[發明專利]一種確定PX氧化制TA體系中氣泡大小的方法有效
| 申請號： | 202110208239.8 | 申請日： | 2021-02-24 |
| 公開（公告）號： | CN113075091B | 公開（公告）日： | 2023-01-10 |
| 發明（設計）人： | 張志炳;周政;李磊;張鋒;孟為民;王寶榮;楊高東;羅華勛;田洪舟;楊國強;曹宇;劉甲 | 申請（專利權）人： | 南京延長反應技術研究院有限公司 |
| 主分類號： | G01N13/00 | 分類號： | G01N13/00 |
| 代理公司： | 北京中索知識產權代理有限公司 11640 | 代理人： | 苑晨碩 |
| 地址： | 210047 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 確定 px 氧化 ta 體系 氣泡 大小 方法 | ||
1.一種確定PX氧化制TA體系中氣泡大小的方法，其特征在于，包括如下步驟：
(A)建立PX液相氧化制TA的反應方程式：
其中，k1～k4分別為上述反應步驟1～4的反應速率常數，假定四步反應對氧氣及其它反應物均為1級，k1～k4的單位均為m3/mol/s；
A～E分別代表O2、PX、p-TALD、PT和4-CBA，它們在液相中的濃度分別以CA～CE表示，單位為mol/m3；
(B)當不考慮氧氣參與的其它反應時，依據氧氣傳質速率和反應消耗速率相等的關系，可得如下傳質平衡方程式：
通過求解方程組(1)可得：
其中，rA為氧氣的宏觀反應速率，單位為mol/m3.s，kG和kL分別為氣膜和液膜傳質系數，單位為m/s；a為氣液相界面積，單位為m2/m3；PG為氣泡內氣相主體中氧氣的分壓，單位為Pa；HA為氧氣的亨利系數，單位為Pa.m3/mol；EA為氧氣吸收增強因子，表征液膜內所發生的反應對氣泡內氧氣傳質速率的影響；
方程(2)中的kG、kL、a均已構建相應的構效調控數學模型，它們與體系氣泡直徑d32分別有如下關系：
方程(6)中，t32為氣泡停留時間，單位為s，若反應器操作液位為H0，則：
t32＝H0/v32(9)
方程(7)中，vs為氣泡滑移速度，單位為m/s，按式(10)計算：
方程(8)～(10)中v32為氣泡平均上升速度，單位為m/s，按式(11)計算：
式(11)中，v0為無限大靜止液體中單個氣泡的上升速度，單位為m/s，可按式(12)計算：
其中，參數n和c依據實際體系的特征取相應經驗值，其它參數分別按下三式計算；
de＝d32(ρLg/σL)1/2，Kb＝Kb0Mo-0.038，對于有機溶劑/混合物，Kb0＝12；對于水溶液，Kb0＝14.7；若Kb012，則Kb0＝12；
(C)EA數學表達式的建立：對于均相催化反應體系，因氣泡液膜內氣體A的傳質速率與其反應過程有關，因此須對所述方程(1)中的EA進行數學表達：
方程(13)中，Ha為表征液膜內反應氣體分子最大可能的轉化速率與最大傳質速率的相對大小的Hatta數；E∞為液膜內發生反應速率極快的瞬時反應時的氣體吸收增強因子；
Ha數定義為：
其中，DA為氧氣在液相中的擴散系數，單位為m2/s；
(D)液相組分濃度CB～CE數學關系式的建立；
假定反應器為全混流反應器，令B、C、D、和E的進料量，分別為NB0，NC0，ND0和NE0，單位為mol/s，各步A的反應速率分別為r1～r4，反應器內液體有效體積為VL，單位為m3，反應器液相出料流量為QL1，單位為m3/s；
依據全混流反應器數學模型，可推導得到CB～CE的數學表達式分別為：
各步反應速率分別為：
(E)E∞數學關系式的建立；
為簡化，令：
β1＝DBCB+DCCC+DDCD+DECE+DACA(24)
則方程(24)簡化為：
方程(25)中，PAi修正為：
為簡化，令：
β2＝k1CB+k2CC+k3CD+k4CE+k5CA (27)
由此得到：
對于預設一定大小的CA，聯立方程(15)～(22)計算CB～CE，并進一步由方程(14)和(28)分別確定Ha和E∞氧氣吸收增長因子，代入方程(1)，通過迭代計算，確定氣泡大小一定時體系實際CA以及CB～CE和EA的大小。
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