微波化学反应的无量纲准数动力学模型研究：以偶氮二异丁脒盐酸盐（AIBA）分解反应为例

毛桃嫣，邹敏婷，郑成，2，曾昭文，伍旭贤，肖润辉，彭思玉

（1 广州大学精细化工研究所，广东广州510006； 2 岭南师范学院，广东湛江524037）

引 言

微波辐射技术凭借降低能耗、减少生产成本的优势，已广泛应用于各个领域[1-6]。尤其是在化学合成方面，选择性高、速率快等优点，是一个绿色高效的物质转化过程[7-10]。国内外许多学者对微波化学反应动力学进行了研究[11-14]，但大部分局限于单一因素对反应速率的影响。而多项研究表明，微波对于化学反应的作用是一个多因素共同作用的复杂过程。动能的影响因素有密度、黏度、压力和流速[15-18]；微波热能部分考虑的因素一般有温度、比热容、热导率和加热物质的密度[15-20]；微波电磁的影响因素主要有微波频率、功率密度和加热物质的介电性质[15-18,21-25]。因此只考察单一因素对微波反应动力学的影响难以进行过程放大设计及工业化应用。

近年来，为了推进微波辐射技术工业化进程，学者们逐步开始建立微波辐射下的化学反应多因素动力学模型，并且获得了相应的学术成果。汤建伟等[26-27]在液相反应物浓度、固体颗粒直径和密度等因素不变的情况下，将指前因子A视为常数，根据各微波功率下的实验数据分别通过线性拟合得到包含有频率因子(指前因子)的参数A 和反应活化能E 的数值，最终建立了磷矿分解微波非等温过程的反应动力学方程。杨晓庆[28]利用时域有限差分方法联合求解了化学反应方程、Maxwell方程和热传导方程，得到化学反应体系的动力学参数，为微波反应的建立提供了理论基础。……