气升式内循环反应器混合与传质性能的研究文献综述

 2021-09-30 10:09

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文献综述

气升式环流反应器属于自循环式环流反应器,根据反应器结构可分为外循环和内循环两种形式。两种反应器主要是根据不同的流体循环路径来区分的。当在升流区内曝气,由于升、降流区内气含率不同造成的表观流体密度的差异,最终导致流体在反应器内循环。内循环气升式反应器被认为是气液鼓泡床内引入了一个升流管或一个挡板使流体在不同的区域内循环。外循环反应器由两独立的管道结成,两管道首尾相连,顶部有气液分离器。由于外循环气升式反应器的分离区具有更好的分离作用,因此升、降流区的密度差异更大,导致液体循环速度也更大,最终将降低升流区内气含率[1]。

气升式反应器具有四个基本区域,并且每一个区域都具有不同的流态。第一个区域是升液管区,因为气液或气液固是并流向上的运动,这个区域气含率最高,气液传质主要发生在此区域。第二个区域是气-液分离区,气液或气液固离开升流区的顶部进入到分离区,分离区主要除去一部分或大部分气体。然后混合流体进入到降液管区以及反应器底部的澄清区后返回到升流区。这样,液相或混合流体形成了连续的循环。

与传统的鼓泡塔相比,气升式环流反应器具有以下优点[2]:

一、液体流向是确定的,环流速度较快,液体的循环运动使得混合性能和传热速率有所提高;

二、气体在其停留的时间内所经过的路径比较长,反应器内总气含率较大,气液接触好,气液传质速率高;

三、循环流动规则和能量传递均匀,使得流场内剪切速率较低,剪切力场分布十分均匀,更适用于在对剪切比较敏感的生物处理工艺中应用;

四、反应器的总体效率高、能耗小,适合用作大型工业装置;

五、供气效率高,升气管相同时间里大于鼓泡反应器进气量,这样更有利于好氧类反应。

通过研究和实际应用发现,它也存在以下一些缺点:相间混合接触较差;当循环的有机体和操作条件发生变化时,底物、氧和营养物的量不能保持一致;当出现泡沫时,气液分离的效果很差等[3]。

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