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微通道内气液磺化及其传质特性研究
被引量：
1
1
作者
张坤
张鸿
+3 位作者
张玮
胡恒
于嘉朋
李耀
《现代化工》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期97-102,108,共7页
以气相SO3作磺化剂,设计了合成十二烷基苯磺酸(DBSA)的气液微磺化系统。依据响应面法分析各因素间交互作用;通过高速摄像机对微通道内伴有磺化反应的气液两相流型进行表征,并测量液膜厚度;通过湍流扩散系数考察湍流对传质的影响,并以此...
以气相SO3作磺化剂,设计了合成十二烷基苯磺酸(DBSA)的气液微磺化系统。依据响应面法分析各因素间交互作用;通过高速摄像机对微通道内伴有磺化反应的气液两相流型进行表征,并测量液膜厚度;通过湍流扩散系数考察湍流对传质的影响,并以此计算液相传质系数和Hatta数。结果表明,微通道内伴有反应气液两相呈带波浪环状流,液膜平均厚度在90~160μm之间;增加液相流量会增大湍流扩散系数,从而增大传质系数。同时,传质系数会随十二烷基苯(DDB)转化率的增加而显著降低,表明随着反应的进行,特别是在反应后期,反应产物将严重阻碍传质过程;此外,Hatta数计算结果表明,其值均大于3,表明微通道中磺化反应仍然是一个快速但受扩散控制的反应。
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关键词
微通道
气液磺化
传质特性
气
液
两相流型
十二烷基苯磺酸
在线阅读
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职称材料
微反应器内气液磺化反应收率和能耗建模及多目标优化
被引量：
1
2
作者
于嘉朋
徐娜
+4 位作者
张玮
康清源
张鸿
秦睦轩
方嘉宾
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第10期3681-3690,共10页
气液微磺化技术因其安全、高效、低成本,是一种极具发展潜力的新型磺化方法。但由于磺化反应体系高黏的特点,在小尺寸通道内流动时压降非常大,显著提高微反应器能耗,实现微反应器高效热质传递性能与气液磺化反应体系高压降之间的优化调...
气液微磺化技术因其安全、高效、低成本,是一种极具发展潜力的新型磺化方法。但由于磺化反应体系高黏的特点,在小尺寸通道内流动时压降非常大,显著提高微反应器能耗,实现微反应器高效热质传递性能与气液磺化反应体系高压降之间的优化调控对气液微磺化技术的实际推广应用具有重要意义。通过实验测试研究了气液微磺化反应过程的压降特性及各影响因素的作用机制,并基于量纲分析法建立了4种不同结构微反应器的气液磺化收率与能耗预测模型。为了实现高产率和低能耗,采用改进的NSGA-Ⅱ算法优化影响磺化产物收率和反应过程能耗的关键工艺参数。其中C-ES(十字形混合区+含膨胀单元的直通道反应区)型微反应器内,在气速为6.422 m/s、液速为0.0147 m/s、反应时间为91.464 min条件下,收率达到89.771%,能耗仅1.609 kW/t,证明C-ES型微反应器有效传质效率高,在低能耗下能显著强化气液两相传质性能。以上研究可为以高收率、低能耗为目标的微反应器结构设计及操作条件优化提供理论依据。
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关键词
微反应器
气液磺化
磺化
收率模型
能耗预测模型
多目标优化
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职称材料
T型微反应器中合成脂肪酸甲酯磺酸盐动力学及工艺优化
3
作者
胡恒
徐娜
+3 位作者
李梓良
于嘉朋
李旭
张玮
《化工进展》
CSCD
北大核心
2024年第12期6634-6644,共11页
降膜反应器合成脂肪酸甲酯磺酸盐存在内部温度分布不均、产率下降的问题。基于微反应器高效反应特性,本文尝试在T型微反应器中合成脂肪酸甲酯磺酸盐。考察了磺化反应过程中温度、摩尔比、老化时间、老化温度等因素对产物中活性物含量(...
降膜反应器合成脂肪酸甲酯磺酸盐存在内部温度分布不均、产率下降的问题。基于微反应器高效反应特性,本文尝试在T型微反应器中合成脂肪酸甲酯磺酸盐。考察了磺化反应过程中温度、摩尔比、老化时间、老化温度等因素对产物中活性物含量(产物中活性物的质量分数)的影响,采用响应面法探究各因素对活性物含量影响强弱顺序及交互作用,并在此基础上进行工艺条件优化。分析得出,各因素对活性物含量影响由强到弱的顺序为:三氧化硫与硬脂酸甲酯摩尔比>老化温度>磺化温度>老化时间。优化结果显示,当磺化温度为86.4℃、SO3与硬脂酸甲酯摩尔比为1.4、老化时间为47min、老化温度为90℃时,产品活性物含量达88.1%,相比工业合成提高了5%左右。建立了微反应器体系下脂肪酸甲酯SO3磺化反应的动力学方程式,拟合出动力学相关参数,为实现工艺过程可控、产物预测及反应器结构优化提供依据。采用NSGA2算法对工艺进行双目标优化,结合TOPSIS方法从Pareto解集中选出最佳工艺方案。
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关键词
微反应器
气液磺化
反应
响应面法
反应动力学
优化设计
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职称材料
题名
微通道内气液磺化及其传质特性研究
被引量：
1
1
作者
张坤
张鸿
张玮
胡恒
于嘉朋
李耀
机构
太原理工大学化学化工学院
出处
《现代化工》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期97-102,108,共7页
基金
国家自然科学基金面上项目(22178241)
山西省1331创新团队项目(1331)
化学工程联合国家重点实验室开放课题(SKL-ChE-21A01)。
文摘
以气相SO3作磺化剂,设计了合成十二烷基苯磺酸(DBSA)的气液微磺化系统。依据响应面法分析各因素间交互作用;通过高速摄像机对微通道内伴有磺化反应的气液两相流型进行表征,并测量液膜厚度;通过湍流扩散系数考察湍流对传质的影响,并以此计算液相传质系数和Hatta数。结果表明,微通道内伴有反应气液两相呈带波浪环状流,液膜平均厚度在90~160μm之间;增加液相流量会增大湍流扩散系数,从而增大传质系数。同时,传质系数会随十二烷基苯(DDB)转化率的增加而显著降低,表明随着反应的进行,特别是在反应后期,反应产物将严重阻碍传质过程;此外,Hatta数计算结果表明,其值均大于3,表明微通道中磺化反应仍然是一个快速但受扩散控制的反应。
关键词
微通道
气液磺化
传质特性
气
液
两相流型
十二烷基苯磺酸
Keywords
microchannel
gas-liquid sulfonation
mass transfer characteristics
gas-liquid two-phase flow pattern
dodecylbenzene sulfonic acid
分类号
TQ031.2 [化学工程]
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职称材料
题名
微反应器内气液磺化反应收率和能耗建模及多目标优化
被引量：
1
2
作者
于嘉朋
徐娜
张玮
康清源
张鸿
秦睦轩
方嘉宾
机构
太原理工大学化学工程与技术学院
西安交通大学化学工程与技术学院
出处
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第10期3681-3690,共10页
基金
国家自然科学基金项目(22178241,21908152)
化学工程联合国家重点实验室开放课题(SKL-ChE-21A01)
西安市一碳化合物生物转化技术重点实验室开放课题。
文摘
气液微磺化技术因其安全、高效、低成本,是一种极具发展潜力的新型磺化方法。但由于磺化反应体系高黏的特点,在小尺寸通道内流动时压降非常大,显著提高微反应器能耗,实现微反应器高效热质传递性能与气液磺化反应体系高压降之间的优化调控对气液微磺化技术的实际推广应用具有重要意义。通过实验测试研究了气液微磺化反应过程的压降特性及各影响因素的作用机制,并基于量纲分析法建立了4种不同结构微反应器的气液磺化收率与能耗预测模型。为了实现高产率和低能耗,采用改进的NSGA-Ⅱ算法优化影响磺化产物收率和反应过程能耗的关键工艺参数。其中C-ES(十字形混合区+含膨胀单元的直通道反应区)型微反应器内,在气速为6.422 m/s、液速为0.0147 m/s、反应时间为91.464 min条件下,收率达到89.771%,能耗仅1.609 kW/t,证明C-ES型微反应器有效传质效率高,在低能耗下能显著强化气液两相传质性能。以上研究可为以高收率、低能耗为目标的微反应器结构设计及操作条件优化提供理论依据。
关键词
微反应器
气液磺化
磺化
收率模型
能耗预测模型
多目标优化
Keywords
microreactor
gas-liquid sulfonation
sulfonation yield model
energy consumption prediction model
multi-objective optimization
分类号
TQ031.2 [化学工程]
在线阅读
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职称材料
题名
T型微反应器中合成脂肪酸甲酯磺酸盐动力学及工艺优化
3
作者
胡恒
徐娜
李梓良
于嘉朋
李旭
张玮
机构
太原理工大学化学工程与技术学院
出处
《化工进展》
CSCD
北大核心
2024年第12期6634-6644,共11页
基金
国家自然科学基金(22178241)
化学工程联合国家重点实验室开放课题(SKL-ChE-21A01)。
文摘
降膜反应器合成脂肪酸甲酯磺酸盐存在内部温度分布不均、产率下降的问题。基于微反应器高效反应特性,本文尝试在T型微反应器中合成脂肪酸甲酯磺酸盐。考察了磺化反应过程中温度、摩尔比、老化时间、老化温度等因素对产物中活性物含量(产物中活性物的质量分数)的影响,采用响应面法探究各因素对活性物含量影响强弱顺序及交互作用,并在此基础上进行工艺条件优化。分析得出,各因素对活性物含量影响由强到弱的顺序为:三氧化硫与硬脂酸甲酯摩尔比>老化温度>磺化温度>老化时间。优化结果显示,当磺化温度为86.4℃、SO3与硬脂酸甲酯摩尔比为1.4、老化时间为47min、老化温度为90℃时,产品活性物含量达88.1%,相比工业合成提高了5%左右。建立了微反应器体系下脂肪酸甲酯SO3磺化反应的动力学方程式,拟合出动力学相关参数,为实现工艺过程可控、产物预测及反应器结构优化提供依据。采用NSGA2算法对工艺进行双目标优化,结合TOPSIS方法从Pareto解集中选出最佳工艺方案。
关键词
微反应器
气液磺化
反应
响应面法
反应动力学
优化设计
Keywords
microreactor
gas-liquid sulfonation reaction
response surface method
reaction kinetics
optimal design
分类号
TQ031.2 [化学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
微通道内气液磺化及其传质特性研究
张坤
张鸿
张玮
胡恒
于嘉朋
李耀
《现代化工》
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
微反应器内气液磺化反应收率和能耗建模及多目标优化
于嘉朋
徐娜
张玮
康清源
张鸿
秦睦轩
方嘉宾
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
T型微反应器中合成脂肪酸甲酯磺酸盐动力学及工艺优化
胡恒
徐娜
李梓良
于嘉朋
李旭
张玮
《化工进展》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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