两相分配生物反应器——浊点系统在生物转化中的应用

利用两相分配生物反应器可以控制底物由非水相向水相释放，增加底物的溶解度和解除底物对微生物的抑制，保护产物降解，降低下游分离费用；论述了两相分配生物反应器的基本原理和发展概况，并以胆固醇边链切除生物转化为例，介绍了新开发的浊点系统两相分配生物反应器的巨大潜力。     

空气冷凝器管内分层流实验观测及数值计算

在实验观测到的水平管管内凝结分层流基础上,建立了水平管管内凝结分层流的稳态两相流数学模型;计算出了两相流区内一些重要参数空隙率、干度、汽相速度、液相速度和凝结换热系数沿冷凝管长的变化曲线;分析计算了在冷凝器中加入汽液分离器对提高冷凝器冷凝性能的作用和效果。     

核电汽轮机弯管式汽水分离器的改进结构及其除湿性能

为了提高弯管式汽水分离器的除湿效率,提出了2种汽水分离器改进结构,一种是弯管前加旋流装置的组合分离器,另一种是"Z"字形弯管分离器,同时对改进结构进行了数值研究。结果表明:弯管前加旋流装置的组合分离器中,汽流经过旋流叶栅后流向发生偏转,紊乱的流场持续到第一组导流除湿叶栅进口,汽流经过第二组导流除湿叶栅后流线基本与圆管的轴向一致,汽流经过旋流叶栅和导流除湿叶栅时会产生较大总压损失;"Z"字形弯管分离器管中,汽相流速比较均匀,流线分布良好,总压损失主要发生在导流除湿叶栅中。与弯管式分离器相比,弯管前加旋流装置的组合分离器的除湿效率提高了7.4%,平均总压损失系数增大了28.1%;"Z"字形弯管分离器性能最佳,除湿效率提高了11.3%,平均总压损失系数减小了37.5%。该结果可为研究和开发新型汽水分离器提供理论依据。     

固定化包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内的多相传输模型

包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内是带有气液两相流动、底物及产物扩散、颗粒内生化反应的复杂生化反应体系．文中建立了包埋细胞颗粒填充床内含生化反应的多元多相流动及传输特性的多相混合模型,并发展了包埋细胞颗粒光生物制氢反应器底物降解和光合产氢的理论计算方法．模型的理论预测值与填充床反应器底物降解和光合产氢特性实验结果基本符合．     

水解酸化与产酸发酵工程运行控制参数研究

对水解酸化工艺和厌氧产酸发酵工艺的运行控制和影响因素进行了分析研究.根据水解酸化反应器和产酸相反应器处理中药生产废水的研究表明,水解酸化反应器的主要目标使提高废水的可生化性指标,工程运行的控制性参数是酸化率约30%;产酸相反应器的主要目标是为产甲烷相提供适宜的底物,其工程运行的控制参数是液相末端产物为乙醇和乙酸为主.     

多端口进料微型管式重整制氢反应器性能研究

针对传统管式重整反应器甲烷转化率低的问题,设计了一种具有多端口进料结构的微型管式重整制氢反应器,并采用COMSOL多物理场模拟软件对该反应器的重整性能进行了计算研究,分析了反应温度、汽碳比等工作参数对其性能的影响规律。计算结果表明:当反应温度在773~973K范围内变化时,甲烷转化率以及产物中H2、CO的摩尔分数会随反应温度升高而增大;当汽碳比在2~4范围内变化时,甲烷转化率随汽碳比增大而增大,而产物中H2、CO的摩尔分数则随着汽碳比的增大而减小;沿气体流动方向,甲烷转化率和产物中H2、CO的摩尔分数受进料多端口特征的影响呈锯齿状波动变化,并呈总体上升趋势,在反应器出口处达到最大值。将多端口进料结构反应器与传统管式反应器进行比较研究,发现所提出的新结构反应器分别在600~1 100K的反应温度区间以及2~5汽碳比区间内其甲烷转化率都高于传统管式反应器;在873~973K区间内甲烷转化率可达93%左右;当汽碳比增大到4后,继续增大汽碳比对甲烷转化率的提高已无明显作用,建议合理的汽碳比区间为3~4。     

生物流化床废水处理技术的应用进展

流化床反应器(Fluidized bed reactor,FBR)是以液相和固相的两相混合为特征,固相颗粒通过向下或向上的循环流实现流态化的一类生物反应器,在废水处理领域有较好的发展前景.本文主要介绍了FBR的研究现状,重点综述了FBR的新发展,包括分离固体产物、逆流流化床、与生物膜结合、与各种生物电化学系统结合以及厌氧-好氧工艺组合等新方向.     

旋风分离器数值计算及性能实验分析

借助计算流体力学软件Fluent,采用三维贴体坐标网格,基于非稳态雷诺应力湍流模型,对旋风分离器内部流场进行数值计算.研究不同粒径固相颗粒的运动轨迹,揭示颗粒在分离器中的运动机理,得到旋风分离器内部气流切向速度、轴向速度及切面旋转矢量速度的分布规律,并与实验测试值进行比对.结果表明:在相同条件下,数值计算与实验测试结果非常接近,能很好地预测切向速度的"驼峰"结构及轴向速度分布的上行流和下行流;随着颗粒粒径的增加,分离器外壁呈螺旋流分布,内部流夹带随粒径的增加而逐渐减小.     

三相分离器操作之压力控制

三相分离器是厌氧反应器的核心装置,主要应用于UASB、EGSB、IC等厌氧反应器中,它在厌氧反应中可实现固、液、气三相分离。因三相分离的效果直接决定了厌氧工艺的成败,所以三相分离器的设计参数要求相当精密,性能良好的三相分离器是UASB、EGSB、IC反应器高负荷、稳定良好运行的保证。分离器要能保持良好的分离效果,需对其液位和压力进行控制。传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。在分离器的变压力液面控制中,利用浮子液面控制器带动油和气调节阀,使其联合动作,控制原油和天然气的液量,完成对分离器中液住的调节,而不对分离器的压力进行控制。本文对三相分离器操作之压力控制进行了探讨。     

新型多级串联槽式光微反应器及其在光催化反应中的应用

开发了一种新型光催化反应器——多级串联槽式光微反应器,其中包含16个串联的微型圆柱槽,每个单元槽内有一个微型搅拌子从而实现充分搅拌.停留时间分布测试结果表明:无论是均相液体物料,还是含有固体颗粒的悬浮液物料,在反应器中都能够实现接近平推流的流动状态.制作了透明度高、化学稳定性好的石英玻璃反应器,在反应器中进行TiO2光...     

催化裂化提升管反应器流动反应模型的建立

基于流体力学和稠密气体分子运动的基本理论 ,建立了气粒两相流的颗粒动力学模型 ,并结合催化裂化反应的集总动力学模型建立起催化裂化提升管反应器内原料油气和催化剂颗粒两相流传质、传热、反应的三维模型 ,用于考察提升管内催化裂化反应历程。给出了模型方程的数值解法、边界条件和差分方法 ,编制了模拟计算程序。模拟计算了催化裂化提升管反应器喷嘴附近催化剂颗粒的流动特征。模型的计算结果与炼油厂实际标定的提升管出口组分浓度相一致 ,表明了模型的合理性。对喷嘴附近催化剂颗粒流动特征的考察表明 ,催化剂的速度存在极度的非均匀性分布 ,喷嘴附近催化剂颗粒严重滑落     

用数学方法设计固定化产腈水解酶细胞填充床反应器的关键操作参数

在用固定化产腈水解酶细胞填充床反应器催化制备尼克酸的实验中,通过构建代数形式的经验方程,成功地完成了反应器操作参数的设计。通过分析已知的填充床反应器的轴向扩散模型(一维)的数值解,得到一个经验方程:L=7.898u cS0+114.6u+0.028,该方程描述了3个关键操作参数(柱长L,流速u和底物浓度cS0)之间的关系。在底物转化率和反应器孔隙率分别为95%和0.11的前提下,以所得的代数方程为约束条件进行了最优化计算,求解出最优操作参数,使尼克酸的产量达到最高。     

环流泡沫分离在硫化氢吸收-硫磺回收工艺中的应用

为高效率地脱除H2S液相氧化还原得到的硫磺,开发了气升式二级环流泡沫分离反应器。以含有硫磺的脱硫溶液为模拟体系,测量了气速、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量流量、泡沫相高度和鼓泡相高度比、pH等对硫磺泡沫分离效果的影响。结果表明:低气速有利于泡沫分离;硫磺回收率随表面活性剂SDBS质量流量的增大先增大后基本不变,又随泡沫相和鼓泡相高度比下降而增大;在pH 8~10范围内,分离效果良好。优化条件下,硫磺回收率可达97.43%。     

用虚拟多管模型研究填料塔气液逆流停留时间分布

对填料塔中的气液逆流过程,用虚拟气液固圆柱体建立了多管流动模型,得到了充分发展段和进口过渡段的速度分布和一定管长下的液相停留时间分布,进而求得液相平均停留时间和持液量的表达式及模型参数,并用实验进行了验证。该模型反映了气液逆流过程本质,简化了过程,适用于液相层流的情况。     

CO_2在水中溶解的数值模拟方法

建立了一个油、气、水三相多组分三维油藏数值模拟模型。用油气状态方程进行流体相平衡和物性参数计算,该模型采用全隐式方法进行求解。与以往不同的是,模型中考虑了ＣＯ２在水中的溶解,并提出了ＣＯ２在水中溶解度的计算方法,同时给出了考虑ＣＯ２在水中溶解后多组分模型求解的离散化方法以及水相物性参数的计算方法。开发和研制了三维三相全组分数值模拟软件,利用该模型对长庆靖安低渗透性油田注气开发过程进行了模拟计算,获得了满意的结果。该模型还可用于挥发性油藏、凝析气藏、注气等开发过程的模拟计算。     

ATP content and biomass activity in sequential anaerobic／aerobic reactors

Specific ATP content of volatile solids was measured to characterize the sludge activity in a sequential anaerobic/aerobic wastewater treatment system, with an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor and a three-phase aerobic fluidized bed (AFB) reactor. The wastewater COD level was 2000-3000 mg/L in simulation of real textile wastewater. The ATP content and the specific ATP contents of volatile solids at different heights of the UASB reactor and those of the suspended and immobilized biomass in the AFB reactor were measured. In the UASB reactor, the maximum value of specific ATP (0.85 mg ATP/g VS) was obtained at a hydraulic retention time (HRT) 7.14 h in the blanket solution. In the AFB reactor, the specific ATP content of suspended biomass was higher than that of immobilized biomass and increased with hydraulic retention time reaching a maximum value of 1.6 mg ATP/g VS at hydraulic retention time 4.35 h. The ATP content of anaerobes in the UASB effluent declined rapidly under aerobic conditions following a 2nd-order kinetic model.     

底物扩散对分子筛固定化葡萄糖淀粉酶性能的影响

对分子筛固定化葡萄糖淀粉酶在固定床反应器中淀粉液化液的扩散和对固定化酶酶促反应的影响进行了研究;并与反应动力学模型相关联,较系统地探窿了底物溶液流速、底物溶液浓度、载体粒度、载体再造孔等因素对固定化葡萄糖淀粉酶活力的影响;提高了通过再造孔成型能够有效减小外扩散和内扩散的影响,显著提高固定酶的活性。     

层流曳带流反应器内流动和温度特性的数值模拟

用计算机模拟方法对层流曳带流反应器内的流动和加热特性进行了详细的数值计算，描述了煤粒在该反应器内的加热速率、停留时间以及煤粒的温度－时间曲线，为正确地解释该反应器内的燃烧和热解试验数据提供参考。     

三相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

采用示踪剂电子电极法对气-液-固三相鼓泡塔局部液体流速的测试结果表明,塔中心处的局部液速最大,近塔壁处最小,随表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变;当表观气速继续增大,平均液速则明显增加,轴向液速的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;三种不同结构的气体分布器对反应器中心线处轴向流速影响的实验表明,环状气体分布器的反应器底部存在一个狭小的回流区。     

气体富集法测定水中微量挥发性芳香烃

采用气体富集装置,将水中苯、甲苯、二甲苯等芳香烃富集后结合吸附浓缩法导入气相色谱(GC)仪进行分析,检测浓度为10.5～16.9μg/L,富集法提高了20～53倍,并探讨了各种操作条件对色谱灵敏度的影响。