【摘 要】
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近年来微反应器作为微化工系统的核心已经成为了研究热点之一,在化学反应领域,微反应器在实现安全生产和绿色化学方面显示出了独特的优势。同时离子液体作为一种“双绿色”催化剂具有安全环保的优点。本论文将微反应器应用于离子液体催化C4烷基化反应中,以实现C4烷基化反应微型化为目标,在烷基化模拟体系中液-液两相流和气-液-液三相流的流动规律和分相规律研究的基础上,开展了烷基化反应规律的初步探索。首先,在同轴环
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近年来微反应器作为微化工系统的核心已经成为了研究热点之一,在化学反应领域,微反应器在实现安全生产和绿色化学方面显示出了独特的优势。同时离子液体作为一种“双绿色”催化剂具有安全环保的优点。本论文将微反应器应用于离子液体催化C4烷基化反应中,以实现C4烷基化反应微型化为目标,在烷基化模拟体系中液-液两相流和气-液-液三相流的流动规律和分相规律研究的基础上,开展了烷基化反应规律的初步探索。首先,在同轴环管型的微通道设备中对烷基化模拟体系的流动基本规律进行了系统的研究。在液-液两相流中得到了液柱流、液滴流和射流三种流型,并进行了流型划分和对液滴流和射流的液滴尺寸预测。在气-液-液三相流中得到了水包油包气的复乳型流型,并对流动规律和中空液滴的尺寸调控进行了探讨,为烷基化反应的流型调控打下了基础。以液-液两相流微分散为基础,进行了分相方法的探索。设计了基于重力的喇叭口分相装置和垂直通道分相装置,基于润湿性差异的垂直通道分相装置,并对这三种分相装置的分相性能进行了考察,为烷基化产物的分离打下基础。最后,实现了C4烷基化反应的微型化过程,并对烷基化反应规律进行了初步探索。分别考察了分相方法、停留时间、反应温度、分散尺寸对丁烯转化率、C8和目的产物选择性以及RON的影响。结果表明:在原料异丁烷和2-丁烯摩尔比50:1时,烷基化反应可以在2s内完成且烯烃转化率可达到100%,RON最高为95.3,C8选择性最高为70.9%,TMPs/DMHs最高为13.4,低温和小分散尺寸都能优化反应性能。
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