间歇搅拌反应器的微观混合特性

<正> 1 引言 微观混合是指流体分子尺度上的混合,而化学反应过程又是反应物分子间相互有碰撞作用的过程,微观混合对搅拌槽内进行化学反应有直接影响,因此开展对间歇搅拌反应器微观混合状况的研究十分必要。但微观混合的机理和模型较复杂,测定方法较困难,过去20年来集中于机理与模型研究,实际应用报道较少。本文对乙酸乙酯不可逆二级皂化间歇反应器中搅拌转速、介质粘度对微观混合状况的影响进行研究。 2 微观混合状态的描述 2.1 微观混合模型概述 从Danckwerts提出一整套混合统计概念和微观混合的2种极限理想状态后,许多研究者力求把这2种状态结合起来描述实际的微观混合状态,并通过大量实验,从工程和机理角度提出了不少微观混合模型。但这些工程模型都是单参数模型,经湍流类比分析,其微观混合参数都与理想混合时间有关,具有共同的结构特征。     

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.     

T型混合器内湍流混合的多尺度模拟

建立了T型混合器内物料的宏观混合模型和微观混合模型,基于湍流k-ε模型,利用fluent6.2软件对T型混合器的宏观混合性能和微观混合性能进行了模拟研究.结果表明,T型混合器的侧管人口角度对混合性能具有重要的影响.对于宏观混合,在30°时混合效果最佳;而对于微观混合,60°时混合效果最佳.侧管人口速度与主管速度比越大,混合效果越好,达到完全混合所需要的长度越短.速度比相同时,混合效果不随绝对速度的变化而变化,达到完全混合所需要的混合长度相同.     

喷射器湍流微观混合性能的计算流体力学模拟

建立了喷射器湍流混合模型,利用商用流体力学软件Fluent6对不同结构的喷射器进行了模拟研究,从微观尺度考察喷射器的混合特性,得到了不同条件下喷射器完成湍流微观混合所需要的距离,并利用3个自定义的量纲为1数与雷诺数结合来描述喷射器的微观混合性能。结果显示,利用这些参数可以较好地表示喷射器的微观混合,并利用模拟结果回归了各准数之间的函数关系。     

超声场下搅拌槽内微观混合

以醋酸锌、氯乙酸乙酯和氢氧化钠的平行反应为研究体系,考察了较高物料浓度时超声场下搅拌槽内的微观混合情况。结果表明:搅拌和超声波振荡对微观混合有明显的强化作用,在不同超声功率下,存在搅拌速率N对微观混合影响的临界搅拌速率Nc。当N>Nc时,搅拌速率对微观混合的影响可以忽略;N相似文献   

液-液喷射混合装置微观混合特性的研究进展

液-液喷射混合装置具有优异的微观混合特性,特别适用于液-液快反应体系。在研究不同液-液喷射混合装置的微观混合特性时,选取合适的研究方法和定量指标非常关键。本文对比分析了液-液喷射混合装置中常用的微观混合特性研究方法（化学探针法、激光诱导荧光技术和计算流体力学方法）,包括其优缺点、适用范围、选用原则和应用要点,并总结了表征微观混合特性的定量指标。其次,对液-液喷射混合装置进行了系统性的分类,分别介绍了不同液-液喷射混合装置中微观混合特性的影响因素和研究进展,后者主要包括3种研究方法在研究微观混合机理、微观混合特性时间、微观混合过程强化和装置结构优化等方面的进展。最后总结了罐中喷射混合装置和管状喷射混合装置微观混合特性研究存在的不足和后续研究方向。     

磁力搅拌反应器中微观混合测量的研究

微观混合是流体分子尺度上的混合,对化学反应的进行有重要的影响。为研究化学反应中常用的磁力搅拌器中微观混合的进行,使用碘化物-碘酸盐体系的平行一竞争反应对其中的微观混合进行了研究。通过测量溶液吸光度计算出离集指数,对不同条件下的微观混合进行分析。研究发现,提高磁力搅拌的电机转速有利于微观混合的进行,粘度的增大不利于微观混合的进行。在烧杯中心加料的微观混合效果好于远离中心处加料。在加料的摩尔流速相同时,较低浓度的加料有利于微观混合。研究得出了有利于反应器中微观混合进行的条件。     

聚合反应器微观混合数学模型的开发(上)

根据Danckwerts和Zwietering的微观混合理论,开发了聚合反应器的微观混合数学模型。当已知反应动力学和反应器停留时间分布时,可以应用这一模型,计算可约束真实反应器行为的两种极限微观混合状态下产品的产量、平均分子量和分子量分布。这一模型原理还可以应用于其他任何反应器的数学模拟。     

丙烯腈连续水相聚合宏观动力学模型

从丙烯腈水相聚合机理和成粒机理出发,根据Danckwerts-Zwietering的微观混合理论,分别建立了微观完全分离和最大混合的聚合动力学模型.利用连续搅拌釜式反应器中取得的转化率和数均聚合度数据进行模型计算,发现微观完全分离模型更适合于描述丙烯腈水相连续聚合过程.     

Side-Tee混合器内微观混合行为研究

选用碘化物-碘酸盐体系,利用化学探针法对Side-Tee混合器在较高雷诺数下微观混合效率进行了研究。考察了不同影响参数(如雷诺数、体积流率比、反应物浓度、粘度、管径)对Side-Tee混合器微观混合性能的影响,并用离集指数来表征其微观混合特性。结果表明,雷诺数大于12 000后碘化物-碘酸盐反应体系对混合器内微观混合状况不敏感。基于团聚模型,估算出Side-Tee混合器在实验条件下的微观混合时间为3×10-5~3×10-4s。表明这一型式的反应器对于快速反应尤其是纳米材料制备过程具有替代传统搅拌槽反应器的优势。     

基于C-R模型的非线性系统模糊内模控制算法研究

针对大多数非线性系统的内模控制难以建立精确的对象模型和逆模型的问题,引入了基于C-R模型的非线性系统建模方法,并在此基础上研究基于C-R模型的非线性系统的模糊内模控制设计。由C-R模型的辨识递推算法获得对象模型和逆模型,并建立模糊内模控制算法。通过对连续搅拌反应釜控制系统的仿真表明,该控制方法有效、可行,具有良好的控制品质。     

基于自适应遗传算法的多变量系统近似模型设计方法

研究多变量系统近似模型设计方法中近似模型的选取问题,提出基于自适应遗传算法的最优近似模型选取算法。该方法是一种启发式智能选择方法,它改变了一直以来凭设计人员的经验选取近似模型的做法．使用方便,准确度高。所实现的基于近似模型技术的多变量系统鲁棒设计平台,集模型优化、系统分析和系统设计于一体,在工程上具有较大的应用价值。在自行研制的多变量系统设计平台中对一个参数不确定性工业对象的鲁棒系统进行设计,结果表明了该算法的有效性和实用性。     

分相流曲线预测模型的建立及应用

本文对分相流曲线的建立进行了研究,基于数理统计学方法,对Gompertz模型和对数模型进行综合、归纳和演绎,得到了预测油田分相流曲线的新模型。通过油田的应用实例表明,新模型是实用和有效的。     

双节流结构旋风过滤器阻力性能研究

对一种高浓度盐雾分离装置——旋风分离器进行研究，并对已有旋风分离器结构进行了改进，提出了一种具有双节流结构的旋风分离器形式。利用标准k-ε模型和realizable k-ε两种湍流模型进行了数值模拟，给出了相应模型的阻力特性。同时在专门风洞实验台上进行了模型的阻力特性实验，将实验结果与数值模拟结果进行比较，认为在计算旋风分离器阻力特性时，realizable k-ε优于标准k-ε模型。     

基于制冷剂R141B的喷射器混合模型及其实验验证

建立了一个简单且有效的喷射器混合模型。首先利用热力学、流体力学原理导出一个计算喷射器引射系数的基本方程;然后用一个二维函数来近似引射流的速度分布,对导出的基本方程进行简化;最后通过数值研究和集总参数法得到了一个喷射器混合模型。与现有的模型进行比较,新模型非常简单,只有一个方程且只含3个常系数,因此该模型可以用于喷射器的实时控制与优化。文中还介绍了辨识这3个常系数的方法。最后建立了一个基于制冷剂R141B的喷射制冷系统,实验验证结果表明新模型能精确地预测喷射器的性能。     

新冒落带高度算法FOA-SVM预计模型

针对顶板冒落带高度问题提出新的预计模型,通过搜集众多矿井的实测数据,在支持向量机理论基础上建立预计模型。采用果蝇优化算法对预计模型进行优化训练,建立FOA-SVM预计模型,利用实测数据对模型的预计结果进行检验,预计结果较为准确,比PSO-SVM模型和GA-SVM模型结果稳定性好计算精度高。     

程序升温脱附活化能估算新模型

以吸附过程本征动力学模型为基础，提出了一种新的TPD非线性活化能估算模型.与经典TPD模型相比，这种新的TPD理论模型考虑了脱附过程中存在的吸附质分子再吸附现象的影响，更接近实际的脱附过程.采用TPD实验技术测定了二苯并呋喃在Norit RB1、Monolith和Chemviron 3种活性炭上、不同升温速率下的程序升温脱附图谱.以这些TPD图谱为基础，分别采用经典TPD模型和TPD非线性模型计算了二苯并呋喃在3种活性炭上的脱附活化能.结果表明，经典TPD模型所估算出来的二苯并呋喃的活化能要偏高TPD非线性模型估算结果约8％～12％，脱附过程中存在吸附质分子再吸附现象对脱附活化能有较大的影响.     

乙烯精馏塔控制中降液管时滞效应影响分析

在精馏塔动态建模中忽略了降液管容积对液相流动及传质的滞后,导致模型与实际精馏塔存在明显差异。针对某实际乙烯精馏塔,通过机理分析建模,建立理论降液管模型,并在原精馏塔模型基础上构建了考虑降液管时滞效应的乙烯精馏塔动态模型。通过仿真,将该模型与原模型的动态特性进行比较,其差异性说明考虑降液管能够更加准确地把握精馏过程的动态特性。另外,对两种动态模型分别设计控制器,整定得到的控制器参数差别很大,说明忽略降液管的影响造成在此基础上设计的控制器可能不适用于实际装置。因此,在动态建模中考虑降液管能够更加准确地对精馏塔进行分析、控制和优化,具有一定的现实意义。     

沥青质分子聚集行为研究进展

沥青质的聚集与其相行为、流动性、结焦、沉积等密切相关，是影响重油加工的关键。沥青质分子结构的高芳香性、高杂原子含量等特点，使其存在多个易发生分子间相互作用的活性位点，是沥青质发生聚集的主要原因。描述沥青质聚集行为的模型主要有Yen-Mullins模型、超分子组装模型、类线性聚合模型以及溶解度模型等，本文对这些模型进行了详细的介绍，分析了各种模型的特点。文中指出Yen-Mullins模型通过沥青质分子、纳米聚集体、团簇描述了沥青质聚集过程；超分子组装模型基于超分子化学，认为沥青质聚集是多种相互作用累积形成的超分子结构；类线性聚合模型和溶解度模型都是对沥青质聚集行为进行简化，主要用来预测沥青质的分子量和溶解行为。沥青质的分子结构是产生各种相互作用及聚集行为的基础，而现有的分离和表征主要是基于沥青质团聚体，因此高效分离和精确表征得到沥青质单分子结构是研究沥青质分子间相互作用及聚集机理的关键。     

基于Monte Carlo方法的聚苯硫醚聚合反应动力学建模

根据聚苯硫醚（PPS）聚合机理及过程分析并通过合理假设,提出了基于Monte Carlo方法的PPS聚合反应动力学模型。利用文献数据对模型参数进行了拟合回归,结果表明动力学模型计算值与相应的实验数据符合良好,并且模型外推预测与相同条件的实验接近,两者偏差小于2%;通过模型对反应物配比的影响进行模拟计算,结果与文献值相符合。最后,通过建立工业PPS聚合反应器模型对工业生产过程进行了模拟计算,结果表明PPS生产过程宜采用多釜串联的方式。相关研究结果可对PPS聚合反应动力学建模和工业过程的设计和优化提供理论依据。