环流式反应器合成均苯三甲酸

设计环流式鼓泡塔氧化反应器并进行均苯三甲酸合成。采用气液相空气氧化法,以均三甲苯和空气为原料,醋酸为溶剂,考察反应温度、反应压力、不同溶剂比和尾气氧含量对反应收率的影响。结果表明:反应温度为215℃,反应压力为2.0 MPa,溶剂与均三甲苯体积比为5:1和尾气氧质量分数为8%的条件下,产品的最大质量收率可以达到150%,酸值高达792 mg/g。

气升式环流反应器在生化处理中的中试试验

生化处理是炼油废水处理过程中的关键环节,目前的生化处理工艺以氧化塘、SBR为主,但好氧反应区域存在气液混合不均匀、发泡尺寸较大等问题,进而导致氧气利用率低、能耗高。为提高生化反应效率,缩短曝气时间,本文设计了气升式环流反应器(ALR),通过安装微细气泡曝气盘配合曝气环产生分形气泡以强化气-液-固三相传质和混合,将二级生化处理单元中的好氧反应区和沉淀区集成在同一个反应器内,并开展了中试试验。研究对比了ALR和SBR对气浮出水的处理效果,衡量了两者的技术经济性指标。试验结果表明:在ALR与SBR在油含量、COD和氨氮去除效果相当的情况下,ALR的污泥负荷提升了10倍,COD容积负荷提升了5倍;同时,ALR的吨水处理的鼓气量减少了57%,吨水处理占地面积仅为SBR的50%左右,吨水处理的能耗降低了22.9%,解决了传统生化处理工艺占地面积大、能耗高等问题,为未来生化反应器的升级改造提供了重要参考。

二级环流反应器中收缩-膨胀隔板的性能优化

通过在二级环流反应器两级之间安装具有收缩-膨胀形状的隔板,可以有效减小两级之间的液相回流流量,但同时会增加流体流动阻力。为了在减小液相回流流量的前提下减小流动阻力,本研究对隔板进行优化设计。首先通过模拟计算获得不同隔板下的压降和液相回流流量,随后对数据进行拟合,得到压降、液相回流流量与结构参数的关联式。计算结果表明当表观气速较小时,隔板宽度对压降影响较大,高度的影响较小。表观气速增大时,隔板高度对压降的影响变大。在所有气速下,隔板宽度是影响液相回流流量的决定因素。最后通过多目标优化,获得了在不同表观气速下最优隔板的Pareto前沿。

导流筒结构对气升式反应器传质性能的影响研究

气升式环流反应器广泛应用于化工、环境等领域,深入研究反应器内气-液两相流体流动行为对提高其传质性能具有重要意义。通过分别建立气-液两相流模型和气泡粒群衡算模型并实现二者的耦合求解,研究了单个方形导流筒、单个圆形导流筒和6个圆形导流筒结构对气-液两相流体流动特性、气泡尺寸分布和气-液相间传质的影响。研究表明,含6个圆形导流筒结构的气升式环流反应器气含率和液相速度分布趋于均匀,平均气含率更大,气泡尺寸更小,传质速率更大,反应器的综合性能得到显著提升。相关模拟结果为气升式环流反应器结构优化和放大指明了方向。

气升式环流反应器在不同体系下的循环液速和局部气含率

在气升式环流反应器中,分别研究了空气-水、空气-0.1%乙醇水溶液和空气-水-活性污泥体系中的循环液速以及气含率随操作条件的变化规律。实验结果表明,循环液速随着表观气速的增加而增大,不同体系中的循环液速差别不大;导流筒内、外不同高度处的局部气含率均呈自下向上增大的趋势,且导流筒内部气含率高于导流筒外部的气含率。体系的聚并特性对平均气含率和局部气含率有较大影响。

中心气升式三相强化环流反应器内局部气含率分布的实验研究

在连续操作的状况下,在φ300mm×1700mm 的中心气升式三相强化环流反应器内,测量了 0.0059m·s^(-1)≤Ugr≤0.1895m·s^(-1)、Ucir=0、0.0307、0.0511m·s^(-1)、ε_(Ls)=5%、10%、15%时反应器内不同轴、径向位置处的气含率。实验发现,连续操作的中心气升式强化内环流反应器可以分为 6 个不同的流动区域:内环分布器下部区、分布器区、中心下料管影响区、导流筒上行区、气液分离区和环隙区,各区域内的气含率分布各不相同,但均随着 Ugr 的增加而增加。外循环液体的引入使气含率在导流筒内沿径向的分布更趋于均匀。在本实验范围内固体颗粒装载量对整体气含率影响较小,在内、外环间循环的气泡量可以忽略不计。测量了不同 Ucir时的气泡穿透深度,得出了气泡实现循环的临界气速。

导流筒结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响

使用欧拉-欧拉两流体模型研究了导流筒结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响。对物理模型进行了网格独立性的考察,使用Chisti关系式验证计算流体力学数值模型的可靠性,并在此基础上预测环己烷氧化反应器内导流筒直径、导流筒在反应器内的高度以及导流筒喇叭口的开度对反应器内气液两相流动的影响。模拟结果表明,导流筒上部增加喇叭口可有效提高反应器的气液分离能力,喇叭口直径增大,气液分离效果增强;导流筒直径增大,液相循环量增大,液相混合效果增强;随导流筒在反应器内的位置升高,液相表观速度和液相循环量呈增加的趋势并趋于稳定,而气含率则变化不大。

气升式环流反应器特性参数的研究进展

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。

中心气升式三相强化环流反应器内气含率分布的理论分析

针对一种新型的中心气升式三相强化环流反应器进行了详细的理论分析,根据能量平衡分别推导出了间歇操作和连续操作模式下拟均相流体的环流速度模型,并根据试验数据确定了间歇和连续两种操作模式下相应的模型参数,通过模型计算发现环流速度随内环表观气速的增加而增加,外循环液体量的加入会显著增加环流速度。根据漂流通量模型推导出了环流反应器内环平均气含率模型,发现内环平均气含率随内环表观气速的增加而增加,其变化趋势基本可分为:气泡分散区、过渡区和气泡聚并区三个区域。给出了内环、外环平均气含率的线性关系式,发现在试验范围内外循环液体量的改变基本不对内外环平均气含率的关系产生影响。

16升气升式环流反应器优化设计的CFD仿真研究

以16L内循环气升式环流反应器为对象,使用Fluent6.3软件对采用不同导流筒直径值的反应器中气液两相流动的过程进行计算流体力学仿真,研究导流筒直径变化对气升式环流反应器中气含率和循环液速的影响。结果表明,气体由反应器底部入口进入反应器后,气液混合物沿导流筒内部上升至反应器顶部,随后沿导流筒外部下降,形成反应器中的循环。增大导流筒直径在一定范围内能够提高反应器中的气含率,但同时也会造成循环液速的下降,并且给出了所涉对象中导流筒直径的最优取值区间。

超声波内环流气升式反应器处理印染废水

采用超声波内环流气升式反应器对某印染厂印染废水进行处理研究。考察了反应时间、臭氧流量、超声声强对印染废水的脱色率及COD去除率的影响。结果表明,随着反应时间的增加,脱色率和COD去除率均增大,最佳反应时间为30 min;脱色率及COD去除率随着臭氧流量的增加而增大,最佳流量为200L/h;超声声强最佳值为0.5 W/cm2,此时脱色率及COD去除率分别为74.8%、35.6%。实验证明,对印染废水的脱色率及COD去除率,超声波内环流气升式反应器处理效果大于超声与臭氧单独作用简单之和,脱色率和COD去除率分别提高了23.0%和6.5%。超声波内环流气升式反应器结合了超声波的声化学作用及内环流气升式反应器供气效率高的特点,发挥了超声波与内环流气升式反应器的协同效应。

气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟

采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础上,使用计算流体力学模拟的方法考查了反应器内的导流筒直径和导流筒高度对反应器内两相流动的影响,导流筒直径增大,液相循环量增大,上升段气含率增大;导流筒位置升高,液相循环速度和循环量均增大,上升段气含率减小。所获得的结果对气升式反应器的设计优化具有指导意义。

多室气升式环流反应器气、液、固三相相含率的研究

在一个四流道的多室气升式环流反应器中,以空气 水 聚苯乙烯为体系,考察了气体表观速率对气含率和固含率的影响。结果表明:某一上升室的气含率只与该室气体表观速率有关。上升室和下降室的气含率均随气体表观速率的增大呈现先增大后减小的趋势;上升室和下降室的固含率随气体表观速率的增大均呈现先减小后增大的趋势。同时在鼓泡流下,用漂流通量模型模拟了气含率,上升室和下降室气含率的计算值和实验值的平均相对误差分别为6.90%和9.04%;用无因次法建立固含率的关联式,固含率的计算值和实验值的平均相对误差为2.75%。

应用多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水

在天津××化工厂建立了一套反应器有效体积为80m3的低高径比、多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水的装置。针对影响生物硝化效果的影响因素气液比、水力停留时间进行了考察,得到了操作的优化条件气液比为50∶1,水力停留时间为5h。在此条件下,该装置对废水中的COD_(Cr)和NH4+-N的去除率分别在75%和98%以上,出水中COD_(Cr)<50mg/L,NH4+-N<10mg/L。

大颗粒三相环隙气升式环流反应器流体力学行为

研究了大颗粒体系气升式环流反应器的流体力学行为,考察了表观气速和颗粒质量分数对床层膨胀高度、循环液速和固含率分布的影响。实验结果表明,按颗粒的运动状态不同可以将反应器内的流动分为3个区域,即固定床区域、膨胀床区域和循环床区域,各流动区域内的流动行为存在显著差异。随着颗粒质量浓度的增大,起始流化气速和最小循环气速均显著增大。基于三相流化床的流化模型和环流反应器的特点建立了相应的数学模型,对大颗粒三相气升式环流反应器的起始流化气速和最小循环气速进行了预测,模型预测值与实验测量值吻合良好。

气升式环流反应器中的流体动力学研究(Ⅰ)——一维两流体模型

从基本的一维两液体模型出发,全面地考虑了气升式反应器中气体膨胀、气液两相间相互作用和滑移等,建立了反应器的一维模型。通过数值方法求解整个反应器的流体力学方程组。解的结果包括气含率、气体和液体速度等,作者将模型计算结果与大量的实验数据进行了比较,两者相符较好。

改进型气升式内环流硝化反应器氧传递特性的研究

在废水处理领域，气升式内环流硝化反应器有着较好的应用前景；但其氧传递性能有待进一步改善。通过调整导流简直径以及导流简内静态混合元件的个数，试验了反应器结构对氧传递特性的影响。研究发现，当导流简直径取5．5cm，并在导流简内安装13个静态混合元件时，这种改进型硝化反应器的氧传递能力显著提高。在表观气速为5．05～23．80cm·s^-1。的条件下，测得氧传递系数为0．151～0．778min^-1，充氧能力为7．84～42．80g O2·h^-1，容积供氧能力为2．00-10．93kg O2·m^-3·d^-1，氧转移效率为39．2％～48．1％，氧转移动力效率为3．2～4．0kg O2·（kW·h）^-1,相对于普通气升式内环流硝化反应器，改进型内环流硝化反应器的氧传递系数、充氧能力、氧转移效率和氧转移动力效率都提高72.5％。根据Higbie渗透模型和Kolmogoroff各向同性理论，建立了氧传递系数与相关参数的关联式，预测值与试验结果相吻合，两者的相对误差为9．15％。

表观气速对气升式环流反应器性能的影响

利用计算流体力学(CFD)数值模拟方法.采用Euler法双流体模型研究了表观气速对气液两相气升式环流反应器的液体循环速率和气含率的影响.实验结果与数值模拟结果吻合较好.结果表明.气含率和液体速率在反应器内分布不均匀,气含率在相同的径向位置变化很小,液体速率随着表观气速的增加而增加.

气体分布器结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响

使用欧拉两流体模型研究气体分布器结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响,预测了环己烷氧化反应器内单环结构、三环结构、五环结构的气体分布器时反应器内液相速度分布、气含率分布、液相循环速度以及液相微观混合特性。模拟结果表明,在等量的进气流量下,气体分布器环数增加,液相速度分布和气含率分布更趋均匀;气体分布器环数增加,液相推动力增加,从而使得液相循环速度增加,液相的宏观混合效果增强;气体分布器环数增加,导流筒内外的平均气含率增加。随机游走模型模拟结果表明,气升式环流反应器与普通鼓泡床反应器对气体分布器结构要求不同。

气升式环流反应器的研究进展

环流反应器在工业上正得到越来越广泛的应用,对其进行深入研究对于此类反应器的设计与放大具有重要意义。对环流反应器的流动、混合及传质特性参数随表观气速、液相物性、系统压力和反应器尺寸等操作条件的变化关系进行了综述。介绍了各特性参数的测量方法,并指出了这些方法的优缺点及可能存在的误差。对环流反应器的流动、混合及传质特性的数学模型进行了评述,并在此基础上对环流反应器研究的发展前景进行了展望。