针对氢氟酸法和硫酸法烷基化工艺存在的毒性与腐蚀性强等缺点,中国石油大学(北京)合成出了新型复合离子液体作为替代氢氟酸和浓硫酸的烷基化催化剂,同时开发出了相应的中试规模的绿色烷基化工艺。为适应此工艺的进一步工业化的需求,开发出高效、低能耗的新型烷基化反应器显得尤为重要。　　 本文在开发设计出冷态新型外环流液一液反应器的基础上,采用水、煤油两种物料分别替代实际反应体系中的离子液体与C4烃类物料,对反应器中的物料流动特性、混合、传质状况做了系统的研究。为反应器实现工业化应用提供基础数据与理论指导。　　 1.根据反应器结构特点及流动特性,将反应器内整个流动空间划分为5个区域:预混区、混合区、环流区、分离区及底部区域。采用双电导探针对各区域的局部油滴直径、油含率进行了测量。从流体力学角度考察了这5个区域的油滴直径、油含率沿径向与轴向的分布规律。　　 2.局部和体积平均油含率在反应器底部区域近似为零;在预混区骤然增大后,二者在混合区则维持稳定且分布均匀;而在分离区又有所增加;受分离区的影响,环流区的局部和截面平均油含率均比混合区内小。随着油相表观进料速率的增大,各区域的体积平均油含率均随之增大。　　 3.预混区中的流场直接受到油相射流的影响,局部油滴直径在此区域内沿径向和轴向的分布并不均匀,越靠近流动中心区域,其值越小。在一定的油相表观进料速率范围内,混合区内局部油滴直径沿径向和轴向均匀分布。在分离区,油滴聚并频率远大于破碎频率,局部油滴直径与混合区内相比增势明显。与混合区相比较,环流区中的局部油滴直径有所增大,但增加趋势弱于分离区。　　 4.在实验的基础上,分别建立了用于定量计算上升管区、环流区及分离区的体积平均油含率的半经验模型。并根据油含率的变化规律,将上升管区的流体流动型态划分为:油滴分散流型、过渡流型和油滴聚并流型。在水相表观进料速率uw=0.0156m·s-1时,过渡流型对应的油相表观进料速率区间为0.0284m·s-1≤ub≤0.0316m·s-1;当0.0220m·s-1＜ub＜0.0284m·s-1和ub＞0.0316m·s-1时,流型分别为油滴分散流型和油滴聚并流型。　　 5.采用水-醋酸-煤油体系,对反应器的传质性能做了系统研究。根据反应器各局部区域的流动特点,采用不同的模型对体积传质系数进行计算。预混区、分离区及含分配管条件下的混合区按全混流模型计算;环流区和无分配管条件下的混合区按轴向扩散模型计算。当油相表观进料速率ub在0.0220～0.0284m·s-1范围内,反应器各区域的体积传质系数均随之增大而增加;增大水相表观进料速率uw时,各区域的体积传质系数也有所增加。在相同操作条件下,各区域的体积传质系数由大到小的顺序为:预混区、混合区、环流区、分离区。