鼓泡反应器内环流初探——鼓泡反应塔研究之二

本文是《鼓泡反应塔的气泡特性》一文中所提出的“循环流”的进一步研究,并做为《鼓泡反应塔的气泡特性》一文的续篇而提出来的,故命名为《鼓泡反应器内环流的初探》。在空塔气速V_(SG)=1～7 cm/s范围内,用空气——水体系,研究了内装同心导流筒的鼓泡反应器(以下简称“环流反应器”)的流动模型和传质,并与无内件鼓泡器(以下简称“空塔”)和机械搅拌的鼓泡器(以下简称“搅拌鼓泡器”)进行了比较。发现,环流反应器的流况可以用带死区和短路的理想混合模型来描述,并求出了模型参数h和m;环流反应器的容积传质系数k_La大于空塔的k_La值;在V_(SG)>4cm/s的条件下,环流反应器的k_La也大于搅拌鼓泡器的k_La。对环流反应器内D_E/D影响的研究表明,D_E/D=0.58时,传质情况最好。     

2—乙基蒽醌鼓泡床加氢反应的研究

在雷尼镍催化剂存在条件下，采用鼓泡床反应器来氢化２－乙基蒽醌的新工艺大大简化了反应器的结构，具有良好的传热传质性能。采用氢气流做为搅拌动力，从而避免了催化机械搅拌的磨损，氢化程度好。     

供氧对紫苏细胞生长和花色素生产影响的初步试验

报道了在生物反应器中供氧对紫苏细胞的影响。观察到在１００ｍＬ和５００ｍＬ三角摇瓶中进行液体培养时，改善供氧状况，有利于花色素的产生。在工作容量为２Ｌ的气泡反应器和３Ｌ的带螺旋桨的搅拌式反应器中，供氧的改善也使色素产量得到明显提高。但是，过高的通气量升所引直怕剪切力会对细胞产生破坏作用，反而不利于细胞生长和代谢。     

生物反应器中杂交瘤细胞的物理破损

结合高速搅拌转瓶试验和鼓泡柱试验，考察了生物的反应器中流体主体湍流切和气地杂交瘤细胞的破损作用。实验发现在没有气泡的情况下，只有当Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ湍流涡旋尺度五细胞大小相当或小于细胞时，生物反应器中流体主体湍流剪切才能导致细胞破损。     

甲苯磺化反应工艺条件的实验研究

论述以气相三氧化硫作为磺化剂与液相甲苯进行气液反应制备对甲苯磺酸的实验研究过程。通过降膜式反应器与鼓泡式反应器的实验对比，得出降膜式反应器优于鼓泡式反应器，产品色泽好，反应速度快。用正交法进行优化工艺条件实验得出，温度为17－20℃，选取有机酸为定位剂，用量为1％，SO3气体浓度6％－9％，反应得到对甲苯磺酸纯度高。重复实验，对甲苯磺酸纯度平均达到93．44％，置信区间为92．46％－94．42％，置信度为95％。     

中心进气式鼓泡反应器内气液流动的大涡模拟

研究鼓泡塔内涡的结构及其演变规律，对揭示反应器内传热、传质性能具有重要意义．用大涡模拟（LES）方法对中心进气式鼓泡塔内瞬态流动性能进行了模拟研究，结果表明，增大气速可使涡结构剧烈变化，增加液体黏度限制了涡尺度的发展，减少气泡尺寸加快了涡的变化速率．模拟结果与实验值吻合良好，大涡模拟方法能有效地揭示鼓泡塔内不同尺度的涡结构及其发展变化规律．     

鼓泡塔和内循环气升式生物反应器混合特性比较

用脉冲示踪法测试了鼓泡塔和内循环气升式生物反应器的停留时间分布，对其流动混合特性作了比较研究．结果表明，内循环气升式生物反应器停留时间分布得到改善，强化了气液传质，有更好的混合效果，提高了反应效率．多参数模型较单参数模型能显著地反映出两种反应器的混合特性及其差别，移位对数正态分布函数模型对实验值的吻合程度优于组合模型．     

红豆杉细胞在反应器中培养动力学的研究

应用气升式生物反应器及搅拌式生物反应器悬浮培养红豆杉细胞,得到细胞生长和紫杉醇合成动力学曲线.经过反应器动力学的比较,结果表明红豆杉细胞较适于在机械搅拌式反应器中培养.     

气液固三相填充床光催化反应器数学模拟

以中心光源填充床鼓泡管式反应器中的苯酚光催化降解反应为例，经合理简化建立了该反应器的二维数学模型，针对影响宏观速率的几个主要工程因素（催化剂、鼓泡、光强）进行了模拟计算，描述了在不同操作条件下的反应器行为，模型与实验的吻合验证仍需做进一步的研究。     

不同类型光生物反应器的螺旋藻培养特性研究

采用了５种不同类型光生物反应器进行螺旋藻分批培养,发现在相同条件下：光强１００００ｌｘ,温度２５℃,以气升式外循环光生物反应器与鼓泡柱式光生物反应器效果较好,细胞干重分别为２．４３ｇ／Ｌ和２．１５ｇ／Ｌ;当光强为１５０００ｌｘ时,干重可达５．０７ｇ／Ｌ和２．７３ｇ／Ｌ。     

电导法测定气-液鼓泡床反应器内的气泡直径

在小型气－液鼓泡床反应器上，观察、测定了气泡的大小及运动情况，并运用统计学原理计算出Sauter气泡平均直径、气泡上升速度，为了解大型气提式外环流反应装置内的气泡大小及运动情况提供了指导。     

涡轮桨搅拌槽内混合过程的数值模拟

文中采用FLUENT软件对六直叶涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟,选用多重参考系法(MRF)及标准kε模型,将速度场与浓度场方程分开进行求解,所得的混合时间的模拟结果与实验值相吻合。同时用计算机流体力学(CFD)方法研究了不同的加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律,模拟结果表明:混合过程主要由搅拌槽内的流体流动所控制,混合时间与加料点及监测点位置密切相关。研究结果对于工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。     

搅拌槽内桨型对微观混合的影响

在直径为0.476m的搅拌槽内,采用平行竞争反应体系,就不同的桨叶型式、加料时间、搅拌转速、加料位置对产物分布的影响进行了系统的实验研究,并采用涡旋卷吸模型对实验结果进行了模拟计算。本工作的研究结果对于工业用搅拌反应器的设计及放大具有一定的参考意义。     

氧热法电石合成淤浆鼓泡床反应器的流动特性

针对氧热法电石合成的电石吸热反应和炭燃烧放热耦合特点,本文设计并研究了适用该过程的三相淤浆鼓泡床反应器。采用空气-水-氯化聚氯乙烯（CPVC）模拟物系,实测了不同表观气速、固体颗粒进料量和静液高度下淤浆鼓泡床床层中局部平均气含率、固含率轴向分布和大、小两类气泡的分布。结果表明表观气速越大,局部平均气含率越大;固体颗粒的加入减小了床层局部平均气含率。当Ug在0.136~0.196m/s之间时,固含率轴向分布随表观气速增大趋于均匀;固体颗粒进料量越小则固含率沿轴向分布越均匀。随着表观气速的增加,小气泡含量逐渐增加,大气泡含量逐渐减小;随着静液高度的增加,大气泡含量均是先增大后减小。上述结果表明电石生成反应与燃烧供热反应原位耦合于淤浆鼓泡床中是可行的。     

轴流桨搅拌槽内的微观混合特性

微观混合对快速复杂反应有着重要的影响.本研究采用竞争平行反应工作体系,在直径为0.476*!m的搅拌槽内就加料时间、搅拌转速和加料位置等对产物分布的影响进行了系统的实验研究,并采用E-模型对实验结果进行了模拟计算,模拟结果与实验值的趋势相一致.本工作的研究结果可为工业搅拌反应器的设计及放大提供参考.     

Hydrodynamic Behavior of Three-Phase Airlift Loop Slurry Reactor

IntroductionThree- phase slurry reactors have been widely usedin biological waste water treatment,fuel gasdesulphurization,Fischer- Tropsch synthesis,methanol synthesis,dimethyl ether production,fermentation ( production of ethanol andmammalian cells) ,an…     

CFD优化大型浅层鼓泡塔管式气体分布器结构

分布器结构影响大型浅层鼓泡塔反应器性能,采用CFD模拟研究了5种四管气体分布器,各分布器的通气管均匀布置在不同的分布环上（0.3/0.4/0.5/0.6/0.7＊DT）,模拟采用了双流体方法和多气泡簇MUSIG模型。文中较全面的考察了高表观气速下（Ug=0.1m/s）管式分布器分布环直径对反应器流型、相含率、液速、湍b流、气泡大小以及混合时间的影响;模拟结果表明整体气含率和混合时间均随环径比先增大后减小,气含率的最佳环径比在0.4左右,而混合时间最大值出现在0.5d/DT附近,当环径比小于时0.5,鼓泡塔内为单循环流动,大于此值,鼓泡塔内将形成双循环流动,不利于混合。     

自适应网格在鼓泡塔内气液两相流仿真的应用及实验验证

研究了一种鼓泡塔反应器,气体从鼓泡塔边壁注入与鼓泡塔内的液相发生反应。为准确展现鼓泡塔内气泡形状和分析近壁效应,运用试验和仿真两种方法深入研究鼓泡塔内气液两相流动。试验结果验证了多相流仿真模型的可行性;同时证实了自适应网格的优越性。相比于多面体网格、裁剪网格、结构网格,自适应网格通过自动加密气泡周围的网格提高仿真精度,改善气液两相流中气泡形状(橄榄状),细化气泡直径范围(1~40 mm),准确地捕捉近壁效应区间(6 cm)。可以为同类别研究提供参考依据。     

鼓泡床反应器中气泡尺寸和速率分布的实验研究

在内径为0.1 m、高度为1.5 m的鼓泡床反应器中,当表观气速(ug)为0.53~7.46 cm/s时,利用双头电导探针测定了上升和下降气泡的尺寸和速率。实验结果表明:在所测试的表观气速范围内,存在3个流型区域,即安静鼓泡区、过渡区和湍流鼓泡区,3区域间转变的ug分别为2.13 cm/s和4.26 cm/s。考察了不同流型区内上升和下降气泡的尺寸和速率的轴向和径向分布:在安静鼓泡区,气泡的尺寸和速率分布均匀;而在过渡区和湍流鼓泡区,气泡的尺寸和速率随反应器轴向和径向位置的改变而发生明显的变化。相同ug下,在反应器中心,下降气泡比上升气泡尺寸小30%~40%;当ug一定,轴向高度为0.6 m(h/D=6)时,反应器中心的下降气泡比上升气泡速率小55%左右;而在无因次径向位置r/R=0.8处,下降气泡比上升气泡速率小40%左右。