,包括常用的化学反应体系及所得到的相关结论,且指出离集指数Xs和微观混合速率α是最常用的微观混合性能表征参数,最后对微观混合研究进行了总结与展望.     

撞击流-旋转填料床萃取传质性能与微观混合效果的关系

为探寻撞击流-旋转填料床(IS-RPB)萃取效果与微观混合之间的关系,在相同操作条件下,分别对IS-RPB萃取传质性能与微观混合性能进行了实验研究。对于萃取传质性能研究过程中选用了水-苯酚-磷酸三丁酯(煤油)和煤油-苯甲酸-水2个萃取体系;对于微观混合效果的研究采用化学偶合法,以α-萘酚和对氨基苯磺酸重氮盐的串并联偶合反应为工作反应。结果表明:IS-RPB萃取传质性能与微观混合效果密切相关,在实验范围内,萃取传质性能随微观混合效果的增加而提高。通过因次分析方法,给出了描述IS-RPB设备参数、操作参数对萃取传质速率影响的关联表达式。     

旋转填充床中沉淀过程的模型及实验验证(英文)

A mixing-precipitation model based on the modified coalescence-redispersion model was presented to describe the flow, mixing, nucleation and growth in a rotating packed bed (RPB). The model was coupled with population balance, mass balance and crystallization kinetics. It predicted well the influence of coalescence probability, which represents the mixing intensity among drop-lets, on the particle number density, supersaturation and mean particle size of the produced precipitates. The effects of the radial thickness of packing, liquid flow rate and rotating speed on the product particle size were also investigated. The results indicate that the needed radial length of packing is short for sparingly soluble substance precipitation (about 40-50 mm in this work), and the mean particle size of precipitates decreases with the increase of rotating speed and liquid flow rate, respectively. The validity of this model was verified by experiment on BaSO4 precipitation in RPB.     

旋转填料床甲醇精馏工艺

以甲醇-水混合液为物系,对转子内径为φ58 mm、外径为φ118 mm、高40 mm的旋转填料床进行精馏实验。结果显示,在低转速区旋转填料床的理论塔板数随气相动能因子F和超重力因子β的增大而增大,传质单元高度为0.9～1.2 cm;并建立了传质模型。     

旋转填料床吸收NOx缓冲氧化-强化吸收模型

从平推流缓冲-氧化NO和旋转填料床强化吸收NOx的特性出发,建立了涉及平推流反应器中NO气相氧化和旋转填料床强化吸收NOx的物料衡算、气液传质、界面相平衡和液相反应等方程的数学模型,并应用表面更新理论求解了传质系数。结果表明:在NOx较高浓度条件下,短时间达到较高氧化度,在NOx较低浓度条件下,氧化度很快达到50%,但需要较长停留时间才能达到90%氧化度。超重力因子小于90时,NOx吸收率随超重力因子增加而增加,当超重力因子高于90时,吸收率随超重力因子增加而变化不大。模型的数据关联结果良好。     

超重力旋转床气相传质CFD仿真分析及实验验证

为了研究闭式循环柴油机中超重力旋转床的水吸收二氧化碳过程,开展了仿真与实验研究。建立旋转床三维物理模型,采用欧拉-拉格朗日两相流模型对气液流场进行流体力学计算。以希格比的溶质渗透理论为基础,设置气相源项,对液相吸收二氧化碳过程进行仿真。并通过实验验证不同操作参数对其吸收性能的影响。结果表明：吸收过程在靠近丝网与分布器位置较为强烈,吸收性能随着旋转床转速与吸收因数增加而加强,随着进气浓度增加而降低。仿真中设置的源项能模拟床内吸收的过程,仿真与实验得出的液相传质单元数有较高的一致性,平均相对误差在10%左右,最大误差为20.6%,在高进气浓度下仿真偏差较大。总的来说,仿真能较好地模拟实际二氧化碳在旋转床中的吸收过程。     

Dynamics of droplets and mass transfer in a rotating packed bed

To do further research on the mass‐transfer mechanism in rotating packed bed (RPB), dynamics of droplets in a RPB are studied by an analytical approach combined with a series of laboratory measurements. Based on the results of the fluid dynamics, mathematical models of mass‐transfer coefficient and mass‐transfer process in RPB are proposed, respectively. Mass‐transfer experiments in RPB are also carried out using ethanol–water solution. By comparison, the results of simulation agree well with that of the experiment, which demonstrate that both hydrodynamic model and mass‐transfer models can better describe the real conditions of RPB. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2705–2723, 2014     

旋转填料床连续精馏实验研究

The performance of a rotating packed bed （RPter solutioB） with three kinds of packings was investigated using alcohol/wan under continuous distillation conditions at atmospheric pressure. The effects of average high gravity factor （β）, reflux ratio （R）, and feedstock flux （F） on mass-transfer in distillation were examined separately. Experimental results indicated that the total number of theoretical units （NTU） of RPB increased with β, R, and F.Of the three kinds of packings, the wave thread packing of stainless steel （Packing-Ⅲ）-had the best mass transfer efficiency with the height equivalent of a theoretical plate （HETP） of approximately 7.35 mm- 23.58 ram, whereas the corrugated disk pacing of stainless steel,（Packing Ⅰ） had the worst one with the HETP of about 13.4 mm-48.07 mm.Correlations were cleveloped to describe the mass transfer efficiency for packings Comparing.experimental data with the data calculated by correlation, the average deviate obtained for each packing was 0.72%, 1.98%, and 2.7%, respectively, implying that the accuracy of correlations developed was reasonable.