微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器內(nèi)液-液兩相傳質(zhì)和反應(yīng)選擇性

王紫檀，張敏卿，張金利，李文鵬

（1 天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300350；2 鄭州大學(xué)化工學(xué)院，河南 鄭州 450001）

微反應(yīng)技術(shù)自20 世紀(jì)90 年代起已經(jīng)經(jīng)歷了從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展。相較于傳統(tǒng)的反應(yīng)器，微反應(yīng)器具有傳輸距離短、比表面積大、近似平推流、反應(yīng)體積小等特點(diǎn)，從而展示出混合效率高、傳質(zhì)傳熱速率快、停留時(shí)間精確可控、安全性高等顯著的優(yōu)勢(shì)。

作為化工過(guò)程的基本操作之一，液?液兩相反應(yīng)過(guò)程廣泛應(yīng)用于石油化工、精細(xì)化工、制藥工程、生物化工及食品等眾多工業(yè)過(guò)程。反應(yīng)器的混合效率對(duì)化學(xué)反應(yīng)的選擇性有很大影響，對(duì)一些混合敏感反應(yīng)，混合性能的提升可以極大增加目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。對(duì)于液?液快速?gòu)?fù)雜反應(yīng)體系，如（過(guò)）氧化、硝化、磺化和乳液聚合等，反應(yīng)效率很大程度上取決于反應(yīng)器內(nèi)的傳熱和傳質(zhì)性能。因此，微反應(yīng)器內(nèi)液?液兩相傳質(zhì)與反應(yīng)選擇特性已成為近期研究的熱點(diǎn)之一。

現(xiàn)有微反應(yīng)器的單通道處理量小，需要多通道并聯(lián)才能滿足工業(yè)生產(chǎn)上處理量大的要求；為了保證流體在每個(gè)流道中的均勻分配，需要復(fù)雜的流體分配結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致設(shè)備成本的增加。T形微通道反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于構(gòu)建、成本低等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在基礎(chǔ)及應(yīng)用研究領(lǐng)域。Li等發(fā)現(xiàn)在低雷諾數(shù)下，錯(cuò)流式T形微通道的兩相接觸區(qū)界面擾動(dòng)大，傳質(zhì)性能優(yōu)于對(duì)撞流T形微通道；在高雷諾數(shù)下，對(duì)撞流T形微通道混沌流與對(duì)流效應(yīng)更強(qiáng)而具有較好的傳質(zhì)效果。為了進(jìn)一步強(qiáng)化傳質(zhì)性能，Li等通過(guò)在對(duì)撞流T形微通道的進(jìn)口中嵌入長(zhǎng)度為6.5mm的細(xì)針頭來(lái)縮小進(jìn)口直徑，可將總體積傳質(zhì)系數(shù)提高2.5 倍。然而，進(jìn)口大小對(duì)錯(cuò)流式T 形微通道傳質(zhì)、反應(yīng)性能的影響尚未被研究。

Jasińska 等采用水?氫氧化鈉?甲苯?苯甲酸?氯乙酸乙酯體系，在高剪切反應(yīng)器中用兩個(gè)平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)來(lái)測(cè)定反應(yīng)選擇性指數(shù)以表征液液兩相反應(yīng)的選擇性。他們分別研究了管線型和間歇式高剪切反應(yīng)器的傳質(zhì)和混合性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提高轉(zhuǎn)速可以顯著強(qiáng)化液滴破碎和液液傳質(zhì)效果，從而提高反應(yīng)選擇性。

雙管板毛細(xì)管列管換熱器具有傳熱系數(shù)高、放大簡(jiǎn)單的特點(diǎn)?？梢越Y(jié)合錯(cuò)流式T形微通道、毛細(xì)管列管換熱器的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在雙管板間毛細(xì)管上開(kāi)設(shè)微孔，構(gòu)建微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器（MJCM），讓一股流體通過(guò)微孔射流進(jìn)入毛細(xì)管與另一股流體高效混合，以滿足液液兩相快速傳遞與反應(yīng)的要求，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓降低、易于平行放大的優(yōu)點(diǎn)。為了深入了解MJCM 液?液兩相傳質(zhì)與反應(yīng)選擇性，本文選用單管MJCM，采用水?苯甲酸?煤油體系研究了MJCM的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)傳質(zhì)特性的影響，采用水?氫氧化鈉?甲苯?苯甲酸?氯乙酸乙酯體系研究了MJCM的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)反應(yīng)選擇性的影響，并建立了MJCM內(nèi)舍伍德數(shù)的量綱為1關(guān)聯(lián)式，以便反應(yīng)器設(shè)計(jì)與放大。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑包括煤油、氫氧化鈉、甲苯、氯乙酸乙酯、苯甲酸、Tween 80、酚酞，均為分析純，天津江天化工研究院；所用去離子水為實(shí)驗(yàn)室自制，電導(dǎo)率為9～12μS/cm。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及流程

圖1 所示為本文設(shè)計(jì)的MJCM 示意圖及流程。采用聚四氟乙烯毛細(xì)管、T形三通構(gòu)建反應(yīng)器；毛細(xì)管外徑恒定為3mm，毛細(xì)管內(nèi)徑為0.5mm、1.0mm，毛細(xì)管上開(kāi)孔孔徑分別為0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm，采用高精密機(jī)械加工進(jìn)行開(kāi)孔，開(kāi)孔時(shí)保證精密鉆頭與毛細(xì)管軸線垂直，保證打孔位置位于毛細(xì)管的中心位置。水相經(jīng)平流泵加壓直接進(jìn)入毛細(xì)管微反應(yīng)器內(nèi)，有機(jī)相經(jīng)平流泵加壓后從毛細(xì)管上微孔射流進(jìn)入毛細(xì)管內(nèi)，使用恒溫水浴使溫度保持在25℃。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置與流程圖

采用水?苯甲酸?煤油體系測(cè)定MJCM 內(nèi)的液?液傳質(zhì)特性，去離子水和溶有苯甲酸的煤油（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%）分別為水相和有機(jī)相，其中有機(jī)相為分散相，水相為連續(xù)相。本實(shí)驗(yàn)采用時(shí)間外推法消除采樣區(qū)傳質(zhì)對(duì)總傳質(zhì)的影響，由于實(shí)驗(yàn)條件下總流量均大于4mL/min，所以采用液膜下降收集方式。采用0.01mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行酸堿滴定得到反應(yīng)器出口兩相分相后水相和有機(jī)相中的苯甲酸含量，滴定過(guò)程的最大誤差小于3%。

采用水?氫氧化鈉?甲苯?苯甲酸?氯乙酸乙酯體系測(cè)定MJCM 內(nèi)的液?液兩相反應(yīng)選擇性，毛細(xì)管長(zhǎng)度至少為6m 以保證兩相充分反應(yīng)。氫氧化鈉水溶液（濃度為0.0125mol/L）及溶有苯甲酸和氯乙酸乙酯的甲苯溶液（苯甲酸和氯乙酸乙酯的濃度均為0.25mol/L）分別為水相和有機(jī)相，水相作為連續(xù)相，有機(jī)相作為分散相，水相與有機(jī)相流量比恒定為20∶1，有機(jī)相流量范圍為1～5mL/min，水相流量范圍為20～100mL/min。對(duì)反應(yīng)器出口液體進(jìn)行pH檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)反應(yīng)器出口pH為中性，確定得到液液反應(yīng)選擇性所需的最小管長(zhǎng)為6m。加入表面活性劑后用高剪切反應(yīng)器攪拌1.5min使兩相充分混合，用Agilent 1200 液相色譜對(duì)混合液體成分進(jìn)行分析。

1.3 傳質(zhì)特性表征

采用傳質(zhì)效率，即實(shí)際傳質(zhì)量與理論傳質(zhì)量的比值，表征傳質(zhì)特性，如式(1)所示。

式中，為苯甲酸在水相與有機(jī)相間的分配系數(shù)；為出口水相的苯甲酸濃度。傳質(zhì)效率的取值范圍為0～1，更大的值表明更好的傳質(zhì)效果。

采用總體積傳質(zhì)系數(shù)表示傳質(zhì)速率的快慢，如式(3)所示。

式中，為有機(jī)相流量；為反應(yīng)器體積；通過(guò)積分上式得到

1.4 反應(yīng)選擇性表征

采用Jasińska 等提出的平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)方法來(lái)表征液液兩相反應(yīng)的選擇性，這種方法基于如式(4)、式(5)兩個(gè)反應(yīng)體系。

其中，反應(yīng)(4)是瞬時(shí)反應(yīng)，由傳質(zhì)速率控制；反應(yīng)(5)是快反應(yīng)，由化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制。出口混合液中氯乙酸乙酯的含量可以被用來(lái)衡量液液兩相傳質(zhì)和反應(yīng)性能。反應(yīng)選擇性指數(shù)被用來(lái)表征反應(yīng)選擇性，值越小，表明反應(yīng)選擇性越好，其計(jì)算公式見(jiàn)式(6)。

式中，表示進(jìn)口溶液中氯乙酸乙酯濃度；*表示出口溶液氯乙酸乙酯濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器內(nèi)液液傳質(zhì)性能

2.1.1 流量與孔徑對(duì)傳質(zhì)性能的影響

圖2 顯示了孔徑對(duì)MJCM 傳質(zhì)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在各個(gè)孔徑下，MJCM 的傳質(zhì)效率均隨著流量的增大而減小，而總體積傳質(zhì)系數(shù)則隨著流量的增加而增大。流量的增加會(huì)導(dǎo)致兩相湍動(dòng)強(qiáng)度變大，從而造成相間傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)面積的變大；同時(shí)增加了兩相傳質(zhì)的負(fù)荷，縮短了兩相傳質(zhì)的時(shí)間。后者對(duì)的影響更大，從而導(dǎo)致隨之減小。流量的增加增大了兩相流動(dòng)的湍動(dòng)程度，從而加快了液液兩相的傳質(zhì)速率，使隨之增大。在相同流量下，和隨著孔徑的增大而減小。這主要是因?yàn)樵谙嗤髁織l件下，孔徑增大會(huì)導(dǎo)致油相流體從微孔射流速度和湍動(dòng)強(qiáng)度減小，油相液滴直徑變大，相間傳質(zhì)面積和傳質(zhì)系數(shù)變小，傳質(zhì)效果變差。

圖2 孔徑對(duì)傳質(zhì)性能的影響

2.1.2 毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)傳質(zhì)性能的影響

圖3 顯示了毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)MJCM 傳質(zhì)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在各個(gè)流量下，MJCM 的傳質(zhì)效率均隨著毛細(xì)管長(zhǎng)度的增大而增加，這是因?yàn)槊?xì)管長(zhǎng)度的增加導(dǎo)致傳質(zhì)時(shí)間和總傳質(zhì)量的增加。從圖3中還可以看出，毛細(xì)管長(zhǎng)度達(dá)到1000mm 時(shí)，傳質(zhì)效率接近100%。對(duì)于總體積傳質(zhì)系數(shù)，在各個(gè)流量下，其值隨著毛細(xì)管長(zhǎng)的增加而減小。造成這種現(xiàn)象的原因是：反應(yīng)器進(jìn)口的微孔射流區(qū)具有很大的局部湍動(dòng)能，其區(qū)域內(nèi)的傳質(zhì)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他位置；當(dāng)毛細(xì)管長(zhǎng)度逐漸增加，微孔射流區(qū)所占的比例逐步降低，導(dǎo)致隨著毛細(xì)管長(zhǎng)度的增加而減小。這與Li 等在帶T形微混合器的毛細(xì)管微通道中的研究結(jié)果一致。

圖3 毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)傳質(zhì)性能的影響

2.1.3 流量比對(duì)傳質(zhì)性能的影響

圖4顯示了流量比對(duì)MJCM傳質(zhì)性能的影響，流量比定義為水相流量和有機(jī)相流量的比值，即=/。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同有機(jī)相流量下，隨的增大而增大，而則隨的增大而減小。增加的原因?yàn)椋弘S著水相流量的增加，在同樣的傳質(zhì)量下，水相的苯甲酸濃度下降，增加了油水兩相間傳質(zhì)的推動(dòng)力，使傳質(zhì)速率增加，出口有機(jī)相中溶質(zhì)濃度降低；而的減小可以用Pohorecki 提出的轉(zhuǎn)換機(jī)制來(lái)解釋，該機(jī)制表明：更高的連續(xù)相（水相）與分散相（油相）的流量比會(huì)導(dǎo)致兩相具有的湍動(dòng)能比值變大，油相液滴長(zhǎng)度的增加導(dǎo)致了的下降。

圖4 流量比對(duì)傳質(zhì)性能的影響

2.1.4 表面活性劑濃度對(duì)傳質(zhì)性能的影響

液液傳質(zhì)過(guò)程中，表面活性劑的加入可以改變表面張力，從而影響液液傳質(zhì)效果。本實(shí)驗(yàn)所用表面活性劑為Tween 80，微溶于水，不溶于煤油，臨界膠束濃度（CMC）為13mg/L。圖5 顯示了表面活性劑濃度對(duì)MJCM傳質(zhì)性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于MJCM，和均隨表面活性劑濃度的增加而減小，當(dāng)表面活性劑濃度大于15mg/L 時(shí)，和基本不再發(fā)生變化。這是因?yàn)椋弘m然表面活性劑的加入會(huì)明顯減小體系的界面張力并有利于液滴破碎，但是由于毛細(xì)管的管徑很小，表面活性劑分子會(huì)迅速聚集在兩相界面上，傳質(zhì)邊界層的厚度增加，阻礙相間傳質(zhì)；并且系統(tǒng)中存在的表面活性劑會(huì)阻礙兩相界面上的對(duì)流，增加傳質(zhì)阻力。當(dāng)濃度達(dá)到CMC 時(shí)，溶液開(kāi)始形成膠團(tuán)，傳質(zhì)性能基本不再發(fā)生變化，這也與之前文獻(xiàn)的研究結(jié)果相一致。相較于其他條件的影響，表面活性劑濃度變化對(duì)和的影響較小。

圖5 表面活性劑濃度對(duì)傳質(zhì)性能的影響

2.1.5 傳質(zhì)參數(shù)無(wú)量綱關(guān)聯(lián)

為了更好地指導(dǎo)MJCM的設(shè)計(jì)，選取了水相雷諾數(shù)、油相雷諾數(shù)和管（孔）徑比來(lái)進(jìn)行舍伍德數(shù)的關(guān)聯(lián)。、、和的計(jì)算見(jiàn)式(7)～式(10)。

式中，為總體積傳質(zhì)系數(shù)；為苯甲酸在有機(jī)相和水相中的混合擴(kuò)散系數(shù)；和分別為水相和有機(jī)相的密度；和分別為水相和有機(jī)相的黏度；和分別為管內(nèi)徑和孔徑；和分別為水相和有機(jī)相的流動(dòng)速度。擬合結(jié)果即MJCM的傳質(zhì)性能關(guān)聯(lián)式見(jiàn)式(11)。

該關(guān)聯(lián)式的適用范圍：2mL/min≤≤40mL/min，2mL/min≤≤10mL/min，0.2mm≤≤0.5mm。圖6顯示了擬合結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較好的擬合性，擬合精度為0.97，實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的偏差均在±20%以內(nèi)。

圖6 Sh的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的比較

2.2 微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器內(nèi)液液反應(yīng)選擇性

2.2.1 流量與孔徑對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

圖7 顯示了孔徑對(duì)MJCM 反應(yīng)選擇性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在各個(gè)孔徑下，反應(yīng)選擇性均隨著流量的增加先減小后增大，在有機(jī)相流量為4mL/min 時(shí)，具有最小值，即反應(yīng)選擇性最好。這是因?yàn)榱髁康脑龃笤斐闪藘上嗔黧w湍動(dòng)程度的增加，傳質(zhì)和混合性能均得到提升，但是更大的流量會(huì)造成有機(jī)相從微孔射出后直接射流到毛細(xì)管內(nèi)壁，使毛細(xì)管內(nèi)油水兩相流動(dòng)從完全分散流變成部分分層流，降低了液液傳質(zhì)效率，造成了的增加。從圖7還可以看出，在各個(gè)流量下，均隨著孔徑的增大而增加，表明反應(yīng)選擇性逐漸變差。這是因?yàn)榭讖降脑龃髸?huì)使有機(jī)相射流的速度變小，射流強(qiáng)化混合的作用減弱；同時(shí)使分散相從孔中噴出來(lái)時(shí)的初始油相液滴的大小隨孔徑的增大而增大，兩相的相間傳質(zhì)面積??；二者共同作用，使增加。

圖7 孔徑對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

2.2.2 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

圖8 顯示了溫度對(duì)MJCM 反應(yīng)選擇性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著溫度的升高，先減小后增加，在35℃時(shí)達(dá)到最小值，即具有最好的反應(yīng)選擇性。反應(yīng)溫度的升高，一方面會(huì)使流體的黏度下降，對(duì)流傳質(zhì)作用增強(qiáng)，混合和傳質(zhì)效果均得到提升；另一方面，使兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率加快，其中氯乙酸乙酯與氫氧化鈉的反應(yīng)速率變得更快，同時(shí)會(huì)使氯乙酸乙酯與水發(fā)生水解反應(yīng)加快，二者共同作用導(dǎo)致氯乙酸乙酯消耗更快。反應(yīng)溫度從15℃提高到35℃的過(guò)程中，溫度對(duì)傳質(zhì)加快的貢獻(xiàn)大于其對(duì)反應(yīng)速率的，導(dǎo)致減??；反應(yīng)溫度從35℃提高到45℃，溫度對(duì)傳質(zhì)加快的貢獻(xiàn)小于對(duì)反應(yīng)速率增加的貢獻(xiàn)，導(dǎo)致變大。

圖8 溫度對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

2.2.3 毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

圖9 顯示了毛細(xì)管長(zhǎng)對(duì)MJCM 反應(yīng)選擇性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著毛細(xì)管長(zhǎng)的增加，逐漸變大，反應(yīng)選擇性變差。可能的原因?yàn)椋孩俟荛L(zhǎng)的增加使反應(yīng)器內(nèi)壓降升高，進(jìn)口段微孔的返混增加，使有機(jī)相進(jìn)口段的低湍動(dòng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)增多；同時(shí)壓降升高導(dǎo)致射流帶來(lái)的湍動(dòng)強(qiáng)度降低，能量耗散也隨之降低，混合效果變差。②隨著管壓降的增大，管內(nèi)流型發(fā)生變化，也會(huì)降低兩相接觸面積和表面更新速率，導(dǎo)致傳質(zhì)速率下降。③氯乙酸乙酯會(huì)繼續(xù)緩慢與水發(fā)生水解反應(yīng)。三者共同作用使變大。

圖9 毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

2.2.4 表面活性劑濃度對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

圖10顯示了表面活性劑Tween 80濃度對(duì)MJCM反應(yīng)選擇性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著表面活性劑濃度的增加，先增加，而當(dāng)濃度達(dá)到20mg/L時(shí)，基本不再發(fā)生變化。造成這種現(xiàn)象的原因是：加入的表面活性劑分子會(huì)迅速聚集在兩相界面上，傳質(zhì)邊界層的厚度增加，阻礙了相間傳質(zhì)，并且系統(tǒng)中存在的表面活性劑會(huì)阻礙兩相界面上的對(duì)流，增加傳質(zhì)阻力并減弱混合效果。而當(dāng)表面活性劑濃度達(dá)到臨界膠束濃度CMC 時(shí)，溶液開(kāi)始形成膠團(tuán)，傳質(zhì)和混合性能基本不再發(fā)生變化，基本保持不變。

圖10 表面活性劑濃度對(duì)反應(yīng)選擇性的影響

2.3 不同設(shè)備的液液傳質(zhì)和反應(yīng)選擇性能的比較

表1比較了不同液液傳質(zhì)設(shè)備的總體積傳質(zhì)系數(shù)。從表中可以看出，相較于傳統(tǒng)的液液反應(yīng)器，微通道反應(yīng)器明顯具有更大的傳質(zhì)系數(shù)，本文研究的微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器具有與常規(guī)微反應(yīng)器相當(dāng)?shù)囊阂簜髻|(zhì)性能。

表1 不同液-液傳質(zhì)設(shè)備的總體積傳質(zhì)系數(shù)kLa

表2 比較了不同反應(yīng)設(shè)備的反應(yīng)選擇性指數(shù)。從表中可以看出，本文研究的微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器與間歇型葉片網(wǎng)孔高剪切反應(yīng)器相比，可以達(dá)到更小的；而與連續(xù)型葉片網(wǎng)孔高剪切反應(yīng)器相比，還需要進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)和操作條件來(lái)提高液液反應(yīng)的選擇性。

表2 不同反應(yīng)設(shè)備的反應(yīng)選擇性指數(shù)Xs

3 結(jié)論與展望

（1）反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對(duì)微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器液液傳質(zhì)性能和反應(yīng)選擇性有很大影響：微孔孔徑的增大會(huì)使湍動(dòng)程度下降，相間傳質(zhì)面積減小，導(dǎo)致液液傳質(zhì)性能和選擇性變差，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)適宜的微孔孔徑為0.2mm。毛細(xì)管長(zhǎng)度的增加，延長(zhǎng)了兩相傳質(zhì)時(shí)間，從而使傳質(zhì)效率增加；但卻使微孔射流區(qū)占比減小，從而造成的減小；流體湍動(dòng)程度和能量耗散降低及流型的變化共同造成了的增大。

（2）實(shí)驗(yàn)操作條件對(duì)MJCM液液傳質(zhì)性能和反應(yīng)選擇性也有較大影響：流量的增大縮短了傳質(zhì)時(shí)間，使下降，但增強(qiáng)了流體湍動(dòng)程度，使增加；流量的增加也導(dǎo)致毛細(xì)管內(nèi)流體流型發(fā)生變化，使先減小后增加。在相同有機(jī)相流量下，隨流量比的增大而增大，則隨流量比的增大而減小。反應(yīng)溫度的適當(dāng)升高，使變小，但進(jìn)一步升高卻使變大；實(shí)驗(yàn)條件下適宜的反應(yīng)溫度為35℃。表面活性劑的加入則阻礙了相間傳質(zhì)和對(duì)流，使傳質(zhì)和反應(yīng)選擇性變差。

（3）MJCM 具有與常規(guī)微反應(yīng)器相當(dāng)?shù)囊阂簜髻|(zhì)性能，其傳質(zhì)性能關(guān)聯(lián)式為：0.16434×××；與連續(xù)型葉片網(wǎng)孔高剪切反應(yīng)器相比，還需要進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)和操作條件來(lái)提高液液反應(yīng)的選擇性。

（4）相較于傳統(tǒng)微反應(yīng)器，微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器具有加工簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。為滿足工業(yè)應(yīng)用，可將單通道微孔射流毛細(xì)管反應(yīng)器組裝成為雙管板微孔射流毛細(xì)管列管反應(yīng)器，研究其液液傳質(zhì)、傳熱及反應(yīng)選擇性性能，并建立放大模型。

符號(hào)說(shuō)明

——表面活性劑濃度，mol/L

* ——出口溶液氯乙酸乙酯的濃度，mol/L

——進(jìn)口溶液中氯乙酸乙酯的濃度，mol/L

——出口水相的苯甲酸濃度，mol/L

——進(jìn)口有機(jī)相苯甲酸濃度，mol/L

——出口有機(jī)相苯甲酸濃度，mol/L

c——與出口水相成相平衡的有機(jī)相中苯甲酸的平衡濃度，mol/L

——苯甲酸在有機(jī)相和水相中的混合擴(kuò)散系數(shù)，m/s

——毛細(xì)管內(nèi)徑，mm

——微孔孔徑，mm

——傳質(zhì)效率，%

——苯甲酸在水相與有機(jī)相間的分配系數(shù)

——總體積傳質(zhì)系數(shù)，s

——毛細(xì)管長(zhǎng)，m

——管（孔）徑比

——水相流量，mL/min

——有機(jī)相流量，mL/min

——水相有機(jī)相流量比

——雷諾數(shù)

——舍伍德數(shù)

——溫度，℃

——流速，m/s

——反應(yīng)器體積，L

——反應(yīng)選擇性指數(shù)

——密度，kg/m

——黏度，Pa·s