泰勒反應器中流體的停留時間分布及細乳液聚合研究.pdf

1、泰勒反應器是一種由內外同軸雙圓筒組成的連續(xù)反應器，它通過內外筒的相對旋轉（一般為內筒轉動而外筒固定）而使環(huán)隙中的物料被攪動，并與連續(xù)的進出料相疊加，使反應器內的物料出現了Taylor渦流、Couette流和Poiseuille流的組合。泰勒反應器只要增加內筒的轉速，即可將物料的停留時間分布(RTD)從典型的平推流改變?yōu)槿炝?同時，泰勒反應器具有傳熱面大、剪切力（對物料破環(huán)）小、粘壁少等優(yōu)點，因而在生物化學、酶催化化學、醫(yī)學、光催化化學

2、及聚合反應等領域有良好的應用前景。
　　本文首先采用脈沖示蹤法實驗研究了反應器結構參數、操作參數和流體粘度對RTD的影響，發(fā)現泰勒反應器中物料的混合程度隨泰勒數Ta的增大而增大、軸向雷諾數Reax的增大而減弱。進一步采用多級混合模型，將泰勒反應器的當量全混釜數N與反應器結構參數、Ta和Reax相關聯，提出了一個具有較廣適用范圍的泰勒反應器當量全混釜數測算公式:N=(-87.23r+126.8)(L/b)0.2 Ta-0.6 Rea

3、x0.5在實驗考察的范圍（Ta=280～3230;Reax=0.89～6.78）內，由該式計算的N值與實驗值很好地相符。
　　進一步在泰勒反應器中進行了常規(guī)細乳液聚合和RAFT細乳液聚合。首先將苯乙烯細乳液注入泰勒反應器進行冷模實驗，發(fā)現在一定的Ta范圍內，看似穩(wěn)定的細乳液其粒徑分布會發(fā)生很大的變化，主要表現為:小粒徑的液滴比例增大，液滴數大幅度增多;然而當Ta超過這一范圍（泰勒渦流轉變?yōu)橥膭拥臏u流）時，這一現象消失。進一步進行該

4、細乳液的聚合實驗，發(fā)現相同的平均停留時間下，一定的Ta范圍內泰勒反應器出口的單體轉化率會大于平推流反應器(PFR)出口的單體轉化率（通常認為是連續(xù)反應器出口轉化率的最大值）。這一結果可用泰勒反應器可使細乳液粒子數增多的現象加以解釋。表明，一定的Ta范圍內，泰勒反應器對苯乙烯細乳液聚合確實有過程強化的效果，但也存在著分子量分布變寬的現象;當Ta＞1891時，未發(fā)現細乳液粒子數增多、聚合速率變快的現象。
　　關于細乳液的RAFT（可逆