陈恺成，田于杰，李飞,3，吴昊，王维

（1中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190；2中国科学院大学中丹学院，北京100049；3中国科学院绿色过程制造创新研究院，北京100190；4Department of Chemical and Biochemical Engineering，Technical University of Denmark，2800 Kongens Lyngby，Denmark）

引 言

气固流态化系统广泛应用于化工、冶金、能源、环境等领域，具有气固接触效率高、传递性能好、操作灵活等优点[1]。然而，气固流态化体系是一个典型的非平衡系统，气体和颗粒在微尺度上的多种非线性非平衡相互作用导致介尺度上气泡、聚团等非均匀结构的产生，并进一步影响宏尺度的流动行为。随着操作条件、物性和床层几何结构的不同，流化床呈现出各种复杂的流域，如鼓泡流化、湍动流化、快速流化、气力输送等[2-4]。鼓泡流化与湍动流化的操作气速较低，颗粒通量较小，又被称为传统流化床，常用于甲醇制烯烃等过程[5]；以快速流化为代表的循环流化床，常用于重质油催化裂化[6]、丁醇直接氧化制顺酐[7]等过程。

不同的流域不仅对应不同的操作条件，而且在气固接触效率、颗粒停留时间分布等方面存在明显差异[8]，因而直接影响着流化床反应器的设计与选型。同时，在流化床的逐级放大过程中，伴随反应装置与操作条件的改变，可能发生的流域转变也会影响传热、反应等性能[9]。因此，如何定性乃至定量地预测流域及其转变，对于指导工业生产及放大具有重要意义。

自20 世纪40 年代起，关于流域转变的理论建模[10-12]与实验研究[13-16]从未停止。床层压降测量[17]、颗粒成像……