新型特殊用途化學(xué)反應(yīng)器若干問題的研究.pdf

1、化學(xué)反應(yīng)器是過程工業(yè)中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備。在實(shí)際工藝中，經(jīng)過處理的適于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)原料通過反應(yīng)器并在反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過分離、提純等進(jìn)一步物理處理工藝以獲得期望的最終產(chǎn)品。在整個(gè)流程中，反應(yīng)器本身的投資可能并不高，但對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)的造價(jià)卻有著決定性的影響。由于化學(xué)反應(yīng)種類繁多，性質(zhì)各異，研究開發(fā)能滿足特殊化學(xué)反應(yīng)的新型化學(xué)反應(yīng)器無疑具有十分重要的工程意義和學(xué)術(shù)意義。 本文提出了一種新型的攪拌釜用無泄漏隔膜密封結(jié)構(gòu)

2、。設(shè)計(jì)中采用了一種獨(dú)特的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使密封隔膜經(jīng)歷最小變形以延長(zhǎng)其使用壽命。對(duì)所設(shè)計(jì)的密封結(jié)構(gòu)用壓力為0.3Mpa的室溫空氣作為密封介質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了為期50天的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該結(jié)構(gòu)的密封能保證介質(zhì)的零泄漏；隔膜工作可靠(經(jīng)歷4.3×106次變形，隔膜無破壞跡象)；傳動(dòng)機(jī)械效率大致與傳統(tǒng)的機(jī)械密封相當(dāng)。 研究了非牛頓流體在振蕩流反應(yīng)器中的物料停留時(shí)間分布。提出了一個(gè)基于馬爾柯夫鏈(Markovchains)的考慮腔

3、室間返混的振蕩流反應(yīng)器物料停留時(shí)間分布模型。通過對(duì)在內(nèi)徑50mm，長(zhǎng)1.95m的振蕩流反應(yīng)器進(jìn)行的理想脈沖示蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，給出了模型的唯一參數(shù)回流比R的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)條件下，存在一個(gè)與最小回流比R相對(duì)應(yīng)的振蕩條件。這振蕩條件可表示為振蕩流雷諾數(shù)(Reo)與凈流雷諾數(shù)(Ren)的比值ζ，其范圍為1.6＜ζ＜2.5。提出了三維粒子圖像測(cè)速(3D-PIV)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，并用其研究了振蕩流反應(yīng)器的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。 提出了一種

4、新型渦旋脈沖式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。用直徑為Ф450的PVC反應(yīng)器在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了含SO2廢氣凈化試驗(yàn)。系統(tǒng)地考察了操作溫度、液氣比及吸收液中的SO2含量對(duì)SO2脫除率R的影響。結(jié)果表明：渦旋脈沖式反應(yīng)器可以高效率地脫除廢氣中的SO2，在適宜的操作條件下，SO2脫除率可達(dá)98％以上。 用同一個(gè)PVC反應(yīng)器在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了含粉塵HCl廢氣凈化試驗(yàn)。系統(tǒng)地考察了操作溫度、液氣比及吸收液中的HCl含量對(duì)HCl脫除率R的影響。結(jié)果表

5、明：渦旋脈沖式反應(yīng)器可以高效率地脫除廢氣中的HCl和粉塵，在適宜的操作條件下，HCl脫除率可達(dá)99.5％以上；粉塵去除率接近100％。 在夾套容器中進(jìn)行的許多操作(如蒸發(fā))，傳熱速率會(huì)隨著液位的下降而顯著降低。為解決這類問題，本文提出一種新型的能將釜底液體連續(xù)噴灑在容器內(nèi)壁形成液膜以提高傳熱速率的自吸式攪拌裝置。從流體動(dòng)力學(xué)的基本方程出發(fā)，推導(dǎo)出攪拌裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。用水為介質(zhì)在直徑200m，高300m的外表面電熱套加熱的圓柱