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《天津大学》 2005年
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氧气—苯甲醛—NaOH水溶液三相氧化萃取过程传质的研究

刘传强  
【摘要】:本文以氧气-苯甲醛-NaOH水溶液为实验物系,对苯甲醛在无任何催化剂的情况下液相氧气氧化生产苯甲酸和用NaOH水溶液将苯甲酸萃取出去的这一气-液-液三相氧化反应萃取集成过程的传质做了研究,为氧气既作为反应物之一又作为扰动动力的新型气液液反应萃取过程的研究提供理论基础。 首先,在半间歇反应釜内对氧气在NaOH水溶液和甲苯中的吸收情况进行了研究,通过氧气在水相和油相中的吸收情况的比较,发现油相吸收氧气的速率大于水相吸收氧气速率的40倍以上,油相吸收的氧气量远大于水相吸收的氧气量。因此当油水两相共存时,只要气-油界面积气-水界面积时,氧气可认为只被油相吸收,水相直接吸收量可略。 其次对苯甲醛在无任何催化剂下的液相氧气氧化的本征反应动力学做了研究。通过观察温度、搅拌转速、反应物浓度等因素对苯甲醛氧化的影响,发现温度为70℃为最佳反应温度,低于70℃则反应较慢,高于70℃反应速率增加幅度不大且增加了能耗;随着反应物浓度增加,反应速率增大,当苯甲醛浓度大于4 mol/L时反应速率增加变慢。对苯甲醛在无任何催化剂下的氧化反应机理进行了理论分析和实验验证,证明反应对苯甲醛浓度为1级反应,对溶解氧浓度为0.5级,反应速率方程为r=C_(RCHO)C_(O2)~(1/2) 再次重点对气-液-液反应萃取集成过程的传质做了研究,发现随着搅拌转速的增加,氧气消耗量明显增加,搅拌速度越大增加幅度也越大。随着温度增加,水相苯甲酸浓度也大大增加。同一反应温度下,苯甲酸浓度随反应时间基本上呈线性增加。苯甲醛浓度越高,水相中苯甲酸浓度就越大。苯甲醛浓度较低时,随着苯甲醛浓度增加水相苯甲酸浓度增大的幅度不太大。为获得气-液-液三相反应萃取过程的有关传质参数,修正了双膜理论,提出了双膜理论与旋涡扩散相结合的理论模型,并用于反应萃取集成过程的传质描述,得到液侧体积传质系数为k 2a2=0.054 min-1和旋涡扩散系数k t=0.638 min-1。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ028.2

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【参考文献】
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