搅拌式反应器内固-液两相悬浮特性的CFD模拟

制备血液净化材料蛋白A免疫吸附柱过程中,搅拌式生物反应器的优化设计与放大技术是工业开发的重要环节.该文采用标准κ蛳ε湍流模型、多重参考系法,模拟搅拌式反应器内琼脂糖凝胶溶液加入固体催化剂后,形成的固蛳液两相体系的混合和悬浮特性.分别对DT、PBTD45、PBTU45搅拌桨的固相悬浮性能进行了研究,预测了完全离底悬浮的临界转速,并与Zwietering公式进行了比较.通过数值模拟,为反应器的优化设计提供了参考依据.

搅拌式反应器的模拟与优化设计

综述了计算流体力学(CFD)技术在搅拌式反应器中的研究进展。着重讨论了搅拌式反应器中流场的模拟方法,包括"黑箱"模型法、内外迭代法、多重参考系法和滑移网格法,并指出了CFD技术的发展方向。在该基础上,对反应器内流场的数学模型进行了介绍与评价。最后提出应用人工神经网络技术与遗传算法,优化生物反应的工艺操作条件,并结合CFD技术,实现生物反应器的结构优化,从而达到对生物反应系统整体优化的目的,以指导实验与工业生产。

搅拌式反应器生物脱硫过程中DBT的传质分析

应用数学模型预测有机相体积含量较大时油-水双液相体系中液滴的直径,进一步推导出二苯并噻吩(DBT)从有机相主体到两相界面的传质速率,从而考察不同有机相组成、有机相体积分率、不同温度、水相组成以及搅拌速率等对传质速率的影响,确定了搅拌速率是影响传质速率的决定性因素;通过对理论传质速率与生物脱硫速率的比较,进一步研究生物脱硫反应的控制步骤,推论得出当有机相中DBT浓度很低且搅拌速率较低时,传质对总的生物脱硫反应具有较大的影响,当有机相中的DBT浓度和搅拌转速较高时,传质速率要远大于脱硫速率,生化反应速率决定了总脱硫速率。

“45万t/a搅拌式反应器PX氧化制PTA成套技术”通过鉴定

2013年10月18日，十条龙攻关项目“45万t／a搅拌式反应器PX氧化制PTA成套技术”通过了公司科技部组织的鉴定。

基于均龄理论模拟搅拌式反应器的混合时间

利用计算流体力学(CFD)模拟搅拌式反应器内生物的平均年龄分布,并建立了以平均年龄(均龄理论)为基础的混合时间模拟方法。通过比较混合时间的预测值与实验值结果,表明当反应器的高径比低于1.5∶1时,模拟结果和实验值的吻合度较高,平均误差在10%以内。对比单层四斜叶上翻桨(PBTU)和四斜叶下压桨(PBTD),PBTD的模拟结果都在实验值范围内,而PBTU的模拟结果都比实验值高,最大误差达14%。同时研究表明,模拟得到的N·θ准数不受反应器规模的影响。

气液固三相浆态搅拌反应器中管式内过滤器的过滤特性研究

探讨了在气液固三相浆态搅拦反应器中设置管式内过滤器,以实现气液固三相分离及浆态反应器的连续化。冷模研究表明:在强烈搅拌下,存在一种动态平衡过滤,即在滤饼沉积速率及剥离速率达到平衡条件下,可实现液相进料及滤液排料的连续化。在确定适宜过滤元件结构及过滤介质后研究了搅拌速度、固含率、体系性质等因素对气液固三相浆态搅拌釜中管式内过滤器的过滤速率的影响。气相按一定比例随液相通过过滤介质,其比例大小取决于过滤器的压降大小。实验表明:对颗粒平均直径在(0.8～1.0)10^(-4)m的α—氧化铝及硅铝氧化物细粒可获得较满意的分离效果。

搅拌式生物反应器悬浮培养水母雪莲细胞的研究

应用 2L通气搅拌式生物反应器一步批式培养水母雪莲细胞。采用倾斜式搅拌桨代替透平桨 ,研究了搅拌转速、通气量和接种量对细胞生长和黄酮合成的影响 ,发现在 75r min、70 0～ 10 0 0L min和 4 0～ 5 0gDCW L接种量下细胞生长和黄酮合成比较好。经过 12d培养细胞干重达 13 8gDCW L ,黄酮产量 416mg L ,黄酮含量占细胞干重的 3 0 %。水母雪莲细胞生长及黄酮合成的进程表明 ,黄酮积累与细胞生长呈正相关。对细胞聚集体分布的研究发现 ,流变压力使细胞聚集体分裂 ,使反应器中细胞生长受到影响 。

搅拌式动物细胞反应器研究应用与发展

随着动物细胞表达的治疗型重组蛋白的应用越来越广,动物细胞大规模培养技术备受关注,其中,机械搅拌式动物细胞生物反应器得到了广泛应用。本文对搅拌式动物细胞培养罐的结构功能进行了系统性的介绍,总结了其特性及国内外的研究现状与应用,最后指出其研发尚存在的问题及对未来的展望。

连续搅拌釜式反应器放热反应失控事故预防

运用敏感度方法研究连续搅拌釜式反应器(CSTR)放热反应的参数敏感性行为及规律,探讨CSTR反应器的安全操作区域和敏感操作区域。研究发现:无因次活化能小于4的反应系统,其整个操作参数空间都是安全的;无因次活化能大于4的反应系统,只有选择无因次活化能小于其临界值,反应系统才能安全、稳定地运行;临界无因次反应热的值与无因次丹克莱尔数和无因次反应热有关;丹克莱尔数和无因次反应热越大,则临界无因次反应热越小,安全操作区域也越小。

带搅拌釜式反应器的先进控制系统

采用多功能过程和实验系统(MPCE)仿真带搅拌釜式反应器(CSTR),对其中的连续搅拌反应过程,采用PCS7控制器和组态软件进行工程控制。实现了进料流量的变比值控制、液位的串级控制、升温阶段的模糊分层控制、恒温阶段的压力补偿控制以及反应釜压力的安全控制。整个开车过程采用顺序控制全自动完成,运行结果表明,该方案安全可靠,控制效果和可行性较好。

连续搅拌釜式反应器的鲁棒最优控制

针对一类带不确定性的连续搅拌釜式反应器,提出基于滑模控制理论的鲁棒最优控制算法。输入输出线性化方法用于线性化对象模型,假设系统的不确定因素有界,滑模面采用积分型滑模面以确保系统稳态误差为零,将线性二次型理论用于等效控制律的设计中,保证了系统的性能指标最优,自适应滑模切换控制增益的选取在降低系统抖振的前提下补偿了系统的不确定因素及外部扰动,实现了控制器的鲁棒最优。通过仿真实验表明,提出的控制器对匹配的不确定性因素及外部扰动具有鲁棒性,且闭环系统的性能指标最优。

搅拌气升式生物反应器的研究进展

搅拌气升式反应器作为一种新型高效的生物反应器,因为其独特的优势而越来越受到重视,具有良好的研究和应用前景。概述了搅拌气升式反应器的国内外研究进展,着重评述了搅拌气升式反应器相比于传统机械搅拌式反应器和气升式反应器的所体现出的优点,详细介绍和分析了该新型反应器的基本结构、流体力学性质及相关的重要表征参数,并对其在生物发酵和化工行业中的应用和发展进行了回顾和展望。

650L搅拌式细胞反应器流场的数值模拟

借助CFD理论与技术和商业软件Fluent对YD生物公司的650L搅拌式细胞反应器挡板对流场的影响进行了数值模拟与分析。针对直径D=800mm,液位高度为h=1000mm,推进式桨叶直径为Φ=350mm,桨叶距罐底高度H=355mm,转速n=60rpm的搅拌式细胞反应器,通过改变反应器所加装挡板的数量,运用Realizable k-ε湍流计算模型模拟分析在罐体壁均布挡板数量分别为0、2、3、4、5、6等六种情况下的流场,并对模拟结果分析比较;发现挡板对流场的影响明显,均布5块挡板时流场整体轴流性最好。

卧式双轴搅拌床反应器混合特性研究

本文对卧式双轴气相聚合搅拌床反应器的混合特性进行了实验研究。以三氧化二铝粉体和氯化钾粉体分别为主体物料和示踪物料，用电导法考察了搅拌转速、器内物料的装料高度及通气速率对该搅拌床反应器的混合特性的影响并获得了相应的关联式。结果表明，弗鲁德数、无因次装料高度及通气速率对混合特性有明显的影响。

搅拌釜式反应器流体流动的双区模型

本文研究了非理想流动对连续搅拌釜式反应器内流体停留时间分布的影响。

三层搅拌式反应釜内部气液流动特性研究

选用Euler-Euler多相流模型和群体平衡模型,采用多重参考系(multi-reference frame,MRF)方法,分析2KSX(四宽叶旋桨搅拌器)+抛物线圆盘涡轮(parabolic disc turbine,PDT)三层搅拌器反应器内部流场和气液两相分布特性,计算反应器内整体和局部气含率的分布。得出结论:搅拌反应器内上层和中层搅拌桨产生轴向流动,下层搅拌桨产生径向流动,并且和反应器内壁的共同作用下形成一个循环变化的流动;利用宽叶旋浆搅拌器的轴向驱动,及抛物线圆盘涡轮搅拌器的径向驱动作用,提高搅拌反应器的气含率,使其局部气含率的分布较为均匀;搅拌反应器内部的气含率随着搅拌时间的延长而增加,当搅拌26 s之后,内部的气含率基本不再变化,延长搅拌时间并不能增加内部的气含率。

间歇搅拌反应器的微观混合特性

1 引言 微观混合是指流体分子尺度上的混合,而化学反应过程又是反应物分子间相互有碰撞作用的过程,微观混合对搅拌槽内进行化学反应有直接影响,因此开展对间歇搅拌反应器微观混合状况的研究十分必要。但微观混合的机理和模型较复杂,测定方法较困难,过去20年来集中于机理与模型研究,实际应用报道较少。本文对乙酸乙酯不可逆二级皂化间歇反应器中搅拌转速、介质粘度对微观混合状况的影响进行研究。 2 微观混合状态的描述 2.1 微观混合模型概述 从Danckwerts提出一整套混合统计概念和微观混合的2种极限理想状态后,许多研究者力求把这2种状态结合起来描述实际的微观混合状态,并通过大量实验,从工程和机理角度提出了不少微观混合模型。但这些工程模型都是单参数模型,经湍流类比分析,其微观混合参数都与理想混合时间有关,具有共同的结构特征。

搅拌式浆态光催化反应器对偶氮染料X-3B的降解特性研究

构建了体积为5 L的搅拌式浆态光催化反应器,以偶氮染料活性艳红X-3B为目标污染物,进行光催化降解特性研究。结合对X-3B在小规模反应器中悬浮TiO2表面的吸附行为研究,考察了TiO2投加量、搅拌速率和曝气量等对光催化效果的影响,分析了光催化过程的降解动力学,并从传质的角度对搅拌强度和初始反应速率进行了关联。实验结果表明,在搅拌式浆态光催化反应器中,Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述TiO2对X-3B的吸附行为;在催化剂最佳浓度0.5 g.L 1的条件下,初始反应速率r0随搅拌雷诺数Re的增加呈现先增大后稳定的趋势,进一步增加空气曝气量可以显著提高初始反应速率。根据相关理论推导得出在该反应器光催化降解X-3B时,氧的传质是影响初始反应速率r0的关键因素。

基于SIMATIC PCS7的带搅拌釜式反应器温度控制策略与仿真研究

该文以多功能过程与控制仿真实验系统(MPCE)中的带搅拌釜式反应器间歇反应过程为被控对象,设计了旨在确保反应温度变化的控制方案。控制方案集成了PID算法、模糊控制和专家系统。利用西门子SIMATIC PCS7过程控制系统进行了仿真研究。结果表明控制效果良好。

基于模糊PID控制的带搅拌釜式反应器过程温度控制的仿真与应用

针对聚合反应釜温度控制系统常规控制方法难以实施有效控制的问题,文章将模糊控制算法与PID算法相结合,通过系统模态辩识、控制性能辩识、知识推理,设计了一种模糊自适应PID控制器,通过Matlab仿真,表明该控制器具有使系统超调量小、调整时间短、鲁棒性好且算法简单等优点,为提高聚合反应釜的控制性能提供了一条有效、简便的控制方法。