基于粒子图像测速(PIV)技术的圆盘桨搅拌槽湍流动能耗散率研究

在边长L为220 mm的方形搅拌槽内,采用高解析率的二维粒子图像测速(PIV)技术在搅拌雷诺数Re=1300下对圆盘桨形成的流场进行研究,得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布,并比较了直接定义法和大涡PIV法计算的湍流动能耗散率。结果表明:当离底高度C=0.15L时,圆盘桨的流型呈现出独特的单循环流型,流体主要旋涡为单旋涡结构;搅拌槽内湍流动能的最大值出现在桨叶排出流的末端;在Kolmogorov空间解析尺度下直接定义法计算得到的湍流动能耗散率大于大涡PIV法,并且湍流动能耗散率的峰值位于桨叶端和排出流区域。直接数值模拟的验证结果表明,这两种计算方法中使用的各向同性假设是合理的。

聚碳酸酯连续熔融终缩聚过程两相稳态模型分析

针对卧式圆盘反应器中聚碳酸酯熔融终缩聚反应过程,建立了聚碳酸酯连续熔融终缩聚的圆盘反应器两相稳态模型,考察了反应温度、反应真空度、停留时间、传质系数、催化剂含量等对聚碳酸酯平均聚合度、不同端基摩尔浓度及小分子苯酚含量的影响。实验结果表明,在反应温度250～290℃、压力10～200 Pa、停留时间80～160 min、传质系数0.011～0.54 s-1、催化剂含量(以双酚A为基准)为0.02%～0.1%(w)的条件下,随温度、真空度、停留时间、传质系数和催化剂含量的增加,聚碳酸酯产物的聚合度逐渐增大,活性反应端基的浓度逐渐降低;熔体相中苯酚的浓度随反应温度和催化剂含量的增加先增加后降低,随反应真空度、停留时间和传质系数的增加逐渐降低。

熔融酯交换法制备聚碳酸酯全流程模拟与优化

以双酚A(BPA)和碳酸二苯酯(DPC)熔融酯交换法制备聚碳酸酯(PC)的连续聚合反应为研究对象,基于Aspen Plus软件中的Polymer Plus平台,借助Fortran子程序,耦合终缩聚过程的反应与传质特性,构建了PC连续熔融缩聚反应的全流程模型,对PC连续聚合进行了全流程稳态模拟与优化。分析了主要工艺参数对PC连续聚合反应过程的影响。计算结果表明,DPC和BPA的优化进料摩尔比为(1.059~1.075)∶1。优化工艺条件为:酯化釜温度160~170℃,容积0.4~0.6 m3;第一预缩聚釜温度187~203℃,压力12~14 kPa,容积0.12~0.15 m3;第二预缩聚釜温度235~245℃,压力3~4 kPa,容积0.2~0.3 m3;第三预缩聚釜温度255~265℃,压力0.05~0.1 kPa,容积0.3~0.4 m3;终缩聚釜温度270~275℃,压力0.04~0.05 kPa,直径0.5~0.6 m,长度为2.0~2.5 m。在优化工艺条件下进行连续聚合,PC终产品的分子量由14500左右提高到25836。流程模拟计算结果与文献报道值吻合良好,可用于指导工业装置设计和操作优化。

共沸-萃取耦合精馏分离醋酸乙烯与甲醇混合物

在C_(2)H_(4)-乙烯醇共聚物生产过程中,醋酸乙烯(VAC)和甲醇(CH_(4)O)可形成共沸物,难于通过普通精馏进行分离。结合VAC-CH_(4)O-H_(2)O体系三元相图,设计了以H_(2)O为萃取剂的共沸-萃取耦合精馏分离工艺流程,有效控制聚合物中VAC含量,实现了VAC和CH_(4)O的高效分离回收;基于Aspen Plus流程模拟软件,对设计的共沸-萃取耦合精馏分离工艺流程进行了模拟计算,采用NRTL-RK和POLYNRTL热力学模型,对部分物性参数进行修正,研究了理论塔板数、原料进料位置、进料的原料中CH_(4)O含量、回流比、溶剂比、萃取剂进料位置、萃取剂进料温度等主要工艺参数对分离过程的影响。模拟结果表明,设计的工艺流程合理、可靠,可实现VAC和CH_(4)O的高效分离,对分离工艺过程设计和操作优化具有重要的指导意义。