5.3鼓泡塔反应器5.3.1鼓泡塔反应器的特点与结构.pptVIP

鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构 特点： 塔内充满液体，气体从反应器底部通入，分散成气泡沿着液体上升，既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率。 这类反应器适用于液体相也参与反应的中速、慢速反应和放热量大的反应。 鼓泡塔反应器结构简单、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决，用于高压时也无困难。 鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。 结构 塔体： 气体分布器：使气体分布均匀，强化传热、传质。是气液相鼓泡塔的关键设备之一。 　　　　　　型式：多孔板 　　　　　　喷嘴 　　　　　　多孔管等 3、换热装置： 夹套式：热效应不大时。 蛇管式：热效应较大时。 外循环换热式：热效应较大时。 4、水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。 鼓泡塔的传递特性 鼓泡塔的流体力学特性 塔内液体流动状态：由空塔气速uOG决定 ※空塔气速uOG=v0/At 安静区：uOG4.5~6cm/s 气体通过分布器几乎呈分散的有次序的鼓泡，既能达到一定的流量，又很少出现返混。 过渡区：4.5~6uOG8cm/s 湍动区：uOG8cm/s 气泡不断地分裂、合并，并产生激烈无定向运动。塔内液体扰动剧烈，返混严重，流型接近CSTR。 气泡尺寸 a. 气泡的形成： uOG较低时：气体分布器 uOG中等时：气体分布器加液体湍动 uOG较高时：液体湍动使气流破碎成气泡。 气泡群的直径的计算 含气率： 单位体积充气层内气体所点的体积分率。 εOG：静态气含率。液体不流动时的气含率。 εG：动态气含率。液体连续流动时的气含率。 鼓泡塔的气体压降ΔP： ΔP=分布板小孔压降+鼓泡塔静压降 = 　　　　　　　　　 kpa 式中 C2=0.8 （小孔阻力系数） 　　 u0：小孔气速，m/s 　　　 鼓泡层密度,kg/m3 鼓泡塔的传质 一般气膜传质阻力较小，可以忽略，液膜传质阻力的大小决定了传质速率的快慢。 欲提高单位相界面的传质速率，即提高传质系数，则必须提高扩散系数。 扩散系数不仅与液体物理性质有关，而且还与反应温度、气体反应物的分压或液体浓度有关。当鼓泡塔在安静区操作时，影响液相传质系数的因素主要是气泡大小、空塔气速、液体性质和扩散系数等；而在湍动区操作时，液体的扩散系数、液体性质、气泡当量比表面积以及气体表面张力等，成为影响传质系数的主要因素。 鼓泡塔中的传热 鼓泡塔反应器的计算 VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ) 连续操作时：VL=VOL 其中：（-rA）:实测的宏观速度。 VG： VR： 4、VE： 当液滴移动速度小于0.0001m/s HE=αED 当D1.2m HE≥1m D≥1.2m αE=0.75 VC： 式中 ：形状系数，球盖： =1 标准椭圆形封头： =2 反应器直径和高度的计算 D m H H=HR+HE+HC * 鼓泡塔反应器 鼓泡塔反应器的特点与结构 鼓泡塔反应器的传质 鼓泡塔反应器的计算 b.单个气泡的形状和直径 形状：db0.2cm 垂直上升的坚实圆球. 0.2≤db≤1.0cm 螺旋式摆动上升的椭圆球 db1.0cm 垂直上升的菌帽状 条件： 200 a.当量比表面直径dVS： b.体积平均直径dV： c.几何平均直径dg： 　比相界面a： 单位反应器有效体积气泡的表面积。m2/m3 计算液膜传质过程可用以下公式： 传热方式：三种 利用溶剂、反应物或产物气化带走热量。 利用液体外循环冷却器移走热量。 利用夹套、蛇管或列管式冷却器移走热量。 反应器体积 充气层的体积：VR=VG+VL  分离空间体积：VE 顶盖死区体积：VC