第八节 塔式反应器.ppt

第八章 塔式反应器 8.1概述 8.1.1塔式反应器特点及应用 8.1.2附属装置 8.2填料塔 8.2.1物理吸收 8.2.2化学吸收 8.3鼓泡塔 8.3.1鼓泡塔操作状态 8.3.2鼓泡塔流体力学 8.1.1塔式反应器特点*及应用 1.填料塔 优点：结构简单，耐腐蚀 ，轴向返混可忽略 ，能获得较大的液相转化率，气相流动压降小，降低了操作费用.(塔内流动模型接近活塞流) 缺点：液体在填料床层中停留时间短，不能满足慢反应的要求，且存在壁流和液体分布不均等问题 ，其生产能力低于板式塔. 应用：适用于快速和瞬间反应过程，特别适宜于低压和介质具腐蚀性的操作。 填料塔要求填料比表面大、空隙率高、耐蚀性强及强度和润湿等性能优良。 常用的填料有拉西环、鲍尔环、矩鞍等，材质有陶瓷、不锈钢、石墨和塑料。 8.1.1塔式反应器特点及应用 2.板式塔 优点：逐板操作 ；轴向返混降到最低，并可采用最小的液流速率进行操作，从而获得极高的液相转化率 ；气液剧烈接触，气液相界面传质和传热系数大 ；板间可设置传热构件，以移出和移入热量 。 缺点：反应器结构复杂，气相流动压降大，且塔板需用耐腐蚀性材料制作 应用：适用于快速和中速的传质过程控制的化学反应过程，大多用于加压操作过程 。 8.1.1塔式反应器特点及应用 3.喷雾塔 喷雾塔是气膜控制的反应系统，适于瞬间反应过程。塔内中空，特别适用于有污泥、沉淀和生成固体产物的体系。但储液量低，液相传质系数小，且雾滴在气流中的浮动和气流沟流存在，气液两相返混严重。 ４.鼓泡塔 储液量大，适于速度慢和热效应大的反应。液相轴向返混严重，连续操作型反应速率明显下降。在单一反应器中，很难达到高的液相转化率，因此常用多级彭泡塔串联或采用间歇操作方式 8.1.2附属装置 １.液体喷淋装置 喷淋装置有单管喷洒、莲蓬式喷洒、多孔管喷洒、盘式喷洒等多种型式 单管喷洒和莲蓬式喷洒适用于直径小于0.6m的塔 对于大型塔，宜采用多孔管喷淋和肋式喷洒 盘式喷酒装置的筛孔上保持50~ 200mm高的液层 8.1.2附属装置 2.液体再分布装置 为了改善塔的操作，减轻液体下流时逐渐增大的壁流现象，每隔一定距离设置一个液体再分布装置，可为倒锥形、波浪形和带升气管的筛孔再分布器，既起支承用，又起再分布作用 3.气体入口的布气结构 当塔径小于0.5m时，将进气管做成向下450的切口，以免气体直接冲刷填料层。对大塔，气体人塔向下方做成喇叭形扩口或多孔管气体分布器。 4.除沫器 可采用折流板，丝网除雾器 8.1.2附属装置 5.消泡和防旋板 在低液位处，由于液体流向排液口会引起旋涡，使部分气体被液体夹带而出，此情形在高压操作和使用易起泡液体时更严重，因此在液位处设置十字形竖向挡板，以分割液位部分空间，防止液体旋涡流动，有利于泡沫浮升破碎和减小液体对气体的夹带。 6.支承板 置于器底，强度应能支承填料的质量，其自由截面不小于填料的孔隙率，可用栅形、波浪形、升气管式。栅条间距为填料外径的0.6~0.8，要防止局部阻力过大和液泛 8.2填料塔 填料塔广泛应用于物理吸收和化学吸收过程中。由于填料层高H比填料直径大得多，因此，填料的作用除增加相界面积外，还能减少轴向混合。填料塔气相和液相的皮克利特数PeG、PeL往往大于100,可以假设填料塔中气相、液相均为理想置换流型。化学吸收采用的填料塔在结构上和一般吸收塔相同，塔径D的计算也基本相同 8.2.1物理吸收 为了计算填料高度，必须把传质速度方程式和物料平衡方程式联立求解。 计算的空间基准为单位塔截面，高为dH的微元体积（dVR＝dH），其中相界面积为adH； 由于稳定操作，时间基准可以任意取△τ 式中 ＣＵ-液相中惰性组分浓度，kmol·m-3； pＵ-惰性气体分压，Pa； ＹA-气相中A物质的量／气相中惰性气体物质的量，YA＝PA/PU； XAL-液相中Ａ物质的量／液相中惰性组分物质的量，XAL＝CAL/CU； Ｇ-单位塔截面上气相中惰性组分流量,kmol·m-2·s-1； Ｌ—单位塔截面上液相中惰性组分流量, kmol·m-2·s-1； G’-单位塔载面上气相总流量，kmol·m-2·s-1；