气升式环流反应器是在传统的鼓泡床反应器的基础上发展而来的,主要由反应器外筒、导流筒、喷嘴(或气体分布器)以及气液相出口几部分组成,具有运行能耗低、环流效果好、气相分布均匀以及良好的传质特性等优点,在化学工程、生物化工、煤化工和环境工程中均得到了一定的应用,在悬浮床加氢工艺中具有良好的应用前景,但由于气升式环流反应器内流场的复杂性,气升式环流反应器工业的放大还有很多不确定性。本文依托计算流体力学数值模拟计算软件Fluent,基于欧拉-欧拉双流体模型建立了气升式环流反应器的数值模拟计算模型。计算模型中选用了标准k-ε湍流模型,并考虑了气液固三相间的曳力、升力、气泡的湍动耗散以及气泡的聚并与破碎等相互作用,分别对不同结构参数的气升式环流反应器进行比较详细的数值模拟计算研究,为环流反应器下一步工业放大打下基础。首先在两相数值模拟计算中,对不同结构尺寸的气升式环流反应器进行数值模拟,分别考察了气升式环流反应器在不同反应器高度、直径、体积(高径比不变)时反应器内平均气含率、局部气含率以及环流液速在气升式环流反应器内的分布状况以及变化规律。然后根据反应器放大的一般原则提出了三种使原环流反应器处理量增大2倍的放大方案,分别改变反应器直径、高度以及保持高径比不变同时改变反应器的高度与直径,并通过Fluent进行了数值模拟计算考察反应器内流场分布状况以及在反应器处理量增大为原处理量2倍时反应器内平均气含率、局部气含率、环流液速的分布情况以及与原反应器内的差异大小,探究哪种放大方案后的反应器内流场与原反应器内更相近。最后基于E/E/E方法建立了气液固三相均看作连续拟流体的气液固三相模型,通过Fluent数值模拟计算考察了气升式环流反应器内气相以及固相的分布状况,固相的加入对气相的影响以及不同锥度的反应器底部固相堆积情况。基于双流体模型的两相数值计算,反应器高度的增加对整体气含率影响不大,环隙气含率略有增大,环流效果有所改善;随着反应器直径的增大,环隙气含率有降低的趋势;保持高径比不变增大反应器体积,环流效果略有改善,但环隙气含率有减小的趋势。在处理量增大2倍的三种方案中,保持高径比不变的方案中流场状况最接近于原反应器。三相模拟中,可以清晰的知道固相在反应器底部的流动及分布状况,随着反应器底部锥度的变大反应器底部的流动状况有所改善。