高速分散反应器中亨利系数及脱挥过程的研究
在聚合物生产过程中，脱挥是一个重要的单元操作，即从聚合物体系中将低分子量组分分离出来的过程。这些低分子量组分统称为“挥发分”，其含量的多少通常是评价聚合物质量的重要指标。挥发分的存在不仅会降低产品的品质，还有可能对使用者及环境造成危害。脱挥器是脱挥过程中的主要设备，通常借助实现较大的气液接触面积和破坏气液之间的相平衡而达到脱挥的目的。而气液平衡关系中亨利系数则是最基本的参数。 本论文首先测量了二甲基硅油(PDMS)/正构烷烃二元体系中挥发分的亨利系数，并讨论了不同操作条件对亨利系数的影响，结果表明:随着实验温度的升高，挥发分的亨利系数逐渐增大，二者的关系可用类似于阿伦尼乌斯方程的形式表述，H=2.668×1010e-33713/RT;随着正构烷烃中碳原子数的增加，挥发分的亨利系数在逐渐减小，二者的关系为ln H=-0.937nc+18.330。聚合物的黏度对亨利系数的影响不大，在相同的挥发分条件下，黏度从50cst增大至5000cst，亨利系数的最大增长率仅有5％。实验中测得不同条件下的亨利系数与Flory-Huggins理论对比，相差也不超过10％。 在二元体系的基础上，研究了不同条件下挥发分在三元体系巾的亨利系数。在PDMS/异三十烷/正构烷烃三元体系巾，随着PDMS-异三十烷混合溶剂中异三十烷质量分数的增大，挥发分的亨利系数逐渐减小;与二元体系相同，挥发分的亨利系数随着温度的升高而升高，温度与亨利系数的关联式为H=6.825×1010e-36994/RT。挥发分在三元体系中的亨利系数也随着碳原子数的增大而减小，二者的关系为ln H=-1.105nc+18.802。在PDMS/正戊烷/正庚烷三元体系中，挥发分正庚烷与正戊烷质量比越大，挥发分的亨利系数越小，且正庚烷与正戊烷作为挥发分，两者相互影响较小，属于理想型混合。在PDMS/正己烷/正辛烷三元体系中，正辛烷与正己烷质量比越大，挥发分在聚合溶液中的亨利系数越小，且减小的幅度越来越大。 依据实验中所测得的亨利系数等基础数据，基于质量守恒方程和溶质渗透理论建立扩散脱挥传质模型，模型值与实验值的相对误差在±10％以内，可以较好地描述挥发分在聚合物溶液中的扩散脱挥过程。
聚合物生产;高速分散反应器;亨利系数;脱挥过程;扩散传质模型
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
高正明
2018
中文
TQ316
89
2018-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）