高速脱挥反应器的研究
在聚合物生产的过程中，产物中大多都含有一些分子量较小的挥发分，这些挥发分的存在会严重影响到最终产品的质量，因此必须将这些挥发分脱除，该过程称之为脱挥，高速脱挥器作为一种新型脱挥装置，由高速旋转的转子形成较大的剪切力将流体分散，从而大大提高了流体比表面积，同时在高真空度下进行操作，强化传质过程可以达到很好的脱挥效果，因此研究高黏流体在其内部流动特性以及传质特性就显得非常重要。 流动特性:本文在研究流场特性时使用体视显微镜测取直径，并使用高速摄像测取速度，整个设备流程的规模接近于工业装置，以糖浆为物料在常压下操作，研究了糖浆在高速脱挥器内运动过程中液丝直径、合速度、径向速度、角速度、径合速度夹角以及液丝形态等特性。通过实验得出如下结论:(1)在同一径向距离处，液丝直径随着转速的增加而变小;在同一转速下，直径随着径向距离的增加而减小，且减小幅度逐渐变缓最终趋于稳定，稳定区域平均直径d与转速N0.6成正比。(2)同一径向距离处，合速度、径向速度及角速度均随着转速的增加而增大，径合速度夹角随着转速增加而减小。在同一转速下，合速度随着径向距离的增加先有一个较小的增幅，之后逐渐减小;径向速度随着径向距离的增加先增加，之后进入波动区，最后径向速度会逐渐减小;角速度和径合速度夹角随着径向距离的增加逐渐减小，且转速越大减小的幅度也越大，最终趋于平稳。(3)推导出液丝形态，计算得到液丝在空腔区长度、体积及比表面积的理论值，并拟合得到液丝比表面积与转速成一次线性关系，同时根据流量计算出所形成液丝根数。 传质特性:本文在研究传质特性时采取真空操作，整个设备规模接近于工业装置，在研究传质过程中采用糖浆-丙酮体系，在真空状态下操作，选取初始浓度(A)、进料量(B)、绝对压力(C)及转速(D)为参考变量设计正交实验，分析了各变量对于脱挥效率的影响。通过实验得出如下结论:(1)通过极差分析得到在实验条件范围内，四个因素的主次顺序分别为C-A-D-B，最优组合为A1B2C1D5，即在初始浓度为4.344％，进料量为6.89×10-5 m3·s-1，绝对压力为350 Pa，转速为1500rpm时脱挥率最大;通过方差分析得知在实验条件下，置信度为99％的情况下因素C和因素A高度显著，因素D显著，因素B不显著。因素主次顺序为C-A-D-B，优水平组合为A1B5C1D5，即在初始浓度为4.344％，进料量为1.06×10-4m3·s-1，绝对压力为350 Pa，转速为1500rpm时脱挥率最大。(2)对起泡脱挥进行了初步研究发现压力在脱挥过程中对于气泡的产生占主导作用。
高速脱挥器;正交试验;流动特性;传质特性
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
高正明
2015
中文
TQ051
98
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）