微通道内连续合成十二烷基苯磺酸的响应面分析及混合过程模拟

摘要：

随着精密加工技术的发展,特征尺寸小于1mm的微化工设备因其高效的传质传热效能及本质安全特性逐渐被应用在许多有机合成工艺中.微通道内连续合成十二烷基苯磺酸是开发高效、绿色、安全的磺化工艺的重要基础.本文通过响应面实验方法,研究温度、流量、SO3/DDB摩尔比对微反应器内十二烷基苯磺化工艺的交互影响,发现产品活性物质含量受流量影响最大,而T形结构微混合器中流量这一因素主要影响流体碰撞强度和停留时间.因此,利用CFD计算流体力学方法对T形微混合器内流体进行表征.模拟了T形混合器内不同流速下SO3和DDB的混合状态,发现其混合状态变化规律与实验所得结论基本一致,低流速时混合器内混合效果不强,随着流速的增加,混合器内组分互相混合的区域明显增多.认为是流速的增大使得混合器内流体受到的惯性力增大,且增强了混合处流体的碰撞,相对地使混合器内流体受到表面张力减小,增强了混合效果.研究了有无溶剂条件下不同流速时T形微混合器内水和甲苯两相流体混合状态,发现无溶剂条件下流速为0.12m/s时,两相流体受界面张力作用发生一定程度混合后分离呈泰勒流形式流动;流速为0.15～0.17m/s时,混合现象消失,流体直接呈泰勒流形式;流速为0.19～0.21m/s时,受对撞效果增强影响再次出现混合部分.而有溶剂条件下,流体不再出现明显的泰勒流,而是以特征尺寸小于管道尺寸的小液滴的形式在管道内流动,流速为0.12～0.17m/s时流体呈不规则流动,流速为0.19～0.21m/s时流体以密度从大到小由内而外分布在管道径向方向上.认为是溶剂的引入减小了界面张力的作用,使得Re数升高时,惯性力的主导作用更强.

关键词：微反应器;连续磺化;表面活性剂;传质;流体模拟

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分类号：TQ423.1

资助基金：宁夏回族自治区重点研发计划;国家自然科学基金;宁夏回族自治区国内一流学科建设项目

在线出版日期：2021-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：5998-6008