搅拌釜中离子交换树脂增强气液传质研究

摘要

化工过程强化是传统化工发展的重要方向之一.难溶气体参与的气液反应过程中,气液传质是反应过程的主要阻力,催化剂细颗粒能增强气液传质,提高反应速率. 本文在容积为1L的搅拌釜中,对树脂颗粒催化作用下的异丁烯水合反应及异丁烯在水一叔丁醇混合溶剂中的溶解度进行了实验研究.其中催化剂的粒径在1.11 μm～300μm范围内.在0.74MPa、77℃实验条件下,考察了催化剂粒径、固含率、叔丁醇起始浓度和搅拌转速对水合反应速率的影响.在70～90℃、0.60～0.74MPa条件下,考察了异丁烯溶解度与温度及叔丁醇摩尔浓度的关系. 为了进一步研究催化剂颗粒对气液传质的影响,改变催化剂浓度,采用关联式,计算得到了不同颗粒粒径下的液相总体积传质系数,与实验结果吻合较好. 对结果进行了分析.结果表明,小粒径颗粒对气液传质有增强作用,粒径越小增强作用越明显；传质系数随粒径减小而增大,且粒径越小增大越快. 本文讨论了催化剂粒径不同时,水合反应的控制步骤.结果表明,对于小粒径粒子(1.1μm<17.69μm),过程为表面反应控制.对于适度大的粒子(53.68μm<105μm),过程为内扩散控制.粒径大于105μm时,过程为外扩散控制.

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第一章文献综述

引言

1.1微粒对气液传质增强的研究进展

1.1.1微粒通过物理吸附对气液传质的影响

1.1.2微粒作为催化剂对气液传质的增强

1.1.3微粒与传质组分发生化学反应对气液传质的增强

1.1.4固体颗粒为惰性粒子时对气液传质的增强作用

1.2固体颗粒对气液传质参数的影响

1.2.1细颗粒对液侧体积传质系数k1a的影响

1.2.2细颗粒对液相传质系数k1的影响

1.2.3细颗粒对液固传质界面的传质系数ks的影响

1.2.4固体颗粒对气液传质界面积的影响

1.3增加异丁烯在液相溶解度的方法

1.4本文工作

第二章实验部分

第一节气液传质实验

1.1实验物系的选择

第二节相平衡实验

2.2.1实验过程

2.2.2实验数据

第三章实验结果与讨论

3.1催化剂浓度对反应速率的影响

3.2叔丁醇起始浓度对反应速率的影响

3.3不同搅拌转速对反应速率的影响

3.4催化剂粒径对反应速率的影响

3.5反应温度的影响

3.6压力对反应速率的影响

第四章液相总体积传质系数的关联式及求解

4.1液相总传质系数求解

4.2各参数的确定

4.2.1 kcac和η的求解

4.2.2反应速率常数的确定

4.2.3控制步骤的确定

第五章液相总体积传质系数的计算结果及分析

5.1催化剂粒径对气液传质的影响

5.2控制步骤的确定

第六章结论和建议

符号说明

参考文献

硕士期间发表论文

致谢