釜式液-固-固强放热复杂反应过程的放大及安全设计研究

The project aims at the scale-up and design for the strongly exothermic liquid-solid-solid reaction process where some compounds (product, byproduct or raw materials) may decompose in the reaction. The intensification of flow and convective heat transfer in the stirred tank reactor will be investigated, and the efficient reactor will be developed for the strongly exothermic liquid-solid-solid reaction. A mathematical model will be proposed to describe the reactor performances before and after reaction runaway, and the characteristic parameters (or a set of parameters) will be found to depict the runaway. The influences of the runaway characteristics on the scale-up of reaction process will be studied, and the scale-up rules and safer design strategies will be proposed for the efficient reactor. The project will provide important technical supports for the preparation of high performance energetic compounds in the national defense industry, and be of valuable reference for the scale-up and design of chemical processes. The project is of significant academic values and social benefits.

本项目以反应进程中部分化合物（反应产物、副产物或反应原料）可能分解的液-固-固强放热复杂反应过程为对象，研究其放大方法及设计策略。拟探讨反应釜中流动、对流传热的强化途径，研制适应于液-固-固强放热复杂反应过程的高效反应釜，建立液-固-固强放热复杂反应过程的数学模型，研究反应失控前后反应釜的操作特性，寻找能表征反应失控的特征参数（或参数集），研究反应失控的行为特征对反应过程放大的影响，并提出高效反应釜的放大规则及安全设计策略。项目将对国防行业中高性能含能化合物的制备提供重要的技术支撑，并对相关化工过程的放大及设计提供较大的参考，项目具有重要的学术价值和社会效益。

本项目以反应进程中部分化合物（反应产物、副产物或反应原料）可能分解的液-固-固强放热复杂反应过程为对象，研究其放大方法及设计策略。探讨了反应釜中流动、对流传热的强化途径，研发了一种新型的适用于强放热反应过程的搅拌桨，研制了适应于液-固-固强放热复杂反应过程的高效反应釜，建立了液-固-固强放热复杂反应过程的数学模型，研究了反应失控前后反应釜的操作特性，提出了能表征反应失控的特征参数集，研究了反应失控的行为特征对反应过程放大的影响，提出了强放热反应釜的放大规则及安全设计策略，并成功地应用于某高性能含能化合物制备的放大过程。项目对国防行业中高性能含能化合物的制备提供重要的技术支撑，并对相关化工过程的放大及设计提供较大的参考，项目具有重要的学术价值和社会效益。