精细化工过程与设备 第四课 塔式反应器

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1、精细化工工程与设备教材：：《：《《精细化工过程与设备《精细化工过程与设备》主讲：：赵：赵赵平赵平主编：：杨春晖：杨春晖郭亚军ChapterChapter44塔式反应器

塔式反应器概述

填料塔反应器：塔内件，填料的类型和性能、选型，反应器内的流体力学特征等

鼓泡塔反应器特点、、结构、结构、、反应器内的流体力学特征、反应器内的流体力学特征、、以、以及应用等1.塔式反应器概述(((一(一一)一)))塔式反应器基本类型塔式反应器基本类型塔设备：用于精馏、吸收、解吸和萃取等方面；作为反应器应用于气液相反应（加

2、氢、磺化、卤化、氧化等化学反应过程）。分类：塔式反应器可以按气液相接触形态进行分类。分类：
气体以气泡形态分散在液相中的板式塔反应器和鼓泡塔反应器板式塔填料塔
液体以膜状运动与气相进行接触的填料塔反应器
液体以液滴状分散在气相中的喷雾(淋)塔反应器鼓泡塔喷雾塔(((二(二二)二)))塔式反应器的特点塔式反应器的特点：1.1.1.填料塔1.填料塔主要用于气液相反应实例：水吸收NO生成硝酸、水吸收HCl生成盐酸、2吸收SO生成硫酸等。3优点：缺点：
适用于快速和瞬间反应，液体在填料床层停留时能获得较大液

3、相转化率间短，同时存在壁流和液
结构简单、压降小体分布不均等问题；
能适应各种腐蚀介质较难从塔体中直接移去
不易造成溶液气泡热量。2.2.2.板式塔2.板式塔液体是连续相，气体是分散相气体通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进行化学反应适用于快速和中速反应过程液相转化率高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，塔板需要用耐腐蚀材料制作。3.3.3.喷雾塔3.喷雾塔气体为连续相，液体为分散相气膜控制的反应系统适于瞬间、界面和快

4、速反应过程适用于生成固体产物的体系相接触面积大，气相压降小塔结构较简单缺点：液相传质系数小，雾滴在气流中浮动，有气流沟流存在，返混严重。4.4.4.鼓泡塔4.鼓泡塔适用于中速、慢速反应和放热量大的反应在塔的内外都可以安装换热装置实例：各种有机化合物的氧化反应，各种生物化学反应、污水处理曝气氧化和氨水碳化生成固体碳酸氢铵等反应。优点：
气液混合充分
结构简单，操作稳定，投资和维修费用低
储液量和相际接触面大，传质和传热效率高
不易造成溶液气泡(((三(三三)三)))塔式反应器的选型塔式反应器的选

5、型具备较高的生产能力有利于反应选择性的提高有利于降低能量消耗有利于反应温度的控制能在较少液体流率下操作每一种塔式反应器都不可能同时满足上述五个要求，但可根据反应本身的特点及生产要求选用不同的反应器。（例：鼓泡塔反应器和填料塔反应器）2.填料塔反应器（（一（一一）一））填料塔反应器的结构）填料塔反应器的结构填料塔是塔内装有大量填料作为相接触构件的气液传质设备。结构比较简单：
塔身是一直立式圆筒
底部装有填料支承板
填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上
填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的

6、运动.（11））塔体）塔体塔设备的主要部件大多数塔体是等直径、、等壁厚的圆筒体、等壁厚的圆筒体随着装置大型化，，不等直径，不等直径、、不等壁厚的塔体逐、不等壁厚的塔体逐渐增多（22））塔体支座）塔体支座应当具有足够的强度和刚度，，来承受塔体操作重，来承受塔体操作重量量、量、、风力等引起的载荷、风力等引起的载荷...（33））人孔）人孔是安装和检修人员进出塔器的唯一通道；人孔的设置应便于人员进入任一层塔板；人孔的位置可按具体情况考虑。（44））手孔）手孔是手和手提灯能伸入的设备孔口，，用于不便

7、进入，用于不便进入或不必进入设备即能清理、、检查或修理的场合、检查或修理的场合；又常用作小直径填料塔装卸填料之用，，在每段填，在每段填料层的上下方各设置一个手孔。（55））塔内件）塔内件填料塔的内件有填料、、填料支撑装置、填料支撑装置、、填料压紧装、填料压紧装置置、置、、液体分布装置、液体分布装置、、液体收集再分布装置、液体收集再分布装置、、除沫器、除沫器等等。等。除沫器空塔气速较大应用场合：塔顶溅液现象严重工艺过程不允许出塔气体夹带雾滴作用：可减少液体的夹带损失，，确保气体的纯度，确保气体的纯

8、度除沫器
折板除沫器:结构比较简单，但耗用金属多，造价高，因而逐渐为丝网除沫器所取代常用的
丝网除沫器:除沫装置：比表面大、重量轻、除沫效率高、压降小、使用方便
旋流板除沫器丝网除沫器折板除沫器填料支撑装置作用：支撑塔内填料层应具有足够的强度和刚度，，能支撑填料的重，能支撑填料的重量量、量、、填料层的持液量及操作中的附加压力等、填料层的持液量及操作中的附加压力等；要求：开孔率应大于填料层孔隙率；结构合理，，有利于气液