气升式环流反应器

摘要： 为了解决氯化钠废盐对环境的危害,将侯德榜制碱法应用于氯化钠废盐资源化处理过程,形成了氯化钠废盐制备碳酸氢钠、氯化铵的工艺。设计了用于氯化钠废盐资源化处理的气升式环流反应器,对氯化钠废盐资源化处理过程中的铵化、碳化等气-液反应过程强化进行了研究。利用计算流体力学(CFD)软件研究了环流反应器内部的流动及传质情况,通过比较实验值与模拟值确认了CFD模拟的可靠性。对氯化钠废盐资源化处理过程中的铵化过程、碳化过程以及后处理过程进行了实验研究。优化实验条件:在表观气速为0.0444 m/s条件下,铵化过程通氨气的时间为70 min、碳化过程通二氧化碳的时间为105 min、第二次铵化过程通氨气的时间为40 min。在此条件下所得碳酸氢钠的纯度为89.68%、氯化铵的纯度为85.11%,氯化铵经重结晶精制所得产品纯度可达到99.9%,碳酸氢钠和氯化铵产品纯度均符合市场需求。

摘要： 为实现1,3-丙二胺系列精细化工产品的连续化生产,研发一种气升式内环流浆态床,从实验和数值模拟计算两个方面对设备内部流体动力学特性开展研究.实验结果表明,表观气速由0.007增至0.028 m/s,4种固含率工况下,气含率均呈线性增加,增大固相浓度会降低同等操作条件下升液管的气含率,并增大流型转变气速.压力对气含率和流型转变气速影响较小,因压力引起的气泡特性变化是产生差异的主要原因.采用三欧拉法及RNG k-ε 湍流模型建立环流浆态床的数值模型,模型计算结果与实验数据吻合较好,最大气含率偏差8.9％,流型转变气速偏差5.0％.模拟结果表明,在表观气速0.007～0.028 m/s范围内,增大固相浓度会降低同等操作条件下降液管中液相循环速率,压力对液相循环速率的影响很小.

摘要： 为改善环隙进料气升式环流反应器内气相分布状况,提高气含率,强化传质,在反应器上升段设置了多孔分布板,然后采用计算流体力学(CFD)模拟方法,对工业规模气升式环流反应器进行了数值模拟研究.考察了多孔分布板对环流反应器内流动和传质的影响规律,并研究了不同表观气速下分布板开孔率对气含率和传质系数的影响.冷漠实验结果表明:添加分布板能够提高气相径向分布的均匀性,对气泡进行有效破碎,降低气泡直径,增加反应器的整体气含率,强化气液传质效果.对多孔分布板开孔率进行了优化,确定了工业规模气升式环流反应器的分布板最佳开孔率.模拟结果为环流反应器的放大设计和优化提供了依据.

摘要： 针对目前机械搅拌餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题,课题组提出了气升式环流反应器.采用FLUENT软件对大型气升式环流反应器内气液两相流流场进行数值模拟,研究导流筒直径的变化对反应器内流场、气相体积分数和循环液速的影响.模拟结果表明:反应器内介质形成循环流动时,导流筒内侧沿壁处出现区域小面积环流.改变导流筒的直径及高度对反应器内气相体积分数影响较小,当导流筒直径为?2.5～?2.9 m或导流筒高度为15.2～15.8 m时,反应器内液体速率较大,环流效果较好.增大表观气速,反应器内气相体积分数和液体速率均有所增大.文中研究为大型环流反应器的结构优化提供参考.

摘要： 介绍了气升式环流反应器的工作原理、分类及流型,综述了气升式环流反应器的流体力学特征参数(主要包含气含率和循环液速)、混合及传质特性参数的测量方法和影响因素.介绍了气含率和循环液速的数学模型,并评述了现有模型.展望了气升式环流反应器进一步的研究方向与发展前景.%Working principle,classifications and flow regimes of the airlift loop reactor were introduced.Hydrodynamic properties (including gas holdup and circulation velocity),mixing behaviors and mass transfer characteristics were reviewed.The factors that reflect the airlift loop reactor's performances were summarized.The mathematical models of gas holdup and liquid circulation velocity were introduced.Also the existing models were reviewed.In addition,a perspective of airlift loop reactor was given to the further research and development trend.

摘要： 气升式环流反应器(ALR)是一种结构简单,混合传质效率较高的新型多相流反应器.现已广泛应用于化学工程、生物工程和冶金行业中.开发高效的新型气升式环流反应器具有切实的现实意义.本文通过CFD数值模拟的方法,对反应器内部流动状态进行模拟,并与冷模实验得到的数据对比分析.在数值模拟过程中考察了不同湍流模型以及相间作用力对模拟可靠性的影响.在冷模实验的基础上,利用数值模拟的方法分析了不同导流筒高度对反应器流体力学性能的影响.结果表明所建立的二维CFD模型可以定性地反映反应器内部的气含率分布.升力模型的引入可以使反应器内部气体的径向分布与实际情况更为接近,RNG模型对高雷诺数下反应器内气含率的波动有较好的响应.较短的导流筒可以得到较高整体气含率.

摘要： Air loop reactor was one kind of multiphase reactor which had the characteristics of simple structure,high mass and heat transfer efficiency. The performance of reactor was influenced by physical and structure parameters. Because of the complexity of the two or three phase flow,so for the reactor,there were difficulties in industrial design and application. The type of interphase forces and calculation mod-el,the two-phase-flow mode and k-ε turbulence model were introduced. Based on the analysis of two phase flow calculation,the interac-tion force between phases,dispersing mechanism of bubble,influence of bubble on turbulence,choice of flow simulation model were investi-gated. The above investigation provide theoretical reference for the industrial design and application of the reactor.%气升式环流反应器是一种结构简单，传质、传热效率高的多相反应器，反应器性能受物性参数和结构参数的影响，由于两相和三相流的复杂性，使得其在工业化设计放大和应用过程中存在困难。论述了气升式环流反应器内相间作用力类别和计算模型，对应用于气升式环流反应器模拟计算的简化模型、两相流模型和 k-ε湍流模型进行总结，在分析现阶段气液两相流理论的基础上，明确反应器内不同流动形态下相间作用力、气泡的分散机理、气泡对湍流的影响、流动模拟模型的选取标准，能有效提高气升式环流反应器模拟的准确性及模型的普适性，为反应器的设计放大及传质模拟计算提供更加可靠的理论依据。

摘要： 气升式环流反应器广泛应用于湿法冶金工业,如金矿的氰化浸出、铀矿浸出、铜矿浸出以及难处理矿物的生物预氧化等.该类反应器几何结构虽然简单,但合理的设计仍是设备高效运行的保证.为了预测气升式环流反应器的工作效果,使用欧拉双流体模型模拟反应器内包含气泡的气液两相流,并通过不同的相间力模型及自定义湍流子模型描述槽内气泡复杂运动.分析了气泡诱导湍流、升力、湍流分散力等模型在模拟气泡分布时的作用,并将模拟结果与Sokolichin等的试验结果进行比较.结果表明,提出的模拟方法在气升式环流反应器模拟中能够得到准确的流场和气泡分布结果.

摘要： 建立了一套气升式环流反应器的拟二维模型装置,使用水、空气作为物系进行实验,使用粒子成像测速技术研究了不同气量下导流筒结构对反应器内流体动力学的影响,并建立模型使用CFD方法对其进行了二维及三维模拟.实验结果表明:随着上升区面积的增大,下降管内液速增大,当上升区与下降区面积相等时,环流流量最大.二维模拟与实验结果基本吻合,证明该模型计算结果的有效性,三维模拟结果进一步表明,影响环流流量的关键因素不是直径比,而是上升区面积与下降区面积比.

摘要： 新开发的有机玻璃制成的旋流气升式环流反应器高为2m、内径75 mm,内部的导流筒(材料为PVC)高1.5m、内径30 mm、壁厚1 mm且装有10组扇形翅片.以空气-水为两相物系、空气-水-K树脂为三相物系,常温常压下,利用直接取样法和压差法测量了上升区局部的气含率、固含率,研究了不同底部间隙、不同固体装填体积分数下表观气速和轴向高度对上升区气含率、固含率的影响规律.结果表明:在均匀鼓泡流时上升区气含率随着表观气速的增大而增大,随着固体装载量的增加而下降;在非均匀鼓泡流时,三相物系的气含率高于两相物系的气含率.随着上升区轴向高度的增大,上升区局部气含率变化不大;底部间隙越大,气含率越小.在轴向高度较低时上升区固含率随着轴向高度的增大而减小,轴向高度较高时上升区固含率基本保持不变.

摘要： 气升式环流反应器是在鼓泡塔反应器的基础上发展起来的.基于欧拉-欧拉双流体模型,采用PBM模型对环流反应器内气液两相流体系中的流体力学行为进行数值模拟,得到了反应器内的气含率、环流液速、气泡粒径等参数的分布情况.结果表明,采用PBM模型可以更好地模拟反应器内的气泡粒径分布情况;不同的底部结构对中心上升区的气含率和环流液速影响较大,而对环隙下降区的影响不大;对比其他两种结构,椭球底结构的反应器具有较好的流体力学特性.

摘要： 为提高中心气升式环流反应器气液分布效果,本文采用RNG k-ε湍流模型、欧拉-欧拉双流体模型对多导流筒中心气升式环流反应器的内部流场进行了二维数值模拟.模拟结果表明,二级导流筒对多导流筒中心气升式环流反应器内部的环流效果影响很大,当二、三级导流筒高度相等时可以实现四级环流,并消除中心区域小速度环流,提高外环循环液速.相比于具有单级环流的传统单导流筒环流反应器,多导流筒中心气升式环流反应器有利于气液分布及传质效果的提高,为推动其工业应用提供参考.

摘要： 该文叙述了气升式环流反应器的特点和应用，概述了反应器设计中氧传递系数的各种影响因素，并简要地阐述了该反应器的研究现状。

摘要： 在小试的基础上，对3-羟基丁酸的合成工艺进行了放大(8倍)。研究了该工艺在放大情况下的反应规律。由正交实验确定的最佳反应条件为：反应时间5 h，溶剂乙酸乙酯与3-羟基丁醛的质量比是1.4：1,氧气流最为0.16 m3/h，压力1.0 MPa，温度333.15 K，催化剂醋酸钴用量为3-羟基丁醛质量的0.5％，在此条件下，3-羟基丁酸的平均收率为88.10％。确定了3-羟基丁酸合成工艺的放大规律。

摘要： 在小试的基础上，对3-羟基丁酸的合成工艺进行了放大(8倍)。研究了该工艺在放大情况下的反应规律。由正交实验确定的最佳反应条件为：反应时间5 h，溶剂乙酸乙酯与3-羟基丁醛的质量比是1.4：1,氧气流最为0.16 m3/h，压力1.0 MPa，温度333.15 K，催化剂醋酸钴用量为3-羟基丁醛质量的0.5％，在此条件下，3-羟基丁酸的平均收率为88.10％。确定了3-羟基丁酸合成工艺的放大规律。

摘要： 在小试的基础上，对3-羟基丁酸的合成工艺进行了放大(8倍)。研究了该工艺在放大情况下的反应规律。由正交实验确定的最佳反应条件为：反应时间5 h，溶剂乙酸乙酯与3-羟基丁醛的质量比是1.4：1,氧气流最为0.16 m3/h，压力1.0 MPa，温度333.15 K，催化剂醋酸钴用量为3-羟基丁醛质量的0.5％，在此条件下，3-羟基丁酸的平均收率为88.10％。确定了3-羟基丁酸合成工艺的放大规律。

摘要： 在小试的基础上，对3-羟基丁酸的合成工艺进行了放大(8倍)。研究了该工艺在放大情况下的反应规律。由正交实验确定的最佳反应条件为：反应时间5 h，溶剂乙酸乙酯与3-羟基丁醛的质量比是1.4：1,氧气流最为0.16 m3/h，压力1.0 MPa，温度333.15 K，催化剂醋酸钴用量为3-羟基丁醛质量的0.5％，在此条件下，3-羟基丁酸的平均收率为88.10％。确定了3-羟基丁酸合成工艺的放大规律。

摘要： 在小试的基础上，对3-羟基丁酸的合成工艺进行了放大(8倍)。研究了该工艺在放大情况下的反应规律。由正交实验确定的最佳反应条件为：反应时间5 h，溶剂乙酸乙酯与3-羟基丁醛的质量比是1.4：1,氧气流最为0.16 m3/h，压力1.0 MPa，温度333.15 K，催化剂醋酸钴用量为3-羟基丁醛质量的0.5％，在此条件下，3-羟基丁酸的平均收率为88.10％。确定了3-羟基丁酸合成工艺的放大规律。

摘要： 在小试的基础上，对3-羟基丁酸的合成工艺进行了放大(8倍).研究了该工艺在放大情况下的反应规律.由正交实验确定的最利反应条件为:反应时间5 h,溶剂乙酸乙酯与3-拜基丁醛的质量比是1.4:1，氧气流量为0.16 m3/h，压力1.0MPa，温度333.15 K,催化剂醋酸钴用量为3-羟基丁醛质量的0.5%，在此条件下，3-羟基丁酸的平均收率为88.l0%.确定了3-羟基丁酸合成工艺的放大规律.

摘要： 在小试的基础上，对3-羟基丁酸的合成工艺进行了放大(8倍).研究了该工艺在放大情况下的反应规律.由正交实验确定的最利反应条件为:反应时间5 h,溶剂乙酸乙酯与3-拜基丁醛的质量比是1.4:1，氧气流量为0.16 m3/h，压力1.0MPa，温度333.15 K,催化剂醋酸钴用量为3-羟基丁醛质量的0.5%，在此条件下，3-羟基丁酸的平均收率为88.l0%.确定了3-羟基丁酸合成工艺的放大规律.

摘要： 一种环隙气升式气固环流反应器设备，至少包括：流化风入口1、风室2、环隙气体分布器3、松动风入口4、内环气体分布器5、导流筒6、反应器器壁7和支撑板8。其中导流筒6与反应器轴线重合。反应器工作时，内环气体分布器5通入的风量较少，起松动作用，而环隙气体分布器3通入的风量较大，起流化作用，由于风量不同使固体颗粒在内环和环隙间环流流动，其中固体颗粒在环隙内流动方向向上，在内环内流动方向向下。根据工艺要求的不同，反应器设备可有间歇操作和连续操作两种结构。环隙气升式气固环流反应器设备具有较高的气-固接触效率，可作为汽提器、催化剂取热器、高效气固反应器等广泛应用于化工、石油化工、医药、生物等领域。

摘要： 一种环隙气升式气固环流反应器设备，至少包括：流化风入口1、风室2、环隙气体分布器3、松动风入口4、内环气体分布器5、导流筒6、反应器器壁7和支撑板8。其中导流筒6与反应器轴线重合。反应器工作时，内环气体分布器5通入的风量较少，起松动作用，而环隙气体分布器3通入的风量较大，起流化作用，由于风量不同使固体颗粒在内环和环隙间环流流动，其中固体颗粒在环隙内流动方向向上，在内环内流动方向向下。根据工艺要求的不同，反应器设备可有间歇操作和连续操作两种结构。环隙气升式气固环流反应器设备具有较高的气－固接触效率，可作为汽提器、催化剂取热器、高效气固反应器等广泛应用于化工、石油化工、医药、生物等领域。

摘要： 本发明公开了一种气升式外环流反应器及方法，所述气升式外环流反应器包括上升管、下降管、连接管和气液分离区，其中，所述连接管内设有阀门，以调控自所述下降管流入上升管的循环液速；本发明反应器外无需额外的固液分离装置，便可使固体催化剂在反应器中循环利用，提高了安全性的同时也较小了动力消耗，结构简单、安全性高、灵活性高，特别适用于1,4‑丁二醇的生产。

摘要： 本实用新型公开了一种用于甲醇制烯烃的气升式循环流化床环流反应器，包括自上而下依次由扩大段、过渡段、直筒段和锥底组成的壳体，在壳体扩大段的顶部和侧壁上分别连接了反应产物出口管和催化剂入口管，在壳体锥底底部连接有催化剂出口管，中心筒布置在壳体的直筒段内部形成环形空间；取热盘管沿中心筒的外侧纵向贴壁回折布置，在中心筒的正下方布置了环形内分布器以及内分布器进料管，在环形空间正下方布置有环形外分布器以及与外分器连通的外分布器进料管。本实用新型有利于提高MTO反应过程的取热效率，减少反应器径向温差，保持反应温度稳定；降低反应器床层催化剂返混程度，稳定催化剂表面定炭，提高反应效率和目的产物产率。

摘要： 本发明提供了一种无外来气源的气升式环流反应器，属于生物化工及发酵工业技术领域。包括：反应器主体、气体循环管路、气泵、夹套、进气口、出气口、导流筒、气体流量计、进料口、放料口。将气升式环流反应器顶部的出气口(6)直接与反应器底部的进气口(5)相连通，气体循环管路(2)中安装气泵(3)，直接利用反应体系中的气体作为环流动力，气体从反应器顶端流出后，通过气体循环管道(2)又回到反应器底部，经气泵(3)再次喷射进反应器后又循环作为环流动力。本发明的优点在于：与传统的用外来气源作为动力的气升式环流反应器相比，有效减少了外来气源的费用，降低了生产成本，具有很好的工业应用前景。

摘要： 本发明涉及一种气液双喷式气升式环流反应器，包括发酵罐，特征是：在所述发酵罐中设置导流筒，导流筒的内部为液体上升区，导流筒与发酵罐之间为液体下降区，在液体上升区的下部安装环形分布管，分布管上设有多个喷孔；在所述发酵罐的底部安装1个或多个静态螺旋切割装置，静态螺旋切割装置上具有气液混合物出口、发酵液输入口和压缩空气输入口，压缩空气输入口与空气气源连接，气液混合物出口与分布管连接，发酵液输入口通过管道与发酵罐底部的出液循环口连接。本发明克服了气升式生物发酵系统气液混输送和气液耦合的难点，最大限度地发挥气升式环流反应器的生物处理能力，提高了处理效率，降低了能耗。

摘要： 本发明提供了一种无外来气源的气升式环流反应器，属于生物化工及发酵工业技术领域。包括：反应器主体、气体循环管路、气泵、夹套、进气口、出气口、导流筒、气体流量计、进料口、放料口。将气升式环流反应器顶部的出气口(6)直接与反应器底部的进气口(5)相连通，气体循环管路(2)中安装气泵(3)，直接利用反应体系中的气体作为环流动力，气体从反应器顶端流出后，通过气体循环管道(2)又回到反应器底部，经气泵(3)再次喷射进反应器后又循环作为环流动力。本发明的优点在于：与传统的用外来气源作为动力的气升式环流反应器相比，有效减少了外来气源的费用，降低了生产成本，具有很好的工业应用前景。

摘要： 本发明公开了一种适用于液态储氢载体的加氢反应的气升式环流反应器，包括反应器本体，反应器本体外设有为加氢反应保温的加热夹套，反应器本体顶部的设有排气管，反应器本体内设有位于排气管正下方的管道，管道悬空固定在反应器本体内，管道内形成液体下降通道，管道与反应器本体内壁之间的间隙形成气液混合上升通道，管道的侧壁上设有导流孔，导流孔处连接有导流管，导流管的自由端伸出至反应器本体外，反应器本体内壁和管道外壁上都涂覆有催化剂涂层；反应器本体底部设有进液装置，反应器本体底部在气液混合上升通道的正下方设有进气装置。本发明提高反应效率，减少反应时间，从而提高经济性；本发明的密封性有了相当大的保障，降低密封成本。

摘要： 本实用新型涉及一种气液双喷式气升式环流反应器，包括发酵罐，特征是：在所述发酵罐中设置导流筒，导流筒的内部为液体上升区，导流筒与发酵罐之间为液体下降区，在液体上升区的下部安装环形分布管，分布管上设有多个喷孔；在所述发酵罐的底部安装1个或多个静态螺旋切割装置，静态螺旋切割装置上具有气液混合物出口、发酵液输入口和压缩空气输入口，压缩空气输入口与空气气源连接，气液混合物出口与分布管连接，发酵液输入口通过管道与发酵罐底部的出液循环口连接。本实用新型克服了气升式生物发酵系统气液混输送和气液耦合的难点，最大限度地发挥气升式环流反应器的生物处理能力，提高了处理效率，降低了能耗。

摘要： 本实用新型公开了一种适用于液态储氢载体的加氢反应的气升式环流反应器，包括反应器本体，反应器本体外设有为加氢反应保温的加热夹套，反应器本体顶部的设有排气管，反应器本体内设有位于排气管正下方的管道，管道悬空固定在反应器本体内，管道内形成液体下降通道，管道与反应器本体内壁之间的间隙形成气液混合上升通道，管道的侧壁上设有导流孔，导流孔处连接有导流管，导流管的自由端伸出至反应器本体外，反应器本体内壁和管道外壁上都涂覆有催化剂涂层；反应器本体底部设有进液装置，反应器本体底部在气液混合上升通道的正下方设有进气装置。本实用新型提高反应效率，减少反应时间，从而提高经济性；本实用新型的密封性有了相当大的保障，降低密封成本。