泰勒反应器应用技术进展.pdf

18 7 8 化 工 进 展 C H E MI C A L I N DUS T R Y A N D E NG IN E E R I N G P R OG R E S S 2 0 1 2年第 3 1 卷第 9期 泰 勒反应器应用技术进 展 叶 立 蔡小舒 童正明 上海理工大学能源与动力工程 学院 上海 2 0 0 0 9 3 摘要 作为基于泰勒涡流原理制得的一种新型反应器 泰勒反应器得到了日益广泛的应用 呈现出艮好的发 展前景 本文讨论 了内圆筒转速 轴向流速 半径比及纵横比等操作参数对泰勒反应器性能的影响 综述了泰 勒反应器在颗粒制备 光催化降解 生物培养等领域的应用现状 针对气体通入影响 流动特性改进 反应器 放大等应用问题提出了相应解决办法 并指 出寻求合理的反应器放大方法以及对反应器放大后进行稳定性和可 靠性研究是该领域今后研究的重点 关键词 泰勒流 反应器 流态 混合 反应特性 中图分类号 T Q 0 5 2 5 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 0 6 6 1 3 2 0 1 2 0 9 1 8 7 8 0 8 Pr o g r e s s o f a p pl ica t io n s o f Ta y l o r v o r t e x flo w r e a ct o r Y E Li CAI Xi ao s h u TONG Zh e n gmin g S ch o o l o f En e r g y a n d Po we r En g i n e e r i n g Un i v e r s i t y o f S h a n g h a i f o r S ci e n ce a n d T e ch n o l o g y S h a n g h a i 2 0 0 0 9 3 Ch in a Abs t r a ct As a n e w t y pe of r e a ct or b uil t o n t he ba s is of Ta yl o r v o r t e x flo w t h e o r y Ta y l or vo rte x flo w r e a ct o r ha s b e e n us e d mo r e a nd mo r e in t e n s ive l y e x hib it ing f a v or a b l e a p p l ica t i on po t e n t ia 1 Th e in fl u e n ce s o f o p e r a t io n a l p a r a me t e r s s u ch a s r o t a t i n g s p e e d o f in n e r cy l i n d e r a x ia l s p e e d o f me d iu m r a d iu s r a t io a nd a s pe ct r a t i o o n t h e pe r f o r m a nce s o f Ta yl o r vo r t e x flo w r e a ct o r a r e a n a l y z e d Pr e s e n t a p pl ica t io ns of Ta y l o r v orte x flo w r e a ct o r in t h e fi e l d s o f p a rticl e p r e pa r a t io n p ho t o ca t a l ys is a n d ce l l cul t ur e e t c a r e i nt r od u ce d Ex is it in g a pp l ica t i on pr o bl e m s in cl u di ng g a s a cce s s flo w cha r a ct e r i mp r o v e me n t a n d r e a ct o r s s ca l e u p a r e p r o p o s e d Ap p r o p r ia t e s ca l e u p t e ch n o l o g ie s a n d s t u d i e s o n r e l ia b il it y o f s ca l e u p r e a ct o r s s ho ul d be co me r e s e a r ch e mp ha s e s in t h e f u tur e Ke y wo r ds Ta y l o r v or t e x flo w r e a ct o r flo w pa t t e r n m i xin g r e a ct io n ch a r a ct e r is t ics 泰 勒反应器是基 于泰勒涡流 原理 制得 的一类 反应器 在相对旋转的两 同轴 圆筒间 通常为内圆 筒旋转而外圆筒静止 当内圆筒转速高于某一临界 值后 离心力作用将在沿圆筒轴线方 向上诱导产生 一 系列正反交替 有序排列的环形涡 即泰勒涡 如图 1 a 1 所示 这种强加于沿转轴旋转主体流动上 的二次流动就被称为泰勒流l 泰勒反应器 出现于 2 0世纪 7 0 年代 J 其基本结构如图 l b 所示 近年 来 泰勒反应器的应用迅速拓展至化工 生物 材 料 环境等诸多相关领域 呈现出良好的发展趋势 与传统反应器相比 泰勒反应器具有诸多优点 在层流泰勒流态下运行时 泰勒反应器内介质流动 接近理想平推流 j J 反应器 内轴 向返混小 反应推 动力高 泰勒涡柱的存在为反应介质提供 了较大的 比表接触面积 4 J 这些因素都有利于促进化学反应 的进行 J 泰勒反应器可 同时保证较高的传质系数 和较小的剪切应力 J 泰勒涡流产生的搅拌作用轻 微但有效 能有效促进氧气和物料在液体介质中的 传递 与此同时 由内圆筒旋转造成的剪切力要远 小于搅拌桨产生的剪切力 对物料破坏作用小 因 此泰勒反应器尤其适用于动物细胞培养及介质 中含 收稿 日期 2 0 1 2 0 3 2 6 修改稿 日期 2 0 1 2 0 4 2 8 第一作者及联系人 叶立 1 9 7 7 一 女 硕士 讲师 主要从事反 应器动力学 传热传质等研究工作 E ma i l s a r a h s h i n e 1 6 3 co m 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 化 工 进 展 2 0 1 2年第 3 1 卷 序排列的层流泰勒涡 如 图 2 b 所示 层流泰勒涡 从 反应 器两 端 开始 出现 并逐渐 向反应 器 中部推 进 8 使反应器环隙间刚好充满层流泰勒涡的旋转 雷诺数被定义为临界旋转雷诺数 R P 0 随内圆筒转 速进一步增大 层流泰勒涡 出现周向波动 流动转 为波状泰勒流 如图 2 c 所示 若再继续增大 内圆 筒转速 流体湍动性会明显增强 但仍然保持涡流 结构 流动转为湍流泰勒流 湍流泰勒流大致始于 R 0 达到 1 O R e 0 时 此后将在相当宽转速范围内维 持这种流动形态 直到 R e 0 7 0 0 R e e 涡流结构才 受到破坏 流动进入完全湍流阶段 J 反应器 内流态变化直接 影响到反应器传质性 能 层流泰勒流 中 涡内传质系数较大而涡间传质 系数较小 反应器性能接近平推流反应器 J 当流 态转入波状泰勒流或湍流泰勒流时 泰勒涡的波动 或湍动作用会导致涡间传质系数大大增加 迅速达 到与涡 内传质系数相同的数量级 此时 反应器性 能更接近全混流反应器 l 泰勒反应器 内剪切力也与流态变化密切相关 层流泰勒流态下 各细胞或颗粒受到的剪切力存在 很大差异 被旋转运动捕获而长时间位于泰勒涡柱 内的细胞或颗粒所受到的剪切力比位于内 外筒附 近的细胞或颗粒受到的剪切力要小 在 H i ll 等 的 实验 中 这种剪切力差异导致了反应器 内不 同区域 形成 的淀粉纤维形状上 的差异 波状或湍流泰勒流 态下 反应器不同区域内的剪切力差异将逐渐消失 由以上分析可知 针对不同应用场合应选用不 同内圆筒转速 若从提高反应推动力 增加反应速 率和转化率角度 出发 应选用较低转速 若要保证 固体颗粒均匀流化 反应基质或剪切力的均布 则 要选用 较高转速 通 过调节 内圆筒转速等操作参 数 可使 同一个泰勒反应器满足不同反应需求 这 是泰勒反应器的又一大优点 1 2 轴 向流 速 轴 向流速对 反应 器性能的影 响只是针对连 续 式泰勒反应器而言 轴 向流速可用轴 向雷诺数 R e 表示 在泰勒反应器通常采用的小轴 向流速或中等 轴向流速范围内 反应器 内流态演变顺序不会发生 变化 但由于轴 向流的引入对涡柱结构具有一定程 度的稳定作用 各流态转变点将被延后到更高的旋 转雷诺数下L 1 引 连续式泰勒反应器 中 泰勒涡在轴 向流的拖动下还会产生从反应器入 口至反应器 出口 的移动 这种移动通常用涡柱漂移速度 即涡柱 移动速度与物料沿轴 向的表观流速之比 来表示 的大小取决于旋转雷诺数和轴 向雷诺数之 比值 R e o R e 随着 R e o R e 的增大 值将从 1 1 7左右 逐渐减小至 0 L j J V d l 时反应器处于一种特殊 的流 动状 态下 被 称 为渐进式 涡流流 动 p r o g r e s s i v e v o r t e x flo w 涡柱依序从反应器入口移动至出口 当一个涡柱在反应器出口处溃灭时就会有一个新的 涡柱在反应器入 口处生成 涡柱之间不会相互重叠 反应器 中也不存在旁流和逆流 介质的所有轴 向流 动都依靠涡的移动来进行 反应器性能接近平推流 反应器 V d l 时反应器中存在逆流 1时反应 器中存在旁流 在这两种情况下 介质的轴向流动 除了依靠涡的移动来进行外 还有一部分需要依靠 旁流或逆流来进行 V d 0时反应器处于另一种特殊 状态下 此时涡柱完全停止 向下游移动 介质轴 向 流动完全依靠旁流来进行 涡柱则成为滞 死区 有效反应体积大大减小 反应器性能受到严重破坏 这种情况可通过内圆筒转速进一步增加时涡柱和旁 流间传质作用的增强得到部分改善 引 在轴 向流速一定的情况下 随内圆筒转速增加 连续式泰勒反应器性能将从平推流 向全混流逐渐过 渡L J 引 在刚好形成层流泰勒流的低旋转雷诺数下 运行的反应器具有较好的反应性能 随内圆筒转速 增加反应器反应性能变坏 但反应性能最差的情况 不是发生在极高的旋转雷诺数下 而是发生在具有 滞止 死区 的中等旋转雷诺数下 1 3 半径比及纵横 比 半径比7 7 被定义为反应器 的内圆筒半径 与外 圆筒半径 之 比 可反映反应器内外圆筒间环隙的 大小 通常情况下泰勒涡柱高度与涡柱宽度相等 而涡柱宽度又取决于环隙宽度L 1 引 因此 随着半径 比 增大 即环隙宽度减小 反应器轴向环 隙内的泰勒 涡数 目会增加 We i 等 l 研究了半径 比变化对轴 向 环隙内泰勒涡数 目的影响 在反应器长度保持一定 的情况下 当半径比为0 4 3 4 0 5 4 0 0 6 4 0 0 7 6 0 时 轴向环隙内相应 的泰勒涡数 目分别为2 2 个 2 6 个 3 4 个和5 0 个 半径 比对反应器 内流态演变也有 一 定影响 波状泰勒流只会在r i r o 0 7 1 的窄隙反应器 中 反应器中 流态将从层流泰勒流直接过渡到湍流泰勒流 1 6 纵横 比磁 定义为反应器高度 H与反应器环隙 宽度铊 比 相对于纵横比较大的泰勒反应器而言 纵横比较小的反应器更有利于层流泰勒涡的稳定 De n g 等 J 对这两种反应器进行了比较 在半径 比均 为0 8 7 的情况下 当 厂 3 4 1 2 9时 R e 0 1 3 4 7 时层 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 9期 叶立等 泰勒反应器应用技术进展 1 8 8 1 流泰勒流转变为波状泰勒流 而当 厂 6 0 2 2时 R e o 1 5 0 0 才会发生这种转变 在纵横比较小的反应 器中 泰勒涡柱高度不再等于涡柱宽度 端壁效应 的强烈影响使泰勒涡变得 扁平 2 泰勒反应器的应用现状 2 1 颗粒制备 在泰勒 反应器中可通 过结晶 圳 聚合l1 水 解 中和 2 0 2 1 等多种方法来制取颗粒 应用于颗 粒制备的泰勒反应器几乎无一例外地采用了较高的 旋转雷诺数 其 目的是为了利用较高转速下的均匀 混合条件来满足制得颗粒粒度均匀 形状均一的要 求 Wa n g 等L 2 U l 对 比了使用连续搅拌釜式反应器和连 续泰勒反应器制取C a C O 颗粒的不同效果 在反应 剂量 搅拌转速 反应器进出口介质流速均相同的 情况下 搅拌釜式反应器 中同时有方形颗粒和纺锤 形颗粒产生 而泰勒反应器中得到的C a C O 颗粒形 状和粒度都十分均匀 泰勒反应器操作简便 易于调节 通过改变操 作参数可对颗粒生成进行有效控制 K a n g 等l 2 I l 研究 了反应器操作参数对生成颗粒形态的影响 通过改 变反应剂浓度 轴 向流速和 内圆筒转速等参数分别 得到了菱形 纺锤形和针形等不同形状 的晶体颗粒 K a n g 等还推导 出由以上操作变量组成 的量纲为1 的 参数式 并成功运用该参数式预测 了生成颗粒的形 状 Ki m等I l 8 研究了内圆筒转速对生成颗粒粒径的 影响 发现生成颗粒尺寸随内圆筒转速增加而减小 实验条件下得到 了尺寸小于5 g mJ t 粒度相当均匀 的晶体颗粒 泰勒反应器内流态稳定 可使工艺条件保持长 期恒定 从而保证了颗粒的连续制取效果 T a k a s h i 等u 9 J 使用泰勒反应器连续制取氧化铝颗粒 在5 h 实验期间所制得颗粒的平均粒径 几何标准偏差和 颗粒密度都始终保持恒定 且在相 同反应条件下实 验具有高度可重复性 We i等L l5 J 的实验也得出了泰 勒反应器可在相当长时间范围内保证操作条件稳定 的结论 2 2 光催化降解 光催化 降解 是用 于去除废气 废水 中有 机废 物 如苯酚 苯 甲酸等 的一种降解技术l 2 引 国内 外 目前应用最为广泛的光催化反应器主要包括悬浆 式光催化反应器和 固定式光催化反应器两种 悬浆 式光催化反应器的降解速率通常要高于固定式光催 化反应器的降解速率口 而泰勒光催化反应器则具 有 比悬浆 式光 催 化 反应器 还要 高 的 降解 速率 Me h r o t r a 等 L 2 在 泰 勒 反 应 器 中 对 初 始 浓 度 为 1 0 0 mg k g 的苯 甲酸水溶液进行光催化降解 操作开 始2 2 5 s N 苯甲酸降解率即达 1J 6 9 R e 0 2 5 3 时 1 7 6 R e 0 3 8 0 时 在降解液量 降解 时间 电 量消耗均相同的情况下 泰勒反应器对苯甲酸的降 解率 比悬浆式反应器分别高出5 0 4 R e 2 5 3 时 和 7 8 3 R e e 3 8 0 时 Du t t a 等L 2 使用泰勒 反应器对3 种有机化 合物 O r a n g e I I E o s i n B 苯 甲酸进行光催化降解处理 实验中采用 了将T iO 2 催化剂固定于 内圆筒外壁面和 悬浮于处理液 中两种不同的操作模式 光催化反应 只能发生在流体 催化剂接触界面 当催化剂被固定 时 接触界面传质阻力会降低光催化反应速率L 2 这是导致固定式反应器降解效率低于悬浆式反应器 的主要原因 泰勒涡流可 以消除界面扩散传质阻力 的影响 在Du t t a 进行的实验 中 两种操作模式下同 种有机物的降解效率相差不大 可见 催化剂固定 式泰勒光催化反应器具有很大的应用潜力 因其既 避免了悬浆式光催化反应器中催化剂易凝聚 难回 收 难分离的缺点 又具有很高的降解效率 S u b r a ma n ia n 等 l 使用泰勒反应器对苯 酚进行 光催化降解 研究了环隙宽 7 5 1 T l ln 1 7 5 m in 3 2 5 mm 照 明模式 连续或周期性 等操作参数 对 降解反应 的影响 证明泰勒光催化反应器具有较 大操作弹性 通过改变环隙宽度就能改变处理量 通过改变照 明模式就能控制光照强度 2 3 生物 应用 近年来 泰勒反应器在生物领域的发展十分迅 速 被广泛用于重组蛋白质 单克隆抗体 病毒疫 苗 核酸 干细胞等生物制品的生产中 2 8 2 9 泰勒 反应器之所以在生物细胞培养方面得到大量应用 是源于生物细胞没有细胞壁且体积相对较大 因而 对剪切力特别敏感 要求反应器在 向培养基中提供 足够氧气和养分的同时能维持较低的剪切力 常 规搅拌釜式反应器常采用增加搅拌装置转速 的方式 来增强氧气和养分在培养液中的传递 剪切力不 可避免地会增大 泰勒反应器则具有同时满足高传 质系数和低剪切力要求的能力 P a t r icia等 l z J 使用泰 勒反应器培养大颊鼠卵巢细胞 C HO K1 实验中 选择使细胞附着在微载体表面生长的形式 因为这 种生长形式 比细胞处于悬浮状态生长对剪切力更为 敏感 实验测得培养过程中的氧传递系数 KL 达到 8 5 h 比在常规搅拌釜式反应器 3 3 3 5 中测得的 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 化 工 进 展 2 0 1 2年第 3 1 卷 值 1 5 h 大得多 有效避免了氧限制生长极限 获 得 了 高 达1 0 x 1 0 c e l l s mL 的 细 胞 密 度 和 2 1 1 0 h 的 比生长速 率 泰勒反应器在生物领域 的应用还包括酶催化 反应和生物灭菌等 An d r e a 3 6 在泰勒反应器中进行 内酰胺抗生素的酶催化合成 在维持催化酶颗粒 均匀流化的同时 避免了催化酶颗粒受强剪切力破 坏 反应器运行 2 0 0 h后 其 内部的催化酶颗粒仍 保持 了完整的物理形状和 1 0 0 的活性 F o r n e y等p J 使用泰勒反应器对苹果汁和葡萄汁中的埃希氏菌属 大肠杆菌进行紫外灭菌 利用泰勒涡流减小边界层 厚度 使果汁更有效地暴露在紫外光中 灭菌效率 比使用普通环流通道反应器提高了 3 5倍 此外 内圆筒旋转设计使果汁颗粒反复暴露在紫外灯照射 下 可减小灯管数量 降低能耗且便于维修 2 4其它应 用 R i v e r a 等 使用泰勒反应器从含有C u S O 4 的水 溶液中通过 电化学法回收金属铜 反应器内流态控 制为湍流泰勒流 进行趋电性实验时铜 的回收率可 达到6 0 进行恒 电势实验 时铜 的回收率更是高达 8 5 Ma r i a 等 9 J 使用泰勒反应器代替流化床回收蛋 白质 利用泰勒涡作用提高液膜传质系数 降低 了 吸收过程中内传质阻力的影响 使蛋白质回收量达 到0 5 1 mg mL mi n 通过改变吸附剂设计 提高吸 附剂密度 同时减小吸附剂直径 或使用无孔吸附剂 等 方法进一步减小内部传质后可获得更好的回收 效果 Ng u y e n 4 U j 利用泰勒反应器来促进淹没式结 晶过程 中鸟苷GMP 相态的转变 反应过程中无定型 GMP 的分解速度和水合GMP 晶体 的生长速度都得 到显著提高 使得相变在5 mi n 平均停 留时间内就能 完成 即使在G MP 进料浓度高达1 5 0 g L H 3 0 0 ff mi n 的中等 转速 下 也如 此 这 比相 同结 晶条件 下 的 MS MP R结晶器相变效率提高了5 倍 3 应用技术存在的问题 3 1 流动特性的改进 前文 已述及 在某些应用场合 如进行固液相 催化反应时 必须采用高转速来保证催化剂颗粒 的 均匀流化 但与此同时 反应器 内轴 向返混作用会 显著增强 导致反应效率降低 如何在高转速下取 得 良好的反应效果成为泰勒反应器应用技术中亟待 解决的一个 问题 该问题涉及反应器流动特性的改 进 可通过改变转子 即内圆筒 形状或在反应器 内增设挡板 的办法来达到这一 目的 肋片式转子 4 l l 图3 具有稳定泰勒涡的作用 能将层流泰勒流向波状和湍流泰勒流 的转变推迟到 更高的旋转雷诺数下 肋片式转子还具有固定泰勒 涡的作用 即使在较高轴向流速下也能将泰勒涡固 定在相邻肋片问 有效减小了泰勒涡的轴 向波动和 涡问传质 削弱了轴向扩散 使反应效率得 以提高 此外 使用具有花瓣状横截面的转子来获取流场均 一 化效果和最佳剪切速率 4 使用圆锥形转子来满 足聚合反应过程中沿反应器轴 向不断增加的黏度要 求l 4 引 都是通过改变转子形状来改 良反应器流动特 性 的方 法 图 3 肋片式转子泰勒反应器结构示意图 挡板通常安装在反应器外筒体内壁面上 分为 水平挡板和竖直挡板 水平挡板具有与肋片式转子 类似 的作用机理 可将反应器筒体分割成数个小单 元 泰勒涡被固定在各单元内 使得反应器轴 向返 混减小 J 竖直挡板 的存在则会造成流道的周期性 扩大和缩小 有助于径 向混合 的增强 催化剂颗粒 在绕轴流动中被周期性加速或减速 反应接触效率 比在呈轴对称稳定的泰勒流中更高 l 3 2 气体通入的影响 在泰勒反应器中进行有气相参加的反应时 通 气过程中若有气泡形成 会对反应器性能造成严重 损害 因产生的气泡会影响流体流态 使泰勒涡结 构受到破坏 要消除气体通入对泰勒反应器性能的 影响 关键在于消除通气过程 中产生的气泡 最常 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 9期 叶立 等 泰勒 反应 器应用技术进 展 采用 的方法是借助膜的渗透作用来抑制气泡形成 J a n e s等I 4 6 J 在泰勒反应器内培养红甜菜细胞时采用 了薄片状硅橡胶膜 他们在 中空玻璃管上加工出数 十个均匀分布 的小孔 并在 管外覆 盖一层 厚度 为 0 1 8 r n l l l 的高强度硅橡胶膜 中空玻璃管既作为转 子也作为氧气通道 氧气由中空玻璃管内侧进入后 经小孔和硅橡胶膜渗透至培养液 中 满足好氧培养 需求的同时有效避免 了气泡 的形成 P a t r icia等L 3 J 进行的动物细胞培养实验 中采用了管状硅橡胶膜 管状膜被缠绕在反应器转子上 氧气经反应器底部 基座进入膜管中 在沿膜管上升过程 中逐渐通过膜 壁渗透到培养液中 既保证 了氧气均布 也避免了 气泡形成 加膜虽然可以在一定程度上抑制气体通 入对泰勒反应器性能的影响 但气流的通入量和通 入速率都要受到限制 不能算做很完善的解决办法 近年来 黄为民等 4 7 4 8 采用特殊的气体分布装 置在搅拌釜式反应器 内诱导生成泰勒涡柱 构建 出 有别于常规管式泰勒反应器的釜式泰勒反应器 在 这种新型的泰勒反应器中 气体通入不仅不会对泰 勒涡柱结构造成破坏 反而成为泰勒流形成的基础 尤其适用于好氧反应场合 釜式泰勒反应器的研制 成功 有望成为消除气相通入对反应器性能影响的 最有 效措 施 3 3 反 应器 的放 大 现有应用 中的泰勒反应器体积普遍较小 目前 可查见最大尺寸的泰勒反应器长度为1 5 0 0 mi i1 纵 横 比为1 2 5 远不能满足大规模工业化生产 的需 要 已有放大方法包括反应器特征参数相似法L 6 J 增加外圆筒半径法L 3 2 J 和增加反应器长度法 采用特征参数相似法时 反应器放大前后的半 径比和纵横 比等结构特征参数都不发生变化 依靠 特 征参 数 的相似 来 保证 反 应器 动 力学 的相 似 S t e p h e n J 的实验证明了该种放大方法的可行性 但他们用来进行对 比研究的两个反应器的环隙宽度 和反应器长度只相差4 倍左右 进行更大比例的放大 时该方法是否有效还 尚待考证 采 用增加外 圆筒 半径 法和增加反应器长度法 进行放大时 必须通过调节操作参数来保持 至少 在一定范 围内保持 反应器动力学特征的相似 这 两种放大是建立在操作参数对反应器动力学影响基 本规律研究基础上的 目前的研究只能达到定性预 测程度 还无法进行精准 的定量预测 因此这两种 放大方法在实施过程中还具有一定的操作难度 目前 国内外 已有诸多关于泰勒流C F D模拟 的 研究报道 4 若能将C F D 模拟技术与上述放大方 法相结合 定能有效促进泰勒反应器的放大进程 4 结 语 作为一种新型反应器 泰勒反应器在化工 生 物 材料 环境等领域的应用 中都显现出传统反应 器所不及的优点 具有广阔的应用前景 内圆筒转 速 轴向流速 半径 比及纵横 比等操作参数对泰勒 反应器内介质流态以及反应器性能具有很大影响 使用中应根据不 同需求对操作参数加 以合理选择 目前应用中的泰勒反应器体积偏小 尚不能满足大 规模工业化应用的需要 因此 寻求合理的反应器 放大方法 以及对反应器放大后 的稳定性和可靠性研 究是该领域今后研究的重点 此外 操作参数对反 应器动力学影响的定量化研究也亟待进行 参考文献 1 湛含辉 成洁 刘建文 等 二次流原理 M 长沙 中南大学出 版社 2 0 0 6 3 7 3 8 2 Mo o r e C C h a r a ct e r i z a t i o n o f a T a y l o r C o u e t t e v o r t e x f l o w r e a ct o r D Ma s s a ch u s e t t s U S A Ma s s a ch u s e t t s I n s t i t u t e o f T e ch n o l o g y 1 9 9 4 3 R e s e n d e M M V ie ir a P G S o u s a J r R e t a 1 E s t im a t io n o f ma s s t r a n s f e r p a r a me t e r s in a T a y l o r Co u e t t e P o is e u il l e h e t e r o g e n e o u s r e a ct o r J B r a z i l i a n J o u r n a l o f C h e mi ca l E n g i n e e r i n g 2 0 0 4 2 1 2 1 7 5 1 8 4 4 Ol iv e r R Ma r k u s M B e t t in a K C I n v e s t ig a t io n o f mix in g in a r o t o r s h o e mo d ifi e d T a y l o r v o r t e x r e a c t o r b y t h e me a n s o f a ch e mica l t e s t r e a ct i o n J C h e m i ca l E n g i n e e r i n g S ci e n ce 2 0 0 9 6 4 2 3 8 4 2 3 9 1 5 朱炳辰 化学反应工程 M 第4 版 北京 化学工业出版社 2 0 0 9 1 0 O 一 1 0 2 6 S t e p h e n J C R ich ard A B Q u ant i t a t iv e e x p e r ime n t a l s tud y o f s h e a r s t r e s s e s a n d mix in g in p r o g r e s s iv e flo w r e g ime s wit h in an n u l a r fl o w b io r e a ct o r s J C h e m ica l E n g in e e r in g S cie n ce 2 0 0 4 5 9 5 8 5 9 5 8 6 8 7 K are n L H e n d e r s o n D R h y s G L imit in g b e h a v io r o f p a r t icl e s in T a y l o r C o u e t t e fl o w J E n g Ma t h 2 0 1 0 6 7 8 5 9 4 8 Y e L T o n g Z M L u J L e t a 1 N u me r ica l s im u l a t io n o f T a y lo r C o u e t t e fl o winb io r e a ct o r J A d v a n ce dMa t e r ia l s R e a s e a r ch 2 0 1 1 2 3 6 1 1 0 0 0 1 0 0 4 9 Du s t in g J B a l a b a n i S Mix in g in a T a y l o r C o u e t t e r e a ct o r in th e n o n wa v y fl o w r e g ime J C h e mica l E n g in e e r in gS cie n ce 2 0 0 9 6 4 3 1 O 3 3I 1 1 1 0 A l p A R ich ard M L C h a o t ic mix in g a n d tr ans p o r t in wa v y T a y l o r C o u e t t e fl o w J P h y s i ca D No n l i n e ar P h e n o m e n a 2 0 0 2 1 6 7 3 1 8 3 1 9 6 1 1 H il l E K r e b s B Go o d a l l D S h e a r fl o w i n d u ce s a my l o i d fib r i l f o r ma t io n J B i o ma cr o m o l e cu l e s 2 0 0 6 7 1 0 1 3 1 2 S y e d A F r u h W G Mo d e l l in g o f mix in g in a T a y l o r C o u e t t e r e a ct o r w i th a x i a l fl o w J J o u r n a l o f C h e m i ca l T e ch n o lo g y a n d Bi o t e ch n o l o gy 2 0 0 3 7 8 2 2 7 2 3 5 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 1 8 8 4 化 工 进 展 2 0 1 2年第 3 1 卷 1 3 Gio r d a n o R L C P r a z e r e s t D M F C o o n e y C L An a l y s is o f a T a y l o r Po is e u il l e v o rte x flo w r e a ct o r I I Re a ct o r mo d e l i n g a n d p e rfo r ma n ce a s s e s s me n t u s in g g l u co s e f r u ct o s e is o me r iz a t io n a s t e s t r e a ct io n J C h e m ica l E n g in e e r in g S cie n ce 2 0 0 0 5 5 3 6 1 1 3 6 2 6 1 4 1 陈国男 李广赞 王嘉骏 等 泰勒反应器中流体流动及停 留时 间分布研究 J 1 化学工程 2 0 0 5 3 3 6 2 2 2 5 1 5 We i X S a t o S N o m u r a M T a k a h a s h i H C o n t in u o u s e mu l s io n p o l y me ri z a t io n o f s t y r e n e in a s in g l e Co u e t t e T a y l o r V o r t e x F l o w R e a ct o r J J o u r n a l o fA p p l i e d P o ly me r S ci e n ce 2 0 0 7 8 0 1 1 1 9 3 l 一 1 9 4 2 1 6 E d wa r d s W S B e a n S R V a r n a S O n s e t o f wa v y v o rt i ce s in t h e fi n it e l e n g t h C o u e e T a y l o r p r o b le m J P h y s F l u id s 2 0 0 6 3 6 l 51 0 1 5 1 8 1 7 De n gR S A r ifi nD Y Y e C M e t a l C h a r a ct e r iz a t io n o fT a y l o r v o rt e x fl o w in a s h o r t l iq u id co l u m n J A I C h E J o u r n a l 2 0 0 9 5 5 1 2 3 0 5 6 3 0 6 5 1 8 Kim J M Ch a n g S M Ch ang J H Ag g l o me r a t io n o f n ick e l c o b a l t man g an e s e h y d r o x id e cr ys t a l s in Co u e t t e T a y l o r cr y s t a l l i z e r J C o t l o i 出 a n d S u r f a ce s A P h y s i co ch e mi ca l a n d E n g in e e r i n gAs pe c ts 2 0 1 1 3 8 4 1 3 3 1 3 9 1 9 T a k a s h i 0 Ma mo r u N C o n t in u o u s s y n t h e s is o f mo n o d is p e r s e d a l u m i n a p a r t icl e s b y t h e h y dro l y s is o f me t a l a lk o x id e u s in g a T a y l o r v o rt e x J K O N A 2 0 0 2 2 0 2 3 1 2 3 7 2 0 Wa n g M J S u n g H K Ky o S K e t a 1 P r e cip it a t io n o f ca l ciu m ca r b o n a t e p a r t icl e s b y g a s l iq u id r e a c t io n M o r p h o l o g y an d s iz e d is tr ib u t io n o f p a rt i cl e s in C o u e t t e T a y l o r a n d s t ir r e d t a n k r e a ct o r s J J o u r n a l ofC r y s t a l G r o w t h 2 0 1 0 3 1 2 3 3 3 1 3 3 3 9 2 1 K a n g SH G o o S L e e SG e t a l E f f e ct o f T a y l o r v o rt ice s o n ca l ciu m ca r b o n a t e cr y s t a ll i z a t i o n b y g a s l i q u i d r e a ct i o n J J o u r n a l o f C r y s t a l Gr o wt h 2 0 0 3 2 5 4 1 2 l 9 6 2 0 5 2 2 McC u ll a g h C R o b e rt s o n P K J A d a ms M e t a 1 D e v e l o p me n t o f a s lu r r y co n t in u o u s flo w r e a ct o r f o r p h o t o c a t a l y t ic tre a t me n t o f in d u s t r ia l w a s t e w a t e r J P h o t o ch e m P h o t o b io l A C h e m 2 0 1 0 2l 1 4 2 4 6 2 3 H u a n g X Me n g Y L ia n g P e t a l O p e r a t io n a l co n d it io n s o f a me mb r ane fi lt r a t io n r e a ct o r co u p l e d with p h o t o ca t a l y t ic o x id a t io n J S e p a r a t i o n a n dP u r i fi ca t i o n T e ch n o l o g y 2 0 0 7 5 5 1 6 5 1 7 2 2 4 Me h r o t r a K R a y A K P e r f o rm a n ce e n h ance me n t o f p h o t o ca t a l y t ic r e a ct o r u t i l i z i n g fl o w i n s t a b i l i t y J I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l ofC h e m i ca l Re a c t o rEn g in e e r in g 2 0 0 8 1 1 2 1 1 9 2 5 D u R a P K R a y A K E x p e r ime n t a l in v e s t ig a t io n o f T a y l o r v o e x p h o t o ca t a l y t i c r e a ct o r for wa t e r p u r i fica t i o n J C h e mi ca l E n g i n e e r i n g S cie n ce 2 0 0 4 5 9 2 2 2 3 5 2 4 9 5 2 5 9 2 6 R a o K V S S u b r a mani a n M B o u l e P I mmo b i l i z e d T i O 2 p h o t o ca t a l y s t d u r i n g l o n g t e rm u s e De cr e a s e o f it s a ct iv it y J A p pl ie d Ca t a ly s is E n v ir o n me n t a l 2 0 0 4 4 9 2 3 9 2 4 9 2 7 S u b r a ma n i a n M K a n n a n A P h o t o ca t a l y t ic d e g r a d a t io n o f p h e n o l in a r o t a t i n g a n n u l ar r e a ct o r J C h e m i ca l E n g i n e e r i n gS ci e n ce 2 0 1 0 6 5 2 7 2 7 2 7 4 0 2 8 S u a z o CAT Gi o r d a n o RDC S a n t ia g o PA e t a 1 T a y l o r v o rt e xfl o w b i o r e a ct o r for ce l l cu l tu r e WO 2 0 0 9 B R 0 0 1 6 0 P 2 0 0 9 0 6 0 5 2 9 Z h u XH Y o h ane s AD Hu n gKB S t u d y o f ce l l s e e d i n g o np o r o u s p o l y D L l a ctic co g l y e o t ic a cid s p o n g e a n d g r o wt h in a Co u e Re T a y l o r b io r e a ct o r J C h e m ica l E n g in e e r in gS cie n ce 2 0 1 0 6 5 6 2l 08 2l1 7 3 O 郑朝朝 动物细胞规模化培养及生物反应器研究进展 J J l今日畜 牧兽 医 2 0 1 1 s 1 4 8 5 0 3 1 曹杨 R u s h t o n搅拌釜式生物反应器的Y 射线 c T测量及流体力学模 拟计算 D 湘潭 湘潭大学 2 0 1 0 3 2 P a t r iciaA S Ro b e oC G Cl a u d ioA T S P e r f o rm an ce o f av o e x fl o w b io r e a ct o r for cu l t iv a t io n o f C H O K1 ce l l s o n micr o ca r r ie r s J Pr o c e s s Bio ch e mi s tr y 2 0 1 1 4 6 3 5 4 5 3 3 Q i H N Go u d a r C T Mich a e l is J D e t a 1 E x p e r ime n t a l a n d t he o r e t ic a l an a l y s is o f tub u l ar me mb r a n e a e r a t io n for ma mma l ia n c e l l b io r e a ct o r s J B i o t e ch n o l P rog 2 0 0 3 1 9 1 1 8 3 1 1 8 9 3 4 C h is t i Y Ma s s t r ans f e r in Ki r k O t h me r E n cy cl o p e d ia o f C h e mica l T e ch n o l o g y M Ne w Y o r k J o h n Wile y S o n s I n c 2 0 0 5 1 7 5 3 5 D u co mm u n P R u ffi e u x P F u