斜插穿流式挡板强化鼓泡塔内流体混合的研究

乙炔二聚反应制备乙烯基乙炔是氯丁橡胶生产等工艺中的重要操作单元,通常在全混式鼓泡塔反应器中进行。但塔内流体混合模式单一、流场对称性强、液相轴向返混较高,乙烯基乙炔容易滞留在催化剂中,并与乙炔进一步反应生成二乙烯基乙炔和高聚物。强化乙炔二聚鼓泡塔内的反应,提高乙炔单程转化率和选择性,有助于氯丁橡胶生产实现节能减排。应用FLUENT软件模拟,计算了鼓泡塔内流场结构及变化规律,发现斜插穿流式挡板可有效地调控乙炔二聚鼓泡塔内流场结构,减小漩涡尺寸,降低液相湍流流速,减小液相返混区域,强化鼓泡塔内乙炔二聚反应。     

偏心空气射流双层桨搅拌反应器流场结构的分形特征

搅拌槽内流场分为混沌混合区和隔离区。为提高搅拌槽内流体的混合效率、降低搅拌过程的能耗,调控流场结构特征是重要的途径。结合图像处理软件,实验研究了偏心空气射流双层桨搅拌槽内空气-水体系的流场结构分形维数的变化规律。实验结果表明,流场结构分形维数受搅拌转速和空气流速的共同作用;偏心空气射流能改变流场结构分形维数,使流体混沌混合特性增强;机械搅拌转速增大,能改变射流场的拟序结构,提高气液混合效率。     

偏心射流搅拌强化1,3-二氯-2-丁烯的氯化行为

1,3-二氯-2-丁烯(DCB)的氯化过程同时存在加成反应、取代反应和连续反应,DCB与氯气混合不均匀和反应热移除效果不佳会降低取代氯化的选择性。搅拌槽内流场分布特征与流体的混合效果、化学反应的转化率和选择性等密切相关,调控流场结构有助于强化DCB的氯化行为。文中结合搅拌器专用计算流体动力学软件MixSim 2.0.2,模拟了在偏心射流条件下4 cm二直叶桨式搅拌器、4 cm斜叶圆盘搅拌器和5 cm斜叶圆盘搅拌器槽内的流场分布特征,并进行了DCB氯化实验。研究表明:偏心射流能改变流场分布,控制流场的拟序结构,强化混合效果。在偏心斜射流的条件下,5 cm斜叶圆盘搅拌器的氯化效果较优,能够使DCB氯化的主产物2,3,4-三氯-1-丁烯(TCB)的收率提高到87.9%。