返混

逆向混合

在装置内向某一方向流动的流体受到某种影响（如挡板或搅拌器的作用）后，其中一部分流体发生反向流动并在流道横截面上充分混合的现象。这种混合会影响装置内流体浓度的分布和停留时间分布，进而影响到装置的功效，故对许多均相和多相的分离过程和反应过程来说，返混问题至关重要。通常应该示踪剂进行研究，并用涡流分散系统或佩里克数表示返混程度的大小。

定义

返混，又称逆向混合，是一种混合现象。狭义地理解，它指连续过程中与主流方向相反的运动所造成的物料混合。这种混合的存在，影响了沿主流方向上的浓度分布和温度分布，使浓度趋向于出口浓度。对于传质过程，这样的浓度变化使浓度推动力减小，从而减小了传递速度。对于反应过程，这样的浓度变化使反应物浓度降低，产物浓度增加，从而使主反应速度降低和串连副反应速度增加，反应选择性下降。在描述返混的模型中有两个极限的模型，即全混流模型和活塞流模型。实际返混情况与活塞流偏差不大时常采用扩散模型，与全混流有偏差时常用多级全混流模型。在化工放大过程中，应充分考虑返混程度可能引起的变化。但是，返混并不总是有害因素，例如产物具有催化作用时，平行副反应级数高于主反应时，返混在一定程度上是有利的。返混使物料在设备内的停留时间的不均匀，造成停留时间的分布。不均匀流动同样会造成停留时间的分布。因此，有些研究者认为，广义地理解，返混广义地泛指不同时间进入系统的物料之间的混合，包括物料逆流动方向的流动，例如：环流和由湍流和分子扩散所造成的轴向混合，及由不均匀的速度分布所造成的短路、停滞区或“死区”、沟流等使物料在系统中的停留时间有差异的所有因素。

返混的结果是物料呈一定的停留时间分布。狭义地说，返混专指物料逆流动方向的流动和混合。返混影响系统中的温度分布和浓度分布，也影响反应过程和其他过程的结果。在化学反应工程的初创时期，曾把返混作为一种重要的反应器传递过程而进行广泛研究。其后，返混的概念亦被用于传热过程和精馏、吸收、萃取等传质分离过程的分析和研究。

特征

返混是流动系统的内在流动特征，一般不易直接测定。返混的研究通常是先简化，然后假设流动模式（流动宏观形态的简化物理模式），以流动模型表示返混与物料停留时间分布的定量关系，并根据物料的停留时间分布来检验模型和估计模型参数。一定的返混流动模式会表现出确定的停留时间分布，但同样的停留时间分布却可能由不同的返混流动模式造成。所以从停留时间分布不能确切推测流动模式。

反应器中的流动，通常很复杂，常可简化为若干种基本的流动模式。其中理想流动模式有二：一是返混量为零的流动，即平推流（或活塞流，或理想排挤）；另一是返混量为无穷大的流动，即全混流（或理想混合）。非理想流动模式的返混量介于零与无穷大之间。

返混使系统中的温度分布或浓度分布趋于平坦。因此，凡是要求较大温度差或浓度差的场合，返混是不利因素。对各种反应来说，返混的利弊各不相同：①在正级数反应中，返混会降低反应器中反应物的浓度，必然会降低表观的反应速率。例如对于一级反应，在要求出口转化率为90%时，平推流反应器中的表观速率约为全混流反应器的2.3倍。②在有串联副反应的反应中,返混降低反应物的浓度、同时提高产物浓度，必然降低表观的选择率。③在有平行副反应的反应中，如果主反应级数高于副反应的级数，则返混使表观选择率下降。④对负级数反应、自催化反应以及其他需要均匀温度或浓度的反应（如可以利用反应放热来加热反应原料的反应），返混是有利因素。

凡是有降液管的塔板上，液体物料横过塔板与上升气体呈T字形错流状态。物料中易挥发组分的浓度将沿着流动的方向逐渐下降。但如果因液体流动情况、流道长度、以及停留时间、塔板的水平度和水力梯度等原因，会使上升的气体在工作面上使液体形成涡流状态，即浓度高低不一的液体搅混在一起，从而破坏了已经形成的液体沿正常流动方向的浓度变化，这种现象就是返混现象，在塔内时有发生，导致分离效果降低。

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