管線型高剪切混合器在多相體系下的性能研究.pdf

1、高剪切混合器作為新型過程強化設(shè)備,其優(yōu)勢在于使物料快速而均勻的混合,增大相間接觸面積,從而可以極大地強化傳遞過程,因此可用于氣-液、氣-液-固、氣-液-液等體系,應(yīng)用于吸收、解吸、萃取、混合、多相反應(yīng)等工業(yè)過程。本文針對管線型高剪切混合器在多相體系中的性能進(jìn)行了研究。
　　首先,通過實驗測定了定-轉(zhuǎn)子齒合型和葉片-網(wǎng)孔型管線高剪切混合器的單程連續(xù)乳化能力與功率消耗特性。分別采用了煤油-水、硅油-水、煤油-甘油溶液乳化體系,考察了不

2、同構(gòu)型的兩種管線型高剪切混合器中液滴平均直徑 d32及液滴粒徑分布隨操作參數(shù)(轉(zhuǎn)速、流量和油相濃度)和工作流體物性參數(shù)(連續(xù)相粘度)的變化。由于湍流和剪切水平的不均勻性以及液滴夾帶和環(huán)流現(xiàn)象,實驗中得到的粒度分布曲線均存在雙峰分布的現(xiàn)象。液滴尺寸隨分散相分?jǐn)?shù)及連續(xù)相流量的增加而增大,隨轉(zhuǎn)速和連續(xù)相粘度的增加而減小。
　　其次,采用亞硫酸鈉氧化法對于兩種管線型高剪切混合器的傳質(zhì)性能進(jìn)行了研究。實驗測定了不同操作參數(shù)(轉(zhuǎn)速、液相流量、

3、氣相流量、表面張力)對于氣液相界面積和氣液傳質(zhì)系數(shù)的影響。研究結(jié)果表明,氣液相界面積和傳質(zhì)系數(shù)均隨轉(zhuǎn)速和液相流量的增加而增加;隨氣相流量增加先略有增大然后減小。對于兩種構(gòu)型的高剪切混合器,氣液相界面積隨表面活性劑濃度的增加而增大,當(dāng)其濃度超過30 mg/L時,相界面積達(dá)到一個平臺,不發(fā)生明顯的變化;而傳質(zhì)系數(shù)表面活性劑濃度的增加而減小,當(dāng)其濃度超過30 mg/L時,傳質(zhì)系數(shù)下降趨勢變緩,并逐步穩(wěn)定下來。
　　最后,考察了實驗室規(guī)格

4、的管線型高剪切混合器在氣液固三相反應(yīng)體系下的性能,采用CO2-Ca(OH)2體系,以磷酸作為晶型調(diào)控劑制備了針狀的文石晶型的碳酸鈣。考察了添加劑濃度、CO2流量、反應(yīng)溫度、轉(zhuǎn)速及高剪切混合器的構(gòu)型等對碳酸鈣晶型的影響。結(jié)果表明,混合器的構(gòu)型,添加劑濃度以及反應(yīng)溫度對于碳酸鈣晶型的影響最為顯著。在磷酸含量為6.4 g/L,反應(yīng)溫度為83℃,CO2流量為8.4 L/h的條件下,能夠得到最高含量的文石晶型(97.9％)。高剪切混合器能夠顯著減