微通道反应器内α-烯烃连续磺化工艺的实验研究

α-烯烃磺酸钠(AOS)是具有良好生物降解性、润湿性、低刺激性的阴离子表面活性剂。利用微通道反应器,分别以1-十四烯(AO)和混合烯烃为原料,SO_(3)为磺化剂,考察了磺化温度、SO_(3)/AO摩尔比、磺化剂质量分数、停留时间等工艺条件对活性物AOS含量的影响规律。结果表明:1-十四烯磺化最佳工艺条件为磺化温度40℃、SO_(3)/AO摩尔比为1.2、SO_(3)质量分数为10%;混合烯烃磺化最佳工艺条件为磺化温度50℃、SO_(3)/AO摩尔比为1.1、SO_(3)质量分数为10%。增大流速有利于强化传质过程、提高产物中活性物AOS含量;延长停留时间会加剧副反应发生、降低产物中活性物含量。微通道反应器内α-烯烃磺化是以传质为主的强放热反应,热量移除及时,反应过程易于控制,可有效提高产品质量,大大增强生产工艺的本质安全性,对于开发煤基α-烯烃下游产品具有实际意义。

串联式微通道反应器中制备壬醛、9-氧代-壬酸甲酯的反应研究

采用微通道反应器对壬醛(N)、9-氧代-壬酸甲酯(M)进行连续化反应的研究。以油酸甲酯(MO)为原料,搭建模块化微通道反应器,对环氧油酸甲酯(EMO)的制备及EMO裂解制备N/M的反应进行串联,在双氧水体系中,分别以浓硫酸和磷钨酸为催化剂,实现EMO和N/M的连续化生产。考察了温度、催化剂用量、停留时间及水油两相进料比(体积比)对反应的影响。得到最优反应条件:MO环氧化反应温度为70℃,硫酸用量为12%(质量分数),停留时间为10 min,水油进料比为4:1;EMO裂解反应温度为60℃,磷钨酸(PTA)用量为9%(占水相质量分数),停留时间为9 min,水油进料比为4:1。在上述条件下,EMO收率为84.99%,N/M收率为72.89%。与间歇反应相比,其具有停留时间短、反应温度低、目标产物可模块化连续化生产等优点。

微通道反应器中炔烃的选择性催化半加氢反应研究进展

炔烃选择性催化半加氢反应与石油化工和精细化工生产密切相关,传统上多采用间歇工艺进行,存在自动化程度不高、反应效率低下以及安全隐患等问题。微通道反应器技术的进步使得以连续工艺进行炔烃选择性催化半加氢反应成为可能,有望从根本上解决间歇工艺所存在的问题。鉴于此,总结微通道反应器的类型以及相同反应器类型下催化剂的类别,对近年来微通道反应器中炔烃选择性催化半加氢反应的研究进展进行综述。微通道反应器包括催化毛细管反应器、填充床反应器、蜂窝反应器、独体反应器等,在炔烃选择性催化半加氢反应中的应用促进了石化领域生产技术与工艺的进步。总之,设备的微型化、过程的集成化是顺应可持续发展与高技术发展的需要,微通道反应器技术作为化工过程强化的一种新技术,在化学、化工、能源、环境等领域将会得到广泛的应用。

微通道反应器内低共熔溶剂/水混合物吸收CO_(2)的传质特性

为了探索低共熔溶剂在CO_(2)吸收过程中的应用前景,通过实验对康宁先进流动反应器内低共熔溶剂/水混合物吸收CO_(2)的传质特性进行了研究,并与目前常用的CO_(2)吸收剂(N-甲基二乙醇胺的质量分数为30%的水溶液)进行了比较和分析。结果表明,当低共熔溶剂/水混合物吸收剂体积流量qV,L不变、气相体积流量qV,G增大时,反应器的吸收负荷、体积传质系数均随之增大;而吸收率在qV,G较低时随qV,G增大而增大,当qV,G较大时,吸收率变化趋于平缓;当qV,G不变、qV,L增大时,吸收负荷、体积传质系数随之减小,但压降随之增大,而吸收率在qV,L较小时随qV,L增大而减小,当qV,L较大时变化趋近平缓。采用气、液相Re数、液相Sc数及增强因子等自变量,建立了体积传质系数关联式和压降关联式,平均绝对偏差分别为4.19%和1.74%,最大绝对偏差分别为13.9%和11.7%。

基于拓扑优化技术的板式微通道反应器换热流体板散热性能优化

本文针对板式微通道反应器换热流体板散热问题提出了一种基于拓扑优化技术的设计方案,将拓扑优化方法应用在微通道反应器换热流体板散热的流道设计中。将拓扑优化方法所得到流道同传统多平行流道进行对比,拓扑优化方法所得到流道的进出口压力降、最高温度、温度均方根均强于传统多平行流道,为板式微通道反应器换热流体板的优化设计提供了一种新的思路。

微通道反应器微观混合研究

微通道反应器具有良好的传质传热性能、较高的安全性和可移动性,被广泛应用于快速、强放热、强腐蚀等危险反应过程。为研究微通道反应器对流体混合性能的强化效果,针对Ehrfeld Miprowa微反应器及内构件对其微观混合的影响进行了研究。利用Villermaux/Dushman平行竞争反体系,使用离集指数(X_(S))来定量表征微反应器的微观混合性能,考察了流体入口流速、H^(+)浓度以及内构件等因素对微观混合质量的影响。试验结果表明流体流速越高,微观混合性能越好,内构件能够有效地增强微反应器内的微观混合性能。

微通道反应器合成硫酸乙烯酯的工艺研究

以三氧化硫(SO_(3))、环氧乙烷(EO)为原料,以二氯乙烷为溶剂,利用微通道反应器合成了硫酸乙烯酯粗品,经升华得到硫酸乙烯酯纯品,其结构经^(1)HNMR确证,考察了原料配比n(SO_(3))∶n(EO)、反应温度、停留时间和原料质量分数等对硫酸乙烯酯收率的影响。结果表明,在原料配比n(SO_(3))∶n(EO)为1∶1.0、反应温度为0℃、停留时间为30 s、原料质量分数为10%的最佳条件下,硫酸乙烯酯收率为93.2%。

基于微通道反应器的研究型实验设计与实践

基于反应器的各项性能测定实验是化工类学生专业实验课程的重点教学内容。为了进一步提升专业实验的高阶性、创新性和挑战度,探索了微通道反应器的教学应用。通过分析微通道反应器的性能特点,利用Fluent软件对其内部流场进行了研究;以自制微通道反应器性能测定装置为例,设计了与课程目标相匹配的研究型实验内容,并在“化工基础技术实验”课程中进行了实践。通过将实验过程模块化,由学生自主设计、自行讲解、独立操作实验,充分调动了学生的自主学习能力,提升了实验教学效果。

微通道反应器制备纳米硫酸钡的工艺研究

利用微通道反应器,以硫酸钠和硫化钡为原料反应并进行纳米硫酸钡粒子制备研究,考察了微通道反应器制备纳米硫酸钡粒子的影响因素,并对产品进行激光粒度检测和TEM测试。结果表明,该法可以制备出平均粒径50~80 nm、分布窄的纳米硫酸钡粒子。

微通道反应-水热晶化法制备羟基磷灰石纳米粉体

采用微通道反应与水热晶化相结合的工艺路线,制备HAP纳米粉体。结果表明,增大反应物流量比或减小微通道高度会导致HAP粉体的颗粒粒径变小,增加水热温度或时间会提高HAP的结晶性和热稳定性,反应物流量比和水热温度是影响HAP纳米粉体制备的主要因素。当反应物流量比为5∶1,微通道高度为250μm,220℃下水热4 h时,实验可以制得平均粒径约为80 nm、粒度分布均匀、结晶度高的短棒状HAP纳米粉体。

二氧化碳催化加氢合成燃料的微通道反应器

[目的]CO_(2)催化加氢合成燃料是一种经济可行、可大规模实施的CO_(2)利用技术,能够解决环境和资源短缺的问题,近年来获得了国内外广泛的关注。文章旨在研究开发1种CO_(2)催化加氢合成碳氢燃料的微通道反应器。[方法]通过采用热力学计算-催化剂制备-反应器设计-结构优化-性能测试的设计思路进行分析。[结果]热力学理论分析表明:CO_(2)催化加氢可以形成碳氢燃料;开发了6种铁基催化剂,从而提高碳氢燃料合成的反应速率;基于流体数值模拟,设计并优化了微通道反应器的结构,该反应器具有结构简单紧凑、传热传质能力强等优点。实验结果表明:Zn-Fe催化剂表现出最好的CO_(2)催化加氢合成低碳烯烃性能,CO_(2)转化率和低碳烯烃选择性分别为32%和44%。[结论]设计的微通道反应器具备CO_(2)资源化利用合成碳氢燃料的功能,对我国应对气候变化、双碳目标实现以及碳氢燃料产业发展具有重要的意义。

三氯化磷合成穿孔百叶窗翅片微通道反应设备数值模拟研究

针对三氯化磷工艺氯化反应的温度控制问题,通过计算流体力学方法,设计了一种新型的穿孔百叶窗翅片导热结构,并分析了开孔尺寸与排列方式对穿孔百叶窗翅片热工水力特性的影响。结果表明:开孔尺寸与穿孔百叶窗翅片热工水力特性正相关,而孔排列方式的影响较小。具有最大孔尺寸的穿孔百叶窗翅片表现出较好的综合性能,在雷诺数191~476范围内,其综合性能因子较常规百叶窗翅片平均提升4.9%。

微通道反应法合成乙二醇单乙烯基醚的工艺研究

以乙二醇(EG)和乙炔为原料,以氢氧化钾为催化剂,使用微通道反应器合成乙二醇单乙烯基醚(EGVE),考察合成工艺参数对转化率和反应选择性的影响,并通过红外确认目标产物。结果表明,最佳的微通道反应法合成工艺条件为温度180℃,背压0.75 MPa,催化剂量为6%~8%,进液速度1 mL/min。反应后转化率为28%以上,反应选择性为85%以上,红外结构与标准图谱一致。

微通道反应器在苯磺酰氯合成中的应用

苯磺酰氯是一种常用的磺化试剂,多用来制备磺酰胺、磺化酯和砜等。本文通过微通道反应器连续合成苯磺酰氯,考察了反应温度、物料配比、物料停留时间等因素对产物收率的影响,确定了反应的最佳条件,产物收率可达到92%。

微通道反应器合成正溴丁烷工艺研究

利用微通道反应器进行正丁醇溴化制备正溴丁烷工艺研究。考察了物料比、反应温度、氢溴酸浓度、停留时间等单因素对反应的影响,得到了较佳的工艺条件:物料比n(HBr)∶n(正丁醇)=1.2,反应温度为170℃,HBr浓度为48%,停留时间133 s。在此条件下,正丁醇的转化率为98.39%,正溴丁烷选择性为90.16%,产率88.71%。与传统釜式间歇操作方法相比,利用微通道技术大大提高了正溴丁烷生产效率,实现了绿色、安全、高效的连续化正溴丁烷生产。

微通道反应器中碳酸乙烯酯、甲醇及乙醇的反应规律研究

在使用微通道反应器的条件下,以甲醇钠作为催化剂,碳酸乙烯酯、甲醇及乙醇为原料进行酯交换反应,对生成的主产物碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯的合成工艺进行研究。最终得出反应规律为:停留时间为2 min时,反应达到平衡状态;随着物料配比的升高,产物含量随之增加;随着催化剂含量升高,产物含量随之增加,但催化剂含量升高至一定值时,DMC含量减少,直至平衡;随着温度的升高,DMC含量随之增加,但温度的上升对DEC、EMC含量影响不大。

微通道反应器中偶氮染料连续化制备技术分析

偶氮染料作为一种重要的化工产品,加强对其制备技术研究非常关键,微通道反应器和传统的反应器对比来说,它具有高效的传质传热效率、反应安全性能较为突出,在这些优势作用下,近年来它已经逐渐成为化学合成制备的新手段。基于此,以微通道反应器与偶氮染料概述为切入点,重点分析了微通道反应器中偶氮染料连续化制备技术应用流程。

微通道反应器内乙苯连续氧化反应工艺研究

研究了在"心型"结构微通道反应器内乙苯与过氧化氢反应连续合成苯乙酮的氧化工艺过程,考察了乙苯与催化剂醋酸钴的摩尔比、停留时间、溶剂量、反应温度等对单程转化率及选择性的影响。在典型的工艺条件下,n(醋酸钴)∶n(乙苯)=13%,停留时间70 s,促进剂Br/Co=1.75,V(冰乙酸)/V(乙苯)=10∶1,温度为100℃,乙苯的转化率达到30.7%,苯乙酮的选择性达到100%。

微通道反应器中反应沉淀过程的工艺研究

采用Y型和线型微通道反应器,成功制备出平均粒径为35～110nm、无因次方差为0.2～0.3的纳米BaSO4颗粒;同时利用TEM、BET及XRD分别对微反应器和普通反应釜合成的硫酸钡粉体性质进行了表征。实验结果表明,反应物流量增大,混合效率提高,平均粒径及方差下降;初始浓度或体积流量比增加,粒径下降;在相同的工艺条件下,通过较大尺寸Y型微反应器制备的颗粒粒径及方差略大于小尺寸Y型合成的,而线型微反应器合成的产物粒子粒径最小。

微通道反应器内氢气催化燃烧

在微尺度化学反应器内对氢气 /空气催化燃烧反应进行了研究 ,考察了操作条件对反应行为的影响 ,并建立相应的数学模型 ,同时也对该类反应器应用于强放热反应过程的动力学研究进行初步的探讨 .实验过程中H2 入口浓度为 3% (mol)～ 15 % (mol) ,结果表明微通道反应器可使处于爆炸极限内的氢氧催化燃烧反应在高空速、低压降、等温及动力学控制区内安全地进行 .在H2 入口浓度 8% (mol)、反应温度 15 0℃、空速 1 0× 10 6h-1条件下 ,转化率高达 90 % .