泰勒反應(yīng)器中流體的停留時(shí)間分布及細(xì)乳液聚合研究.pdf

1、泰勒反應(yīng)器是一種由內(nèi)外同軸雙圓筒組成的連續(xù)反應(yīng)器，它通過(guò)內(nèi)外筒的相對(duì)旋轉(zhuǎn)（一般為內(nèi)筒轉(zhuǎn)動(dòng)而外筒固定）而使環(huán)隙中的物料被攪動(dòng)，并與連續(xù)的進(jìn)出料相疊加，使反應(yīng)器內(nèi)的物料出現(xiàn)了Taylor渦流、Couette流和Poiseuille流的組合。泰勒反應(yīng)器只要增加內(nèi)筒的轉(zhuǎn)速，即可將物料的停留時(shí)間分布(RTD)從典型的平推流改變?yōu)槿炝?同時(shí)，泰勒反應(yīng)器具有傳熱面大、剪切力（對(duì)物料破環(huán)）小、粘壁少等優(yōu)點(diǎn)，因而在生物化學(xué)、酶催化化學(xué)、醫(yī)學(xué)、光催化化學(xué)

2、及聚合反應(yīng)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
　　本文首先采用脈沖示蹤法實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)和流體粘度對(duì)RTD的影響，發(fā)現(xiàn)泰勒反應(yīng)器中物料的混合程度隨泰勒數(shù)Ta的增大而增大、軸向雷諾數(shù)Reax的增大而減弱。進(jìn)一步采用多級(jí)混合模型，將泰勒反應(yīng)器的當(dāng)量全混釜數(shù)N與反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)、Ta和Reax相關(guān)聯(lián)，提出了一個(gè)具有較廣適用范圍的泰勒反應(yīng)器當(dāng)量全混釜數(shù)測(cè)算公式:N=(-87.23r+126.8)(L/b)0.2 Ta-0.6 Rea

3、x0.5在實(shí)驗(yàn)考察的范圍（Ta=280～3230;Reax=0.89～6.78）內(nèi)，由該式計(jì)算的N值與實(shí)驗(yàn)值很好地相符。
　　進(jìn)一步在泰勒反應(yīng)器中進(jìn)行了常規(guī)細(xì)乳液聚合和RAFT細(xì)乳液聚合。首先將苯乙烯細(xì)乳液注入泰勒反應(yīng)器進(jìn)行冷模實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在一定的Ta范圍內(nèi)，看似穩(wěn)定的細(xì)乳液其粒徑分布會(huì)發(fā)生很大的變化，主要表現(xiàn)為:小粒徑的液滴比例增大，液滴數(shù)大幅度增多;然而當(dāng)Ta超過(guò)這一范圍（泰勒渦流轉(zhuǎn)變?yōu)橥膭?dòng)的渦流）時(shí)，這一現(xiàn)象消失。進(jìn)一步進(jìn)行該

4、細(xì)乳液的聚合實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)相同的平均停留時(shí)間下，一定的Ta范圍內(nèi)泰勒反應(yīng)器出口的單體轉(zhuǎn)化率會(huì)大于平推流反應(yīng)器(PFR)出口的單體轉(zhuǎn)化率（通常認(rèn)為是連續(xù)反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率的最大值）。這一結(jié)果可用泰勒反應(yīng)器可使細(xì)乳液粒子數(shù)增多的現(xiàn)象加以解釋。表明，一定的Ta范圍內(nèi)，泰勒反應(yīng)器對(duì)苯乙烯細(xì)乳液聚合確實(shí)有過(guò)程強(qiáng)化的效果，但也存在著分子量分布變寬的現(xiàn)象;當(dāng)Ta＞1891時(shí)，未發(fā)現(xiàn)細(xì)乳液粒子數(shù)增多、聚合速率變快的現(xiàn)象。
　　關(guān)于細(xì)乳液的RAFT（可逆