固体微粒对气液传质性能的影响及DNS酸的合成工艺改进

摘要

常规的气-液-固三相流体系传质机理的研究主要是以静止膜理论或渗透理论为基础,无法准确、真实的反映多相流传质现象的本质.该文以含有活性炭微粒的丙烷-水三相体系为研究对象,以表面更新理论为出发点,建立了在所选择的特定反应动力学条件下的气-液-固的传质模型,导出了非稳态非均相传质微分方程,求出了传质增强因子E的数学解析解,并在此基础上,分析了固体微粒对气液传质性能的的影响机理,探讨了不同固含率ε,微粒直径d<,p>对传质增强因子E的影响.以所得的气-液-固三相体系传质模型为指导,对传统的对硝基甲苯邻磺酸（NTS酸）空气氧化合成制备4,4′-二硝基二苯乙烯-2,2′-二磺酸（DNS酸）的工艺进行了考察.研究了在反应混合物中加入固体微粒对反应气液传质效果、产品收率、反应时间的影响.一系列对比实验的结果从定性的角度说明了：该文所建的传质模型较好的反映了气-液-固三相体系传质规律.与传统工艺相比,加入适量的固体微粒后,该合成反应在反应时间、产品收率、成本消耗等方面都得到了明显的改善.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

第一节多相流传质研究进展

1.1.1多相流过程的应用简述

1.1.2多相流过程的传质研究

第二节DNS酸合成的工业及研究现状

1.2.1概述

1.2.2NTS酸在碱性介质中氧化缩合制备DNS酸

第三节本课题的研究内容及研究途径

1.3.1固体微粒对气—液间传质的影响机理

1.3.2 DNS酸合成工艺改进的研究

第二章理论部分

第一节经典传质理论

2.1.1静止膜理论

2.1.2渗透理论

2.1.3表面更新理论

第二节丙烷—水—活性炭体系的传质模型的建立及求解

2.2.1前沿区传质模型

2.2.2粘附区传质模型

2.2.3气—液边界层中总的传质通量增强因子

第三节影响传质增强因子E的因素

2.3.1固含率ε的影响

2.3.2固体微相的粒径dp的影响

第四节传质模型的验证

2.4.1非均相传质模型的验证

2.4.2理论计算值与实验数据的比较

第三章实验部分—传质模型的应用

第一节传质模型在DNS酸合成中的应用

3.1.1固含率ε对氧气—水—活性炭体系气液传质增强因子E的影响

3.1.2微粒的粒径dp对氧气—水—活性炭体系气液传质增强因子E的影响

第二节实验条件与分析方法

3.2.1实验条件的确定

3.2.2分析方法

第三节实验方法及步骤

3.3.1 NTS在碱性水介质中的空气氧化缩合制备DNS酸实验操作方法

3.3.2实验流程图

3.3.3实验流程说明

3.3.4注意事项

第四节设备规格、材质及原料规格

3.4.1实验设备

3.4.2实验原料

第四章实验结果与讨论

第一节活性炭微粒对DNS酸合成反应的影响

4.1.1活性炭微粒大小对DNS酸合成反应产品收率的影响

4.1.2加入活性炭微粒对DNS酸合成反应时间的影响

4.1.3活性炭微粒对DNS酸合成反应氧气用量的影响

第二节DNS酸收率与气液传质增强因子的比较

4.2.1 DNS酸收率与气液传质增强因子随固含率ε的变化情况

4.2.2 DNS酸收率与气液传质增强因子随微粒粒径dp的变化情况

第五章结论

主要符号说明

参考文献

附录一前沿区模型求解

附录二粘附区模型求解

附录三传质增强因子E数值解求解程序

附录四DNS酸合成反应的实验数据

致谢