论文部分内容阅读
双甘膦氧化反应是典型的气-液-固三相反应,气液传质对反应速率有显著的影响,与传统的间歇反应釜相比喷射环流反应器具有热质传递快,反应物混合充分,易连续化和大型化等优点,因此是一种较理想的双甘膦氧化反应器。间歇反应要求在短时间内对大量固液混合物进行快速分离,这对过滤操作要求很高,且收率很难保证,因此研究设计连续化氧化生产工艺具有重要的意义。本文设计了一套由下喷式环流反应器与陶瓷膜过滤装置组成的双甘膦连续氧化中试实验系统,并进行了相关实验研究。1.以双甘膦、氧气为原料,活性炭为催化剂,在300L的下喷式环流反应器中进行双甘膦的间歇氧化反应,考察了温度、循环流量、反应时间对双甘膦氧化过程的影响。研究表明：草甘膦的收率随着反应时间的延长先增大后降低,存在最佳的反应时间,80℃时最佳反应时间约为50min,最大收率约为0.93；加大循环流量会缩短最佳反应时问,但对最大收率影响较小；在实验条件范围内,升高反应温度可以减少最佳反应时间,但会使草甘膦最大收率略有降低；通过对比双甘膦氧化本征动力学方程的计算值与中试规模下喷式环流反应器双甘膦氧化反应结果,可以看出双甘膦的氧化反应速率差距较大,主要是由于在中试装置中,反应前期,传质阻力比较大,对表观反应速率有较大影响。2.以水、氧气以及活性炭催化剂为原料,采用环流反应器和陶瓷膜组件组成的连续装置进行冷模试验模拟双甘膦连续氧化合成草甘膦中活性炭催化剂和物料的分离。探讨了陶瓷膜过滤组件过滤的稳定性以及过滤压力、膜组件循环流量对过滤通量的影响。研究表明：本连续反应系统中陶瓷膜组件采用错流方式进行过滤对活性炭固液分离效果良好,能确保在较长时间内过滤的稳定性,因此能同时实现双甘膦的连续氧化反应和液固分离；过滤通量受过滤压力的影响较大,过滤压力较低时,随过滤压力的增加过滤通量增加的较快,过滤压力较高时,随着过滤压力的增加,过滤通量增加的的趋势逐渐平缓；过滤通量随膜组件循环量的增大而增大。3.通过建立数学模型模拟计算在下喷式环流反应器中双甘膦连续氧化生成草甘膦的过程,得到了在双甘膦浓度为7.7%,反应温度为80℃,催化剂浓度为45%,压力为0.3MPa,草甘膦的收率达到0.95时连续反应的最优空时是39min。