耿淑君 ，毛在砂 ，黄青山 ,*，杨超 ,,*

a Key Laboratory of Biofuels, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266101, China

b Dalian National Laboratory for Clean Energy, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China

c Key Laboratory of Green Process and Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

1.引言

气升式浆态床反应器的特点是浮力驱动流动，能量输入较少并且没有移动部件。鼓泡塔和气升式环流反应器（ALR）是最常见的气升式浆态床反应器。这些反应器因结构简单、传质和传热性能优异、能耗相对较低[6]，已广泛应用于气-液和气-液-固多相反应过程，如生物发酵[1]、废水处理[2]、光合生物的大规模培养[3,4]和能源化工[5]。除了这些优点外，ALR还具有适用于生物反应的低且均匀的剪切应力[7–9]。ALR有两种类型：内环流反应器（IALR）和外环流反应器（EALR）。ALR中的流体力学特性（如气含率、固含率、液速、气泡尺寸分布、流型、混合时间、停留时间分布等）、传质特性、传热系数和反应速率代表了反应器的操作性能，学者已在不同结构参数（如反应器高度[10]、降液管与上升管的横截面面积比[11]、气体分布器[12]）和不同操作条件（如温度、压力[5]、表观气速[13]、固体浓度[14]）下对其进行了系统的研究。基于实验数据和能量平衡方程，得出了许多可预测浆态床反应器中流体力学及传递特性的理论和经验关联式[15,16]。应该注意的是，由于有限的数理统计或平衡方程的简化，所提出的关系式对操作条件和结构参数有一定的应用局限。

随着对传统气升式浆态床反应器研究的不断深入，更多的研究开始集中于设计和优化新型浆态床反应器，以满足不同的工业应用。具体来说，在反应器内安装内管进行热交换使得反应器保持特定温度；安装挡板、静态混合器和机械内构件，以增强反应器内部的整体混合[17,18]；……