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本文以探讨大型工业PX氧化反应器设计中的关键技术和开发新型PX氧化反应器为目标,对比分析了两种现有PX氧化反应器的流体力学性能与几何结构部件之间的相互关系,从而为反应器结构改进、强化和新结构反应器探索提供一定依据。相关工作成果现已在某厂PTA装置实际改造工作中得到应用,取得了良好的经济价值。主要工作概括起来主要分以下三个方面：1)现有PX氧化反应器工程化分析和结构优化系统研究了已工业化的两种PX氧化反应器的流体力学性能,并对气体分布器设计、桨叶液泛等关键问题进行了分析和优化。对浅层鼓泡塔PX氧化反应器,其设计考虑的不仅是气体分散,同时还应兼顾液体混合和固体悬浮。文中考察了高径比、管式气体分布器、底部形状、短尺寸导流筒等结构对反应器性能的影响,并对其进行结构优化,以便指导反应器的放大设计。对翼型／涡轮组合桨PX氧化反应器,桨叶液泛特性决定反应器的最大操作能力。文中研究了工况高气速、高固含率下翼型桨液泛规律,探讨了通气管设计与桨叶液泛的关系,优化了通气管与桨叶之间的位置,以降低甚至消除液泛发生的可能2)相关基础问题研究针对工业PX氧化反应器高通气量的工况,在研究大孔径单孔气体射流及其流型转变过程中作出了新的尝试,建立了一种客观的电容层析成像(ECT)测试技术,揭示了气体鼓泡过程中管径大小与流型转变之间的关系,提出了区分大小孔径的临界孔径,为气体分布器的设计提供了一定指导。利用粒子图像测速(PIV)技术和大涡(LES)模拟计算得到了翼型桨反应器内的详细流场结构信息,系统阐述了翼型桨叶片尾涡的结构特征,揭示了其与透平桨等径向流桨流型差异的原因所在,从而进一步解释翼型桨液泛规律。3)工程应用在比较分析国内外氧化反应器现有结构,和对所涉基本物理现象进一步理解的基础上,应用开发了一种新型PX氧化反应器,在一个反应器内实现全混流与活塞流的合理组合,与PX氧化反应特性更加匹配。将其与现有两种PX氧化反应器进行比较,具有明显的结构和性能优势,进一步优化开发有工业应用前景。