乙烯在丙醛體系中的氣泡行為分析

丙醛是乙烯羰基合成的產(chǎn)物,是生產(chǎn)丙醇和丙酸的重要有機化工原料。它也是甲基丙烯酸甲酯(MMA)C2合成的重要中間體。當(dāng)前丙醛的生產(chǎn)工藝與丁醇相似,大多數(shù)設(shè)備使用槳式混合機。盡管該工藝技術(shù)已經(jīng)成熟,但是分散氣液兩相仍需要較大的攪拌力,并且容易損壞諸如機械密封件和底部軸承之類的重要部件,尤其是底部軸承和襯套的維護(hù),這需要消耗材料在可靠地更換后,維護(hù)人員可以進(jìn)入反應(yīng)堆底部以更換零件組。以丁醇單元氧代反應(yīng)器攪拌器3401C為例。僅在2014年下半年,總共進(jìn)行了6次維護(hù)以及頻繁的啟動和關(guān)閉維護(hù)。為了消除機械攪拌可能造成的隱患,齊學(xué)輝等人P-3i通過機械密封的局部化,底部套筒的加固和改進(jìn)了丁醇羰基合成裝置攪拌系統(tǒng)的穩(wěn)定性。反應(yīng)器的清潔;劉來智通過流體攪拌代替了傳統(tǒng)的槳式攪拌,并拆除了原來的機械攪拌器,以實現(xiàn)丁醇羰基合成反應(yīng)器的安全穩(wěn)定的長期運行。

氣泡塔結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,無機械傳動部件,相間接觸面積大。它廣泛用于化學(xué)生產(chǎn),例如氧化工藝,費-托合成,生物發(fā)酵,廢水處理等。與丁醇反應(yīng)不同,丙醛生產(chǎn)原料中的乙烯,氫氣和一氧化碳全部處于氣相在工作條件下,且進(jìn)料壓力高于反應(yīng)體系壓力,因此起泡反應(yīng)更適合于乙烯氧代丙醛反應(yīng)裝置。當(dāng)原料氣通過氣體分配器時,不僅可以實現(xiàn)氣液兩相攪拌,而且可以將原料氣本身的動能轉(zhuǎn)化為反應(yīng)所需的能量,從而減少了外部能量輸入,提高了反應(yīng)效率。反應(yīng)堆的穩(wěn)定性。

氣體滯留率和氣泡尺寸分布是氣泡反應(yīng)器設(shè)計和分析的重要參數(shù)。這些參數(shù)決定了反應(yīng)器的體積,流型,氣液接觸面積以及相間質(zhì)量和傳熱性能,進(jìn)而影響反應(yīng)速率的轉(zhuǎn)化率,選擇性,工業(yè)規(guī)?;头磻?yīng)器的優(yōu)化。陸志強等。利用二氧化碳的堿吸收進(jìn)行塔內(nèi)氣液兩相反應(yīng)過程的模擬實驗;陳迎使用動態(tài)溶解氧法確定射流鼓泡反應(yīng)器中的液體體積傳質(zhì)系數(shù)。周小林等。隨著甘油-水系統(tǒng)中氣泡的漂浮運動,氣體滯留率,雷諾數(shù)和分配器孔徑對氣泡尺寸,形狀,浮率和阻力系數(shù)的影響。

盡管有很多關(guān)于泡沫塔的冷模型研究數(shù)據(jù),但沒有關(guān)于乙烯在丙醛體系中的氣泡行為的研究,也沒有乙烯加氫甲?;?N2,丙醛-N2和乙烯加氫甲?;难芯俊7从硨嶋H工作條件下的氣泡行為,并介紹氣泡反應(yīng)模型。研究發(fā)現(xiàn),在加氫甲?;磻?yīng)的實際工作條件下,乙烯,氫和一氧化碳這三種原料同時發(fā)生反應(yīng),氣泡數(shù)逐漸減少,沒有明顯的氣泡合并而出現(xiàn)大氣泡?;谝幌盗屑僭O(shè)條件,得出了氣泡反應(yīng)模型,并通過乙烯加氫甲?;P驮囼灥倪B續(xù)反應(yīng)進(jìn)行了驗證。模型數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)基本一致。氣泡轉(zhuǎn)化率模型用于預(yù)測總進(jìn)氣量為13000 L / h的丙醛氣泡塔工業(yè)裝置。當(dāng)有效液位約為7 000 mm時,可以滿足工業(yè)設(shè)備設(shè)計轉(zhuǎn)換率大于80%的要求。該目標(biāo)可為工業(yè)工廠反應(yīng)堆的設(shè)計提供基礎(chǔ)。

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