環(huán)流反應(yīng)器的應(yīng)用背景和工作原理介紹
環(huán)流反應(yīng)器技術(shù)背景：
生物發(fā)酵涉及復(fù)雜的微生物代謝，生產(chǎn)中的補(bǔ)料量、補(bǔ)料方式、通氣量等都會(huì)對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)生影響。氣升式環(huán)流反應(yīng)器是生物發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中的一類重要設(shè)備，它兼具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于化工、生制藥及環(huán)保行業(yè)，它尤其適用于耗氧量較低的生物應(yīng)過(guò)程（如維生素c的發(fā)酵生產(chǎn)）。由于氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)部流態(tài)和傳質(zhì)的復(fù)雜性，其優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題迄今仍未獲決。
氣含率和循環(huán)液速是體現(xiàn)氣開(kāi)式環(huán)流反應(yīng)器性能的2個(gè)重要參數(shù)，而反應(yīng)器中的導(dǎo)流簡(jiǎn)直徑這一結(jié)構(gòu)變量會(huì)對(duì)這2個(gè)參數(shù)產(chǎn)生影響。本文采用計(jì)算流體力學(xué)仿真工具，將重點(diǎn)研究導(dǎo)流簡(jiǎn)直徑對(duì)于氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)流態(tài)的影響。
環(huán)流反應(yīng)器介紹：
環(huán)流反應(yīng)器是一種新型的多相反應(yīng)器,它具有較好的傳熱,傳質(zhì)和混合特性,器內(nèi)布?xì)饩鶆?濃度分布均勻,又具有一定的混合和回流作用,在生化過(guò)程,如污水處理,發(fā)酵等以及自引發(fā)和自催化的工藝過(guò)程中有較多的應(yīng)用。產(chǎn)生環(huán)流的方式大致有三種:
1、應(yīng)用流休靜力學(xué)原理，使流體在不同的環(huán)流區(qū)其有相異的持氣率，造成流體中的靜壓差來(lái)產(chǎn)生環(huán)流;
2、采用外加機(jī)械能(如軸流式推進(jìn)裝置)來(lái)產(chǎn)生環(huán)流;
3、應(yīng)用流體動(dòng)量傳遞原理來(lái)產(chǎn)生環(huán)流，如利用在噴嘴中心噴八液體，在同』心環(huán)中噴人氣體形成液流噴射起到推動(dòng)流體循環(huán)的作用。環(huán)流還有內(nèi)循環(huán)回流和用外部連通管的外循環(huán)回流兩種。環(huán)流有利于反應(yīng)物間棍合、擴(kuò)散、傳熱和傳質(zhì)，既適合處理量大的高勒度或敏感性有機(jī)物的反應(yīng)，也適用于氣一液、液一液、氣一液一固之間的均相及非均相反應(yīng)。如發(fā)酵器、高環(huán)恢撥基合成反應(yīng)器
環(huán)流反應(yīng)器工作原理
反應(yīng)器外筒內(nèi)部有一個(gè)導(dǎo)流筒，將反應(yīng)器外筒內(nèi)部劃分為導(dǎo)流筒內(nèi)側(cè)（上升段）和導(dǎo)流筒外側(cè)（下降段）2個(gè)區(qū)域。初始狀態(tài)的反應(yīng)器充有常溫液態(tài)水。氣相（空氣）由反應(yīng)器底部氣體人口噴人反應(yīng)器，沿上升段上升，并由反應(yīng)器頂部的排氣口排出。由于反應(yīng)器上升段和下降段中混合物的氣含率不同，在反應(yīng)器的上升段和下降段之間形成了靜壓力差，反應(yīng)器中的液體在氣體的帶動(dòng)下上升至導(dǎo)流筒頂部后，在靜壓力差的推動(dòng)下，再由下降段回流至反應(yīng)器底部，形成了氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的推動(dòng)力。
