环流反应器研究进展

戚航铭;赵德智;宋官龙

【摘要】Loop reactor research progress at home and abroad was reviewed as well as industrial application. Working principle and classifications of the loop reactor were introduced. The parameters to reflect performance of the reactor were described as well as concepts and measurement methods of gas holdup, solid holdup and circulating fluid velocity. The limitations of application and research of the loop reactor were discussed, and future research and development trend of the loop reactor was proposed.%综述了环流反应器在国内和国外的研究进展。介绍了环流反应器的工作原理及不同的分类方法。详尽介绍了衡量反应器主要性能指标的特性参数，气含率，固含率，循环液速的概念及测量方法。阐述了环流反应器实际工业应用以及研究的局限性，并提出了环流反应器未来的研究与发展趋势。

【期刊名称】《当代化工》

【年(卷),期】2015(000)009

【总页数】4页(P2171-2174)

【关键词】环流反应器;气含率;固含率;循环液速

【作者】戚航铭;赵德智;宋官龙

【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001

【正文语种】中文

【中图分类】TQ051

环流反应器是一类气-液，气-液-固多相反应器，具有结构简单，操作便捷，造价低，能耗低等优点,近年来,由于其独特的流动及传质性能而得到广泛应用。无需机械搅拌就能达到很好的混合效果，不仅降低了生产成本，还使反应器内物料传质，传热效果良好。气升式环流反应器可以使流体定向的流动，在较低的表观气速下可以使固体颗粒悬浮，提高操作弹性和稳定性。在石油炼制［1］，化学工程，生物化工［2,3］，环境工程［4-5］，污水处理等方面得到广泛应用。

国外自20世纪50年代开始对环流反应器进行系统研究，国内对于环流反应器的研究也取得了很大进展，自1955年至今，从初始的针对气液，气液固的研究到中国石油大学（北京）刘梦溪等人将气液环流理论合理的应用到气固体系，使得气固体系的研究取得巨大进步［6-10］。

1.1 反应器结构

根据环流反应器的结构不同可分为内环流反应器和外环流反应器其结构如图1所示。由于气体或液体的鼓入而造成反应器内物料在反应器内部进行循环流动的反应器叫做内环流反应器。由于气体或液体的鼓入而造成反应器内物料在反应器外部进行循环流动的反应器叫做外环流反应器。二者流动形式都比较规则，能耗小，因此均能达到良好的传质和传热特性。

1.2 驱动流体的类型

（1）气升式环流反应器

气升式环流反应器是利用从反应器底部鼓入气体,使反应器内部上升区和下降区形成密度差而驱动反应器内物料形成循环流动其结构如图2所示。

（2）喷射式环流反应器

喷射式环流反应器是通过喷射装置把流体以大于20 m/s的速率喷入反应器内，利用喷射动能，使反应器内物料进行循环流动，其结构如图3所示。

（3）推进器式环流反应器

推进器式环流反应器适于处理黏度较高的流体，导流筒可以换热，但搅拌装置不易密封，维修困难，容易造成危险，对人员和环境都存在潜在的危险性。关于推进器式环流反应器还有待于科研人员进一步研究才能应用到实际。其结构如图4所示。

1.3 根据组成形式分

根据组成形式分可将环流反应器分为单级环流反应器和多级环流反应器。单级环流反应器结构较为简单，而多级环流反应器结构相对复杂的多，同时对于反应器内物料的传质和传热效果比较好。

2.1 气含率

气含率是指气相在整个环流反应器内或反应器的局部区域内相对于其他相所占有的体积百分比。气含率分为整体气含率和局部气含率，是环流反应器的重要性能参数，而且影响着其它的性能参数。

气含率的测定方法有很多：膨胀法[11,12]，是根据通气前后反应器内液体的高度

差来测量总体气含率的方法。差压法[13]，根据轴向位置不同截面的压力差来测量两截面间的平均气含率。电导探头法[14]和光纤探头法[15,16]，利用电信号或光

信号感应气相或液相来测量反应器内的局部气含率。并且通过面积加权平均法还可以求得径向方向上的平均气含率[17-19]。目前测量气含率的主要方法是压差法。

在气-液两相及气-液-固三相体系中,当气体速度比较低时,气含率随着气体速度的增大而明显增大,当在较高气速条件下,气含率随着气体速度的增大而没有明显变化。

刘敏等[20]把这种趋势的变化称为流态化变化。张同旺[21]认为气泡的尺寸随表观气速的升高而增大。而表观液速对气含率的影响非常小，基本可以忽略不计。

液体的黏度，表面张力会对气含率产生重要影响，降低液体的表面张力和黏度，可

以使气含率的径向分布更加均匀。

王铁锋[22]认为反应器内部的平均气含率受固含率的影响不大，李红星[23]认为平均固含率增加，平均气含率下降；随着固含率的增加，气含率下降的比较缓慢。压力增加，气含率增加，但是当压力增加到一定值时，对气泡影响就很小了。

2.2 固含率

固含率是指在反应器内三相物系中固相所占的体积分率。对于环流反应器的研究，传统的二相系统的研究已经比较成熟，对于三相反应物系，固含率的研究对于三相反应物系的流体性能，传质及传热同样具有重要的意义。

目前测量固含率的常用方法有取样法[24-27]。取样法由于操作简单，费用低廉，已被大范围的采用。压差法通过测量反应器轴向不同截面的静压差来测量，与气含率有所关联，具有操作简单快捷等优点，但只可以测出局部的平均固含率。

影响固含率的主要因素有循环气速，液速，固体颗粒的装载量及反应器的结构等。张锴等[28]研究得出随着表观气速的增大，固体装载量的增加，粒径的减小，反应器中的固体径向分布趋于均匀。三相内环流反应器中，相同轴向位置中固含率随导流筒底部间隙的增高而减小，上升区轴向位置固含率波动幅度随导流筒直径的减小而降低，并且固含率随之减小[29]。当反应器内固体颗粒密度较小时，颗粒随气泡上升，反应器内固体颗粒分布均匀；当反应器内固体颗粒密度增大时，反应器内固体呈现上稀下稠分布。

2.3 循环液速

循环液速是指环流反应器中多相混合流体在各反应室内进行循环流动的速度。循环液速可以表征流体在反应器内的停留时间，衡量反应进行的程度以及反应周期，是环流反应器性能参数的重要指标。

测量循环液速的方法有脉冲示踪法，LDV法，超声多普勒测速仪法和热膜测速仪法。超声多普勒仪法可以测量反应器下降区的液速，但是受气泡的影响较大。热膜

测速仪法是依据热膜附近不同流速流体所产生的热效应计算得到流体的局部速度，适用于低表观气速条件下的测量[30,31]。目前测量循环液速最常用的方法是脉冲

示踪法。脉冲示踪法是在一定的反应条件下注入脉冲试剂，并用电导率仪测量反应器内试剂浓度的变化，以示踪剂浓度最大的两处峰值作为示踪剂循环一周所用时间，再根据流体的循环距离，计算出流体在反应器内的循环速度。测量循环液速最常用的方法是脉冲示踪法。

当气速较低时，循环液速随着气速的增大而增大；当气速较高时，由于反应器内液体的湍流程度加强，出现大量气泡碰撞和聚并，反而使得循环液速的变化不明显。由于固含率的增大使得液体流动阻力增大，因而循环液速随着固含率的增大而减小[32,33]。

反应器结构对循环液速的影响较为明显，循环液速随着下降区截面积的减小而减小，因为当下降区截面积减小时，液体的流动阻力增大。通常，循环液速随着导流筒的高度增加而增大，增加高径比可以使反应器内部液体的流动性能增强，但高径比有一个临界值，超过了临界值反而使反应器的流动性能下降[34]。徐绍莉等[35]在多管环流反应器中，以空气-水为实验物系，研究表明：循环液速随上升管表观气速

增加而增大，随管径比的增大循环液速减小。

（1）在石油化工领域，环流反应器应用于重质油加氢处理过程，由于其拥有简单的结构，较高的循环液速，可以有效抑制加氢过程中反应器内产生的焦质。设备造价低廉，养护成本较低。日本改进外循环式碳化塔生产纯碱，消除了碳化塔内换热管易结疤、传热效率低和操作周期长等缺点[36]。

（2）在生物工程方面，环流反应器不仅仅操作方便，极大的缩短了发酵周期，应用于发酵工业和生物细胞培养。李稳宏等[37]将外环流反应器用于苏云金杆菌的发酵，不仅操作方便，还能缩短发酵周期，提高发酵水平。Chao Yaping等[38]采

用气升式反应器取代机械搅拌和静态培养，在富氧条件下用不同的果糖浓度生产细

菌纤维，培养效果更好且能耗较小。

（3）在冶金方面，环流反应器的优势更加明显，即环流反应器无需添加任何机械动力设备和复杂内构件，具有结构简单，制造成本低廉和运转操作安全等优点。赵兵[39]等设计的气升式吸附塔应用于CGA工业提金，性能指标好，操作便捷，处

理量明显大于其它反应器。

（4）在污水处理方面，环流反应器的应用,使得污水处理量大大提高,缩短了处理

周期,操作简捷,节约了成本。范轶[40]等利用含有多孔载体的环流曝气塔处理污水，其具有占地面积小，处理量高,处理效率高等优点。

环流反应器具有结构简单，操作方便，能耗低，成本低，反应器内物料的流动特性和传质特性等优点，在两相及三相反应系统中有着广泛的应用。虽然环流反应器在工业上已经得到应用，国内外研究者对反应器内的传质与传热及流动特性也以进行了较为深入的研究，但是在工业设计与放大中仍依靠经验，可见，对环流反应器进行更深入的研究具有深远意义。

（2）板式塔溶剂再生效果比填料塔更好，改造后贫液中H2S浓度降低至0.5

mg/L，脱后液化气产品质量全部合格，保证了装置的安全平稳生产。

（3）溶剂发泡情况消失，主要是由于CTST立体传质塔盘属于喷射型塔盘，具有

自冲洗功能，适合处理介质较脏、易发泡的介质。

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环流反应器研究进展

环流反应器研究进展戚航铭;赵德智;宋官龙【摘要】Loop reactor research progress at home and abroad was reviewed as well as industrial application. Working principle and classifications of the loop reactor were introduced. The parameters to reflect performance of the reactor were described as well as concepts and measurement methods of gas holdup, solid holdup and circulating fluid velocity. The limitations of application and research of the loop reactor were discussed, and future research and development trend of the loop reactor was proposed.%综述了环流反应器在国内和国外的研究进展。介绍了环流反应器的工作原理及不同的分类方法。详尽介绍了衡量反应器主要性能指标的特性参数，气含率，固含率，循环液速的概念及测量方法。阐述了环流反应器实际工业应用以及研究的局限性，并提出了环流反应器未来的研究与发展趋势。【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)009 【总页数】4页(P2171-2174) 【关键词】环流反应器;气含率;固含率;循环液速【作者】戚航铭;赵德智;宋官龙【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001

耦合沉淀矩形气升环流生物反应器污水处理技术推广方案(一)

耦合沉淀矩形气升环流生物反应器污水处理技术推广方案一、实施背景随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，尤其是水污染问题对人类健康和生态环境产生了严重影响。为了解决污水处理的难题，耦合沉淀矩形气升环流生物反应器污水处理技术应运而生。该技术具有处理效率高、运行成本低等优点，可以广泛应用于工业废水和城市污水处理领域。二、工作原理耦合沉淀矩形气升环流生物反应器污水处理技术是一种结合了沉淀、气升和生物反应的综合处理技术。其主要原理是通过气升装置将底部的活性污泥悬浮至上部，与上部进入的污水进行接触和反应，利用生物反应器中的微生物降解有机物质。在反应过程中，通过沉淀作用将悬浮物和污泥分离，从而实现污水的净化。三、实施计划步骤 1.前期准备：确定污水处理目标和要求，选址建设反应

器，采购所需设备和材料。 2.设备安装：按照设计要求进行设备安装和调试，确保设备正常运行。 3.污水处理试验：进行小规模的污水处理试验，确定最佳工艺参数和运行条件。 4.正式投入运行：根据试验结果，调整设备运行参数，正式投入运行。 5.运行监测：定期对反应器进行监测和检测，及时调整运行参数，确保处理效果。 6.效果评估：定期评估处理效果，根据评估结果进行改进和优化。四、适用范围耦合沉淀矩形气升环流生物反应器污水处理技术适用于工业废水和城市污水处理领域。工业废水包括各种工业生产过程中产生的废水，如化工、制药、食品加工等；城市污水包括居民生活污水和城市排水系统中的污水。五、创新要点 1.气升装置设计：采用优化设计的气升装置，能够有效悬浮底部的活性污泥，提高反应效率。 2.沉淀矩形设计：通过矩形的沉淀区域，增加了沉淀时间和沉淀面积，提高了沉淀效果。 3.生物反应器优化：采用高效的生物载体和微生物种

气升式环流反应器

clearly underst ood. De partments at all level s shoul d strictly im plement the check i n the Office of party Committee evaluation, sig nificant a ccounta bility a nd rewar d incentive system, pay close attenti on to duty ca sh a nd maki ng unit y, rights, re sponsibil ities, a nd to i ns pire each of ca dres spirit and morale, Super courage. Investee insists, i s a dee p topic, i s a real pr oblem, i s a big issue. Today, I just combi ned t his yea r, the city's Communist Party Committee Office, had some rough talk a nd understanding, w e must strengt hen re search and excha nges i n this regar d in the future. Investee i n the new year, we must hol d high t he ba nner of Deng Xia opi ng theory a nd t he "three re prese nts" theory t he great ba nner of, under the correct lea dership of the CPC, a dhere t o the people-orie nted, i nsist on trut h, adhere first to excell ence, efforts to do Office w ork to a new level. S peech at the Conference on t he system of gover nment offices i n the city around the development of servi ce functi on to create a ne w situation in the work of the Office of the city's system of Gover nment--speech at the Confere nce on the system of governme nt offices in t he city This system of government offices worki ng in t he city's main task i s to st udy Governme nt systems of administrative supervisio n, a dministrative informati on, a dministrative re cepti on a nd i nformation te chnol ogy issues. For the me eting, t he City May or Ma has made importa nt instr ucti ons, the Municipal Gover nment Office fully pre pared brewi ng, combi ned wit h pra ctical w ork to develop the noti ce on furt her strengt heni ng the supervisi on w ork, the XX, Chief Informati on i nterim measures for 2005 a nd t he city's system of Governme nt Administrati on i nformatization construction task statement and other docume nts. Before the Ge neral Assembly a nd organizati on of counties (di stricts) of the scene t o observe t he Government Office, a chieve t he purpose of excha nges of w ork, thoug ht. Today, the ang Mayor also attended t he meeting and delivere d an im porta nt spe ech in t he midst, hope g ood grasp of implementati on. Next, I would l ike to make a few remarks. A, and around Center, l ook s at devel opment, strengthe ned service, city gover nment system Office w ork rendering atmosphere in re cent years, city governme nt system Office to 华东理工大学2013—2014学年第一学期《反应器分析》课程论文 2013.10 班级__________ 学号____________ 姓名____________ 开课学院________________ 任课教师____________成绩__________ 论文题目：论文要求： 1、内容要求与化学反应过程及化学反应器相关。 2、字数3000字以上，打印格式统一按学校要求。教师评语：教师签字：年月日 nd stea dfastness. And expli citly put forwar d the "surroundi ng situation, pay attention to impleme ntation" is the core of gover nment office s, requiring gover nment department s at all levels cannot be "Gram ophone", "mail room" and "the Messenger" is not confine d to pa per communications, yi nglaisongwa ng and upl oad i ssue. M ust to ha s strongly of implementati on consci ousness, thi s is Government Office se ctor first bit of task, to first, a nd is duty-bound, insisted re porte d truth, a nd t old trut h, and out confess, a nd do facts, and pragmatic effect, put work of to poi nts real put to resear ch sol ution reform development sta ble in t he of major problem Shang, put to research soluti on masses pr oducti on life in the of urgent problem Shang, put to research soluti on w ork in the exists of hig hlight pr oblem S hang, put a n end to to Confere nce im plement Confere nce, t o file implementati on file, never ca n makes superi or of de cisi on a nd depl oyment in a "impleme ntation" Lost i n the sound. System Office of the Government sect or must take the lea d in party and Gover nment polici es, the de ployment a nd carry out spe cific targets, i n the impl ementation efforts, for example on the implementation, on the im plementation of a performance. City Government System Office to seriously i mplement impleme ntation national, a nd Pr ovince Government sy stem Secretary-General Office Direct or Conference spirit, according to ar ound overall, grasp impl ementation this a ge neral re quireme nts, insisted reform innovati on, furt her change ma nagement concept, and ma nagement functi ons, and ma nagement system a nd ma nagement method; i nsiste d quality first, ensure for led, and for grass-r oots, and for masses provide s quality efficient service; insi sted stri ctly rule political, efforts construction a support political firm, and busi ness maste r, and servi ce politica l clea n, and style exce llent of Office team. Concrete work, a nd m ust deal with "three relati onships": one is to handle we ll the relati onshi p betwee n passive ada ptation a nd a ctive servi ce. Office service functions to the passive aspect of its w ork, whi ch re quires us to host lea d w hen a ction must be strictly in a ccorda nce w ith the i ntentions a nd re quireme nts for leader shi p, work wit hin t he limits of del egated aut hority, not offside, parti pation i n the i ntervention, a nd not de cisi on-making, coordi nation i s not contemplated. Meanwhile, Office work a nd must be come more consci ous, give full play to t he initiative a nd w ork to some foreseea ble, be proactive, prepare d, thi nking a head, providi ng information, a ctive leader shi p, reflect the situati on, a hea d of good resear ch, reference point, i n key pla ces to promote overall efficiency. Se cond, to handle t he relationship between a dministrative service s and tra nsa ction service s. Admi nistrative servi ces and Servi ces Office service s com plement the two aspe cts of the job. A dmi nistrative service s is the core service is guara nteed. Note that combines bot h, adhere to g overnment service a s the

气固环流反应器的研究进展

气固环流反应器的研究进展刘梦溪;卢春喜;时铭显【摘要】Gas-solids airlift loop reactor (GSALR) is a novel gas-solids fluidized bed reactor by appropriately coupling gas-liquid airlift loop reactor and dense-phase gas-solids fluidization theory. The recent advances in GSALR are reviewed, referring to researches on internally circulating fluidized bed, and analyzing the influence of the operating condition and geometric configuration on gas-solids hydrodynamic behavior. Based on the discussion, future research direction is also given.%气固环流反应器是将气液环流理论与稠密气固流态化理论进行合理移植、耦合而形成的一种新型气固流化床反应器.对近年来国内外学者在该领域的研究进行了回顾,参考了内循环流化床的一些研究结果,对操作条件、几何结构对气固环流反应器内两相流体力学行为的影响规律进行了总结和分析,并对进一步的研究进行了展望.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2013(064)001 【总页数】8页(P116-123) 【关键词】流态化;气固流化床;环流反应器;流体力学;热量传递【作者】刘梦溪;卢春喜;时铭显【作者单位】中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京 102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京 102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京 102249

导流筒直径对气升式环流反应器流动的影响和放大研究

导流筒直径对气升式环流反应器流动的影响和放大研究杜峰;杨志方【摘要】使用欧拉-欧拉双流体模型考察了重油-氢气体系在温度703.15 K和压力11 MPa下,导流筒直径对气升式环流反应器内气、液两相流动的影响和放大规律,为悬浮床工业装置提供理论指导.模拟结果表明,导流筒直径过大或者过小都会造成气含率和环流液速最大值沿径向出现一定偏移.当导流筒直径与反应器外简直径之比(Di/Do)为0.70时,反应器内流动性能达到最佳.反应器体积较小时,Di/Do对反应器内流动改变不大;在放大过程中,整体气含率随着Di/Do增加先增加后趋于稳定,整体环流液速先增加后减小.对体积为23.03 m3的环流反应器来说,Di/Do为0.75时流动性能较好;当反应器体积进一步放大至109.42 m3和208.42 m3时,流动特性在Di/Do为0.70时更好;放大过程中Di/Do最优区间出现一定的“左移”现象.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2016(032)004 【总页数】9页(P725-733) 【关键词】数值模拟;气、液两相流;气含率;导流筒直径;上升管;放大【作者】杜峰;杨志方【作者单位】中国石油大学化学工程学院,山东青岛266580;中国石油大学化学工程学院,山东青岛266580 【正文语种】中文【中图分类】TE624

近年来，原油出现重质化和劣质化的趋势。重质油加氢过程中，其中存在的胶质、沥青质和微量金属很容易结焦，导致催化剂，尤其是负载型催化剂失活，造成催化剂寿命缩短[1]，因此必须解决重质原油轻质化的难题。采用非负载型催化剂悬浮床加氢裂化工艺处理金属含量高、残炭含量高、氮含量高和黏度高的重质原油，能够使原油中40%以上的组分轻质化，达到轻质化目的[2]。该工艺的反应器通常采用空桶式反应器即鼓泡床反应器[3]，它的原料中可以直接调入沥青或者焦化装置原料。气升式环流反应器是在鼓泡床反应器的基础上发展而来[4]，与传统反应器相比，由于气含率高、环流液速快、气体停留时间长和气液接触面积大、结构简单和易于工程放大等优点，在石油化工、生物化工和煤液化领域得到了广泛应用。中国石油大学等[5-6]开发的悬浮床加氢裂化工艺采用了环流反应器，大大提高加氢裂化深度和原料油转化率。环流反应器的气含率和环流液速是体现流动性能的重要参数，而环流反应器几何结构会对这两个因素有重要影响。国内外学者首先利用实验方法得到了气含率和环流液速与设计和操作参数之间的经验关联式[7-10]，但因是基于固定设计参数和物性而得，不适合范围以外的推算。随着计算流体力学(CFD)的发展，使用CFD进行数值模拟逐渐成为模拟反应器内流动特性的重要手段[11-12]。导流筒是气升式环流反应器几何结构中比较关键的因素，沈荣春等[13]以空气-水体系作为介质，采用欧拉-欧拉模型考察了导流筒结构对气、液两相流动影响，李光等[14]研究了鼓泡塔中加入短导流筒对反应器内流动的影响，朱家亮等[15]考察了导流筒和直径比对局部流场的影响。这些研究对环流反应器的流动性能有重要的指导意义，但模拟条件与悬浮床加氢反应器工艺操作条件(温度420～480℃，压力10～20 MPa)有很大差别。因此，针对悬浮床工业装置研究导流筒直径对反应器内流动影响和放大规律，对悬浮床反应器工业放大有重要意义[16-18]。本研究中，利用FLUENT软件，以重质油悬浮床加氢反应器为基准，应用氢气-重

旋流式环流反应器的混合特性研究

旋流式环流反应器的混合特性研究摘要环流反应器具有结构简单、传质效率高、能耗低、混合性能好、流体力学性能好等优点，近几年以来，环流反应器在能源化工、环境保护等领域应用非常广泛。本文是在常温常压下，是以空气和水分别为气相和液相，在同心内置导流筒的有机玻璃环流反应器来进行实验研究（导流筒的内径30mm、高为1500mm和600mm两种，外筒的内径75mm、高为1000mm和2000mm两种）。首先将旋流式环流反应器的混合特性与导流筒不带翅片的普通环流反应器的混合特性进行了对比，然后利用电导脉冲技术测量液体循环速度、液体混合时间和无因次方差的数值，以此来探究旋流式环流反应器的混合效果。通过改变表观气速、表观液速、导流筒与反应器底部之间的间隙来考察旋流式环流反应器的液体循环速度、液体混合时间以及无因次方差的变化规律。研究结果表明：作为新型的环流反应器，旋流式环流反应器相比于普通的环流反应器具备更优良的混合特性。随着表观气速的增大，反应器内的液体混合时间变短；间歇操作下的同一底部间隙的旋流式环流反应器上升区和下降区的循环液速也随着增大；连续操作下的无因次方差的数值会增大，混合特性会变好。随着导流筒与反应器底部之间的间隙增大，旋流式环流反应器的混合时间越短，混合特性越好；而反应器的上升区和下降区的循环液速却减小；当底部间隙低于18mm时该反应器的无因次方差的数值随着底部间隙的增大而增大，当大于18mm时无因次方差的数值随着底部间隙的增大而下降。随着表观液速的增大，旋流式环流反应器无因次方差的数值也在不断增大，混合特性随

之得以改善。此类旋流式环流反应器可以进行实验室级别的工程放大。关键词：旋流式，环流反应器，混合特性，循环液速，混合时间

外环流反应器中气含率和循环液速的研究

外环流反应器中气含率和循环液速的研究随着石油、化工企业技术水平的提高，外环流反应器的应用更加普遍，在各种工艺中得到了广泛的应用，对其中的气含率及循环液速的研究变得尤为重要。外环流反应器是一种混合装置，用来分开或混合化学物质，它在反应中的作用主要是在反应的混合效果和均一性方面取得良好的作用。它利用外环流动，可以实现混合反应物的平衡，在反应中控制反应物的混合比例。正常情况下，外环流反应器的气含率和循环液速是非常重要的，它们之间会相互影响，重要的是要确保气含率适当的高，在循环液速合适的情况下。首先，关于气含率，需要考虑的主要因素是反应器的大小，其次是沿反应器上流的速度，以及反应器出口和入口处的速度。此外，在控制气含率时，还需要考虑反应液的运动特性，反应液的性质和粘度等。在实践中，可以通过改变沿反应器流动的反应液速度和改变它的大小来调节外环反应器中的气含率。关于循环液速，如果外环反应器的流量和速度太低，会造成停滞，流动的反应分子不能得到足够的混合，最终造成反应效果不佳。如果外环反应器的流量和速度太高，反应产物会受到损害，而且反应会变得不稳定。因此，要设定合适的流量和液速，必须仔细检查反应器的运动特性，找到变量之间的关联性，以满足反应的要求。

此外，有时候可以考虑添加一些离子液体，以稳定反应，比如添加一定量的氯化钠，可以改变和控制反应液的电离度，从而达到稳定反应的目的。此外，最近发展的数字化控制反应器也可以改变和控制反应器的气含率及循环液速。这种新型控制器可以对反应器中的气体流量和液速进行精确控制，能够更好地满足工艺要求。综上所述，外环流反应器中的气含率及循环液速研究是非常重要的。通过以上方法，可以有效控制外环反应器中的气含率及循环液速，从而有效地改善外环反应器的工作效果，满足工艺的要求，实现改进的效果。经过以上方法的反复实践，外环反应器将得到更充分的发挥，并在各个行业中发挥出它本身的价值，更大的服务于化工行业。

外环流反应器中气含率和循环液速的研究

外环流反应器中气含率和循环液速的研究近几年来，外环流反应器已被广泛应用于化工、精细化学、生物科学等领域。它充分利用外环流动条件来调控反应物和反应产物的物化性质、形成复杂的反应物间混合效果，在反应中起到非常关键的作用。因此，外环流反应器的研究对于探索和利用其巨大的反应潜力具有重要的意义。气体含量是外环流反应器主要运行参数之一，它直接影响着反应器流动状态和反应性能。研究表明，反应器的气体含量的变化会影响流体的性质，进而影响反应器内部流动质量转移状态，以及反应过程影响因素，如离心力和温度随气含量变化。此外，气体含量对流动特性的影响也是研究的一个重要方面。另一方面，循环液速也是影响反应过程的重要因素。当反应器内部的流动特性发生变化时，反应器的运行性能也会发生相应变化。它可以有效地改变反应器内部流体的流动状态，以调节反应物和反应产物的混合，这对提高反应器的运行效率和反应速度具有重要意义。本文将从实验研究的角度，介绍外环流反应器中气含量和循环液速的研究进展。首先，介绍了外环流反应器的基本原理，特点，构型及其发展现状；其次，介绍了外环流反应器中气体含量和循环液速的影响因素及其相关实验，包括室温实验、恒温实验等；最后，重点讨论了外环流反应器中气体含量和循环液速对反应过程影响的实验结果分析。随着外环流反应器应用越来越广泛，对于外环流反应器中气含量

和循环液速的研究也变得越来越重要。不过，目前为止，尚未有系统性的研究解释了外环流反应器中气含量和循环液速对反应性能的影响机理，这是探究外环流反应器反应性能的未知领域。因此，对于反应器中气含量和循环液速的研究，还有待进一步的探索和实验研究。从宏观上看，气体含量和循环液速对反应器运行状态及其反应特性都有一定的影响。因此，对于外环流反应器中气含量和循环液速的研究，对于提升反应器性能、提高生产效率具有重要的意义。研究有关气体含量和循环液速的具体细节，有助于更好地控制反应器的反应性能，最终为全面了解外环流反应器提供可靠的依据。综上所述，外环流反应器中气含量和循环液速的研究具有重要的意义。未来的研究将包括对外环流反应器中气含量和循环液速对反应性能的影响机理的深入探究，以及建立精确模型定量分析气体含量和循环液速对反应过程性能的影响规律；此外，还需要研究使用反应器内气体含量和循环液速调控技术，以实现反应过程性能最优化。

喷射环流反应器应用研究进展

喷射环流反应器应用研究进展喷射环流反应器是一种高效、节能的反应器，在化工、制药、材料等领域得到了广泛应用。其具有较高的混合效率、传质效率和反应速率，成为了工业化生产过程中的重要设备之一。随着科学技术的发展，喷射环流反应器的应用研究也不断深入，本文将对其应用研究进展进行综述。喷射环流反应器是一种流体力学反应器，它利用喷嘴将液体引入反应器内，在反应器内形成循环流动，同时通过喷嘴和导流板的作用，使液体在反应器内形成环流。这种反应器具有较高的传质效率、混合效率和高反应速率，同时还能实现工业化生产过程中的连续性操作。喷射环流反应器在化工、制药、材料等领域得到了广泛应用，如合成氨、硫酸、硝酸等化工产品的生产，以及药物中间体的合成、生物发酵过程等。研究喷射环流反应器的应用主要采用实验研究、数值模拟和理论分析等方法。实验研究可以直观地了解反应器的操作性能和反应规律，同时结合响应曲面法、正交实验法等统计方法，可以优化反应条件和操作参数。数值模拟可以利用计算流体力学软件，对反应器内的流体流动、传质传热、化学反应过程等进行模拟，从而对反应器进行优化设

计。理论分析则通过对反应器内的流体流动、化学反应过程等进行理论建模和解析，从而深入了解反应器的内在规律。喷射环流反应器在化工领域的应用研究较为广泛。例如，在合成氨工业中，研究者利用喷射环流反应器成功地提高了合成氨的产率和选择性，同时降低了能源消耗。在硫酸、硝酸等化工产品的生产过程中，喷射环流反应器也表现出了优异的性能。在制药领域，喷射环流反应器主要用于药物中间体的合成。研究者通过优化反应条件和操作参数，实现了药物中间体的高效合成，提高了产品的质量和产量。在材料领域，喷射环流反应器主要用于纳米材料的制备。研究者通过控制反应条件和操作参数，成功地制备出了具有优异性能的纳米材料，为其在催化、能源、环保等领域的应用提供了可能性。喷射环流反应器的应用研究取得了显著的进展，在化工、制药、材料等领域得到了广泛应用。然而，现有的研究主要集中在实验研究和数值模拟上，理论分析尚不完善。未来的研究应该加强理论分析方面的工作，以便更加深入地了解反应器的内在规律，从而为其优化设计和操作提供更加可靠的依据。研究者还应该喷射环流反应器的绿色化和智能化发展，以满足日益严格的环保和安全生产要求。

科技成果——反应沉淀一体式矩形环流生物反应器快速生化污水处理技术

科技成果——反应沉淀一体式矩形环流生物反应器快速生化污水处理技术技术开发单位深圳清华大学研究院、深圳市清研环境科技有限公司适用范围适用于生活污水及各类生化性工业废水成果简介反应沉淀一体式矩形环流生物反应器快速生化污水处理技术集反应、沉淀、出水的一体化。其原理在于：（1）利用曝气的气升动力，实现污水与污泥的混合、环流；（2）利用经典化工传质理论，提高氧传质效率；（3）污泥无动力全回流，具有微生物截留作用，保持较高的活性污泥浓度。技术效果本技术具有“低成本，高效率，简管理，优出水，少占地”等特点，在工业废水和市政生活污水的处理中显现出其突出的竞争优势。通过对日处理1000吨乡镇生活污水进行对比研究，结果显示，采用本项技术比常规活性污泥工艺，在土建上，可以节省费用40%以上，占地可以节省48%左右；在运行上，可以节省动力消耗30%；从处理效果看，本技术在高效去除COD的同时，脱氮能力更强大。应用情况（1）300m3/d生化系统升级改造工程，深圳市危险废物处理站

有限公司，2016；（2）2000m3/d线路板废水处理设施改造工程，深圳市泽浩实业发展有限公司，2013；（3）1500m3/d龙岗北区污水扩容改造工程，华润五丰肉类食品（深圳）有限公司龙岗分公司，2014；（4）300m3/d江西五丰食品有限公司污水处理，2015；（5）400m3/d江西五丰牧业有限公司污水技改工程，2015；（6）180m3/d河南潢川豫鸣一分场污水处理，潢川县豫鸣畜牧有限责任公司，2015；（7）200m3/d小型分散污水处理，珠海市18个农村污水处理站。市场前景 MBR作为市政污水处理的主流技术问题明显，从膜生产产生的废水废气污染到中间应用过程中通量的持续下降无法保证处理水量，最后膜寿命到达之后膜更换产生的固废污染都是无法避免的问题。而反应沉淀一体式矩形环流生物反应器快速生化污水处理技术的诞生，恰恰为市政提标改造新建提供了一种“低成本、高效率、简管理、优出水”的替代方案。该技术已经在屠宰、养殖、食品、乡镇等污水处理项目中得到了验证，克服了技术风险，商业模式的创新也使其在大规模推广中迅速形成影响力，其装备化和标准化程度都远远超过现有主流污水处理工艺，在市场竞争中具有较大优势。

生物反应器的研究进展

生物反应器的研究进展生物反应器是一种可以利用微生物进行代谢反应的装置，通常包括反应器本身、培养基、微生物和混合器等组成部分。在现代工业生产中，生物反应器已被广泛运用于制药、食品、化工和环境科学等领域。近年来，人们在生物反应器的研究和应用方面取得了一系列的进展。本文将从反应器设计、微生物工艺、解决反应器中的质量和流体问题等方面进行阐述。 1. 反应器设计反应器设计是影响生物反应器性能的关键因素。通常来说，反应器形状、大小、材料、进出口口径等都是要进行考虑的。随着生物工艺学和流体力学的进步，反应器的设计模拟也越来越精确。例如，研究者通过数值计算技术，在反应器纵向段与搅拌器之间设置切向旋转片，从而有效增加氧气传输效率，提高溶氧量。 2. 微生物工艺微生物工艺是生物反应器的重点之一，涉及到微生物的选种、生长阶段、产物积累等诸多方面。在微生物培养中，营养物质、氧气浓度、pH值等都是影响微生物生长和代谢的因素。近年来，研究者们正在致力于找到更好的微生物筛选、营养培养和代谢控

制方法。以药物生产领域为例，某些研究者采用了基因工程技术，将目标基因直接导入微生物中，以提高产物生成效率，并且可以通过后续传统的分离提纯方法去除其他组分和杂质。 3. 解决反应器中的质量和流体问题在生物反应器的运行过程中，会产生废水、污染物等。这些污染物会对反应器内部环境和微生物生长产生不利影响。因此，解决反应器中的质量和流体问题是非常关键的。以环境科学领域为例，有研究者在生物反应器中加入木屑、海藻等生物材料，有效地去除了废水中的有机物和氮磷元素。同时，在流体力学方面，反应器内部的流体动力学也是需要重视的。可以采用电导计或激光多点测量等先进技术，对反应器内部的流体速度、颗粒分布等进行实时监控和调控。总结生物反应器的研究尚处于不断发展的阶段。未来，随着科技的不断进步，我们可以看到更加智能化、高效化、环保化的反应器应用于多个生产和环境治理领域，。同时，我们也期待生物反应

环己烷氧化在环流反应器中气液混合的研究

环己烷氧化在环流反应器中气液混合的研究第一章文献综述 1.1环流反应器的研究环流反应器是在强化鼓泡反应器发展起来的高效反应器，一类高效的气—液，气—液—液或气—液—固多相反应器。它具有结构简单，液体力学性能好，易于工程放大，已在化工生产中得到广泛应用。 1.1.1环流反应器的原理本文研究的气升式环流反应器基本外观结构,反应器外筒内部有一个导流筒,将反应器外筒内部划分为导流筒内侧(上升段)和导流筒外侧(下降段)2个区域。初始状态的反应器充有常温液态水。气相(空气)由反应器底部气体入口喷入反应器,沿上升段上升,并由反应器顶部的排气口排出。由于反应器上升段和下降段中混合物的气含率不同,在反应器的上升段和下降段之间形成了静压力差,反应器中的液体在气体的带动下上升至导流筒顶部后,在静压力差的推动下,再由下降段回流至反应器底部,形成了气升式环流反应器内部物质循环流动的推动力[1]。 1.1.2环流反应器的分类及特点【1.1】侯英华[2]等已对环流反应器的分类作了较详细的说明。主要有以下几种分类形式：（1）按流动形式分类按流动形式可分为内环流和外环流两种，图1-1中M1为通入反应器的流体流量，M2为液体循环流量，M3为总流量，则M3=M1+M2。气体或液体进入反应器后，由于流体的初始动量和密度的降低，使一侧流体向上，另一侧向下做循环流动，形成良好的混合反应条件。

图1-1 内外环流反应器的示意图图1-2 多级式环流反应器示意图（2）按组成形式分类图1-1，图1-3和图1-4所示均为单级形式。多级环流反应器有立式和卧式两种，图1-2（a）是用于废水处理的多级串联环流反应器，图1-2（b）是多导流筒立式串联反应器，图1-2（c）是多级卧式串联反应器。已有文献研究表明多级式反应器比单级式反应器不仅有较高的传质系数，而且能耗低。（3）按流体动力来源分类 1）气升式环流反应器（ALR）。即气体由导流筒下部进入反应器，由于气泡在导流筒内外分布不同，使筒内外流体产生密度差而生成液体的环流运动。气升式环流反应器主要有中心气升、环隙气升三种形式（如图1-3）。图1-3 气升式环流反应器 2）喷射式环流反应器（JLR）。利用喷嘴把液体或气体高速喷入反应器内，由于喷射推动和静压差推动联合作用，流体在反应器内均匀混合并形成环流流动，输入流体的动能大部分转化为反应器中流体的湍流动能。通常这类反应器有较大的放大效应。喷射式环流反应器分为上喷和下喷两种（如图1-4）

外环流反应器中气含率和循环液速的研究

外环流反应器中气含率和循环液速的研究随着社会发展和科技进步，外环流反应器在化学过程中发挥着越来越重要的作用。外环流反应器是一种进行有机合成的关键设备，它的特点是反应时间短、反应效率高，可以有效地降低能耗，是用于加工有机合成的高效过程设备。外环流反应器中气体含量和循环液体流速是影响反应结果的两个主要因素。因此，如何控制外环流反应器中气体含量和循环液体流速已经成为当前反应技术的一个重要研究课题。首先，要研究外环流反应器中气体含量的变化和影响，必须弄清气体和液体的相互作用机理。其次，在外环流反应器的研究中，需要考虑循环液体流速的变化，因为这对反应结果也会产生影响。此外，实验中也要考虑反应温度对外环流反应器变化的影响。外环流反应器是一种复杂的流动反应系统，其中气体和液体的动态变化是不可忽视的，特别是气体含量和循环液体流速。气体含量和循环液体流速对外环流反应器的反应结果将起着至关重要的作用，因此研究它们对外环流反应器反应结果的影响是重要的。为了更好地理解外环流反应器的运作过程及其产生的反应效果，实验中采用了气体含量和循环液速的变化作为调控这种反应的操纵因素。首先，要研究外环流反应器中气体含量的变化，可以采用气体滴定法测定气体含量。实验过程中，首先在流变仪中加人样品，再定定气氛比重和温度。然后，将其加入紫外光度计中，等待一定的时间，采用紫外光度计确定其光度值，从而判断其气体含量。

其次，要研究外环流反应器中循环液体流速的变化，可以采用标准流变仪，实验中，将液体置于流变仪中，通过调整加载螺杆的旋转速度，使液体循环，并通过流变仪中的压力液位压力传感器获得系统压力变化，从而求出循环液体流速。此外，实验中也要考虑反应温度对外环流反应器变化的影响。反应温度变化会影响液体特性，从而影响液体在反应器中的运动，影响反应结果。实验中，采用已校准好的温度控制仪，调节反应器的温度，研究不同温度条件下的反应产物。本文以外环流反应器中气体含量和循环液速的研究为课题，首先分析了气体和液体之间相互作用机理，然后介绍了控制外环流反应器中气体含量和循环液体流速的方法，其中包括气体滴定法测定气体含量和采用标准流变仪测量循环液体流速。此外，实验中也考虑了反应温度对外环流反应器变化的影响，从而调节反应结果。总之，外环流反应器中气体含量和循环液体流速的变化是影响反应结果的两个重要因素，对其进行研究有助于更好地掌握外环流反应器的运行特性。研究中，采用气体滴定和标准流变仪等方法测定不同参数，考虑反应温度的影响，从而控制反应结果。

环状反应器技术在制备大环化合物中的应用研究

环状反应器技术在制备大环化合物中的应用研究大环化合物具有独特的化学性质和药理活性，在药物研究、天然产物合成等领域具有广泛的应用前景。由于大环化合物分子中含有大量的手性中心和惰性碳-碳键，一般需要在高反应温度和高反应压力下进行，合成过程中易受到杂质干扰，因此其合成方法研究一直是有机化学研究的热点之一。环状反应器技术是一种新兴的反应器技术，是指将反应器组件安装在一个环形通道中，利用液体环流的方式促进反应物的混合和反应。与传统的批量反应器相比，环状反应器具有反应快速、物质传递效率高、反应物料的用量少等优点，是制备大环化合物的有效工具。在大环化合物的合成中，烃类的卤代反应、环化反应等是基本反应，而环状反应器技术则主要应用在环化反应中。环状反应器结构包括进料口、排气口以及环通道，反应产物沉积在环通道的下部，反应后即可从排气口放出。它的最大特点是能够极大地提高反应速率，同时也可以有效地控制反应过程的准确性和稳定性。环状反应器技术在制备大环化合物的应用例子十分丰富。例如对环数大于七的环状化合物合成过程中，反应物通过工程流程进行混合和反应，不断地将反应物送到反应器中，产物在反应器内不断生成，并得到不断迭代。这种方法可以在不必须进行高温高压反应的前提下完成大环化合物的合成，并且具有反应速度快、出产质量可靠等特点。除此之外，环状反应器技术还可应用于多步反应合成大环化合物的过程中。当反应物变成难以混合时，重心移动反应器可使未反应的物料主动被移动到反应器内，保证了微量分子自由扩散和迅速混合并反应，大大加快了反应速度。这种方法能够包容很多种不同反应物，同时还保证了反应的控制性和精准性。

化学反应器技术的研究进展

化学反应器技术的研究进展化学反应器技术是化学工程领域中非常重要的一门学科。它主要研究如何在特定的反应条件下，利用反应器进行化学反应的设计、优化和控制。该技术广泛应用于各种化工生产过程，如合成氨、乙烯、有机酸和酯等。本文将介绍化学反应器技术的研究进展。一、流动床反应器流动床反应器是一种具有高催化效率、高产率和低能耗的反应器。它使用微米级的粒子床作为固体载体，在气相或液相中进行化学反应。流动床反应器的应用越来越广泛，已经成为合成催化剂和化工工业中重要的技术手段。近年来，研究人员通过改进流动床反应器的内部结构、增加外部热源等方法，提高了反应器的催化效率和稳定性。例如，将微米级材料包裹在纳米级材料中，提高了反应速度和催化剂的选择性。二、微反应器

微反应器是指以微米级尺寸为基础的化学反应器，其特点是反应快速、反应条件可控、催化剂使用量少、产物纯度高等。与传统反应器相比，微反应器有更小的尺寸，更高的热传递效率和更短的反应时间。在过去的几年里，微反应器的研究得到了快速发展。研究人员改进微反应器的表面结构，提高了其催化效率和选择性。同时，基于微流体力学的数值模拟和实验技术也被用于微反应器系统的优化设计。三、高通量筛选高通量筛选技术是一种高效的化学反应器技术，可在短时间内评估大量的材料和反应方案。该技术广泛用于新型催化剂、光催化剂、电催化剂等毒剂的设计和优化。高通量筛选技术需要大量的数据处理和分析，因此，数据挖掘技术和机器学习技术被用于分析和预测反应系统的性能。这些技术的应用可以提高反应器的整体效率和产物的质量。

四、量子化学计算量子化学计算是一种基于量子力学理论的计算方法，可以用于预测分子结构的性质和反应动力学。该技术在化学反应器设计和优化中有广泛的应用，可以理解反应机理、预测反应产物和改进催化剂。在过去的几年里，量子化学计算得到了快速发展。研究人员利用这种技术获得了反应动力学的精确描述和理解。这有助于优化反应器系统和催化剂的设计，提高反应效率和选择性。五、人工智能人工智能技术对于化学反应器技术的研究和应用也具有重要的影响。研究人员利用人工智能技术进行反应机理的预测、催化剂的优化和反应器的智能决策等方面的研究。利用人工智能技术可以对反应动力学进行更精确的预测和优化。同时，通过在反应器系统中嵌入智能决策系统，可以提高反应的自动化程度和反应产物的质量。